JP2020134147A - Radar device and target distance detection method - Google Patents

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生野 雅義
Masayoshi Ikuno
雅義 生野
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Abstract

To enhance accuracy of target distance detection in a radar device.SOLUTION: A radar device includes: transmission sections (111, 112, 21) which transmit a reference chirp by a combination of increase and decrease in frequency as a transmission signal repeatedly; reception sections (31, 33, 34) which receive a reflection wave by a target of the transmission signal as a reception signal; and an inverted chirp generation section (115) which generates an inverted chirp (Sr) obtained by inverting the reference chirp on a time base. The radar device detects a distance between the radar device and the target on the basis of a result of mixing the reception signal and the inverted chirp.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、レーダ装置及び物標距離検出方法に関する。 The present invention relates to a radar device and a target distance detection method.

レーダ装置では、周波数が周期的に上下するチャープ信号を物標に向けて送信し、物標による反射波の受信信号を送信信号とミキシングすることでビート信号を得る。ビート信号は、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート周波数を有する。このビート周波数はレーダ装置及び物標間の距離に依存する。このため、ビート信号の周波数スペクトラムを生成し、周波数スペクトラムでピークを有する周波数からレーダ装置及び物標間の距離を求めることが可能である(例えば下記特許文献1参照)。 In the radar device, a chirp signal whose frequency fluctuates periodically is transmitted toward the target, and a beat signal is obtained by mixing the received signal of the reflected wave by the target with the transmission signal. The beat signal has a beat frequency indicating a frequency difference between the transmitted signal and the received signal. This beat frequency depends on the distance between the radar device and the target. Therefore, it is possible to generate the frequency spectrum of the beat signal and obtain the distance between the radar device and the target from the frequency having the peak in the frequency spectrum (see, for example, Patent Document 1 below).

特開2015−210157号公報JP-A-2015-210157

理想的には、送信信号及び受信信号間の周波数差が一定となって、レーダ装置及び物標間の距離に応じた周波数にのみパワーを有する周波数スペクトラムが得られる。しかし実際には、信号の線形性誤差等を含む様々な誤差要因がからみあって、周波数スペクトラムでは相応の広がりをもったピーク波形が生じる。このため、周波数スペクトラムのピークに頼って距離を検出する際の検出精度は、十分に高まらないこともある。 Ideally, the frequency difference between the transmitted signal and the received signal becomes constant, and a frequency spectrum having power only at a frequency corresponding to the distance between the radar device and the target is obtained. However, in reality, various error factors including signal linearity error are entangled, and a peak waveform having a corresponding spread is generated in the frequency spectrum. Therefore, the detection accuracy when detecting the distance depending on the peak of the frequency spectrum may not be sufficiently high.

本発明は、物標の距離検出の高精度化に寄与するレーダ装置及び物標距離検出方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a radar device and a target distance detection method that contribute to improving the accuracy of target distance detection.

本発明に係るレーダ装置は、周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信部と、前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信部と、前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成部と、前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距部を有する信号処理部と、を備えた構成(第1の構成)である。 The radar device according to the present invention includes a transmission unit that transmits a reference chirp having a section in which the frequency changes monotonically as a transmission signal, a reception unit that receives a reflected wave from a target of the transmission signal as a reception signal, and the reference chirp. It has an inverted chirp generator that generates an inverted chirp that is inverted on the time axis, and a ranging unit that detects the distance between the radar device and the target based on the mixing result of the received signal and the inverted chirp. It is a configuration (first configuration) including a signal processing unit.

上記第1の構成に係るレーダ装置において、前記受信部はミキサを有し、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープを入力することで前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果が得られる構成(第2の構成)であっても良い。 In the radar device according to the first configuration, the receiving unit has a mixer, and by inputting the received signal and the inverted chirp to the mixer, a mixing result between the received signal and the inverted chirp can be obtained. It may be the configuration (second configuration).

上記第2の構成に係るレーダ装置において、前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、前記測距部は、前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し前記チャープ区間の中央を含む変換対象区間を設定し、前記ビート信号における前記変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、前記対象信号の周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する構成(第3の構成)であっても良い。 In the radar device according to the second configuration, the mixer is used to generate a beat signal indicating the mixing result of the received signal and the inverted chirp, and the distance measuring unit is a chirp section to which the reference chirp is transmitted. On the other hand, a conversion target section including the center of the chirp section is set, and the frequency spectrum of the target signal is generated by converting the signal in the conversion target section of the beat signal into a signal on the frequency region as the target signal. It may have a configuration (third configuration) including a spectrum generation unit and a distance derivation unit that derives the distance based on the frequency spectrum of the target signal.

上記第3の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数に基づいて、前記距離を導出する
構成(第4の構成)であっても良い。
In the radar device according to the third configuration, the distance derivation unit has a configuration (fourth configuration) for deriving the distance based on the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum. Is also good.

上記第2の構成に係るレーダ装置において、前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、前記測距部は、前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数の変換対象区間を設定し、前記変換対象区間ごとに前記ビート信号における当該変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記変換対象区間ごとに前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、前記変換対象区間ごとに生成された前記周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する構成(第5の構成)であっても良い。 In the radar device according to the second configuration, the mixer is used to generate a beat signal indicating the mixing result of the received signal and the inverted chirp, and the distance measuring unit is a chirp section to which the reference chirp is transmitted. By setting a plurality of conversion target sections and converting the signal in the conversion target section of the beat signal into a signal on the frequency region for each conversion target section, the target is converted for each conversion target section. Even in a configuration (fifth configuration) having a spectrum generation unit that generates a frequency spectrum of a signal and a distance derivation unit that derives the distance based on the frequency spectrum generated for each conversion target section. good.

上記第5の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する構成(第6の構成)であっても良い。 In the radar device according to the fifth configuration, the distance derivation unit extracts the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum for each conversion target section, and sets the extraction frequency for each conversion target section. The configuration may be such that the distance is derived based on the above (sixth configuration).

上記第5の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する構成(第7の構成)であっても良い。 In the radar device according to the fifth configuration, the distance derivation unit extracts the minimum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum for each conversion target section, and sets the extraction frequency for each conversion target section. The configuration may be such that the distance is derived based on the above (seventh configuration).

上記第2〜第7の構成の何れかに係るレーダ装置において、当該レーダ装置の動作モードを、前記ミキサにて前記受信信号と前記基準チャープとをミキシングする第1モード、又は、前記ミキサにて前記受信信号と前記反転チャープとをミキシングする第2モードに切り替え設定可能なモード設定部を、更に備えた構成(第8の構成)であっても良い。 In the radar device according to any one of the second to seventh configurations, the operation mode of the radar device is set by the first mode in which the received signal and the reference chirp are mixed by the mixer, or by the mixer. A configuration (eighth configuration) may further include a mode setting unit capable of switching to and setting a second mode for mixing the received signal and the inverted chirp.

上記第8の構成に係るレーダ装置において、前記基準チャープは周波数が増加する第1区間と周波数が低下する第2区間とを含み、前記第1区間及び前記第2区間の内の少なくとも一方において前記基準チャープの周波数が単調変化し、前記送信部は前記基準チャープを繰り返し前記送信信号として送信し、前記動作モードが前記第2モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき前記測距部により前記距離が検出され、前記動作モードが前記第1モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記基準チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記基準チャープとのミキシング結果に基づき前記信号処理部により前記物標に関わる物標データが生成され、前記第1モードにて生成される前記物標データは、前記距離以外の情報を含む構成(第9の構成)であっても良い。 In the radar device according to the eighth configuration, the reference chirp includes a first section in which the frequency increases and a second section in which the frequency decreases, and in at least one of the first section and the second section, the reference chirp is described. When the frequency of the reference chirp changes monotonically, the transmission unit repeatedly transmits the reference chirp as the transmission signal, and the operation mode is set to the second mode, the reception signal and the reception signal are transmitted to the mixer. An inverted chirp is input, and the distance is detected by the ranging unit based on the mixing result of the received signal obtained from the mixer and the inverted chirp, and the operation mode is set to the first mode. At that time, the received signal and the reference chirp are input to the mixer, and the target related to the target by the signal processing unit based on the mixing result of the received signal obtained from the mixer and the reference chirp. The target data for which data is generated and generated in the first mode may have a configuration (nineth configuration) including information other than the distance.

本発明に係る物標距離検出方法は、レーダ装置にて用いられる物標距離検出方法であって、周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信工程と、前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信工程と、前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成工程と、前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距工程と、を備えた構成(第10の構成)である。 The target distance detection method according to the present invention is a target distance detection method used in a radar device, and includes a transmission step of transmitting a reference chirp having a section where a frequency changes monotonically as a transmission signal, and a transmission signal of the transmission signal. Based on the reception process of receiving the reflected wave from the target as a reception signal, the inversion chirp generation step of generating the inverted chirp in which the reference chirp is inverted on the time axis, and the mixing result of the received signal and the inverted chirp. It is a configuration (tenth configuration) including a distance measuring step for detecting the distance between the radar device and the target.

本発明によれば、物標の距離検出の高精度化に寄与するレーダ装置及び物標距離検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a radar device and a target distance detection method that contribute to improving the accuracy of target distance detection.

本発明の実施形態に係るレーダ装置の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the radar apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係り、レーダ装置による送信信号の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of a transmission signal by a radar device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係り、レーダ装置による送信信号の変形波形図である。FIG. 5 is a modified waveform diagram of a transmission signal by a radar device according to an embodiment of the present invention. 図1の信号処理部の内部ブロック図である。It is an internal block diagram of the signal processing unit of FIG. 物標の方位角の説明図である。It is explanatory drawing of the azimuth angle of a target. 本発明の第1実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a transmission / reception block of a radar device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例に係り、基準チャープと反転チャープを示す図である。It is a figure which shows the reference chirp and the inversion chirp according to 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係り、基準チャープ、反転チャープ及び受信チャープの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the reference chirp, the inversion chirp and the reception chirp according to 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係り、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum of a beat signal generated based on an inverted chirp and a received chirp according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例に係り、基準チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum of a beat signal generated based on a reference chirp and a received chirp according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例に係り、基準チャープ、反転チャープ及び受信チャープの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the reference chirp, the inversion chirp and the reception chirp according to the 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例に係り、ゼロ距離状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum of a beat signal generated based on an inverted chirp and a received chirp under a zero distance situation according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例に係り、実測定状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum of a beat signal generated based on an inverted chirp and a received chirp under an actual measurement situation according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例に係り、物標の距離の導出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the derivation method of the distance of a target, which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例に係り、第1FFT区間及び第2FFT区間の関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the 1st FFT section and the 2nd FFT section which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例の変形構成に係り、第1及び第2FFT区間の双方において、受信チャープ及び反転チャープ間の交点が含まれない様子を示す図である。It is a figure which shows the appearance that the intersection between the receiving chirp and the inverted chirp is not included in both the 1st and 2nd FFT sections in relation to the modified structure of 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例の変形構成に係り、実測定状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum of a beat signal generated based on an inverted chirp and a received chirp under an actual measurement situation according to a modified configuration of the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a transmission / reception block of a radar device according to a third embodiment of the present invention. 図18の変調信号生成部の構成図である。It is a block diagram of the modulation signal generation part of FIG. 本発明の第4実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a transmission / reception block of a radar device according to a fourth embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the referenced figures, the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations regarding the same parts will be omitted in principle. In this specification, for the sake of simplification of description, by describing a symbol or a code that refers to an information, a signal, a physical quantity, a member, etc., the name of the information, a signal, a physical quantity, a member, etc. corresponding to the symbol or the code is given. It may be omitted or abbreviated.

図1は本発明の実施形態に係るレーダ装置1の概略的な構成を示す図である。レーダ装置1を任意の装置に搭載することができ、自動車などの車両の所定位置にレーダ装置1を設置して良い。以下では、レーダ装置1が車両の所定位置に設置されているものとし、レーダ装置1が設置された車両を自車両と称する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a radar device 1 according to an embodiment of the present invention. The radar device 1 can be mounted on any device, and the radar device 1 may be installed at a predetermined position of a vehicle such as an automobile. In the following, it is assumed that the radar device 1 is installed at a predetermined position of the vehicle, and the vehicle on which the radar device 1 is installed is referred to as a own vehicle.

レーダ装置1の送信アンテナから所定の送信波が送信され、自車両の周辺に存在する物標にて送信波が反射される。この反射による反射波がレーダ装置1の受信アンテナにて受信され、レーダ装置1は受信アンテナでの受信信号に基づき、物標に係る物標データを取得できる。自車両の周辺に存在する物標は、例えば、自車両と異なる車両、人間又は路面上の設置物である。物標データは複数のパラメータを含み、当該複数のパラメータには、自車両及び物標間の距離、自車両に対する物標の相対速度、自車両の前後方向に沿った自車両及び物標間の距離、自車両の左右方向に沿った自車両及び物標間の距離などが含まれていて良い。レーダ装置1は自車両に固定されているので、自車両及び物標間の距離は、レーダ装置1及び物標間の距離を表すとも言える。自車両に対する物標の相対速度等についても同様である。 A predetermined transmitted wave is transmitted from the transmitting antenna of the radar device 1, and the transmitted wave is reflected by a target existing around the own vehicle. The reflected wave due to this reflection is received by the receiving antenna of the radar device 1, and the radar device 1 can acquire the target data related to the target based on the received signal by the receiving antenna. The target existing around the own vehicle is, for example, a vehicle different from the own vehicle, a human being, or an installation on the road surface. The target data includes a plurality of parameters, and the plurality of parameters include the distance between the own vehicle and the target, the relative speed of the target with respect to the own vehicle, and the distance between the own vehicle and the target along the front-rear direction of the own vehicle. The distance, the distance between the own vehicle and the target along the left-right direction of the own vehicle, and the like may be included. Since the radar device 1 is fixed to the own vehicle, it can be said that the distance between the own vehicle and the target represents the distance between the radar device 1 and the target. The same applies to the relative speed of the target with respect to the own vehicle.

図1に示す如く、レーダ装置1は、送信部2と、受信部3と、チャープ処理部4と、信号処理部5と、を主に備える。ここでは、周波数変調された連続波であるFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)を用いる構成を例として説明する。尚、一般的に、FMCM方式とは、互いに対称なアップチャープ区間とダウンチャープ区間を組み合わせた三角波状の周波数変調を行う方式を指すことがあるが、一旦、ここでは、単に周波数変調された連続波を用いる方式を指すものとして説明する。 As shown in FIG. 1, the radar device 1 mainly includes a transmitting unit 2, a receiving unit 3, a chirp processing unit 4, and a signal processing unit 5. Here, a configuration using FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), which is a frequency-modulated continuous wave, will be described as an example. In general, the FMCM method may refer to a method of performing triangular wave-shaped frequency modulation in which an up-chirp section and a down-chirp section that are symmetrical to each other are combined, but once, here, simply frequency-modulated continuous. It will be described as referring to a method using waves.

送信部2は、送信アンテナ21及び送信処理部22を備える。送信処理部22は信号処理部5の制御の下で所定のチャープ信号を送信信号として生成する。チャープ信号は時間の経過と共に周波数が増加又は低下する信号である。例えば、送信処理部22は、信号処理部5の制御の下で、のこぎり波状に電圧が変化する変調信号を生成し、連続波の信号を変調信号にて周波数変調することで、時間経過につれて周波数が変化するチャープ信号を送信信号として生成する。送信処理部22にて生成された送信信号は送信アンテナ21に送られる。送信アンテナ21は、送信処理部22からの送信信号を送信波TWとして所定の向きに出力する(即ち空間に放射する)。送信アンテナ21から出力される送信波TWは、所定の周期で周波数が上下するFMCWとなる。送信波TWが物標にて反射されると、送信波TWに基づく反射波RWが物標から自車両に向かうことになる。尚、本実施形態において、各種のチャープ信号はチャープと表記されることもあるが、チャープ信号とチャープは互いに同義である。 The transmission unit 2 includes a transmission antenna 21 and a transmission processing unit 22. The transmission processing unit 22 generates a predetermined chirp signal as a transmission signal under the control of the signal processing unit 5. A chirp signal is a signal whose frequency increases or decreases with the passage of time. For example, the transmission processing unit 22 generates a modulated signal whose voltage changes in a sawtooth shape under the control of the signal processing unit 5, and frequency-modulates the continuous wave signal with the modulated signal, so that the frequency changes over time. Generates a changing chirp signal as a transmission signal. The transmission signal generated by the transmission processing unit 22 is sent to the transmission antenna 21. The transmission antenna 21 outputs the transmission signal from the transmission processing unit 22 as a transmission wave TW in a predetermined direction (that is, radiates it into space). The transmitted wave TW output from the transmitting antenna 21 is an FMCW whose frequency fluctuates in a predetermined cycle. When the transmitted wave TW is reflected by the target, the reflected wave RW based on the transmitted wave TW is directed from the target to the own vehicle. In the present embodiment, various chirp signals may be referred to as chirps, but chirp signals and chirps are synonymous with each other.

図2に送信部2による送信信号の波形例を示す。ここで、基準となるチャープ信号を、便宜上、基準チャープと称する。送信アンテナ21からの送信信号は、基準チャープの繰り返しから成る。基準チャープの周波数は時間の経過と共に変化(増加又は低下)し、その変化の周期をチャープ周期と称すると共に、送信信号において、1つのチャープ周期分の時間長さを有する区間をチャープ区間と称する。基準チャープは、チャープ周期内において周波数が単調変化する期間を有する。つまり、基準チャープは、チャープ周期内において少なくとも1つのチャープ信号を含んでいる。互いに異なる任意の2つのチャープ区間において、基準チャープの周波数の変化の仕方は互いに同じである。送信部2からは、周波数の増加と低下の組み合わせから成る基準チャープが繰り返し送信信号として物標に向けて送信されることになる。チャープ周期は例えば10マイクロ〜数ミリ秒である。どの程度のチャープ周期とするかは適宜定めると良い。尚、後述のように、通常モード及び高精度モード間の切り替えを行う場合、高精度モードのチャープ周期を通常モードのチャープ周期に合わせることが好ましい。 FIG. 2 shows an example of the waveform of the transmission signal by the transmission unit 2. Here, the reference chirp signal is referred to as a reference chirp for convenience. The transmitted signal from the transmitting antenna 21 consists of repeating reference chirps. The frequency of the reference chirp changes (increases or decreases) with the passage of time, and the cycle of the change is called the chirp cycle, and the section having the time length of one chirp cycle in the transmission signal is called the chirp section. The reference chirp has a period in which the frequency changes monotonically within the chirp period. That is, the reference chirp contains at least one chirp signal within the chirp period. In any two chirp sections that differ from each other, the frequency of the reference chirp changes in the same way. From the transmission unit 2, a reference chirp composed of a combination of frequency increase and decrease is repeatedly transmitted as a transmission signal toward the target. The chirp period is, for example, 10 microseconds to several milliseconds. The chirp cycle should be determined as appropriate. As will be described later, when switching between the normal mode and the high precision mode, it is preferable to match the chirp cycle of the high precision mode with the chirp cycle of the normal mode.

図2に示す基準チャープの特性を説明する。図2の波形においては、基準チャープは2つのチャープ信号を有している。具体的には、図2の波形において、基準チャープは、周波数fから周波数fまで傾きθで増加する第1チャープ信号と、周波数fから周波数fまで傾きθで低下する第2チャープ信号と、を有している。図2の波形例に係る各チャープ区間において、当該チャープ区間の開始タイミングでは基準チャープの周波数は所定の周波数fであり、その開始タイミングを起点にして、基準チャープの周波数は所定の周波数fから時間経過に伴って傾きθで増加していく。基準チャープの周波数が所定の周波数fに達すると、今度は時間経過に伴って基準チャープの周波数は傾きθで低下していく。そして、基準チャープの周波数は最終的に所定の周波数fに戻る。周波数f及びfは互いに異なる任意の周波数であり、周波数fの方が周波数fよりも高い。尚、以下では説明の簡単化及び具体化のため、中心周波数76.5GHz(ギガヘルツ)に対して±0.5GHz、即ち変調幅を1GHzとした場合を例にとって説明する。つまり、周波数f、fは、夫々、76.0GHz、77.0GHzであるとする。中心周波数や変調幅は、目的の帯域、適合法規、増幅器などの特性、設計尤度などに基づき適宜設定すると良い。 The characteristics of the reference chirp shown in FIG. 2 will be described. In the waveform of FIG. 2, the reference chirp has two chirp signals. Specifically, in the waveform of FIG. 2, the reference chirp is a first chirp signal that increases with a gradient θ 1 from the frequency f L to a frequency f H, and a first chirp signal that decreases with a gradient θ 2 from the frequency f H to the frequency f L. It has two chirp signals. In each chirp interval according to the waveform example of Fig. 2, the frequency of the reference chirp at the start timing of the chirp period is a predetermined frequency f L, and the start timing as a starting point, the frequency of the reference chirp predetermined frequency f L With the passage of time, the slope increases with θ 1 . When the frequency of the reference chirp reaches a predetermined frequency f H , the frequency of the reference chirp in turn decreases with a slope θ 2 with the passage of time. Then, the frequency of the reference chirp finally returns to the predetermined frequency f L. The frequencies f L and f H are arbitrary frequencies different from each other, and the frequency f H is higher than the frequency f L. In the following, for the sake of simplification and materialization of the description, a case where the center frequency is 76.5 GHz (gigahertz) and ± 0.5 GHz, that is, the modulation width is 1 GHz will be described as an example. That is, it is assumed that the frequencies f L and f H are 76.0 GHz and 77.0 GHz, respectively. The center frequency and modulation width may be appropriately set based on the target band, applicable regulations, characteristics of the amplifier, design likelihood, and the like.

尚、図3(a)に示す如く、基準チャープの周波数が所定の周波数fと一致しているタイミングをチャープ区間の開始タイミングに設定しても良い。図3(a)には送信信号の第1変形波形例を示されている。第1変形波形例では、各チャープ区間において、基準チャープの周波数は、まず周波数fから時間経過に伴って傾きθで低下してゆき、周波数fに達した後に、時間経過に伴って傾きθで増加していって周波数fに戻ることになる。 Incidentally, as shown in FIG. 3 (a), the timing of frequency of the reference chirp is consistent with the predetermined frequency f H may be set to the start timing of the chirp period. FIG. 3A shows an example of a first modified waveform of the transmitted signal. In the first modified waveform example, in each chirp section, the frequency of the reference chirp first decreases from the frequency f H with a slope θ 2 with the passage of time, reaches the frequency f L , and then with the passage of time. It increases with the slope θ 1 and returns to the frequency f H.

傾きθは、基準チャープの周波数の、時間に対する増加率を表す。傾きθは、基準チャープの周波数の、時間に対する低下率を表す。傾きθ及びθの具体的な値は任意である。横軸に時間をとり縦軸に周波数をとったグラフ上において、傾きθ及びθの内、何れか一方は90度であっても構わない。 The slope θ 1 represents the rate of increase of the frequency of the reference chirp with respect to time. The slope θ 2 represents the rate of decrease of the frequency of the reference chirp with respect to time. The specific values of the slopes θ 1 and θ 2 are arbitrary. On a graph in which time is taken on the horizontal axis and frequency is taken on the vertical axis, one of the slopes θ 1 and θ 2 may be 90 degrees.

即ち例えば、図3(b)に示す如く、各チャープ区間において、基準チャープの周波数が周波数fから周波数fへと瞬時に増加し(即ち90度の傾きθにて増加し)、その後、基準チャープの周波数が周波数fから周波数fに向け時間経過と共に傾きθにて低下してゆくようにしても良い。図3(b)には送信信号の第2変形波形例を示されている。或いは例えば、図3(c)に示す如く、各チャープ区間において、基準チャープの周波数が周波数fから周波数fへと瞬時に低下し、その後、基準チャープの周波数が周波数fから周波数fに向け時間経過と共に傾きθにて増加してゆくようにしても良い。図3(c)には送信信号の第3変形波形例を示されている。 That is, for example, as shown in FIG. 3 (b), in each chirp section, the frequency of the reference chirp increases instantaneously from the frequency f L to the frequency f H (that is, increases with a slope θ 1 of 90 degrees), and then. , The frequency of the reference chirp may decrease with a slope θ 2 with the passage of time from the frequency f H to the frequency f L. FIG. 3B shows an example of a second modified waveform of the transmitted signal. Alternatively, for example, as shown in FIG. 3C, in each chirp section, the frequency of the reference chirp instantly decreases from the frequency f H to the frequency f L , and then the frequency of the reference chirp changes from the frequency f L to the frequency f H. It is also possible to increase the inclination θ 1 with the passage of time. FIG. 3C shows an example of a third modified waveform of the transmitted signal.

尚、傾きθ又はθを90度とするような波形において、傾き(θ、θ)が90度となる区間は変調器に半ば不連続な信号を入力することになるため、当該区間中の実際の信号は、もはやチャープ信号とは呼べないような波形を有する場合も多い。つまり、図3(b)又は(c)に示すような送信信号は、各チャープ区間においてチャープ信号を1つだけ含んだ基準チャープから成ると考えた方が好ましい。 In a waveform in which the slope θ 1 or θ 2 is 90 degrees, a semi-discontinuous signal is input to the modulator in the section where the slope (θ 1 , θ 2 ) is 90 degrees. The actual signal in the section often has a waveform that can no longer be called a chirp signal. That is, it is preferable to consider that the transmission signal as shown in FIG. 3 (b) or (c) is composed of a reference chirp containing only one chirp signal in each chirp section.

以下では、特に記述無き限り、図2に示す態様の基準チャープが送信信号として送信されるものとし、傾きθの方が傾きθよりも大きいものとする。 In the following, unless otherwise specified, it is assumed that the reference chirp of the aspect shown in FIG. 2 is transmitted as a transmission signal, and the slope θ 1 is larger than the slope θ 2 .

受信部3は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ31と、その複数の受信アンテナ31に接続された複数の受信処理部32と、を備える。各受信アンテナ31に対して個別に1つの受信処理部32が割り当てられる。ここでは例として、1つの受信アンテナ31と1つの受信処理部32とを含む受信ブロックが、4つ、受信部3に設けられているものとする。受信ブロックごとに、受信アンテナ31は物標からの反射波RWを受信して受信信号を取得し、受信処理部32は対応する受信アンテナ31で得られた受信信号に所定の処理を施す。 The receiving unit 3 includes a plurality of receiving antennas 31 forming an array antenna, and a plurality of receiving processing units 32 connected to the plurality of receiving antennas 31. One reception processing unit 32 is individually assigned to each reception antenna 31. Here, as an example, it is assumed that four receiving blocks including one receiving antenna 31 and one receiving processing unit 32 are provided in the receiving unit 3. For each reception block, the reception antenna 31 receives the reflected wave RW from the target to acquire the reception signal, and the reception processing unit 32 performs predetermined processing on the reception signal obtained by the corresponding reception antenna 31.

複数の受信処理部32の構成は互いに同一であり、各受信処理部32はミキサ33及びA/D変換器34を備える。各受信処理部32において、対応する受信アンテナ31で得られた受信信号はローノイズアンプ(不図示)にて増幅された後にミキサ33に送られ、ミキサ33はローノイズアンプを介して供給された受信信号と、チャープ処理部4から提供されるミキシング用信号とをミキシングすることでビート信号を生成する。ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号の周波数との差であるビート周波数を有する。各受信処理部32において、ミキサ33により生成されたビート信号は同期回路(不図示)にて受信アンテナ31間でタイミングを合わせた上でA/D変換器34によりデジタルの信号に変換されてから、信号処理部5に出力される。 The configurations of the plurality of reception processing units 32 are the same as each other, and each reception processing unit 32 includes a mixer 33 and an A / D converter 34. In each reception processing unit 32, the received signal obtained by the corresponding receiving antenna 31 is amplified by a low noise amplifier (not shown) and then sent to the mixer 33, and the mixer 33 supplies the received signal via the low noise amplifier. And the mixing signal provided by the chirp processing unit 4 are mixed to generate a beat signal. The beat signal has a beat frequency which is the difference between the frequency of the received signal and the frequency of the mixing signal. In each reception processing unit 32, the beat signal generated by the mixer 33 is converted into a digital signal by the A / D converter 34 after adjusting the timing between the reception antennas 31 by a synchronization circuit (not shown). , Is output to the signal processing unit 5.

チャープ処理部4は、送信処理部22にて生成される送信信号に基づき上記のミキシング用信号を生成して、ミキシング用信号を各受信処理部32のミキサ33に送る。ミキシング用信号はチャープ信号の形態を有し、以下、ミキシング用信号をミキシング用チャープと称することがある。詳細は後述されるが、ミキシング用チャープは基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープでありうる。ミキシング用チャープとして反転チャープが生成されるとき、チャープ処理部4は反転チャープ生成部として機能する。 The chirp processing unit 4 generates the above mixing signal based on the transmission signal generated by the transmission processing unit 22, and sends the mixing signal to the mixer 33 of each reception processing unit 32. The mixing signal has a form of a chirp signal, and hereinafter, the mixing signal may be referred to as a mixing chirp. Although the details will be described later, the mixing chirp may be an inverted chirp obtained by inverting the reference chirp on the time axis. When an inverted chirp is generated as a mixing chirp, the chirp processing unit 4 functions as an inverted chirp generation unit.

信号処理部5は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリなどを含むマイクロコンピュータを備え、各A/D変換器34から供給される信号に基づき(従って4つの受信アンテナ31の受信信号に基づき)、物標データを生成することができる。 The signal processing unit 5 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and is based on the signals supplied from each A / D converter 34 (hence, based on the received signals of the four receiving antennas 31). Target data can be generated.

図4に信号処理部5の内部ブロック図を示す。信号処理部5は、スペクトラム生成部の例としてのフーリエ変換部51と、物標データ生成部52と、モード設定部56と、を備える。フーリエ変換部51、物標データ生成部52及びモード設定部56にて実現される機能をプログラムで記述して、当該プログラムを信号処理部5に搭載可能なメモリに記憶させておき、信号処理部5内のマイクロコンピュータ上で当該プログラムを実行することで、フーリエ変換部51、物標データ生成部52及びモード設定部56の機能を実現して良い。尚、図4に示される構成は信号処理部5の機能の一部を実現するための構成であり、他の機能を実現するための、図示されない処理部が信号処理部5に更に設けられていて良い。 FIG. 4 shows an internal block diagram of the signal processing unit 5. The signal processing unit 5 includes a Fourier transform unit 51 as an example of a spectrum generation unit, a target data generation unit 52, and a mode setting unit 56. The functions realized by the Fourier transform unit 51, the target data generation unit 52, and the mode setting unit 56 are described by a program, the program is stored in a memory that can be mounted on the signal processing unit 5, and the signal processing unit is stored. By executing the program on the microcomputer in 5, the functions of the Fourier transform unit 51, the target data generation unit 52, and the mode setting unit 56 may be realized. The configuration shown in FIG. 4 is a configuration for realizing a part of the functions of the signal processing unit 5, and a processing unit (not shown) for realizing other functions is further provided in the signal processing unit 5. It's okay.

フーリエ変換部51は、各A/D変換器34から供給されるデジタル信号形式で表現されたビート信号を周波数領域上の信号に変換することでビート信号の周波数スペクトラムを生成する。この変換として高速フーリエ変換を用いて良い。4つの受信処理部32にて個別にビート信号が生成されるため、受信部3からは全体として4つのビート信号がフーリエ変換部51に送られることになる。フーリエ変換部51は、供給されるビート信号ごとに周波数スペクトラムを生成する。生成された周波数スペクトラムは物標データ生成部52に送られる。 The Fourier transform unit 51 generates a frequency spectrum of the beat signal by converting the beat signal expressed in the digital signal format supplied from each A / D converter 34 into a signal on the frequency domain. A fast Fourier transform may be used as this transform. Since the beat signals are individually generated by the four reception processing units 32, the four beat signals as a whole are sent from the reception unit 3 to the Fourier transform unit 51. The Fourier transform unit 51 generates a frequency spectrum for each beat signal supplied. The generated frequency spectrum is sent to the target data generation unit 52.

物標データ生成部52は、距離演算部53、方位角演算部54及び相対速度演算部55を備える。距離演算部53は、フーリエ変換部51から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標とレーダ装置1との間の距離を導出する距離導出部として機能する。物標とレーダ装置1との間の距離を、以下、物標の距離d又は単に距離dと称する。レーダ装置1は自車両に固定されているので、物標の距離dは自車両及び物標間の距離を表すとも言える。方位角演算部54は、フーリエ変換部51から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標の方位角φを導出する方位導出部として機能する。図5を参照し、物標の方位角φとは、自車両が走行する路面に対して平行な座標面であって且つレーダ1の設置位置を原点にとった二次元座標面上において、原点を通る所定の軸と、レーダ装置1及び物標間を結ぶ線分との成す角度を表す。所定の軸は、例えば、自車両が直進する際の自車両の進行方向と平行な軸である。相対速度演算部55は、フーリエ変換部51から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標の相対速度vを導出する相対速度導出部として機能する。物標の相対速度vはレーダ装置1に対する物標の相対速度を表すと共に自車両に対する物標の相対速度を表す。 The target data generation unit 52 includes a distance calculation unit 53, an azimuth calculation unit 54, and a relative speed calculation unit 55. The distance calculation unit 53 functions as a distance derivation unit that derives the distance between the target and the radar device 1 based on the frequency spectrum provided by the Fourier transform unit 51. The distance between the target and the radar device 1 is hereinafter referred to as the distance d of the target or simply the distance d. Since the radar device 1 is fixed to the own vehicle, it can be said that the distance d of the target represents the distance between the own vehicle and the target. The azimuth calculation unit 54 functions as an azimuth derivation unit that derives the azimuth angle φ of the target based on the frequency spectrum provided by the Fourier transform unit 51. With reference to FIG. 5, the azimuth angle φ of the target is a coordinate plane parallel to the road surface on which the own vehicle travels, and the origin is on a two-dimensional coordinate plane with the installation position of the radar 1 as the origin. Represents the angle formed by a predetermined axis passing through the above and a line segment connecting the radar device 1 and the target. The predetermined axis is, for example, an axis parallel to the traveling direction of the own vehicle when the own vehicle goes straight. The relative velocity calculation unit 55 functions as a relative velocity derivation unit that derives the relative velocity v of the target based on the frequency spectrum provided by the Fourier transform unit 51. The relative speed v of the target represents the relative speed of the target with respect to the radar device 1, and also represents the relative speed of the target with respect to the own vehicle.

レーダ装置1の動作モードの候補として複数の候補モードがあり、モード設定部56は、その複数の候補モードの内の何れかをレーダ装置1の動作モードに設定する。複数の候補モードには、通常モードと高精度モードとが含まれる。複数の候補モードの中に通常モード及び高精度モード以外のモードが含まれることがあっても良いが、以下では、通常モード及び高精度モードのみに注目する。この場合、モード設定部56は、レーダ装置1の動作モードを通常モード又は高精度モードに切り替え設定することになる。 There are a plurality of candidate modes as candidates for the operation mode of the radar device 1, and the mode setting unit 56 sets any one of the plurality of candidate modes to the operation mode of the radar device 1. The plurality of candidate modes include a normal mode and a high-precision mode. Modes other than the normal mode and the high-precision mode may be included in the plurality of candidate modes, but in the following, only the normal mode and the high-precision mode will be focused on. In this case, the mode setting unit 56 switches and sets the operation mode of the radar device 1 to the normal mode or the high precision mode.

以下に示す複数の実施例の中で、チャープ処理部4の詳細や、通常モード及び高精度モードでの動作、レーダ装置1に関わる具体的な応用技術などを説明する。特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、上述した事項が後述の各実施例に適用される。後述の各実施例において、上述の内容と矛盾する事項については、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に述べる複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる(即ち複数の実施例の内の任意の2以上の実施例を組み合わせることも可能である)。 Among the plurality of examples shown below, the details of the chirp processing unit 4, the operation in the normal mode and the high precision mode, the specific applied technique related to the radar device 1, and the like will be described. Unless otherwise specified and without contradiction, the above-mentioned matters apply to each embodiment described later. In each of the examples described later, with respect to matters that contradict the above-mentioned contents, the description in each example may take precedence. Further, as long as there is no contradiction, the matters described in any of the plurality of examples described below may be applied to any other example (that is, any two or more of the plurality of examples). It is also possible to combine the examples of).

尚、以下では、記述の簡略化上、送信部2、受信部3及びチャープ処理部4をまとめたブロックを、送受信ブロックと称する。また、上述したように、受信部3には受信アンテナ31及び受信処理部32を含む受信ブロックが計4組設けられているが、受信ブロックの構成及び動作は複数の受信ブロック間で共通であるため、以下では、特に必要の無い限り、1つの受信ブロックにのみ注目する。また、以下の説明において、特に記述無き限り、送信信号とは送信アンテナ21についての送信信号を指し、受信信号とは受信アンテナ31についての受信信号を指す。 In the following, for the sake of simplification of the description, the block in which the transmission unit 2, the reception unit 3 and the chirp processing unit 4 are combined is referred to as a transmission / reception block. Further, as described above, the receiving unit 3 is provided with a total of four sets of receiving blocks including the receiving antenna 31 and the receiving processing unit 32, but the configuration and operation of the receiving blocks are common among the plurality of receiving blocks. Therefore, in the following, only one receiving block will be focused on unless otherwise required. Further, in the following description, unless otherwise specified, the transmission signal refers to the transmission signal for the transmission antenna 21, and the reception signal refers to the reception signal for the reception antenna 31.

<<第1実施例>>
レーダ装置1の第1実施例を説明する。図6は第1実施例に係る送受信ブロックの構成図である。第1実施例に係る送受信ブロックは、送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34と、変調信号生成部111、発振器112、カプラ113及びチャープ処理部114と、を備える。
<< First Example >>
A first embodiment of the radar device 1 will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of a transmission / reception block according to the first embodiment. The transmission / reception block according to the first embodiment includes a transmission antenna 21, a reception antenna 31, a mixer 33, an A / D conversion unit 34, a modulation signal generation unit 111, an oscillator 112, a coupler 113, and a chirp processing unit 114.

送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34については上述した通りである。図6の受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34は、1つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34を表す。変調信号生成部111及び発振器112により図1の送信処理部22が形成され、チャープ処理部114により、反転チャープ生成部を含む図1のチャープ処理部4が形成される。カプラ113は、図1の送信部2及びチャープ処理部4の何れかの構成要素に含まれると考えても良いし、図1の送信部2及びチャープ処理部4とは別に設けられていると考えても良い。 The transmitting antenna 21, the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D converter 34 are as described above. The receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 in FIG. 6 represent the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 provided in one reception block. The modulation signal generation unit 111 and the oscillator 112 form the transmission processing unit 22 of FIG. 1, and the chirp processing unit 114 forms the chirp processing unit 4 of FIG. 1 including the inverting chirp generation unit. It may be considered that the coupler 113 is included in any of the components of the transmission unit 2 and the chirp processing unit 4 of FIG. 1, and it is considered that the coupler 113 is provided separately from the transmission unit 2 and the chirp processing unit 4 of FIG. You may think.

変調信号生成部111は、のこぎり波状に電圧が変化する電圧信号である変調信号を生成し、該変調信号を発振器112に供給する。発振器112は、変調信号生成部111より供給された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調することで、時間経過につれて周波数が変化するチャープ信号を生成し、生成したチャープ信号を出力する。発振器112から出力されるチャープ信号が上述の基準チャープに相当する。発振器112から出力される基準チャープはカプラ113を通じ送信アンテナ21に供給され、送信アンテナ21は、供給された基準チャープの繰り返しから成る送信信号を送信波TWとして所定の向きに出力する(即ち空間に放射する)。故に、送信信号の周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化することになる。 The modulation signal generation unit 111 generates a modulation signal which is a voltage signal whose voltage changes in a sawtooth shape, and supplies the modulation signal to the oscillator 112. The oscillator 112 frequency-modulates a continuous wave signal based on the modulation signal supplied by the modulation signal generation unit 111 to generate a chirp signal whose frequency changes with the passage of time, and outputs the generated chirp signal. The chirp signal output from the oscillator 112 corresponds to the reference chirp described above. The reference chirp output from the oscillator 112 is supplied to the transmission antenna 21 through the coupler 113, and the transmission antenna 21 outputs a transmission signal consisting of repetitions of the supplied reference chirp as a transmission wave TW in a predetermined direction (that is, in space). Radiate). Therefore, the frequency of the transmitted signal changes between the frequencies f L and f H over time.

カプラ113は、発振器112の出力信号の一部を取り出して、取り出した信号をチャープ処理部114に供給する。発振器112から送信アンテナ21に送られる信号とチャープ処理部114に送られる信号は、信号のパワーが異なる点を除き、互いに同じ信号である。故に、チャープ処理部114に対しても基準チャープが供給されることになる。尚、カプラ113はディバイダと称される回路であっても良い(後述の他の任意のカプラについても同様)。 The coupler 113 takes out a part of the output signal of the oscillator 112 and supplies the taken out signal to the chirp processing unit 114. The signal sent from the oscillator 112 to the transmitting antenna 21 and the signal sent to the chirp processing unit 114 are the same signals except that the powers of the signals are different. Therefore, the reference chirp is also supplied to the chirp processing unit 114. The coupler 113 may be a circuit called a divider (the same applies to any other coupler described later).

チャープ処理部114はチャープ反転部(反転チャープ生成部)115を備える。チャープ反転部115は、発振器112からカプラ113を通じて供給される基準チャープを時間軸上で反転した信号である反転チャープを生成する。即ち、反転チャープとは、基準チャープにおける周波数の増加及び低下の態様を時間軸上で反転させた信号である。図7において、実線波形611は、2つのチャープ区間における基準チャープの信号波形を表し、破線波形612は、2つのチャープ区間における反転チャープの信号波形を表す。チャープ区間ごとに基準チャープを時間軸上で反転することで反転チャープが得られる。例えば、図3(b)に示す第2変形波形例に係る送信信号が基準チャープに相当していたならば、図3(c)に示す第3変形波形例に係る送信信号が反転チャープに相当することになる。 The chirp processing unit 114 includes a chirp inversion unit (reversal chirp generation unit) 115. The chirp inverting unit 115 generates an inverting chirp, which is a signal obtained by inverting the reference chirp supplied from the oscillator 112 through the coupler 113 on the time axis. That is, the inverted chirp is a signal in which the mode of frequency increase and decrease in the reference chirp is inverted on the time axis. In FIG. 7, the solid line waveform 611 represents the signal waveform of the reference chirp in the two chirp sections, and the broken line waveform 612 represents the signal waveform of the inverted chirp in the two chirp sections. An inverted chirp can be obtained by inverting the reference chirp on the time axis for each chirp section. For example, if the transmitted signal according to the second modified waveform example shown in FIG. 3B corresponds to the reference chirp, the transmitted signal according to the third modified waveform example shown in FIG. 3C corresponds to the inverted chirp. Will be done.

尚、図7においては、反転によって基準チャープの周期開始時刻と周期終了時刻とが入れ替わるように、基準チャープを時間軸上で反転させることで反転チャープを生成している。このため、図7において、基準チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)と反転チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)は等しい。これに対し、反転によって基準チャープに含まれるチャープ信号の開始時刻と終了時刻とが入れ替わるように反転チャープを生成しても良い。この場合、基準チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)と反転チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)が等しくなる。また逆に、基準チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)と反転チャープの周波数が周波数fとなる時刻(タイミング)が等しくなる。 In FIG. 7, the inverted chirp is generated by inverting the reference chirp on the time axis so that the cycle start time and the cycle end time of the reference chirp are exchanged by inversion. Therefore, in FIG. 7, the time (timing) when the frequency of the reference chirp becomes the frequency f L and the time (timing) when the frequency of the inverted chirp becomes the frequency f L are equal. On the other hand, the inverted chirp may be generated so that the start time and the end time of the chirp signal included in the reference chirp are exchanged by inversion. In this case, the time (timing) when the frequency of the reference chirp becomes the frequency f L and the time (timing) when the frequency of the inverted chirp becomes the frequency f H become equal. On the contrary, the time (timing) when the frequency of the reference chirp becomes the frequency f H and the time (timing) when the frequency of the inverted chirp becomes the frequency f L become equal.

チャープ処理部114は、発振器112からカプラ113を通じて供給される信号そのものに相当するミキシング用信号Sn(図7の波形611による信号に対応)、又は、チャープ反転部115から出力されるミキシング用信号Sr(図7の波形612による信号に対応)を選択的にミキサ33に対して出力する。ミキシング用信号Snは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Snにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Snは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数f及びf間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。 The chirp processing unit 114 is a mixing signal Sn (corresponding to the signal according to the waveform 611 in FIG. 7) corresponding to the signal itself supplied from the oscillator 112 through the coupler 113, or a mixing signal Sr output from the chirp inversion unit 115. (Corresponding to the signal according to the waveform 612 in FIG. 7) is selectively output to the mixer 33. The mixing signal Sn consists of repeating the reference chirp like the transmission signal, and the frequency of the reference chirp in the mixing signal Sn changes between the frequencies f L and f H with the passage of time. On the other hand, the mixing signal Sn consists of repeating inversion chirps. The frequency of the inverted chirp also changes between frequencies f L and f H with the passage of time, but the mode of the change is inverted on the time axis in comparison with the reference chirp.

ミキシング用信号Snを構成する基準チャープと、ミキシング用信号Srを構成する反転チャープとの関係について説明を補足しておく。ここでは図2に示す態様の送信信号が生成されることを想定しているため、ミキシング用信号Snを構成する基準チャープの周波数(図7の実線波形611に対応)は、送信信号の各チャープ区間において、周波数fから周波数fに向けて時間経過に伴って傾きθで増加してゆき、周波数fに達すると時間経過に伴って傾きθで低下していって周波数fに戻る。これに対し、ミキシング用信号Srを構成する反転チャープの周波数(図7の破線波形612に対応)は、送信信号の各チャープ区間において、周波数fから周波数fに向けて時間経過に伴って傾きθで増加してゆき、周波数fに達すると時間経過に伴って傾きθで低下していって周波数fに戻る。 The description of the relationship between the reference chirp that constitutes the mixing signal Sn and the inverted chirp that constitutes the mixing signal Sr will be supplemented. Here, since it is assumed that the transmission signal of the aspect shown in FIG. 2 is generated, the frequency of the reference chirp (corresponding to the solid line waveform 611 in FIG. 7) constituting the mixing signal Sn is set to each chirp of the transmission signal. In the section, the slope f L increases from the frequency f L to the frequency f H with a slope θ 1 with the passage of time, and when the frequency f H is reached, the slope f L decreases with the slope θ 2 with the passage of time. Return to. On the other hand, the frequency of the inverted chirps constituting the mixing signal Sr (corresponding to the broken line waveform 612 in FIG. 7) changes with the passage of time from the frequency f L to the frequency f H in each chirp section of the transmission signal. It increases with a slope θ 2 , and when it reaches the frequency f H , it decreases with a slope θ 1 and returns to the frequency f L with the passage of time.

受信アンテナ31で得られた受信信号はローノイズアンプ(不図示)にて増幅された後にミキサ33に送られ、ミキサ33はローノイズアンプを介して供給された受信信号と、チャープ処理部114から供給されたミキシング用信号Sn又はSrとをミキシングすることでビート信号を生成する。 The received signal obtained by the receiving antenna 31 is amplified by a low noise amplifier (not shown) and then sent to the mixer 33, and the mixer 33 is supplied from the reception signal supplied via the low noise amplifier and the charp processing unit 114. A beat signal is generated by mixing with the mixing signal Sn or Sr.

チャープ処理部114は、モード設定部56(図4参照)の制御の下で、ミキシング用信号Sn又はSrを選択的にミキサ33に供給する。レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときには、チャープ処理部114からミキサ33に対しミキシング用信号Snが供給され、結果、ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号Snの周波数との差であるビート周波数を有する。これに対し、レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときには、チャープ処理部114からミキサ33に対しミキシング用信号Srが供給され、結果、ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号Srの周波数との差であるビート周波数を有する。ミキサ33により生成されたビート信号はA/D変換部34によりデジタルの信号に変換されてから、信号処理部5に出力される。通常モードにおけるビート信号と、高精度モードにおけるビート信号とを明確に区別するべく、以下では、必要に応じて、通常モードにおけるビート信号を通常ビート信号と称することがあり、高精度モードにおけるビート信号を特殊ビート信号と称することがある。 The chirp processing unit 114 selectively supplies the mixing signal Sn or Sr to the mixer 33 under the control of the mode setting unit 56 (see FIG. 4). When the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, the mixing signal Sn is supplied from the chirp processing unit 114 to the mixer 33, and as a result, the beat signal is the frequency of the received signal and the frequency of the mixing signal Sn. It has a beat frequency that is the difference from. On the other hand, when the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the mixing signal Sr is supplied from the chirp processing unit 114 to the mixer 33, and as a result, the beat signal is mixed with the frequency of the received signal. It has a beat frequency that is the difference from the frequency of the signal Sr. The beat signal generated by the mixer 33 is converted into a digital signal by the A / D conversion unit 34, and then output to the signal processing unit 5. In order to clearly distinguish between the beat signal in the normal mode and the beat signal in the high precision mode, the beat signal in the normal mode may be referred to as a normal beat signal as necessary in the following, and the beat signal in the high precision mode may be referred to. May be referred to as a special beat signal.

尚、特に図示しないが、ミキサ33とA/D変換部34との間にバンドパスフィルタ(不図示)を設けられる。ミキサ33によるミキシング結果に対して不要周波数成分を除去するフィルタリングがバンドパスフィルタにより実行され、当該フィルタリング後のミキシング結果を示すビート信号がA/D変換部34に送られると良い(後述の他の実施例においても同様)。 Although not shown in particular, a bandpass filter (not shown) is provided between the mixer 33 and the A / D conversion unit 34. It is preferable that filtering for removing unnecessary frequency components from the mixing result by the mixer 33 is executed by the bandpass filter, and a beat signal indicating the mixing result after the filtering is sent to the A / D conversion unit 34 (others described later). The same applies to the examples).

―――高精度モード―――
高精度モードにおける動作について説明する。高精度モードにおいて、距離演算部53は、受信アンテナ31による受信信号とミキシング用信号Srとのミキシング結果(乗算結果)を示す特殊ビート信号に基づき、物標の距離dを求めることができる。この原理を図8(a)及び(b)等を参照して説明する。尚、図8(a)及び(b)においては、図示の便宜上、送信信号が図3(b)に示す態様の波形を有していることが想定されている(後述の図11(a)及び(b)においても同様)。
――― High precision mode ―――
The operation in the high precision mode will be described. In the high-precision mode, the distance calculation unit 53 can obtain the target distance d based on the special beat signal indicating the mixing result (multiplication result) of the reception signal by the receiving antenna 31 and the mixing signal Sr. This principle will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. In addition, in FIGS. 8 (a) and 8 (b), it is assumed that the transmission signal has the waveform of the aspect shown in FIG. 3 (b) for convenience of illustration (FIG. 11 (a) described later). And (b) as well).

距離dが実質的にゼロである物標からの反射波RWに基づく受信信号が受信アンテナ31にて取得される状況を、ゼロ距離状況と称する。これに対し、距離dが実質的にゼロではない物標からの反射波RWに基づく受信信号が受信アンテナ31にて取得される状況を、実測定状況と称する。ゼロ距離状況は、説明の便宜上、参照される状況であり、レーダ装置1の実駆動時における状況は全て実測定状況に属すると解される。 A situation in which a received signal based on the reflected wave RW from a target at which the distance d is substantially zero is acquired by the receiving antenna 31 is referred to as a zero distance situation. On the other hand, a situation in which a received signal based on the reflected wave RW from a target whose distance d is not substantially zero is acquired by the receiving antenna 31 is referred to as an actual measurement situation. The zero-distance situation is a situation referred to for convenience of explanation, and it is understood that all the situations when the radar device 1 is actually driven belong to the actual measurement situation.

図8(b)において、一点鎖線波形661は、実測定状況下における1チャープ区間分の送信信号(即ち送信信号中の基準チャープ)を表しており、破線波形663は、実測定状況下における1チャープ区間分の反転チャープを表している。更に、図8(b)において、実線波形662は、実測定状況下における1チャープ区間分の受信信号を表している。受信アンテナ31による受信信号は、送信信号を距離dに対応する時間だけ遅延させた信号となる。故に、受信アンテナ31による受信信号は送信信号中の基準チャープと同一の波形を有するチャープ信号(以下、受信チャープと称する)の繰り返しから成り、実測定状況下において、受信信号における受信チャープは送信信号における基準チャープに対して遅延している。 In FIG. 8B, the alternate long and short dash waveform 661 represents the transmission signal for one chirp section under the actual measurement condition (that is, the reference chirp in the transmission signal), and the dashed line waveform 663 is 1 under the actual measurement condition. It represents the inverted chirp for the chirp section. Further, in FIG. 8B, the solid line waveform 662 represents the received signal for one chirp section under the actual measurement situation. The reception signal by the reception antenna 31 is a signal obtained by delaying the transmission signal by a time corresponding to the distance d. Therefore, the received signal by the receiving antenna 31 consists of repeating a chirp signal (hereinafter referred to as a received chirp) having the same waveform as the reference chirp in the transmitted signal, and the received chirp in the received signal is a transmitted signal under actual measurement conditions. Delayed with respect to the reference chirp in.

図8(a)において、破線波形653は、ゼロ距離状況下における1チャープ区間分の反転チャープを表している。図8(a)において、実線波形652は、ゼロ距離状況下における1チャープ区間分の受信信号を表していると共に1チャープ区間分の送信信号を表している。ゼロ距離状況下において、上記遅延はゼロとみなせるため受信信号は送信信号と重なり合う。 In FIG. 8A, the broken line waveform 653 represents the inverted chirp for one chirp section under the zero distance situation. In FIG. 8A, the solid line waveform 652 represents a reception signal for one chirp section under a zero distance situation and a transmission signal for one chirp section. In the zero distance situation, the received signal overlaps with the transmitted signal because the delay can be regarded as zero.

反転チャープと、送信信号中の基準チャープとの関係は、当然に、物標の距離dに依存することなく一定である。反転チャープは基準チャープを時間軸上で反転させたものであるので、各チャープ区間において、物標の距離dに依存せず、送信信号中の基準チャープの周波数と、反転チャープの周波数とは、チャープ区間の中央タイミングtCNTにて交差する(即ち一致する)。これに対し、受信信号中の受信チャープは、送信信号中の基準チャープに対して距離dに応じた時間だけ遅延するため、受信チャープと反転チャープとの周波数関係は距離dに応じて変化することになる。この変化の量は距離dの情報を含んでいるため、当該変化の量を検出することで距離dを求めることが可能である。即ち、受信チャープと反転チャープとの交点を求めることで距離dを検出することが可能である。受信チャープと反転チャープとの交点とは、横軸に時間をとり且つ縦軸に周波数をとった平面上における受信チャープ及び反転チャープ間の交点を指す。受信チャープと反転チャープとの交点を求めることは、中央タイミングtCNTと、受信チャープ及び反転チャープの周波数が一致するタイミングとの時間間隔を求めることに等しいとも言える。 The relationship between the inverted chirp and the reference chirp in the transmission signal is, of course, constant regardless of the distance d of the target. Since the inverted chirp is the inverted chirp on the time axis, the frequency of the reference chirp and the frequency of the inverted chirp in the transmission signal do not depend on the distance d of the target in each chirp section. It intersects (ie, matches) at the central timing t CNT of the chirp section. On the other hand, the received chirp in the received signal is delayed by the time corresponding to the distance d with respect to the reference chirp in the transmitted signal, so that the frequency relationship between the received chirp and the inverted chirp changes according to the distance d. become. Since the amount of this change includes the information of the distance d, it is possible to obtain the distance d by detecting the amount of the change. That is, it is possible to detect the distance d by finding the intersection of the received chirp and the inverted chirp. The intersection of the received chirp and the inverted chirp refers to the intersection between the received chirp and the inverted chirp on a plane having time on the horizontal axis and frequency on the vertical axis. Determining the intersection of the received chirp and inverted chirp can be considered equal to obtaining a central timing t CNT, a time interval between the timing of frequency matches the received chirp and inverted chirp.

フーリエ変換部51(図4参照)は、送信信号における各チャープ区間に対し、チャープ区間の一部であって且つチャープ区間の中央を含む区間をFFT区間として設定し、特殊ビート信号におけるFFT区間内の信号を対象信号として取り扱って、対象信号を周波数領域上の信号に変換することで対象信号の周波数スペクトラム(換言すればFFT区間中の特殊ビート信号の周波数スペクトラム)を生成する。対象信号の周波数スペクトラムは、対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータである。各チャープ区間において、FFT区間の開始タイミングtA1からチャープ区間の中央タイミングtCNTまでの時間と、チャープ区間の中央タイミングtCNTからFFT区間の終了タイミングtA2までの時間とは、互いに等しいものとする。 The Fourier transform unit 51 (see FIG. 4) sets a section that is a part of the charp section and includes the center of the charp section as an FFT section for each charp section in the transmission signal, and within the FFT section in the special beat signal. Is treated as a target signal, and the target signal is converted into a signal on the frequency region to generate a frequency spectrum of the target signal (in other words, a frequency spectrum of a special beat signal in the FFT section). The frequency spectrum of the target signal is data indicating the power of a plurality of frequency components included in the target signal for each frequency component. In each chirp interval time from the start timing t A1 of the FFT interval to the central timing t CNT chirp interval, the time from the central timing t CNT chirp section to the end timing t A2 of the FFT interval, and equal to each other To do.

ゼロ距離状況下において、タイミングtA1での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差と、タイミングtA2での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差とは互いに等しく、それらの周波数差は所定の周波数fREFとなる。周波数fREFは基準チャープの特性に応じて定まる。これに対し、実測定状況下では、上記遅延に由来して、タイミングtA1での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数fREFよりも大きな周波数f1となり、且つ、タイミングtA2での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数fREFよりも小さな周波数f2となる。 Under zero distance conditions, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at timing t A1 and the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at timing t A2 are equal to each other, and the frequency difference between them is the predetermined frequency f. It becomes REF . The frequency f REF is determined according to the characteristics of the reference chirp. On the other hand, under the actual measurement situation, due to the above delay, the frequency difference between the reception chirp and the inversion chirp at the timing t A1 becomes a frequency f1 larger than the frequency f REF , and the reception at the timing t A2. The frequency difference between the chirp and the inverted chirp is a frequency f2 smaller than the frequency f REF .

従って、特殊ビート信号におけるFFT区間内の信号を対象信号として当該対象信号を周波数領域上の信号に変換したとき、ゼロ距離状況及び実測定状況間で、得られる周波数スペクトラムが異なってくる。 Therefore, when the signal in the FFT section of the special beat signal is used as the target signal and the target signal is converted into a signal on the frequency domain, the obtained frequency spectrum differs between the zero distance situation and the actual measurement situation.

図9(a)に、高精度モード且つゼロ距離状況下において、フーリエ変換部51により得られる概略的な周波数スペクトラム655を示す。高精度モードでは、受信信号とミキシング用信号Srとをミキシングすることで特殊ビート信号が得られるため、特殊ビート信号は、受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差に相当するビート周波数を有することになる。ゼロ距離状況下において、FFT区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差(図8(a)の波形652及び653間の周波数差に相当)は、ゼロから周波数fREFまでの広がりを有するため、周波数スペクトラム655は、直流成分から周波数fREFまでの範囲において連続的に相応のパワー(例えば所定値以上のパワー)を有することになる。 FIG. 9A shows a schematic frequency spectrum 655 obtained by the Fourier transform unit 51 in a high precision mode and in a zero distance situation. In the high-precision mode, a special beat signal is obtained by mixing the received signal and the mixing signal Sr, so that the special beat signal has a beat frequency corresponding to the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp. .. In the zero distance situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp in the FFT section (corresponding to the frequency difference between the waveforms 652 and 653 in FIG. 8A) has a spread from zero to the frequency f REF . The frequency spectrum 655 continuously has a corresponding power (for example, a power of a predetermined value or more) in the range from the DC component to the frequency f REF .

図9(b)に、高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部51により得られる概略的な周波数スペクトラム665を示す。実測定状況下では、FFT区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差(図8(b)の波形662及び663間の周波数差に相当)は、ゼロから周波数f1までの広がりを有するため、周波数スペクトラム665は、直流成分から周波数f1までの範囲において連続的に相応のパワー(例えば所定値以上のパワー)を有することになる。周波数f1は、送信信号から見た受信信号の遅延時間に依存する情報、従って距離dに依存する情報である。故に、高精度モードにおいて、距離演算部53は、周波数スペクトラム665を参照し、周波数スペクトラム665における周波数f1を特定することで物標の距離dを求めることができる。 FIG. 9B shows a schematic frequency spectrum 665 obtained by the Fourier transform unit 51 in a high precision mode and under actual measurement conditions. Under actual measurement conditions, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp in the FFT section (corresponding to the frequency difference between the waveforms 662 and 663 in FIG. 8 (b)) has a range from zero to frequency f1, and thus has a frequency. The spectrum 665 has a corresponding power (for example, a power of a predetermined value or more) continuously in the range from the DC component to the frequency f1. The frequency f1 is information that depends on the delay time of the received signal as seen from the transmitted signal, and therefore information that depends on the distance d. Therefore, in the high-precision mode, the distance calculation unit 53 can obtain the target distance d by referring to the frequency spectrum 665 and specifying the frequency f1 in the frequency spectrum 665.

まとめると、高精度モードでは、以下の動作が実行される。高精度モードでは、ミキサ33に対して受信信号及びミキシング用信号Sr(従って反転チャープ)を入力することで受信信号と反転チャープとのミキシング結果である特殊ビート信号が生成される。フーリエ変換部51は、送信信号として基準チャープが送信されるチャープ区間に対しチャープ区間の中央を含むFFT区間(変換対象区間)を設定し、特殊ビート信号におけるFFT区間内の信号を対象信号として取り扱って対象信号を周波数領域上の信号に変換することにより、対象信号の周波数スペクトラム665(換言すればFFT区間内の特殊ビート信号の周波数スペクトラム)を生成する。距離演算部53は、周波数スペクトラム665に基づいて物標の距離dを導出する。 In summary, in high precision mode, the following operations are performed: In the high-precision mode, a special beat signal which is a mixing result of the received signal and the inverted chirp is generated by inputting the received signal and the mixing signal Sr (hence, the inverted chirp) to the mixer 33. The Fourier transform unit 51 sets an FFT section (conversion target section) including the center of the charp section with respect to the charp section to which the reference chapter is transmitted as a transmission signal, and handles the signal in the FFT section in the special beat signal as the target signal. By converting the target signal into a signal on the frequency region, the frequency spectrum 665 of the target signal (in other words, the frequency spectrum of the special beat signal in the FFT section) is generated. The distance calculation unit 53 derives the distance d of the target based on the frequency spectrum 665.

具体的には例えば、距離演算部53は、周波数スペクトラム665において、所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し(換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最大値を抽出し)、抽出した周波数に基づいて距離dを求める。ここで抽出される周波数が周波数f1に相当する。抽出される周波数f1は距離dに依存しているため、抽出した周波数f1と距離dとの関係を示す関係式、又は、その関係に応じたテーブルデータを予め距離演算部53に与えておき、距離演算部53は、その関係式又はテーブルデータを用いて周波数f1から距離dを求めれば良い。 Specifically, for example, the distance calculation unit 53 extracts the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum 665 (in other words, extracts the maximum value of the frequency component having a power equal to or higher than a predetermined value). ), The distance d is obtained based on the extracted frequency. The frequency extracted here corresponds to the frequency f1. Since the extracted frequency f1 depends on the distance d, a relational expression showing the relationship between the extracted frequency f1 and the distance d, or table data corresponding to the relationship is given to the distance calculation unit 53 in advance. The distance calculation unit 53 may obtain the distance d from the frequency f1 by using the relational expression or the table data.

高精度モードにおいて、複数の受信ブロックにて得られる複数の特殊ビート信号に基づいて距離dを求めるようにしても良い。この際例えば、受信ブロックごとに特殊ビート信号に基づいて物標の距離dを候補距離として求めて、複数の受信ブロックに対して求められた複数の候補距離に基づき最終的な距離dを決定すれば良い(例えば、複数の候補距離の平均を距離dとして決定して良い)。但し、レーダ装置1に設けられる複数の受信ブロックの内、1つの受信ブロックにおいてのみ特殊ビート信号を生成するようにし、その1つの特殊ビート信号に基づいて距離dを求めるようにしても良い。 In the high-precision mode, the distance d may be obtained based on a plurality of special beat signals obtained by the plurality of reception blocks. At this time, for example, the target distance d is obtained as a candidate distance based on the special beat signal for each reception block, and the final distance d is determined based on the plurality of candidate distances obtained for the plurality of reception blocks. (For example, the average of a plurality of candidate distances may be determined as the distance d). However, the special beat signal may be generated only in one of the plurality of reception blocks provided in the radar device 1, and the distance d may be obtained based on the one special beat signal.

―――通常モード―――
通常モードにおける動作について説明する。通常モードにおいては、受信アンテナ31による受信信号とミキシング用信号Snとのミキシング結果(乗算結果)を示す通常ビート信号に基づき、物標の距離dを求めることができる。通常モードにおける距離dの導出方法としては、公知の方法を用いることができる。即ち、通常モードでは、フーリエ変換部51が通常ビート信号を周波数領域上の信号に変換することで図10に示すような周波数スペクトラム675を生成する。尚、この変換の際にも上述のFFT区間が設定され、FFT区間内の通常ビート信号に基づいて周波数スペクトラム675が生成される。受信アンテナ31による受信信号は送信信号を距離dに対応する時間だけ遅延させた信号となるため、周波数スペクトラム675には、パワーが極大値をとる周波数がピーク周波数として存在することになり、そのピーク周波数は距離dに依存する。故に、距離演算部53は、周波数スペクトラム675におけるピーク周波数を特定し、ピーク周波数に基づいて距離dを求める。
――― Normal mode ―――
The operation in the normal mode will be described. In the normal mode, the distance d of the target can be obtained based on the normal beat signal indicating the mixing result (multiplication result) between the reception signal by the receiving antenna 31 and the mixing signal Sn. As a method for deriving the distance d in the normal mode, a known method can be used. That is, in the normal mode, the Fourier transform unit 51 converts the normal beat signal into a signal on the frequency domain to generate the frequency spectrum 675 as shown in FIG. The FFT section described above is also set during this conversion, and the frequency spectrum 675 is generated based on the normal beat signal in the FFT section. Since the received signal by the receiving antenna 31 is a signal obtained by delaying the transmitted signal by a time corresponding to the distance d, the frequency spectrum 675 has a frequency at which the power has a maximum value as a peak frequency. The frequency depends on the distance d. Therefore, the distance calculation unit 53 specifies the peak frequency in the frequency spectrum 675 and obtains the distance d based on the peak frequency.

更に、通常モードにおいては、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムに基づき、公知の方法を用いて、方位角演算部54により物標の方位角φが求められ且つ相対速度演算部55により物標の相対速度vが求められる。但し、方位角φの演算には複数の受信アンテナ31が必須となるため、方位角演算部54は、複数の受信ブロックにて得られる複数の通常ビート信号に基づく複数の周波数スペクトラムを用いて物標の方位角φを求める。 Further, in the normal mode, the azimuth angle φ of the target is obtained by the azimuth calculation unit 54 and the relative speed calculation unit 55 of the target using a known method based on the frequency spectrum based on the normal beat signal. The velocity v is required. However, since a plurality of receiving antennas 31 are indispensable for the calculation of the azimuth angle φ, the azimuth angle calculation unit 54 uses a plurality of frequency spectra based on a plurality of normal beat signals obtained by the plurality of reception blocks. Find the azimuth φ of the target.

通常モードにおいて、物標の距離d及び相対速度vの導出に対しても複数の受信アンテナ31が用いられて良い。即ち、通常モードにおいて、複数の受信ブロックにて得られる複数の通常ビート信号に基づく複数の周波数スペクトラムを用いて、物標の距離d及び相対速度vが導出されて良い。但し、通常モードにおいて、単一の受信ブロックにて得られる単一の通常ビート信号に基づく単一の周波数スペクトラムを用いて、物標の距離d及び相対速度vを導出することもできる。 In the normal mode, a plurality of receiving antennas 31 may be used for deriving the target distance d and the relative velocity v. That is, in the normal mode, the target distance d and the relative velocity v may be derived using a plurality of frequency spectra based on a plurality of normal beat signals obtained by the plurality of reception blocks. However, in normal mode, a single frequency spectrum based on a single normal beat signal obtained in a single reception block can also be used to derive the target distance d and relative velocity v.

尚、通常モードにおいては、一般的なFMCW方式で用いられるような、互いに対称なアップチャープ区間とダウンチャープ区間を組み合わせた三角波状の周波数変調を行うことが好ましい。つまり、通常モードにおいて、基準チャープは、アップチャープ区間に相当する第1ャープ信号と、ダウンチャープ区間に相当する第2チャープ信号を含んでいることが好ましい。この場合、本実施形態に係るレーダ装置1は、通常モードにおいては、一般的なFMCWレーダとしてふるまうことができ、従って、距離d、相対速度v及び方位角φの算出に対しても公知のFMCWレーダにおける方法を使用することができる。そのような場合、高精度モードにおいても通常モードと同様の基準チャープを用いると良い。これによりVCO(電圧制御発振器)に入力する変調波形の出力特性やVCOの変調特性に関して、通常モードの設計と同じものを高精度モードでも使用することができ、設計の省力化が図れる。 In the normal mode, it is preferable to perform triangular wave-shaped frequency modulation in which an up-chirp section and a down-chirp section that are symmetrical to each other are combined, as used in a general FMCW method. That is, in the normal mode, the reference chirp preferably includes a first chirp signal corresponding to the up chirp section and a second chirp signal corresponding to the down chirp section. In this case, the radar device 1 according to the present embodiment can behave as a general FMCW radar in the normal mode, and therefore is also known for calculating the distance d, the relative speed v, and the azimuth angle φ. The method in radar can be used. In such a case, it is preferable to use the same reference chirp as in the normal mode even in the high precision mode. As a result, regarding the output characteristics of the modulation waveform input to the VCO (voltage controlled oscillator) and the modulation characteristics of the VCO, the same design as in the normal mode can be used in the high precision mode, and labor saving in the design can be achieved.

―――高精度モードと通常モードとの比較等―――
上述の説明から理解されるように、高精度モードでは、受信信号と反転チャープとのミキシング結果(換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果)に基づいて物標の距離dが検出されることになり、その検出を担う測距部は、図4のフーリエ変換部51(スペクトラム生成部)及び距離演算部53(距離導出部)を含んで構成される。
――― Comparison between high-precision mode and normal mode ―――
As can be understood from the above description, in the high precision mode, the target distance d is detected based on the mixing result of the received signal and the inverted chirp (in other words, the mixing result of the received chirp and the inverted chirp). Therefore, the distance measuring unit responsible for the detection includes the Fourier transform unit 51 (spectrum generation unit) and the distance calculation unit 53 (distance derivation unit) in FIG.

通常モードにおいて、理想的には、FFT区間中の送信信号及び受信信号間の周波数差がFFT区間の全体に亘って一定となり、結果、距離dに応じた周波数にのみパワーを有する周波数スペクトラムが得られる。しかし実際には、基準チャープの線形性誤差等を含む様々な誤差要因がからみあって、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムでは、相応の広がりをもったピーク波形が生じる(図10参照)。故に、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムを利用した場合、距離dの検出精度を一定以上高めることが難しくなる。これに対し、高精度モードにおいて、周波数f1は基準チャープの線形性誤差等の影響を受けにくく、周波数f1の特定によって(換言すれば既知の周波数fREFと周波数f1との差を求めることによって)距離dを検出するという方式を採用しているため、距離dを高精度に求めることが可能となる。 In normal mode, ideally, the frequency difference between the transmit and receive signals in the FFT section is constant over the entire FFT section, resulting in a frequency spectrum with power only at frequencies corresponding to the distance d. Be done. However, in reality, various error factors including the linearity error of the reference chirp are entwined, and in the frequency spectrum based on the normal beat signal, a peak waveform having a corresponding spread is generated (see FIG. 10). Therefore, when the frequency spectrum based on the normal beat signal is used, it becomes difficult to improve the detection accuracy of the distance d by a certain amount or more. On the other hand, in the high-precision mode, the frequency f1 is not easily affected by the linearity error of the reference chirp, and by specifying the frequency f1 (in other words, by obtaining the difference between the known frequency f REF and the frequency f1). Since the method of detecting the distance d is adopted, it is possible to obtain the distance d with high accuracy.

一方で、レーダ装置1には、レーダ装置1の動作モードを通常モード及び高精度モード間で切り替え可能なモード設定部56(図4参照)が備えられており、モード設定部56は、物標の距離dを検出する際にはレーダ装置1の動作モードを高精度モードに設定し、物標の方位角φ及び相対速度vを検出する際にはレーダ装置1の動作モードを通常モードに設定することができる。上述の如く、通常モードではミキサ33にて受信信号とミキシング用信号Sn(即ち基準チャープ)とがミキシングされ、高精度モードではミキサ33にて受信信号とミキシング用信号Sr(即ち反転チャープ)とがミキシングされる。 On the other hand, the radar device 1 is provided with a mode setting unit 56 (see FIG. 4) capable of switching the operation mode of the radar device 1 between a normal mode and a high-precision mode, and the mode setting unit 56 is a target. The operation mode of the radar device 1 is set to the high-precision mode when the distance d is detected, and the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode when the azimuth angle φ and the relative velocity v of the target are detected. can do. As described above, in the normal mode, the received signal and the mixing signal Sn (that is, the reference chirp) are mixed by the mixer 33, and in the high precision mode, the received signal and the mixing signal Sr (that is, the inverted chirp) are mixed by the mixer 33. Be mixed.

このように通常モードと高精度モードを切り替え設定可能にしておくことで、物標の距離d以外の情報も、既存の方法を用いて容易に得ることが可能となる。 By making it possible to switch between the normal mode and the high-precision mode in this way, it is possible to easily obtain information other than the target distance d by using an existing method.

具体的には、レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているとき、ミキサ33に対して受信信号及びミキシング用信号Sr(即ち反転チャープ)が入力され、これによってミキサ33から得られるミキシング結果である特殊ビート信号に基づき上記測距部により距離dが検出される。レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているとき、ミキサ33に対して受信信号及びミキシング用信号Sn(即ち基準チャープ)が入力され、これによってミキサ33から得られるミキシング結果である通常ビート信号に基づき信号処理部4(物標データ生成部52)により物標に関わる物標データが生成される。通常モードにて生成される物標データは、物標の距離d以外の情報を含む。物標の距離d以外の情報として、ここでは、物標の方位角φと相対速度vが求められているが、それらの内の一方のみが物標の距離d以外の情報として求められても良い。 Specifically, when the operation mode of the radar device 1 is set to the high-precision mode, a received signal and a mixing signal Sr (that is, an inverted chirp) are input to the mixer 33, thereby obtaining the mixer 33. The distance d is detected by the ranging unit based on the special beat signal that is the mixing result. When the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, a received signal and a mixing signal Sn (that is, a reference chirp) are input to the mixer 33, and a normal beat which is a mixing result obtained from the mixer 33 by this is input. Based on the signal, the signal processing unit 4 (target data generation unit 52) generates target data related to the target. The target data generated in the normal mode includes information other than the target distance d. Here, the azimuth angle φ and the relative velocity v of the target are obtained as information other than the distance d of the target, but even if only one of them is obtained as information other than the distance d of the target. good.

高精度モードにて導出された距離dと通常モードにて導出された距離dとを照合することで、レーダ装置1にて求められる距離dの信頼性を上げるといったことも可能である。但し、通常モードにおいて距離dの導出は行われないものであっても良い。 By collating the distance d derived in the high-precision mode with the distance d derived in the normal mode, it is possible to improve the reliability of the distance d required by the radar device 1. However, the distance d may not be derived in the normal mode.

モード設定部56は、例えば、レーダ装置1の動作モードを高精度モードに設定する区間とレーダ装置1の動作モードを通常モードに設定する区間とが交互に且つ周期的に訪れるように、レーダ装置1の動作モードを切り替え設定することができる。 The mode setting unit 56 is, for example, a radar device so that a section for setting the operation mode of the radar device 1 to the high precision mode and a section for setting the operation mode of the radar device 1 to the normal mode alternately and periodically visit. The operation mode of 1 can be switched and set.

<<第2実施例>>
レーダ装置1の第2実施例を説明する。第2実施例は第1実施例の一部を変形した実施例であり、第2実施例で特に述べない事項に関しては、矛盾無き限り、第1実施例の記載が第2実施例にも適用されて良い。
<< Second Example >>
A second embodiment of the radar device 1 will be described. The second embodiment is an embodiment obtained by modifying a part of the first embodiment, and the description of the first embodiment is applied to the second embodiment as long as there is no contradiction regarding matters not particularly described in the second embodiment. May be done.

上述の第1実施例では、各チャープ区間に対して単一のFFT区間を設定しているが、各チャープ区間に対して複数のFFT区間を設定しても良い。この場合、FFT区間ごとにビート信号の周波数スペクトラムを生成して複数のFFT区間に対して生成された複数の周波数スペクトラムに基づき物標の距離dを求めることができる。設定される複数のFFT区間は3以上のFFT区間であっても良いが、複数のFFT区間として第1FFT区間及び第2FFT区間が設定されることを想定して、以下に、本方法を詳細に説明する。 In the first embodiment described above, a single FFT section is set for each chirp section, but a plurality of FFT sections may be set for each chirp section. In this case, the frequency spectrum of the beat signal can be generated for each FFT section, and the distance d of the target can be obtained based on the plurality of frequency spectra generated for the plurality of FFT sections. The plurality of FFT sections to be set may be three or more FFT sections, but assuming that the first FFT section and the second FFT section are set as the plurality of FFT sections, the present method will be described in detail below. explain.

図11(a)及び(b)を参照する。図11(a)及び(b)における波形652、653及び661〜663は、図8(a)及び(b)示したそれらと同じものである。 See FIGS. 11 (a) and 11 (b). The waveforms 652, 653 and 661-663 in FIGS. 11 (a) and 11 (b) are the same as those shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).

第2実施例に係るフーリエ変換部51(図4参照)は、送信信号における各チャープ区間に対し、互いに異なる第1FFT区間及び第2FFFT区間を設定する。ここでは、各チャープ区間において、第1FFT区間はタイミングtB1からタイミングtCNTまでの区間であって、且つ、第2FFT区間はタイミングtCNTからタイミングtB2までの区間であるとする。各チャープ区間において、タイミングtCNTはチャープ区間の中央タイミングである。各チャープ区間において、タイミングtB1はチャープ区間の開始タイミングよりも後のタイミングであって且つチャープ区間の中央タイミングtCNTよりも前のタイミングであり、タイミングtB2はチャープ区間の終了タイミングよりも前のタイミングであって且つチャープ区間の中央タイミングtCNTよりも後のタイミングである。 The Fourier transform unit 51 (see FIG. 4) according to the second embodiment sets a first FFT section and a second FFT section that are different from each other for each chirp section in the transmission signal. Here, in each chirp section, it is assumed that the first FFT section is a section from timing t B1 to timing t CNT , and the second FFT section is a section from timing t CNT to timing t B2 . In each chirp section, the timing t CNT is the central timing of the chirp section. In each chirp section, the timing t B1 is the timing after the start timing of the chirp section and the timing before the central timing t CNT of the chirp section, and the timing t B2 is the timing before the end timing of the chirp section. It is the timing of and after the central timing t CNT of the chirp section.

そして、タイミングtB1及びtCNT間の間隔と、タイミングtCNT及びtB2間の間隔とは互いに等しいものとする(従って第1FFT区間の長さと第2FFT区間の長さは互いに等しいものとする)。そうすると、タイミングtB1及びtB2は夫々上述のタイミングtA1及びtA2に相当することとなり、故に、ゼロ距離状況下において、タイミングtB1での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差も、タイミングtB2での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差も所定の周波数fREFとなる。周波数fREFは基準チャープの特性に応じて定まる。これに対し、実測定状況下では、距離dに基づく遅延に由来して、タイミングtB1での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数fREFよりも大きな周波数f1となり、且つ、タイミングtB2での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数fREFよりも小さな周波数f2となる。 Then, the interval between the timing t B1 and t CNT and the interval between the timing t CNT and t B2 shall be equal to each other (thus, the length of the first FFT section and the length of the second FFT section shall be equal to each other). .. Then, the timings t B1 and t B2 correspond to the above-mentioned timings t A1 and t A2 , respectively, and therefore, under the zero distance situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at the timing t B1 is also the timing t. The frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at B2 is also a predetermined frequency f REF . The frequency f REF is determined according to the characteristics of the reference chirp. On the other hand, under the actual measurement situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at the timing t B1 is a frequency f1 larger than the frequency f REF due to the delay based on the distance d, and the timing t B2. The frequency difference between the received chirp and the inverted chirp at is a frequency f2 smaller than the frequency f REF .

フーリエ変換部51は、FFT区間ごとに特殊ビート信号を周波数領域上の信号に変換することでFFT区間ごとに特殊ビート信号の周波数スペクトラムを生成する。即ち、フーリエ変換部51は、特殊ビート信号における第1FFT区間内の信号を第1対象信号として取り扱って第1対象信号を周波数領域上の信号に変換することで第1FFT区間の周波数スペクトラムを生成すると共に、特殊ビート信号における第2FFT区間内の信号を第2対象信号として取り扱って第2対象信号を周波数領域上の信号に変換することで第2FFT区間の周波数スペクトラムを生成する。 The Fourier transform unit 51 converts the special beat signal into a signal on the frequency domain for each FFT section to generate the frequency spectrum of the special beat signal for each FFT section. That is, the Fourier conversion unit 51 treats the signal in the first FFT section of the special beat signal as the first target signal and converts the first target signal into a signal on the frequency domain to generate the frequency spectrum of the first FFT section. At the same time, the frequency spectrum of the second FFT section is generated by treating the signal in the second FFT section of the special beat signal as the second target signal and converting the second target signal into a signal on the frequency domain.

第1FFT区間の周波数スペクトラムとは、第1対象信号の周波数スペクトラム(第1対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータ)であり、換言すれば第1FFT区間内における特殊ビート信号の周波数スペクトラムである。第2FFT区間の周波数スペクトラムとは、第2対象信号の周波数スペクトラム(第2対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータ)であり、換言すれば第2FFT区間内における特殊ビート信号の周波数スペクトラムである。 The frequency spectrum of the first FFT section is the frequency spectrum of the first target signal (data showing the power of a plurality of frequency components included in the first target signal for each frequency component), in other words, a special within the first FFT section. The frequency spectrum of the beat signal. The frequency spectrum of the second FFT section is the frequency spectrum of the second target signal (data indicating the power of a plurality of frequency components included in the second target signal for each frequency component), in other words, a special within the second FFT section. The frequency spectrum of the beat signal.

図12(a)、(b)に、高精度モード且つゼロ距離状況下において、フーリエ変換部51により得られる第1FFT区間の周波数スペクトラム671、第2FFT区間の周波数スペクトラム672を概略的に示す。ゼロ距離状況下では、第1FFT区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は、ゼロから周波数fREFまでの広がりを有するため、周波数スペクトラム671は、直流成分から周波数fREFまでの範囲において相応のパワー(例えば所定値以上のパワー)を有することになる。周波数スペクトラム672についても同様である。 12 (a) and 12 (b) schematically show the frequency spectrum 671 of the first FFT section and the frequency spectrum 672 of the second FFT section obtained by the Fourier transform unit 51 in the high precision mode and in the zero distance situation. In the zero distance situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp in the first FFT section has a range from zero to the frequency f REF, so that the frequency spectrum 671 is appropriate in the range from the DC component to the frequency f REF . It will have power (for example, power equal to or higher than a predetermined value). The same applies to the frequency spectrum 672.

図13(a)、(b)に、高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部51により得られる第1FFT区間の周波数スペクトラム681、第2FFT区間の周波数スペクトラム682を概略的に示す。実測定状況下において、第1FFT区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数f1aから周波数f1aより大きな周波数f1までの広がりを有するため、周波数スペクトラム681は低周波成分から周波数f1までの範囲において相応のパワー(例えば所定値以上のパワー)を有することになる(f1a>0)。一方、実測定状況下において、第2FFT区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差はゼロから周波数f2までの広がりを有する。これは、受信チャープと反転チャープとの交点において上記周波数差がゼロとなるためである。従って、周波数スペクトラム682は直流成分から周波数f2までの範囲において相応のパワー(例えば所定値以上のパワー)を有することになる。高精度モードにおいて、距離演算部53は、周波数スペクトラム681及び682を参照し、周波数スペクトラム681における周波数f1及び周波数スペクトラム682における周波数f2を特定することで物標の距離dを求めることができる。 13 (a) and 13 (b) schematically show the frequency spectrum 681 of the first FFT section and the frequency spectrum 682 of the second FFT section obtained by the Fourier transform unit 51 under the high precision mode and the actual measurement situation. Under the actual measurement situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp in the first FFT section has a spread from the frequency f1a to the frequency f1 larger than the frequency f1a, so that the frequency spectrum 681 is in the range from the low frequency component to the frequency f1. It will have a corresponding power (for example, a power of a predetermined value or more) (f1a> 0). On the other hand, under the actual measurement situation, the frequency difference between the received chirp and the inverted chirp in the second FFT section has a range from zero to the frequency f2. This is because the frequency difference becomes zero at the intersection of the receiving chirp and the inverted chirp. Therefore, the frequency spectrum 682 has a corresponding power (for example, a power of a predetermined value or more) in the range from the DC component to the frequency f2. In the high-precision mode, the distance calculation unit 53 can obtain the target distance d by referring to the frequency spectra 681 and 682 and specifying the frequency f1 in the frequency spectrum 681 and the frequency f2 in the frequency spectrum 682.

まとめると、第2実施例に係る高精度モードでは、以下の動作が実行される。高精度モードでは、ミキサ33に対して受信信号及びミキシング用信号Sr(従って反転チャープ)を入力することで受信信号と反転チャープとのミキシング結果である特殊ビート信号が生成される。フーリエ変換部51は、送信信号として基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数のFFT区間(変換対象区間)を設定し、FFT区間ごとに特殊ビート信号におけるFFT区間内の信号を対象信号として取り扱って対象信号を周波数領域上の信号に変換することにより、FFT区間ごとに対象信号の周波数スペクトラム(例えば681、682)を生成する。距離演算部53は、FFT区間ごとに生成された周波数スペクトラム(例えば681、682)に基づいて物標の距離dを導出する。 In summary, in the high precision mode according to the second embodiment, the following operations are executed. In the high-precision mode, a special beat signal which is a mixing result of the received signal and the inverted chirp is generated by inputting the received signal and the mixing signal Sr (hence, the inverted chirp) to the mixer 33. The Fourier transform unit 51 sets a plurality of FFT sections (conversion target sections) for the charp section in which the reference chapter is transmitted as the transmission signal, and handles the signal in the FFT section in the special beat signal as the target signal for each FFT section. By converting the target signal into a signal on the frequency region, the frequency spectrum (for example, 681, 682) of the target signal is generated for each FFT section. The distance calculation unit 53 derives the target distance d based on the frequency spectrum (for example, 681, 682) generated for each FFT section.

具体的には例えば、距離演算部53は、FFT区間ごとの周波数スペクトラムにおいて、所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し(換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最大値を抽出し)、FFT区間ごとの抽出周波数に基づいて距離dを求める。図11(b)並びに図13(a)及び(b)の例では、第1FFT区間の周波数スペクトラムから周波数f1が抽出され且つ第2FFT区間の周波数スペクトラムから周波数f2が抽出される。抽出される周波数f1及びf2は距離dに依存しているため、距離演算部53は、周波数f1及びf2と距離dとの関係を規定する予め用意された演算式又はテーブルデータを用いて、周波数f1及びf2から距離dを求めれば良い。この際周波数f1及びf2間の差も距離dに依存するため、周波数f1及びf2間の差に基づいて距離dを求めるようにしても良い。 Specifically, for example, the distance calculation unit 53 extracts the maximum frequency having a power of a predetermined value or more in the frequency spectrum for each FFT section (in other words, the maximum value of the frequency component having a power of a predetermined value or more). Is extracted), and the distance d is obtained based on the extraction frequency for each FFT section. In the examples of FIGS. 11B and 13A and 13B, the frequency f1 is extracted from the frequency spectrum of the first FFT section and the frequency f2 is extracted from the frequency spectrum of the second FFT section. Since the extracted frequencies f1 and f2 depend on the distance d, the distance calculation unit 53 uses a predetermined calculation formula or table data that defines the relationship between the frequencies f1 and f2 and the distance d, and uses the frequencies. The distance d may be obtained from f1 and f2. At this time, since the difference between the frequencies f1 and f2 also depends on the distance d, the distance d may be obtained based on the difference between the frequencies f1 and f2.

図14を参照して、周波数f1及びf2に基づく距離dの算出方法について説明を補足する。タイミングtCNTにおいて、送信チャープの周波数及び反転チャープの周波数は、それらの中心周波数(ここでは76.5GHz)と一致する。今、実測定状況において、その中心周波数とタイミングtCNTにおける受信チャープの周波数との差を記号“fb”で表す。そうすると、 “f1=fREF+fb”及び“f2=fREF−fb”が成立するため、周波数fbは下記式(1)にて表される。
fb=(f1−f2)/2 ・・・(1)
一方、送信信号(送信チャープ)に対する受信信号(受信チャープ)の遅延時間tDELAYは、タイミングtB1及びtB2間の基準チャープの傾きがθであることから、下記式(2)により表される。但し、ここにおける傾きθは、基準チャープの周波数の単位時間当たりの変化率を表し、“tanθ”の単位は[Hz/s]となる。
DELAY=fb/|tanθ| ・・・(2)
遅延時間tDELAYは信号の行き及び戻り分の合計時間であるため、物標までの距離dは、光速c(送信及び受信信号が伝搬する空間中の光の速度)を用いて、下記式(3)にて表される。
d=(tDELAY/2)×c ・・・(3)
これらの式をまとめると、距離dは下記式(4)により求まる。tanθの値及び光速cの値は距離演算部53にとって既知であるので、周波数f1及びf2から距離dが導出される。
d=(f1−f2)×c/(4×tanθ) ・・・(4)
The description of the method of calculating the distance d based on the frequencies f1 and f2 will be supplemented with reference to FIG. At the timing t CNT , the frequency of the transmitting chirp and the frequency of the inverted chirp coincide with their center frequencies (here, 76.5 GHz). Now, in the actual measurement situation, the difference between the center frequency and the frequency of the received chirp at the timing t CNT is represented by the symbol “fb”. Then, since “f1 = f REF + fb” and “f2 = f REF −fb” are established, the frequency fb is represented by the following equation (1).
fb = (f1-f2) / 2 ... (1)
On the other hand, the delay time t DELAY of the received signal (received chirp) with respect to the transmitted signal (transmitted chirp) is expressed by the following equation (2) because the slope of the reference chirp between the timings t B1 and t B2 is θ 2. To. However, the slope θ 2 here represents the rate of change of the frequency of the reference chirp per unit time, and the unit of “tan θ 2 ” is [Hz / s].
t DELAY = fb / | tanθ 2 | ... (2)
Since the delay time t DELAY is the total time of the signal going and returning, the distance d to the target is calculated by the following equation (the speed of light in the space where the transmission and reception signals propagate) using the speed of light c. It is represented by 3).
d = (t DELAY / 2) × c ・ ・ ・ (3)
Summarizing these equations, the distance d can be obtained by the following equation (4). Since the value of tan θ 2 and the value of the speed of light c are known to the distance calculation unit 53, the distance d is derived from the frequencies f1 and f2.
d = (f1-f2) × c / (4 × tanθ 2 ) ・ ・ ・ (4)

第1実施例の如く単一のFFT区間に対する周波数スペクトラムを利用する方法では、周波数スペクトラムから周波数f2の情報を得ることが難しい場合も多い。第2実施例の方法では、周波数f1の情報に加えて周波数f2の情報も得ることができ、周波数f1及びf2の双方の情報を利用して距離dを求めることができる分、周波数f1の情報しか利用しかできない方法と比べて、距離dの検出精度(導出される距離dの精度)を高められる可能性がある。 In the method of using the frequency spectrum for a single FFT section as in the first embodiment, it is often difficult to obtain the information of the frequency f2 from the frequency spectrum. In the method of the second embodiment, the information of the frequency f2 can be obtained in addition to the information of the frequency f1, and the information of the frequency f1 can be obtained by using the information of both the frequencies f1 and f2. There is a possibility that the detection accuracy of the distance d (accuracy of the derived distance d) can be improved as compared with the method that can only be used.

図11(a)及び(b)の例に係る第1FFT区間及び第2FFT区間は、チャープ区間の中央タイミングtCNTを境に分離した2つのFFT区間となっているが、第1FFT区間の一部と第2FFT区間の一部は互いに重なり合っていても良い。即ち例えば、図15(a)に示す如く、各チャープ区間において、第1FFT区間はタイミングtB1からタイミングtB3までの区間であって且つ第2FFT区間はタイミングtB4からタイミングtB2までの区間であっても良い。ここで、各チャープ区間において、タイミングtB3はタイミングtCNTよりも後であって且つタイミングtB2よりも前のタイミングであり、タイミングtB4はタイミングtCNTよりも前であって且つタイミングtB1よりも後のタイミングである。故に、図15(a)の例では、タイミングtB4及びtB3間において、第1FFT区間及び第2FFT区間が互いに重なり合っている。この際、タイミングtB4及びtCNT間の間隔と、タイミングtCNT及びtB3間の間隔とを互いに等しくしておくことが好ましく、これによって第1FFT区間の長さと第2FFT区間の長さは互いに等しくなる。 The first FFT section and the second FFT section according to the examples of FIGS. 11A and 11B are two FFT sections separated by the central timing t CNT of the chirp section, but a part of the first FFT section. And a part of the second FFT section may overlap each other. That is, for example, as shown in FIG. 15A, in each chirp section, the first FFT section is a section from timing t B1 to timing t B3 , and the second FFT section is a section from timing t B4 to timing t B2. There may be. Here, in each chirp section, the timing t B3 is after the timing t CNT and before the timing t B2 , and the timing t B4 is before the timing t CNT and before the timing t B1. It is a later timing. Therefore, in the example of FIG. 15A, the first FFT section and the second FFT section overlap each other between the timings t B4 and t B3 . At this time, it is preferable that the interval between the timing t B4 and t CNT and the interval between the timing t CNT and t B3 are equal to each other, whereby the length of the first FFT section and the length of the second FFT section are mutually equal. Become equal.

或いは例えば、図15(b)に示す如く、各チャープ区間において、タイミングtB1からタイミングtB4までの区間を第1FFT区間に設定すると共にタイミングtB3からタイミングtB2までの区間を第2FFT区間に設定しても良い。この場合においても、タイミングtB4及びtCNT間の間隔と、タイミングtCNT及びtB3間の間隔とを互いに等しくしておくことが好ましく、これによって第1FFT区間の長さと第2FFT区間の長さは互いに等しくなる。 Alternatively, for example, as shown in FIG. 15B, in each chirp section, the section from timing t B1 to timing t B4 is set as the first FFT section, and the section from timing t B3 to timing t B2 is set as the second FFT section. You may set it. Also in this case, it is preferable that the interval between the timing t B4 and t CNT and the interval between the timing t CNT and t B3 are equal to each other, whereby the length of the first FFT section and the length of the second FFT section are equal to each other. Are equal to each other.

また、図15(b)のように第1及び第2FFT区間を設定した場合には、図16に示す如く、第1及び第2FFT区間が共に受信チャープと反転チャープとの交点を含まないようにする構成(以下、変形構成と称する)も採用できる。変形構成では、FFT区間ごとの周波数スペクトラムにおける最小の周波数を検出することができ、最小の周波数を用いて距離dを求めることもできる。これについて説明する。 Further, when the first and second FFT sections are set as shown in FIG. 15B, both the first and second FFT sections do not include the intersection of the receiving chirp and the inverted chirp as shown in FIG. A configuration (hereinafter referred to as a modified configuration) can also be adopted. In the modified configuration, the minimum frequency in the frequency spectrum for each FFT section can be detected, and the distance d can be obtained using the minimum frequency. This will be described.

図17(a)及び(b)に、変形構成に係る高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部51により得られる第1FFT区間の周波数スペクトラム691、第2FFT区間の周波数スペクトラム692を概略的に示す。変形構成において、第1FFT区間は上記交点を含まないため、周波数スペクトラム691は、直流成分においてパワーを有さず、ゼロよりも大きな周波数f1’から周波数f1までの広がりを有するスペクトラムとなる(f1’<f1)。同様に、第2FFT区間は上記交点を含まないため、周波数スペクトラム692は、直流成分においてパワーを有さず、ゼロよりも大きな周波数f2’から周波数f2までの広がりを有するスペクトラムとなる(f2’<f2)。 17 (a) and 17 (b) show schematicly the frequency spectrum 691 of the first FFT section and the frequency spectrum 692 of the second FFT section obtained by the Fourier transform unit 51 under the high-precision mode and the actual measurement situation related to the deformation configuration. Shown in. In the modified configuration, since the first FFT section does not include the above intersection, the frequency spectrum 691 has no power in the DC component and has a spread from frequency f1'greater than zero to frequency f1 (f1'). <F1). Similarly, since the second FFT section does not include the above intersection, the frequency spectrum 692 has no power in the DC component and has a spread from frequency f2'greater than zero to frequency f2 (f2'<. f2).

そうすると、変形構成では以下の動作を実行できる。即ち高精度モードにおいて、変形構成に係る距離演算部53は、FFT区間ごとの周波数スペクトラムにおいて、所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し(換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最小値を抽出し)、FFT区間ごとの抽出周波数に基づいて距離dを求めて良い。図17(a)及び(b)の例では、第1FFT区間の周波数スペクトラム691から周波数f1’が最小の周波数として抽出され且つ第2FFT区間の周波数スペクトラム692から周波数f2’が最小の周波数として抽出される。抽出される周波数f1’及びf2’は距離dに依存しているため、距離演算部53は、周波数f1’及びf2’と距離dとの関係を規定する予め用意された演算式又はテーブルデータを用いて、周波数f1’及びf2’から距離dを求めれば良い。この際、周波数f1’及びf2’間の差も距離dに依存するため、周波数f1’及びf2’間の差に基づいて距離dを求めるようにしても良い。最大の周波数f1及びf2に基づき距離dを導出する上述の原理に類する原理にて、最小の周波数f1’及びf2’間 から距離dを導出することができる。 Then, the following operations can be executed in the modified configuration. That is, in the high-precision mode, the distance calculation unit 53 related to the modified configuration extracts the minimum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum for each FFT section (in other words, a frequency having a power equal to or higher than a predetermined value). The minimum value of the component is extracted), and the distance d may be obtained based on the extraction frequency for each FFT section. In the examples of FIGS. 17A and 17B, the frequency f1'is extracted as the minimum frequency from the frequency spectrum 691 in the first FFT section, and the frequency f2'is extracted as the minimum frequency from the frequency spectrum 692 in the second FFT section. To. Since the extracted frequencies f1'and f2'depend on the distance d, the distance calculation unit 53 uses a predetermined calculation formula or table data that defines the relationship between the frequencies f1'and f2'and the distance d. The distance d may be obtained from the frequencies f1'and f2'. At this time, since the difference between the frequencies f1'and f2' also depends on the distance d, the distance d may be obtained based on the difference between the frequencies f1'and f2'. The distance d can be derived from between the minimum frequencies f1'and f2' by a principle similar to the above-mentioned principle of deriving the distance d based on the maximum frequencies f1 and f2.

最大の周波数と最小の周波数の双方を用いて距離dを求めるようにしても良い。即ち例えば、変形構成に係る距離演算部53は、第1FFT区間の周波数スペクトラム691から所定値以上のパワーを有する最小の周波数及び最大の周波数として夫々周波数f1’及びf1を抽出すると共に、第2FFT区間の周波数スペクトラム692から所定値以上のパワーを有する最小の周波数及び最大の周波数として夫々周波数f2’及びf2を抽出し、抽出周波数f1’、f1、f2’及びf2に基づいて距離dを求めるようにしても良い。例えば、最大の周波数f1及びf2に基づいて算出される距離dを第1候補距離として、最小の周波数f1’及びf2’に基づいて算出される距離dを第2候補距離として取り扱い、第1及び第2候補距離に基づき最終的な距離dを決定すれば良い(例えば、第1及び第2候補距離の平均を距離dとして決定して良い)。 The distance d may be obtained by using both the maximum frequency and the minimum frequency. That is, for example, the distance calculation unit 53 related to the modified configuration extracts frequencies f1'and f1 as the minimum frequency and the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value from the frequency spectrum 691 of the first FFT section, respectively, and the second FFT section. The frequencies f2'and f2 are extracted as the minimum frequency and the maximum frequency having a power equal to or more than a predetermined value from the frequency spectrum 692 of the above, and the distance d is obtained based on the extraction frequencies f1', f1, f2' and f2, respectively. You may. For example, the distance d calculated based on the maximum frequencies f1 and f2 is treated as the first candidate distance, and the distance d calculated based on the minimum frequencies f1'and f2' is treated as the second candidate distance. The final distance d may be determined based on the second candidate distance (for example, the average of the first and second candidate distances may be determined as the distance d).

尚、第2実施例の方法では、各々のFFT区間に属する受信信号のパワーの総量が、第1実施例の方法と比べて小さくなる傾向にある。周波数スペクトラムの生成の元となる受信信号のパワーの総量が小さくなると周波数スペクトラムにおける信号対雑音比が低下し、一定値以上の信号対雑音比が得られないときには距離dを有意に検出することができない。一方で、受信信号の強度は距離dが大きくなるほど低下する傾向にある。これらのことから、第2実施例の方法では、第1実施例の方法と比べて、比較的遠方の物標に対して距離dを有意に求めにくくなる(即ち最大検知距離が低下する)ことが考えられる。 In the method of the second embodiment, the total amount of power of the received signal belonging to each FFT section tends to be smaller than that of the method of the first embodiment. When the total amount of power of the received signal that is the source of the frequency spectrum is reduced, the signal-to-noise ratio in the frequency spectrum decreases, and when the signal-to-noise ratio above a certain value cannot be obtained, the distance d can be significantly detected. Can not. On the other hand, the strength of the received signal tends to decrease as the distance d increases. From these facts, in the method of the second embodiment, it is significantly difficult to obtain the distance d for a relatively distant target (that is, the maximum detection distance is reduced) as compared with the method of the first embodiment. Can be considered.

これを考慮し、高精度モードにおいて第2実施例の方法を用いる場合にあっては、以下のようにしても良い。即ち、所定距離範囲内に位置する物標の距離dの検出に際しては高精度モードを用い、所定距離範囲外に位置する物標の距離dの検出に際しては通常モードを用いるようにしても良い。ここで、所定距離範囲とは、レーダ装置1からの距離が所定の高精度検知可能距離以下となる範囲を指す。 In consideration of this, when the method of the second embodiment is used in the high precision mode, the following may be performed. That is, the high-precision mode may be used to detect the distance d of the target located within the predetermined distance range, and the normal mode may be used to detect the distance d of the target located outside the predetermined distance range. Here, the predetermined distance range refers to a range in which the distance from the radar device 1 is equal to or less than a predetermined high-precision detectable distance.

実際には例えば、レーダ装置1の動作モードを高精度モードに設定する区間とレーダ装置1の動作モードを通常モードに設定する区間とが交互に且つ周期的に訪れるように、モード設定部56がレーダ装置1の動作モードを切り替え設定し、高精度モードでは所定距離範囲内に位置する物標のみを対象にして物標の距離dを導出し、通常モードでは所定距離範囲外に位置する物標のみを対象にして物標の距離dを導出すれば良い。遠方の物標に対する距離の検出に対し高い精度は必要とならないことも多いため、所定距離範囲外の物標の距離検出に対しては通常モードで十分であるという考えもある。 Actually, for example, the mode setting unit 56 visits the section in which the operation mode of the radar device 1 is set to the high-precision mode and the section in which the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode alternately and periodically. The operation mode of the radar device 1 is switched and set, and in the high-precision mode, the distance d of the target is derived only for the target located within the predetermined distance range, and in the normal mode, the target located outside the predetermined distance range is derived. It is sufficient to derive the distance d of the target only for the target. Since high accuracy is often not required for detecting the distance to a distant target, there is also an idea that the normal mode is sufficient for detecting the distance of a target outside the predetermined distance range.

<<第3実施例>>
レーダ装置1の第3実施例を説明する。第3実施例では、上述のミキシング用信号Sn又はSr(図6参照)を選択的にミキサ33に供給するための構成の例を説明する。
<< Third Example >>
A third embodiment of the radar device 1 will be described. In the third embodiment, an example of a configuration for selectively supplying the above-mentioned mixing signal Sn or Sr (see FIG. 6) to the mixer 33 will be described.

図18は第3実施例に係る送受信ブロックの構成図である。第3実施例に係る送受信ブロックは、送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34と、連続波発振器211、カプラ212、変調器213、VCO214、変調信号生成部215、VCO216及び変調器217と、を備える。 FIG. 18 is a configuration diagram of a transmission / reception block according to the third embodiment. The transmission / reception block according to the third embodiment includes a transmission antenna 21, a reception antenna 31, a mixer 33, an A / D conversion unit 34, a continuous wave oscillator 211, a coupler 212, a modulator 213, a VCO 214, a modulation signal generation unit 215, and a VCO 216. And a modulator 217.

送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34については上述した通りである。図18の受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34は、1つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34を表す。図1の送信処理部22は、主として連続波発振器211、変調器213及びVCO214を含んで構成され、反転チャープ生成部を含む図1のチャープ処理部4は、主としてVCO216及び変調器217を含んで構成される。変調信号生成部215及びカプラ212の夫々は送信処理部22及びチャープ処理部4の夫々の構成要素として兼用されている、と考えることができる。 The transmitting antenna 21, the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D converter 34 are as described above. The receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 in FIG. 18 represent the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 provided in one reception block. The transmission processing unit 22 of FIG. 1 is mainly composed of a continuous wave oscillator 211, a modulator 213 and a VCO 214, and the chirp processing unit 4 of FIG. 1 including an inverting chirp generation unit mainly includes a VCO 216 and a modulator 217. It is composed. It can be considered that each of the modulation signal generation unit 215 and the coupler 212 is also used as a component of each of the transmission processing unit 22 and the chirp processing unit 4.

連続波発振器211は、固定された周波数fを有する連続波の信号230を生成して出力する。周波数fは、基準チャープの周波数と同程度の周波数を持つ。周波数fは、例えば周波数f及びf間の中心周波数(ここでは76.5GHz)に設定される、或いは、周波数f又はfに設定される。信号230はカプラ212を通じて変調器213に供給される。 Continuous wave oscillator 211 generates and outputs a continuous wave signal 230 having a fixed frequency f O. The frequency f O has a frequency similar to that of the reference chirp. The frequency f O is set, for example, to the center frequency between the frequencies f H and f L (here, 76.5 GHz), or to the frequency f H or f L. The signal 230 is supplied to the modulator 213 through the coupler 212.

変調信号生成部215は、のこぎり波状に電圧が変化する電圧信号である変調信号を生成して出力する。但し、変調信号生成部215は変調信号として基準変調信号231又は反転変調信号232を選択的に出力する。基準変調信号231は基準チャープを生成するための変調信号であり、反転変調信号232は反転チャープを生成するための変調信号である。基準変調信号231の各周期において、基準変調信号231を時間軸上で反転させることで反転変調信号232が得られる。図19に示す如く例えば、変調信号生成部215は、基準変調信号231に対応する基準デジタル波形を生成するデジタル波形生成部215aと、基準デジタル波形を時間軸上で反転させた反転デジタル波形を生成する反転部215bと、を有する。そして、変調信号生成部215は、基準デジタル波形に基づいて基準変調信号231を生成できると共に反転デジタル波形に基づいて反転変調信号232を生成することができる。 The modulation signal generation unit 215 generates and outputs a modulation signal which is a voltage signal whose voltage changes in a sawtooth shape. However, the modulation signal generation unit 215 selectively outputs the reference modulation signal 231 or the inverting modulation signal 232 as the modulation signal. The reference modulation signal 231 is a modulation signal for generating a reference chirp, and the inverting modulation signal 232 is a modulation signal for generating an inverting chirp. In each cycle of the reference modulation signal 231, the inversion modulation signal 232 is obtained by inverting the reference modulation signal 231 on the time axis. As shown in FIG. 19, for example, the modulation signal generation unit 215 generates a digital waveform generation unit 215a that generates a reference digital waveform corresponding to the reference modulation signal 231 and an inverted digital waveform obtained by inverting the reference digital waveform on the time axis. It has an inversion portion 215b and the like. Then, the modulation signal generation unit 215 can generate the reference modulation signal 231 based on the reference digital waveform and can generate the inverting modulation signal 232 based on the inverting digital waveform.

変調信号生成部215は、VCO214に対しては常に基準変調信号231を供給する。VCO214は、供給された基準変調信号231に基づき自身の発振周波数を制御する電圧制御発振器であって、基準変調信号231に基づき、時間経過と共に周波数が変化するチャープ信号233を生成する。チャープ信号233における周波数の変化幅Δfは基準チャープ信号の周波数の変化幅Δf(即ち周波数f及びf間の差)と一致する。チャープ信号233の周期は基準チャープの周期と同じである。VCO214はΔf程度の周波数(ここでは1GHz)の信号を生成可能な電圧制御発振器であれば足る(VCO216についても同様)。VCO214にて生成されたチャープ信号233は変調器213に供給される。 The modulation signal generation unit 215 always supplies the reference modulation signal 231 to the VCO 214. The VCO 214 is a voltage-controlled oscillator that controls its own oscillation frequency based on the supplied reference modulation signal 231 and generates a chirp signal 233 whose frequency changes with the passage of time based on the reference modulation signal 231. The frequency change width Δf in the chirp signal 233 coincides with the frequency change width Δf (that is, the difference between the frequencies f L and f H ) of the reference chirp signal. The period of the chirp signal 233 is the same as the period of the reference chirp. The VCO 214 may be a voltage controlled oscillator capable of generating a signal having a frequency of about Δf (here, 1 GHz) (the same applies to the VCO 216). The chirp signal 233 generated by the VCO 214 is supplied to the modulator 213.

変調器213は、カプラ212を通じて連続波発振器211から供給される連続波の信号230を、VCO214から供給されるチャープ信号233を用いて周波数変調することでチャープ信号234を生成する。このチャープ信号234が上述の基準チャープに相当する。連続波の信号230に対してチャープ信号233を掛け合わせることで、チャープ信号234の周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化することとなる。チャープ信号234は送信信号として送信アンテナ21に供給される。送信アンテナ21は、変調器213から供給された基準チャープ(チャープ信号234)の繰り返しから成る送信信号を送信波TWとして所定の向きに出力する(即ち空間に放射する)。 The modulator 213 generates a chirp signal 234 by frequency-modulating the continuous wave signal 230 supplied from the continuous wave oscillator 211 through the coupler 212 using the chirp signal 233 supplied from the VCO 214. This chirp signal 234 corresponds to the above-mentioned reference chirp. By multiplying the continuous wave signal 230 by the chirp signal 233, the frequency of the chirp signal 234 changes between the frequencies f L and f H with the passage of time. The chirp signal 234 is supplied to the transmitting antenna 21 as a transmitting signal. The transmitting antenna 21 outputs a transmission signal composed of repetitions of a reference chirp (chirp signal 234) supplied from the modulator 213 as a transmission wave TW in a predetermined direction (that is, radiates into space).

一方、変調信号生成部215は、VCO216に対しては基準変調信号231又は反転変調信号232を選択的に供給する。具体的には、変調信号生成部215は、モード設定部56(図4参照)の制御の下、レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては基準変調信号231をVCO216に対して供給し、レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては反転変調信号232をVCO216に対して供給する。 On the other hand, the modulation signal generation unit 215 selectively supplies the reference modulation signal 231 or the inverting modulation signal 232 to the VCO 216. Specifically, the modulation signal generation unit 215 sets the reference modulation signal 231 to the VCO 216 when the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode under the control of the mode setting unit 56 (see FIG. 4). When the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the inverting modulation signal 232 is supplied to the VCO 216.

VCO216は、供給された変調信号に基づき自身の発振周波数を制御する電圧制御発振器である。VCO216は、基準変調信号231の供給を受けているときにはチャープ信号235を生成してチャープ信号235を変調器217に供給する一方、基準変調信号232の供給を受けているときにはチャープ信号236を生成してチャープ信号236を変調器217に供給する。チャープ信号235はVCO214が生成するチャープ信号233と同じものである。基準変調信号231の各周期において基準変調信号231を時間軸上で反転させることで反転変調信号232が得られるため、チャープ信号235の各周期においてチャープ信号235を時間軸上で反転させたものがチャープ信号236に相当する。チャープ信号235における周波数の変化幅Δfもチャープ信号236における周波数の変化幅Δfも、基準チャープ信号の周波数の変化幅Δf(即ち周波数f及びf間の差)と一致する。チャープ信号235及び236の夫々の周期も基準チャープの周期と同じである。 The VCO 216 is a voltage controlled oscillator that controls its own oscillation frequency based on the supplied modulated signal. The VCO 216 generates a chirp signal 235 and supplies the chirp signal 235 to the modulator 217 when the reference modulation signal 231 is being supplied, while generating a chirp signal 236 when the reference modulation signal 232 is being supplied. The chirp signal 236 is supplied to the modulator 217. The chirp signal 235 is the same as the chirp signal 233 generated by the VCO 214. Since the inverting modulation signal 232 is obtained by inverting the reference modulation signal 231 on the time axis in each cycle of the reference modulation signal 231, the chirp signal 235 is inverted on the time axis in each cycle of the chirp signal 235. Corresponds to the chirp signal 236. Both the frequency change width Δf in the chirp signal 235 and the frequency change width Δf in the chirp signal 236 coincide with the frequency change width Δf (that is, the difference between the frequencies f L and f H ) of the reference chirp signal. The respective cycles of the chirp signals 235 and 236 are also the same as the cycle of the reference chirp.

また、カプラ212は連続波発振器211の出力信号230の一部を取り出して、取り出した信号を変調器217に供給する。 Further, the coupler 212 takes out a part of the output signal 230 of the continuous wave oscillator 211 and supplies the taken out signal to the modulator 217.

変調器217は、カプラ212を通じて供給される連続波の信号230を、VCO216から供給されたチャープ信号235又は236を用いて周波数変調することでチャープ信号であるミキシング用信号237を生成し、生成したミキシング用信号237をミキサ33に対して出力する。このミキシング用信号237は上述のミキシング用信号Sn及びSrの何れかとなる。上述したように、ミキシング用信号Snは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Snにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Snは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数f及びf間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。 The modulator 217 generated and generated a mixing signal 237 which is a chirp signal by frequency-modulating the continuous wave signal 230 supplied through the coupler 212 using the chirp signal 235 or 236 supplied from the VCO 216. The mixing signal 237 is output to the mixer 33. The mixing signal 237 is any of the above-mentioned mixing signals Sn and Sr. As described above, the mixing signal Sn consists of repeating the reference chirp like the transmission signal, and the frequency of the reference chirp in the mixing signal Sn changes between the frequencies f L and f H with the passage of time. On the other hand, the mixing signal Sn consists of repeating inversion chirps. The frequency of the inverted chirp also changes between frequencies f L and f H with the passage of time, but the mode of the change is inverted on the time axis in comparison with the reference chirp.

レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、基準変調信号231がVCO216に供給されることを通じてVCO216からチャープ信号235が変調器217に供給され、変調器217は、連続波の信号230に対してチャープ信号235を掛け合わせることでミキシング用信号237としてミキシング用信号Snを生成し且つミキサ33に出力する。 When the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, the chirp signal 235 is supplied from the VCO 216 to the modulator 217 through the reference modulation signal 231 being supplied to the VCO 216, and the modulator 217 is a continuous wave. By multiplying the signal 230 of the above by the chirp signal 235, the mixing signal Sn is generated as the mixing signal 237 and output to the mixer 33.

レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、反転変調信号232がVCO216に供給されることを通じてVCO216からチャープ信号236が変調器217に供給され、変調器217は、連続波の信号230に対してチャープ信号236を掛け合わせることでミキシング用信号237としてミキシング用信号Srを生成し且つミキサ33に出力する。 When the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the chirp signal 236 is supplied from the VCO 216 to the modulator 217 through the inverting modulation signal 232 being supplied to the VCO 216, and the modulator 217 is continuous. By multiplying the wave signal 230 by the chirp signal 236, the mixing signal Sr is generated as the mixing signal 237 and output to the mixer 33.

受信アンテナ31で得られた受信信号はローノイズアンプ(不図示)にて増幅された後にミキサ33に送られ、ミキサ33はローノイズアンプを介して供給された受信信号と、変調器217から供給されたミキシング用信号237とをミキシングすることでビート信号を生成する。故に、レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Snのミキシング結果(換言すれば受信チャープと基準チャープとのミキシング結果)を示す通常ビート信号がミキサ33にて生成される。レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Srのミキシング結果(換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果)を示す特殊ビート信号がミキサ33にて生成される。 The received signal obtained by the receiving antenna 31 is amplified by a low noise amplifier (not shown) and then sent to the mixer 33. The mixer 33 is supplied from the received signal supplied through the low noise amplifier and the modulator 217. A beat signal is generated by mixing with the mixing signal 237. Therefore, when the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, the normal beat signal indicating the mixing result of the received signal and the mixing signal Sn (in other words, the mixing result of the received chirp and the reference chirp) is displayed. It is generated by the mixer 33. When the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the special beat signal indicating the mixing result of the received signal and the mixing signal Sr (in other words, the mixing result of the received chirp and the inverted chirp) is the mixer. Generated at 33.

生成されたビート信号に基づくA/D変換部34及び信号処理部5の動作は上述した通りであり、距離dの検出方法(導出方法)に関しては第1及び第2実施例の何れを利用しても良い。 The operations of the A / D conversion unit 34 and the signal processing unit 5 based on the generated beat signal are as described above, and any of the first and second embodiments is used for the detection method (derivation method) of the distance d. You may.

<<第4実施例>>
レーダ装置1の第4実施例を説明する。第3実施例において基準チャープ及び反転チャープを生成するための具体的な構成例を挙げたが、送受信ブロックにて基準チャープ及び反転チャープを生成できる限り、送受信ブロックの構成(特にチャープ処理部4の構成)は様々に変形可能である。例えば、図20に示す送受信ブロックを構成しても良い。
<< Fourth Example >>
A fourth embodiment of the radar device 1 will be described. In the third embodiment, a specific configuration example for generating the reference chirp and the inverted chirp has been given, but as long as the reference chirp and the inverted chirp can be generated in the transmission / reception block, the configuration of the transmission / reception block (particularly, the chirp processing unit 4 Configuration) can be modified in various ways. For example, the transmission / reception block shown in FIG. 20 may be configured.

図20の送受信ブロックは、送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34と、連続波発振器311、カプラ312、変調器313、カプラ314、連続波選択出力部315、ミキサ316及び変調器317と、を備える。 The transmission / reception block of FIG. 20 includes a transmission antenna 21, a reception antenna 31, a mixer 33, and an A / D converter 34, a continuous wave oscillator 311, a coupler 312, a modulator 313, a coupler 314, a continuous wave selection output unit 315, and a mixer 316. And a modulator 317.

送信アンテナ21、受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34については上述した通りである。図20の受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34は、1つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ31、ミキサ33及びA/D変換部34を表す。図1の送信処理部22は、主として連続波発振器311及び変調器313を含んで構成され、反転チャープ生成部を含む図1のチャープ処理部4は、主として連続波選択出力部315、ミキサ316及び変調器317を含んで構成される。カプラ312及び314は送信処理部22及びチャープ処理部4の夫々の構成要素として兼用されている、と考えることができる。 The transmitting antenna 21, the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D converter 34 are as described above. The receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 in FIG. 20 represent the receiving antenna 31, the mixer 33, and the A / D conversion unit 34 provided in one reception block. The transmission processing unit 22 of FIG. 1 is mainly composed of a continuous wave oscillator 311 and a modulator 313, and the chirp processing unit 4 of FIG. 1 including an inverting chirp generation unit mainly includes a continuous wave selection output unit 315, a mixer 316 and It is configured to include a modulator 317. It can be considered that the couplers 312 and 314 are also used as the respective components of the transmission processing unit 22 and the chirp processing unit 4.

連続波発振器311は、固定された周波数fを有する連続波の信号330を生成して出力する。周波数fは、基準チャープの周波数と同程度の周波数を持つ。周波数fは、例えば周波数f及びf間の中心周波数(ここでは76.5GHz)に設定される、或いは、周波数f又はfに設定される。信号330はカプラ312を通じて変調器313に供給される。 Continuous wave oscillator 311 generates and outputs a signal 330 of a continuous wave having a fixed frequency f O. The frequency f O has a frequency similar to that of the reference chirp. The frequency f O is set, for example, to the center frequency between the frequencies f H and f L (here, 76.5 GHz), or to the frequency f H or f L. The signal 330 is supplied to the modulator 313 through the coupler 312.

変調器313は、カプラ312を通じて連続波発振器311から供給される連続波の信号330を周波数変調することでチャープ信号331を生成する。変調器313は、第3実施例に示したチャープ信号233(図18参照)を自身で生成し又は外部からチャープ信号233の供給を受け、チャープ信号233を用いて連続波の信号330に対する周波数変調を実現すると良い。変調器313により生成されるチャープ信号331が上述の基準チャープに相当し、故にチャープ信号331の周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化することとなる。変調器313にて生成されたチャープ信号331はカプラ314を通じ送信信号として送信アンテナ21に供給される。送信アンテナ21は、変調器313から供給された基準チャープ(チャープ信号331)の繰り返しから成る送信信号を送信波TWとして所定の向きに出力する(即ち空間に放射する)。 The modulator 313 generates a chirp signal 331 by frequency-modulating the continuous wave signal 330 supplied from the continuous wave oscillator 311 through the coupler 312. The modulator 313 generates the chirp signal 233 (see FIG. 18) shown in the third embodiment by itself or receives the supply of the chirp signal 233 from the outside, and uses the chirp signal 233 to frequency-modulate the continuous wave signal 330. It is good to realize. The chirp signal 331 generated by the modulator 313 corresponds to the reference chirp described above, and therefore the frequency of the chirp signal 331 will change between frequencies f L and f H over time. The chirp signal 331 generated by the modulator 313 is supplied to the transmitting antenna 21 as a transmission signal through the coupler 314. The transmitting antenna 21 outputs a transmission signal composed of repetitions of a reference chirp (chirp signal 331) supplied from the modulator 313 as a transmission wave TW in a predetermined direction (that is, radiates into space).

連続波選択出力部315は、周波数fを有する連続波の信号332及び周波数fを有する連続波の信号333を生成して、連続波の信号332又は333をミキサ316に対して選択的に出力する。連続波の信号は、以下、適宜、連続波信号と表記され得る。具体的には、連続波選択出力部315は、モード設定部56(図4参照)の制御の下、レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては周波数fの連続波信号332をミキサ316に対して供給し、レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては周波数fの連続波信号333をミキサ316に対して供給する。 The continuous wave selection output unit 315 generates a continuous wave signal 332 having a frequency f H and a continuous wave signal 333 having a frequency f L, and selectively transmits the continuous wave signal 332 or 333 to the mixer 316. Output. The continuous wave signal may be appropriately referred to as a continuous wave signal below. Specifically, the continuous wave selection output unit 315 is a continuous wave having a frequency f L when the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode under the control of the mode setting unit 56 (see FIG. 4). provides a signal 332 to the mixer 316 supplies a continuous wave signal 333 of frequency f H in when the operation mode of the radar apparatus 1 is set to the high mode to the mixer 316.

カプラ314は、変調器313の出力信号(即ちチャープ信号331)の一部を取り出して、取り出した信号をミキサ316に供給する。ミキサ316は、カプラ314を通じて供給される変調器313の出力信号(即ちチャープ信号331)と、連続波選択出力部315から供給される連続波信号(即ち周波数fの連続波信号332又は周波数fの連続波信号333)をミキシングし、ミキシング結果を示す信号を出力する。 The coupler 314 takes out a part of the output signal (that is, the chirp signal 331) of the modulator 313 and supplies the taken out signal to the mixer 316. The mixer 316 has an output signal of the modulator 313 (that is, a chirp signal 331) supplied through the coupler 314 and a continuous wave signal (that is, a continuous wave signal 332 of a frequency f L or a frequency f) supplied from the continuous wave selection output unit 315. The continuous wave signal 333) of H is mixed, and a signal indicating the mixing result is output.

ミキサ316の出力信号はチャープ信号であり、ミキサ316から出力されるチャープ信号は変調器317に供給される。連続波選択出力部315が周波数fの連続波信号332を出力しているとき、ミキサ316のミキシング結果は、変調器313の出力信号(即ちチャープ信号331)と周波数fの連続波信号332との周波数差の絶対値を有することになり、結果、ミキサ316の出力信号は周波数f及びf間の周波数差Δf分だけ周波数が変化するチャープ信号334となる。連続波選択出力部315が周波数fの連続波信号333を出力しているとき、ミキサ316のミキシング結果は、変調器313の出力信号(即ちチャープ信号331)と周波数fの連続波信号333との周波数差の絶対値を有することになり、結果、ミキサ316の出力信号は周波数f及びf間の周波数差Δf分だけ周波数が変化するチャープ信号335となる。 The output signal of the mixer 316 is a chirp signal, and the chirp signal output from the mixer 316 is supplied to the modulator 317. When the continuous wave selection output unit 315 outputs the continuous wave signal 332 of the frequency f L , the mixing result of the mixer 316 is the output signal of the modulator 313 (that is, the chirp signal 331) and the continuous wave signal 332 of the frequency f L. As a result, the output signal of the mixer 316 becomes a chirp signal 334 whose frequency changes by the frequency difference Δf between the frequencies f L and f H. When the continuous wave selection output unit 315 outputs the continuous wave signal 333 of the frequency f H , the mixing result of the mixer 316 is the output signal of the modulator 313 (that is, the chirp signal 331) and the continuous wave signal 333 of the frequency f H. As a result, the output signal of the mixer 316 becomes a chirp signal 335 whose frequency changes by the frequency difference Δf between the frequencies f L and f H.

チャープ信号334及び335における周波数変化幅(Δf)は互いに共通であるが、その変化の態様はチャープ信号334及び335間で異なる。即ち、ここでは、図2に示す態様の送信信号がチャープ信号331として生成され、且つ、周波数f、fが、夫々、76.0GHz、77.0GHzであることを想定しているため、チャープ信号334の周波数は、チャープ信号331としての送信信号の各チャープ区間において、0GHzから1GHzに向けて時間経過に伴って傾きθで増加してゆき、1GHzに達すると時間経過に伴って傾きθで低下していって0GHzに戻る。これに対し、チャープ信号335の周波数は、チャープ信号331としての送信信号の各チャープ区間において、0GHzから1GHzに向けて時間経過に伴って傾きθで増加してゆき、1GHzに達すると時間経過に伴って傾きθで低下していって0GHzに戻る。つまり、チャープ信号334の各周期においてチャープ信号334を時間軸上で反転させたものがチャープ信号335に相当する。 The frequency change widths (Δf) in the chirp signals 334 and 335 are common to each other, but the mode of the change differs between the chirp signals 334 and 335. That is, since it is assumed here that the transmission signal of the aspect shown in FIG. 2 is generated as a chirp signal 331 and the frequencies f L and f H are 76.0 GHz and 77.0 GHz, respectively. The frequency of the chirp signal 334 increases with a gradient θ 1 from 0 GHz to 1 GHz with the passage of time in each chirp section of the transmission signal as the chirp signal 331, and when it reaches 1 GHz, it is tilted with the passage of time. It decreases at θ 2 and returns to 0 GHz. In contrast, the frequency of the chirp signal 335 in each chirp interval of the transmission signal as a chirp signal 331, over time toward the 1GHz so on are increased in inclination theta 2 from 0 GHz, the time elapsed reaches the 1GHz Along with this, the slope decreases at θ 1 and returns to 0 GHz. That is, in each cycle of the chirp signal 334, the chirp signal 334 inverted on the time axis corresponds to the chirp signal 335.

また、カプラ312は連続波発振器311の出力信号330の一部を取り出して、取り出した信号を変調器317に供給する。 Further, the coupler 312 takes out a part of the output signal 330 of the continuous wave oscillator 311 and supplies the taken out signal to the modulator 317.

変調器317は、カプラ312を通じて供給される連続波の信号330を、ミキサ316から供給されたチャープ信号334又は335を用いて周波数変調することでチャープ信号であるミキシング用信号336を生成し、生成したミキシング用信号336をミキサ33に対して出力する。このミキシング用信号336は上述のミキシング用信号Sn及びSrの何れかとなる。上述したように、ミキシング用信号Snは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Snにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数f及びf間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Snは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数f及びf間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。 The modulator 317 generates and generates a mixing signal 336, which is a chirp signal, by frequency-modulating the continuous wave signal 330 supplied through the coupler 312 using the chirp signal 334 or 335 supplied from the mixer 316. The mixing signal 336 is output to the mixer 33. The mixing signal 336 is any of the above-mentioned mixing signals Sn and Sr. As described above, the mixing signal Sn consists of repeating the reference chirp like the transmission signal, and the frequency of the reference chirp in the mixing signal Sn changes between the frequencies f L and f H with the passage of time. On the other hand, the mixing signal Sn consists of repeating inversion chirps. The frequency of the inverted chirp also changes between frequencies f L and f H with the passage of time, but the mode of the change is inverted on the time axis in comparison with the reference chirp.

レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、周波数fの連続波信号332がミキサ316に供給されることを通じてミキサ316からチャープ信号334が変調器317に供給され、変調器317は、連続波発振器311からの信号330に対してチャープ信号334を掛け合わせることでミキシング用信号336としてミキシング用信号Snを生成し且つミキサ33に出力する。 When the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, the chirp signal 334 is supplied from the mixer 316 to the modulator 317 and modulated by supplying the continuous wave signal 332 of the frequency f L to the mixer 316. The device 317 generates a mixing signal Sn as a mixing signal 336 by multiplying the signal 330 from the continuous wave oscillator 311 by the chirp signal 334, and outputs the mixing signal Sn to the mixer 33.

レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、周波数fの連続波信号333がミキサ316に供給されることを通じてミキサ316からチャープ信号335が変調器317に供給され、変調器317は、連続波発振器311からの信号330に対してチャープ信号335を掛け合わせることでミキシング用信号336としてミキシング用信号Srを生成し且つミキサ33に出力する。 When the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the chirp signal 335 is supplied from the mixer 316 to the modulator 317 through the continuous wave signal 333 having a frequency f H being supplied to the mixer 316. The modulator 317 generates a mixing signal Sr as a mixing signal 336 by multiplying the signal 330 from the continuous wave oscillator 311 by the chirp signal 335, and outputs the mixing signal Sr to the mixer 33.

受信アンテナ31で得られた受信信号はローノイズアンプ(不図示)にて増幅された後にミキサ33に送られ、ミキサ33はローノイズアンプを介して供給された受信信号と、変調器317から供給されたミキシング用信号336とをミキシングすることでビート信号を生成する。故に、レーダ装置1の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Snのミキシング結果(換言すれば受信チャープと基準チャープとのミキシング結果)を示す通常ビート信号がミキサ33にて生成される。レーダ装置1の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Srのミキシング結果(換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果)を示す特殊ビート信号がミキサ33にて生成される。 The received signal obtained by the receiving antenna 31 is amplified by a low noise amplifier (not shown) and then sent to the mixer 33, and the mixer 33 is supplied from the received signal supplied via the low noise amplifier and the modulator 317. A beat signal is generated by mixing with the mixing signal 336. Therefore, when the operation mode of the radar device 1 is set to the normal mode, the normal beat signal indicating the mixing result of the received signal and the mixing signal Sn (in other words, the mixing result of the received chirp and the reference chirp) is displayed. It is generated by the mixer 33. When the operation mode of the radar device 1 is set to the high precision mode, the special beat signal indicating the mixing result of the received signal and the mixing signal Sr (in other words, the mixing result of the received chirp and the inverted chirp) is the mixer. Generated at 33.

生成されたビート信号に基づくA/D変換部34及び信号処理部5の動作は上述した通りであり、距離dの検出方法(導出方法)に関しては第1及び第2実施例の何れを利用しても良い。 The operations of the A / D conversion unit 34 and the signal processing unit 5 based on the generated beat signal are as described above, and any of the first and second embodiments is used for the detection method (derivation method) of the distance d. You may.

<<第5実施例>>
レーダ装置1の第5実施例を説明する。第5実施例では、上述のレータ装置1に対する幾つかの変形技術等を説明する。
<< Fifth Example >>
A fifth embodiment of the radar device 1 will be described. In the fifth embodiment, some deformation techniques and the like for the above-mentioned rotor device 1 will be described.

受信アンテナ31及び受信処理部32から成る受信ブロックがレーダ装置1に対して4つ設けられている例を挙げたが、レーダ装置1に設けられる受信ブロックの個数は2以上であれば任意であり、1で有り得ても良い。受信ブロックが1つだけであっても距離dを求めることが可能である。 An example is given in which four reception blocks including the reception antenna 31 and the reception processing unit 32 are provided for the radar device 1, but the number of reception blocks provided in the radar device 1 is arbitrary as long as it is two or more. It may be 1. It is possible to obtain the distance d even if there is only one receiving block.

物標の距離dを高精度に検出することだけに注目した場合、ミキシング用信号として、常に、反転チャープから成るミキシング用信号Srをミキサ33に供給するようにしても良い。この場合、動作モードの切り替えは不要となる。 When focusing only on detecting the distance d of the target with high accuracy, the mixing signal Sr composed of the inverted chirp may always be supplied to the mixer 33 as the mixing signal. In this case, it is not necessary to switch the operation mode.

レーダ装置1に設けられる複数の受信ブロックの内、一部の受信ブロック(例えば1つの受信ブロック)においてのみ特殊ビート信号を生成させ、他の受信ブロックはビート信号として通常ビート信号のみを生成するようにしても良い。 Of the plurality of reception blocks provided in the radar device 1, a special beat signal is generated only in a part of the reception blocks (for example, one reception block), and the other reception blocks generate only a normal beat signal as a beat signal. You can do it.

FMCW方式を例に挙げてレーダ装置1の構成を説明したが、レーダ装置1はFCM(Fast Chirp Modulation)方式を採用したレーダ装置であっても良い。 The configuration of the radar device 1 has been described by taking the FMCW method as an example, but the radar device 1 may be a radar device that employs the FCM (Fast Chirp Modulation) method.

上述の説明において送信アンテナ21からの送信信号は基準チャープの繰り返しから成ることを想定した。しかしながら、高精度モードにおいては、基準チャープが繰り返し送信されることは必須ではなく、単一の基準チャープが送信されるようにしても良い。 In the above description, it is assumed that the transmission signal from the transmission antenna 21 consists of repeating reference chirps. However, in the high precision mode, it is not essential that the reference chirp is transmitted repeatedly, and a single reference chirp may be transmitted.

また、図2の例に代表されるような、本発明の一例に係る基準チャープは、周波数が増加する第1区間と周波数が低下する第2区間とを含む。即ち、基準チャープの周期であるチャープ区間が第1区間と第2区間との組み合わせから成る。そして、図2の例では、第1区間及び第2区間の夫々において、基準チャープの周波数が単調変化している(第1区間では単調増加し、第2区間では単調低下している)。しかしながら、本発明において、高精度モードに係る基準チャープの周波数は、第1区間及び第2区間の内の一方においてのみ単調変化(単調増加又は単調低下)するものであっても良い。つまり、高精度モードにおける距離dの検出に際しては、周波数が単調変化する区間を1つ以上基準チャープが有しておれば足る。 Further, the reference chirp according to an example of the present invention as represented by the example of FIG. 2 includes a first section in which the frequency increases and a second section in which the frequency decreases. That is, the chirp section, which is the cycle of the reference chirp, is composed of a combination of the first section and the second section. Then, in the example of FIG. 2, the frequency of the reference chirp changes monotonically in each of the first section and the second section (monotonically increases in the first section and monotonically decreases in the second section). However, in the present invention, the frequency of the reference chirp according to the high-precision mode may be monotonically changed (monotonically increasing or monotonically decreasing) only in one of the first section and the second section. That is, when detecting the distance d in the high-precision mode, it is sufficient that the reference chirp has at least one section in which the frequency changes monotonically.

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。 The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims. The above embodiments are merely examples of the embodiments of the present invention, and the meanings of the terms of the present invention and the respective constituent requirements are not limited to those described in the above embodiments. The specific numerical values shown in the above description are merely examples, and as a matter of course, they can be changed to various numerical values.

1 レーダ装置
2 送信部
3 受信部
4 チャープ処理部
5 信号処理部
21 送信アンテナ
22 送信処理部
31 受信アンテナ
32 受信処理部
33 ミキサ
34 A/D変換部
1 Radar device 2 Transmitter 3 Receiver 4 Chirp processing 5 Signal processing 21 Transmitting antenna 22 Transmitting processing 31 Receiving antenna 32 Receiving processing 33 Mixer 34 A / D converter

Claims (10)

周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信部と、
前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信部と、
前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成部と、
前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距部を有する信号処理部と、を備えた
、レーダ装置。
A transmitter that transmits a reference chirp having a section where the frequency changes monotonically as a transmission signal,
A receiver that receives the reflected wave from the target of the transmission signal as a reception signal, and
An inverted chirp generator that generates an inverted chirp by inverting the reference chirp on the time axis.
A radar device including a radar device and a signal processing unit having a distance measuring unit that detects a distance between the targets based on a mixing result of the received signal and the inverted chirp.
前記受信部はミキサを有し、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープを入力することで前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果が得られる
、請求項1に記載のレーダ装置。
The radar device according to claim 1, wherein the receiving unit has a mixer, and by inputting the received signal and the inverted chirp to the mixer, a mixing result of the received signal and the inverted chirp can be obtained.
前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、
前記測距部は、
前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し前記チャープ区間の中央を含む変換対象区間を設定し、前記ビート信号における前記変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記対象信号の周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する
、請求項2に記載のレーダ装置。
Using the mixer, a beat signal indicating the mixing result of the received signal and the inverted chirp is generated.
The ranging unit
By setting a conversion target section including the center of the chirp section with respect to the chirp section to which the reference chirp is transmitted, and converting the signal in the conversion target section of the beat signal into a signal on the frequency region as the target signal. A spectrum generator that generates the frequency spectrum of the target signal,
The radar device according to claim 2, further comprising a distance deriving unit that derives the distance based on the frequency spectrum of the target signal.
前記距離導出部は、前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数に基づいて、前記距離を導出する
、請求項3に記載のレーダ装置。
The radar device according to claim 3, wherein the distance derivation unit derives the distance based on the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum.
前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、
前記測距部は、
前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数の変換対象区間を設定し、前記変換対象区間ごとに前記ビート信号における当該変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記変換対象区間ごとに前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記変換対象区間ごとに生成された前記周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する
、請求項2に記載のレーダ装置。
Using the mixer, a beat signal indicating the mixing result of the received signal and the inverted chirp is generated.
The ranging unit
A plurality of conversion target sections are set for the chirp section to which the reference chirp is transmitted, and the signal in the conversion target section in the beat signal is converted into a signal on the frequency domain for each conversion target section. A spectrum generator that generates the frequency spectrum of the target signal for each conversion target section,
The radar device according to claim 2, further comprising a distance deriving unit that derives the distance based on the frequency spectrum generated for each conversion target section.
前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する
、請求項5に記載のレーダ装置。
5. The distance derivation unit extracts the maximum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum for each conversion target section, and derives the distance based on the extraction frequency for each conversion target section. Radar device described in.
前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する
、請求項5に記載のレーダ装置。
5. The distance derivation unit extracts the minimum frequency having a power equal to or higher than a predetermined value in the frequency spectrum for each conversion target section, and derives the distance based on the extraction frequency for each conversion target section. Radar device described in.
当該レーダ装置の動作モードを、前記ミキサにて前記受信信号と前記基準チャープとをミキシングする第1モード、又は、前記ミキサにて前記受信信号と前記反転チャープとをミキシングする第2モードに切り替え設定可能なモード設定部を、更に備えた
、請求項2〜7の何れかに記載のレーダ装置。
The operation mode of the radar device is set to be switched to the first mode in which the received signal and the reference chirp are mixed by the mixer, or the second mode in which the received signal and the inverted chirp are mixed by the mixer. The radar device according to any one of claims 2 to 7, further comprising a possible mode setting unit.
前記基準チャープは周波数が増加する第1区間と周波数が低下する第2区間とを含み、
前記第1区間及び前記第2区間の内の少なくとも一方において前記基準チャープの周波数が単調変化し、
前記送信部は前記基準チャープを繰り返し前記送信信号として送信し、
前記動作モードが前記第2モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき前記測距部により前記距離が検出され、
前記動作モードが前記第1モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記基準チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記基準チャープとのミキシング結果に基づき前記信号処理部により前記物標に関わる物標データが生成され、
前記第1モードにて生成される前記物標データは、前記距離以外の情報を含む
、請求項8に記載のレーダ装置。
The reference chirp includes a first section in which the frequency increases and a second section in which the frequency decreases.
The frequency of the reference chirp changes monotonically in at least one of the first section and the second section.
The transmitter repeatedly transmits the reference chirp as the transmission signal,
When the operation mode is set to the second mode, the received signal and the inverted chirp are input to the mixer, and the mixing result of the received signal obtained from the mixer and the inverted chirp is obtained. Based on this, the distance is detected by the distance measuring unit.
When the operation mode is set to the first mode, the received signal and the reference chirp are input to the mixer, and the mixing result of the received signal obtained from the mixer and the reference chirp is obtained. Based on this, the signal processing unit generates target data related to the target, and the target data is generated.
The radar device according to claim 8, wherein the target data generated in the first mode includes information other than the distance.
レーダ装置にて用いられる物標距離検出方法であって、
周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信工程と、
前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信工程と、
前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成工程と、
前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距工程と、を備えた
、物標距離検出方法。
This is a target distance detection method used in radar equipment.
A transmission process in which a reference chirp having a section in which the frequency changes monotonically is transmitted as a transmission signal, and
The receiving process of receiving the reflected wave by the target of the transmission signal as a reception signal, and
An inverted chirp generation step of generating an inverted chirp by inverting the reference chirp on the time axis, and
A target distance detection method comprising a distance measuring step of detecting a distance between the radar device and the target based on a mixing result of the received signal and the inverted chirp.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022064761A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 Radar device

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