JP2765773B2 - Millimeter wave radar distance / velocity measurement system - Google Patents

Millimeter wave radar distance / velocity measurement system

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JP2765773B2
JP2765773B2 JP31076391A JP31076391A JP2765773B2 JP 2765773 B2 JP2765773 B2 JP 2765773B2 JP 31076391 A JP31076391 A JP 31076391A JP 31076391 A JP31076391 A JP 31076391A JP 2765773 B2 JP2765773 B2 JP 2765773B2
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伸和 島
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は連続波レーダの送信信号
に周波数変調を施し同時に目標からの反射信号を受信し
て距離、速度を測定するためのミリ波レーダ距離速度測
定装置に関する。特に本発明ではノイズ等により測定さ
れるビート信号のピーク周波数がバラツキ、このため距
離及び速度が不安定になるのを防止することを目的をす
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a millimeter-wave radar distance / velocity measuring device for frequency-modulating a transmission signal of a continuous wave radar and simultaneously receiving a reflected signal from a target to measure a distance and a speed. In particular, an object of the present invention is to prevent the peak frequency of a beat signal measured due to noise or the like from fluctuating, thereby preventing distance and speed from becoming unstable.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来このような分野のミリ波レーダ距離
速度測定装置に関する技術としては、「レーダ技術」
(社団法人:電子情報通信学会)に記載されたものがあ
った。連続波レーダの送信信号の送信信号に周波数変調
を施して適当に繰り返して行い、受信信号とビートをと
ると、ビート周波数fは、 f=4R・fm・Δf/c …(1) として表せる。ここにRは目標までの距離、fmは周波
数変調の繰り返し周波数、Δfは周波数偏移幅、cは光
速を表す。従ってビート周波数fが得られると目標まで
の距離が求められる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique relating to a millimeter wave radar distance / velocity measuring apparatus in such a field, "Radar technology" is known.
(Institute of Electronics, Information and Communication Engineers). When the frequency of the transmission signal of the continuous wave radar is modulated and appropriately repeated, and the beat is taken with the reception signal, the beat frequency f can be expressed as f = 4R · fm · Δf / c (1). Here, R is the distance to the target, fm is the repetition frequency of frequency modulation, Δf is the frequency shift width, and c is the speed of light. Therefore, when the beat frequency f is obtained, the distance to the target is obtained.

【0003】次に目標が移動している場合には、ドップ
ラ効果により送信信号と受信信号との関係では、ビート
信号周波数fは、固定した目標の場合のビート信号周波
数fにドップラ周波数fpが重畳し、その方向が各変調
サイクル毎に上昇(up)又は降下(down)を交互
に変わり、ドップラ周波数fpを、 fp=2・f0・V/c …(2) ここでf0は送信中心周波数でf0=N/fs、N:F
FT(高速フーリエ変換器)のポイント数、fs:サン
プリング周波数、V:目標との相対速度と表し、とする
と、すなわち目標に対してビート信号の上昇側及び下降
がわの周波数は下記のように表せる。
[0003] Next, when the target is moving, the beat signal frequency f is superimposed on the beat signal frequency f in the case of a fixed target in the relationship between the transmission signal and the reception signal due to the Doppler effect. The direction alternates between rising (up) and falling (down) for each modulation cycle, and changes the Doppler frequency fp to fp = 2 · f0 · V / c (2) where f0 is the transmission center frequency. f0 = N / fs, N: F
The number of points of an FT (Fast Fourier Transformer), fs: sampling frequency, V: relative speed with respect to the target, that is, the frequency of the rising and falling edges of the beat signal with respect to the target are as follows: Can be expressed.

【0004】fu(up)=f−fp …(3) fd(down)=f+fp …(4) したがって変調の各半サイクル毎に、fu(up)とf
d(down)を別々に測定すれば、 f={fu(up)+fd(down)}/2 …(5) fp={fu(up)−fd(down)}/2 …(6) として信号を処理して、すなわちこのf、fpから目標
の距離と速度をそれぞれ別々に求めることができる。
Fu (up) = f−fp (3) fd (down) = f + fp (4) Accordingly, fu (up) and f (fp) are set every half cycle of modulation.
If d (down) is measured separately, f = {fu (up) + fd (down)} / 2 (5) fp = {fu (up) -fd (down)} / 2 (6) , That is, the target distance and the speed can be separately obtained from the f and fp.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで従来のミリ波
レーダ距離速度測定装置では目標が単一の場合には、上
述のビート信号の波形が正弦波をなすため、このビート
信号をパルスカウントして距離等が数十msec毎に計測さ
れていた。しかしながら従来のミリ波レーダ距離速度測
定装置を、例えば自動車に搭載して使用し計測結果を出
すのに瞬間、瞬間の実データのみで計算すると移動する
目標の数による上記正弦波が歪みや、目標での反射状態
により、該ビート信号の計測結果にバラツキが生じて速
度及び距離表示が不安定になるという問題がる。
In the conventional millimeter-wave radar distance / velocity measuring apparatus, when the target is a single target, the beat signal has a sine wave, so that the beat signal is pulse-counted. Distance and the like were measured every tens of msec. However, when a conventional millimeter-wave radar distance / velocity measuring device is used, for example, mounted on an automobile to produce a measurement result, the sine wave due to the number of moving targets can be distorted when calculating only the actual data at the moment. There is a problem in that the measurement result of the beat signal varies due to the reflection state at the, and the speed and distance display become unstable.

【0006】したがって本発明は上記課題に鑑みビート
信号の計数測定にバラツキを防止して距離及び速度を安
定に表示できるミリ波レーダ距離速度測定装置を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a millimeter-wave radar distance / velocity measuring apparatus capable of stably displaying a distance and a speed while preventing a variation in counting of a beat signal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、連続波レーダの送信信号の送信信号に周
波数変調を施して適当に繰り返して行い、受信信号と送
信信号とのビート信号から距離及び速度を求めるミリ波
レーダ距離速度測定装置において、前記ビート信号を高
速フーリエ変換器(FFT)を用いて周波数分析して前
記周波数変調の周波数の上昇側及び下降側でそれぞれピ
ーク周波数を求める。このピーク周波数分析は変調周期
毎に連続的に行われる。今回のピーク周波数が前回のピ
ーク周波数を中心とする所定幅の範囲にあるときには、
該今回のピーク周波数を距離及び速度を導出するために
用い、該今回のピーク周波数が上記所定幅の範囲にない
ときには、該前回のピーク周波数を距離及び速度を導出
するために用いる。また、複数の目標に対する上昇側及
び下降側でのピーク周波数についても同様に、該今回の
ピーク周波数が該前回のピーク周波数を中心とする所定
幅の範囲にあるときには、該今回のピーク周波数を距離
及び速度を導出するために用い、該今回のピーク周波数
が上記所定幅の範囲にないときには、該前回のピーク周
波数を距離及び速度を導出するために用いる。さらに、
該今回のピーク周波数と該前回のピーク周波数とを測定
する間の速度を一定として、該今回の周波数を予測し、
該今回の周波数と該予測値を比較して、該今回のピーク
周波数が該前回のピーク周波数を中心とする該所定幅の
範囲にあるときには、該今回のピーク周波数を距離及び
速度を導出するために用い、該今回のピーク周波数が上
記所定幅の範囲にないときには、該前回のピーク周波数
を距離及び速度を導出するために用いる。逆に過去の複
数の距離及び速度からそれぞれ線型予測により今回の距
離及び速度を求め、この距離及び速度から今回の上昇側
及び下降側のピーク周波数を予測するようにしてもよ
い。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention applies frequency modulation to a transmission signal of a transmission signal of a continuous wave radar and repeats the frequency modulation appropriately so that a beat between the reception signal and the transmission signal is obtained. In a millimeter-wave radar distance / velocity measuring device for obtaining a distance and a speed from a signal, the beat signal is subjected to frequency analysis using a fast Fourier transformer (FFT), and peak frequencies are respectively calculated on an ascending side and a descending side of the frequency modulation frequency. Ask. This peak frequency analysis is performed continuously for each modulation cycle. When this peak frequency is in the range of a predetermined width around the peak number of frequency last time,
The current peak frequency is used to derive the distance and the speed, and when the current peak frequency is not within the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the speed. Similarly, the peak frequency at the rising side and the falling side for a plurality of targets, when the current peak frequency is in the range of a predetermined width around the peak number of frequency the last time, the the current peak frequency It is used to derive a distance and a speed. When the current peak frequency is not within the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the speed. further,
A constant speed while measuring the number of peak frequencies the current peak frequency and the last, to predict the current frequency,
And comparing the current frequency and the predicted value, when the current peak frequency is in the range of said predetermined fixed width around the peak number of frequency the last time, derives the distance and speed the current peak frequency When the current peak frequency is not in the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the speed. Conversely, the present distance and speed may be obtained by linear prediction from a plurality of past distances and velocities, respectively, and the present ascending and descending peak frequencies may be predicted from these distances and velocities.

【0008】[0008]

【作用】本発明のミリ波レーダ距離速度測定装置によれ
ば、今回のピーク周波数が前回のピーク周波数を中心と
する所定幅の範囲にあるときには、該今回のピーク周波
数を距離及び速度を導出するために用い、該今回のピー
ク周波数が上記所定幅の範囲にないときには、該前回の
ピーク周波数を距離及び速度を導出するために用いるこ
とにより、ビート信号のFFTの結果がノイズ等の影響
でバラツイテも一度目標を捕らえると、それを基準にピ
ーク周波数を対応をとるため安定した距離及び速度を得
ることができる。また同一目標を捕らえているという情
報も得ることができる。複数の目標に対する上昇側及び
下降側でのピーク周波数についても同様にすることによ
り、FFTで捕らえられた全てのピーク周波数に対して
安定した距離及び速度を導出できる。さらに、該今回の
ピーク周波数と該前回のピーク周波数とを測定する間の
速度を一定として、該今回の周波数を予測し、該今回の
周波数と該予測値を比較するようにしたので、前回のピ
ーク周波数がノイズ等で連続してバラツイテも予測値に
より安定して、その後にノイズ等がなくなってもその間
のピーク周波数を予測しているので今回のピーク周波数
を上記所定幅の範囲に捕らえてその後も安定して距離及
び速度を提供できる。さらに過去の複数の距離及び速度
から今回の上昇側及び下降側のピーク周波数を予測する
ことによって予測精度が向上する。
According to the millimeter-wave radar range rate measurement apparatus of the present invention, when the current peak frequency is in the range of a predetermined width around the peak number of frequency last time, it derives the distance and speed the current peak frequency When the current peak frequency is not in the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the speed, so that the result of the FFT of the beat signal is affected by noise or the like. Once the target also captures the target, the peak frequency is determined based on the target, so that a stable distance and speed can be obtained. Also, information that the same target is being captured can be obtained. By doing the same for the peak frequencies on the ascending and descending sides for a plurality of targets, stable distances and velocities can be derived for all the peak frequencies captured by the FFT. Further, the constant velocity between which measures the number of peak frequencies the current peak frequency and the last, to predict the current frequency. Thus comparing the current frequency and the predicted value, the last The peak frequency of the noise is continuous due to noise etc., and the variation is also stabilized by the predicted value, and after that, even if noise etc. disappears, the peak frequency during that time is predicted, so capture the current peak frequency within the above specified width range Thereafter, the distance and the speed can be stably provided. Further , the prediction accuracy is improved by predicting the current peak frequencies on the ascending side and the descending side from a plurality of past distances and velocities.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係るミリ波レーダ距
離速度測定装置の全体構成を示す図である。本図に示す
ミリ波レーダ距離速度測定装置は、三角波変調の連続波
信号を送信しこれと目標で反射した受信信号とを混合し
てビート信号を形成するセンサ1と、サンプリングした
ときに該センサ1の信号が折り返しをおこさないように
高域信号を除去する低域通過フィルタ2と、該低域通過
フィルタ2からのアナログ信号をディジタル信号に変換
するA/D(Analog to Digital Converter)変換器3
と、該A/D変換器3からのディジタル信号に変換され
たビート信号を周波数分析し、距離及び速度の信号に処
理するためにDSP(Digital Signal Processor) で構
成される信号処理部4と、該信号処理部4で得られた距
離及び速度データを表示するための制御を行うコントロ
ーラ5と、該コントローラ5で制御されたデータを表示
する表示部6とを含む。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a millimeter wave radar distance / velocity measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The millimeter-wave radar distance / velocity measuring apparatus shown in FIG. 1 includes a sensor 1 that transmits a continuous wave signal of triangular wave modulation and mixes the signal with a received signal reflected by a target to form a beat signal. A low-pass filter 2 for removing a high-pass signal so that the signal 1 does not return, and an A / D (Analog to Digital Converter) converter for converting an analog signal from the low-pass filter 2 into a digital signal. 3
A signal processing unit 4 comprising a DSP (Digital Signal Processor) for frequency-analyzing the beat signal converted into a digital signal from the A / D converter 3 and processing it into a signal of distance and speed; It includes a controller 5 for performing control for displaying the distance and speed data obtained by the signal processing unit 4, and a display unit 6 for displaying data controlled by the controller 5.

【0010】図2は図1のセンサの出力信号の形成を示
す図である。本図(a)の実線で示すように、センサ1
から3角波変調の連続の送信信号が送信され、点線で示
すように目標で反射された信号がセンサ1で受信され
る。さらに本図(b)に示すように、3角波変調の上昇
側でビート信号fuと下降側でビート信号fdが図示し
ない混合器で形成される。なお、本図に用いられている
記号、符号は従来技術で説明したものと同様である。
FIG. 2 shows the formation of the output signal of the sensor of FIG. As shown by the solid line in FIG.
, A continuous transmission signal of triangular wave modulation is transmitted, and the signal reflected by the target is received by the sensor 1 as shown by the dotted line. Further, as shown in FIG. 2B, a beat signal fu on the rising side of the triangular wave modulation and a beat signal fd on the falling side are formed by a mixer (not shown). The symbols and reference numerals used in this figure are the same as those described in the related art.

【0011】図3は図1に示す信号処理部の構成を示す
図である。本図に示すように、該信号処理部4は、周波
数変調の繰り返し周波数fmに関して単位時間1/fm
とした間隔で該A/D変換器3からのビート信号の周波
数をFFT(高速フーリエ変換器)で分析する周波数分
析部41と、該周波数分析部41で分析されて求められ
たビート信号の分析結果である上昇側及び下降側のピー
ク周波数Au及びAdを記憶する記憶部42と、該周波
数分析部41からのピーク周波数と該記憶部42からの
前回のピーク周波数を比較する比較部43と、通常は該
周波数分析部41からの信号を出力し該比較部43から
の制御信号があったときに該記憶部42からの出力信号
を出力するスイッチ部44とを含む。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the signal processing unit shown in FIG. As shown in the figure, the signal processing unit 4 has a unit time 1 / fm with respect to the repetition frequency fm of frequency modulation.
A frequency analyzer 41 for analyzing the frequency of the beat signal from the A / D converter 3 at an interval defined by an FFT (Fast Fourier Transformer), and an analysis of the beat signal obtained by the analysis by the frequency analyzer 41 A storage unit 42 that stores the resulting rising and falling peak frequencies Au and Ad, a comparison unit 43 that compares the peak frequency from the frequency analysis unit 41 with the previous peak frequency from the storage unit 42, Normally, it includes a switch section 44 which outputs a signal from the frequency analysis section 41 and outputs an output signal from the storage section 42 when there is a control signal from the comparison section 43.

【0012】図4は図3に示す信号処理部による信号処
理のフローチャートである。本図に示すように、該周波
数分析部41でピーク周波数が求められ(ステップ
1)、該記憶部42で該ピーク周波数が記憶更新される
(ステップ2)。該比較部43では、該周波数分析部4
1からの今回入力したAu(T)及びAd(T)と該記
憶部42からの前回入力したAu(T−1)及びAd
(T−1)とを比較して、下記式が満たされるか否かを
判断する。
FIG. 4 is a flowchart of signal processing by the signal processing unit shown in FIG. As shown in the figure, the peak frequency is obtained by the frequency analysis unit 41 (step 1), and the storage unit 42 stores and updates the peak frequency (step 2). In the comparison unit 43, the frequency analysis unit 4
1 and the previously input Au (T-1) and Ad from the storage unit 42.
By comparing with (T-1), it is determined whether or not the following expression is satisfied.

【0013】 Au(T−1)−Δ≦Au(T)≦ Au(T−1)+Δ …(7) Ad(T−1)−Δ≦Ad(T)≦ Ad(T−1)+Δ …(8) ここでTは上述の単位時間1/fmにより計測される時
間である。さらにΔは該単位時間1/fmの間に目標が
相対的に移動するとによって変化し得る該Au(T)及
びAd(T)の変化量やノイズを考慮して決定され、例
えばΔを距離に換算すれば約2mに設定してもよい(ス
テップ3)。これは自動車間の相対速度を例えば100
Km/、1/fm=50msecとしてこの間に目標が
移動する距離が約1.4mに相当することに対応する。
上記式が満たされれば、後段に今回入力したAu
(T)、Ad(T)が送出される(ステップ4)。逆に
上記式が満たされなければ、今回入力したAu(T)、
Ad(T)に代わって前回入力したAu(T−1)、A
d(T−1)が該スイッチ部44によって後段に送出さ
れる(ステップ5)。この場合には、該記憶部42では
該Au(T)、Ad(T)に代わってAu(T−1)、
Ad(T−1)が記憶されつぎの比較の基準になる。
Au (T−1) −Δ ≦ Au (T) ≦ Au (T−1) + Δ (7) Ad (T−1) −Δ ≦ Ad (T) ≦ Ad (T−1) + Δ. (8) Here, T is a time measured by the unit time 1 / fm. Further, Δ is determined in consideration of the amount of change in the Au (T) and Ad (T) and the noise that can change due to the relative movement of the target during the unit time 1 / fm. If converted, it may be set to about 2 m (step 3). This means that the relative speed between cars can be, for example, 100
Assuming that Km /, 1 / fm = 50 msec, this corresponds to the distance that the target moves during this period being about 1.4 m.
If the above equation is satisfied, the Au input this time
(T) and Ad (T) are transmitted (step 4). Conversely, if the above expression is not satisfied, the Au (T) input this time,
Au (T-1), A previously input instead of Ad (T)
d (T-1) is transmitted to the subsequent stage by the switch unit 44 (step 5). In this case, the storage unit 42 replaces the Au (T) and Ad (T) with Au (T-1),
Ad (T-1) is stored and becomes a reference for the next comparison.

【0014】図5は図4のフローチャートで処理される
信号の状態を示す図である。本図は上記信号処理を理解
し易くするため上昇側についてのみ説明するものであ
り、本図を参照しながら要約すれば、前回の信号と比較
して今回の信号が所定幅にあれば、今回の信号が正しい
と判断これを用いるが今回の信号が所定幅になければノ
イズの影響を受けているとして除外する。したがって、
目標が一度捕らえられると、それを基準に周波数のピー
クの対応をとるため結果を安定して捕らえることができ
かつ同じ目標をとらえているという情報をも得ることが
できる。
FIG. 5 is a diagram showing the states of signals processed in the flowchart of FIG. This figure explains only the rising side to make the above signal processing easier to understand.In summary with reference to this figure, if the current signal has a predetermined width compared to the previous signal, the current Is determined to be correct, and this is used, but if the current signal is not within the predetermined width, it is excluded because it is affected by noise. Therefore,
Once the target is captured, the result can be captured stably because the frequency peak is corresponded based on the target, and information that the same target is captured can also be obtained.

【0015】以上の説明では目標が単一の場合を対象と
したが、目標が複数の場合であっても適用できる。以下
にその説明を行う。t=Tのとき目標A、Bがとらえら
れ、そのピーク周波数を(Au、Ad)、(Bu、B
d)であったとする。図6は複数の目標の場合に処理さ
れる信号の状態を示す図である。本図では上昇側のピー
ク周波数について示し、t=T+1でのピーク周波数a
1、b1が得られ、Au(T)−Δ≦a1≦ Au
(T)+Δを満たすのでピーク周波数a1は目標Aに対
応する。同様に、b1も目標Bに対応する。以下t=T
+2、T+3のとき、a2は目標A、c2は目標B、a
3は目標A、c3は目標Bに対応する。下降側について
も同様の処理を行い、目標Aに対応するものが順にx
1、x2、y3、目標Bに対応するものがy1、z2、
z3であったとすると下記のようになる。
In the above description, the case where there is a single target is used, but the present invention can be applied to a case where there are a plurality of targets. The description is given below. When t = T, targets A and B are captured, and their peak frequencies are (Au, Ad), (Bu, B
Suppose d). FIG. 6 is a diagram showing a state of a signal processed in the case of a plurality of targets. This figure shows the peak frequency on the rising side, and the peak frequency a at t = T + 1.
1, b1 are obtained, and Au (T) −Δ ≦ a1 ≦ Au
Since (T) + Δ is satisfied, the peak frequency a1 corresponds to the target A. Similarly, b1 also corresponds to target B. Below t = T
+2, T + 3, a2 is target A, c2 is target B, a
3 corresponds to the target A, and c3 corresponds to the target B. The same processing is performed on the descending side, and those corresponding to the target A are sequentially x
1, x2, y3 and those corresponding to the target B are y1, z2,
If it is z3, it will be as follows.

【0016】 t : T T+1 T+2 T+3 目標A:(Au、Ad)(a1、x1)(a2、x2)(a3、y3) 目標B:(Bu、Bd)(b1、y1)(c2、z2)(c3、z3) 上式(5)、(6)により、それぞれの組み合わせで
f、fpを求め、これより距離、速度が安定して得られ
る。図6において上昇側にあるb2、b3は目標A、B
にも属さず、新たな目標とも解されるが、下降側に対応
するピーク周波数がないのでノイズと判断される。かく
して従来では測定された複数のピーク周波数がある場合
にはどの目標に属するか否か判断が困難であったが本実
施例により同一目標に対するものであることが安定して
認識できるようになった。
T: T T + 1 T + 2 T + 3 Target A: (Au, Ad) (a1, x1) (a2, x2) (a3, y3) Target B: (Bu, Bd) (b1, y1) (c2, z2) (C3, z3) According to the above equations (5) and (6), f and fp are obtained for each combination, and the distance and speed can be obtained stably from this. In FIG. 6, b2 and b3 on the ascending side are targets A and B
It is also considered a new target, but it is determined to be noise because there is no peak frequency corresponding to the descending side. Thus, in the related art, when there are a plurality of measured peak frequencies, it was difficult to determine to which target the target frequency belongs. However, according to this embodiment, it is now possible to stably recognize that the target is the same target. .

【0017】以上の説明では今回のピーク周波数と前回
のピーク周波数とを直接比較したが、今回のピーク周波
数が連続してノイズによると判断され、前回のピーク周
波数が更新されないため、次に今回のピーク周波数がノ
イズによるものではなく真のものでも上記Δの範囲に入
らなくなる虞がある。したがって前回のピーク周波数か
ら下記のように今回のピーク周波数を予測して、該予測
値と今回のピーク周波数とを比較する。
In the above description, the present peak frequency is directly compared with the previous peak frequency. However, it is determined that the current peak frequency is continuously caused by noise, and the previous peak frequency is not updated. Even if the peak frequency is not due to noise but is true, the peak frequency may not fall within the range of Δ. Therefore, the present peak frequency is predicted from the previous peak frequency as described below, and the predicted value is compared with the current peak frequency.

【0018】上記式(5)、(6)より、直接距離、速
度を求めると下記のようになる。 R=(c/(4・Δf))・(N/fs)・(fu+fd) …(9) V=(c・fs)/(4・f0・N)・(N/fs)・(fu−fd) …(10) なお下線部分はFFT周波数分解能で正規化される。
From the above equations (5) and (6), the direct distance and speed are obtained as follows. R = (c / (4 · Δf)) · (N / fs) · (fu + fd) (9) V = (c · fs) / (4 · f0 · N) · (N / fs) · (fu− fd) (10) The underlined portion is normalized by the FFT frequency resolution.

【0019】したがって距離R、速度Vは下記のように
省略されて表せる。 R=a・(fu+fd) …(11) V=b・(fu−fd) …(12) ここでa、bは(9)、(10)式から得られる定数で
ある。 a=(c/(4・Δf))・(N/fs) …(13) b=(c・fs)/(4・f0・N)(N/fs)…(14) そこで速度Vを一定として、前回から今回までの測定時
間をΔtとすると距離R0は下記式で表せる。
Therefore, the distance R and the speed V can be abbreviated as follows. R = a · (fu + fd) (11) V = b · (fu−fd) (12) where a and b are constants obtained from equations (9) and (10). a = (c / (4 · Δf)) · (N / fs) (13) b = (c · fs) / (4 · f0 · N) (N / fs) (14) Assuming that the measurement time from the previous time to the current time is Δt, the distance R0 can be expressed by the following equation.

【0020】R0=V・Δt+R …(15) よって今回得られる上昇側及び下降側のピーク周波数を
それぞれfu1及びfd1とすると、R0、Vは下記式
になる。 R0=a・(fu1+fd1) …(16) V=b・(fu1−fd1) …(17) これより、 (fu1+fd1)=R0/a …(18) (fu1−fd1)=V/b …(19) ここで、 R0=a・(fu+fd)+Δt・b・(fu−fd)…(20) したがって、(18)、(19)式より、 fd1=1/2・(R0/a−V/b) =1/2・(fu+fd+(b/a)・Δt・(fu−fd) −(fu−fd)) =fu+(b/2a)・Δt・(fu−fd) …(21) fu1=1/2・(R0/a+V/b) =1/2・(fu+fd+(b/a)・Δt・(fu−fd) +(fu−fd)) =fd+(b/2a)・Δt・(fu−fd) …(22) この予測値fu1及びfd1を図3の例えば比較部43
で演算させて、これを前回のピーク周波数として今回の
ピーク周波数と比較するようにしてもよい。かくして目
標に対するピーク周波数の測定の安定性が増加する。
R0 = V · Δt + R (15) Assuming that the rising and falling peak frequencies obtained this time are fu1 and fd1, respectively, R0 and V are given by the following equations. R0 = a ・ (fu1 + fd1) (16) V = b ・ (fu1-fd1) (17) From this, (fu1 + fd1) = R0 / a (18) (fu1-fd1) = V / b (19) Here, R0 = a · (fu + fd) + Δt · b · (fu−fd) (20) Therefore, from equations (18) and (19), fd1 = 1/2 · (R0 / a−V / b) ) = 1 / · (fu + fd + (b / a) · Δt · (fu−fd) − (fu−fd)) = fu + (b / 2a) · Δt · (fu−fd) (21) fu1 = 1 /(R0/a+V/b)=1/2.(fu+fd+(b/a)..DELTA.t.(fu-fd)+(fu-fd))=fd+(b/2a)..DELTA.t.(fu- fd) (22) The predicted values fu1 and fd1 are compared with, for example, the comparison unit 43 in FIG.
, And this may be used as the previous peak frequency and compared with the current peak frequency. The stability of the measurement of the peak frequency with respect to the target is thus increased.

【0021】次に予測値fu1及びfd1の精度を向上
する手段について説明する。ビート信号のFFTの結果
ではノイズ等の影響でバラツキがあり一方実際得られる
べき結果についてその変化が小さいものである。したが
って、過去のデータ又は結果を数ブロック分フィルタ処
理してその結果のデータを組み合わせて計測の安定を図
る手段について以下に説明する。
Next, means for improving the accuracy of the predicted values fu1 and fd1 will be described. The result of the FFT of the beat signal varies due to the influence of noise and the like, while the result that should be actually obtained has a small change. Therefore, a means for stabilizing the measurement by filtering past data or results for several blocks and combining the resulting data will be described below.

【0022】図7は(11)及び(12)式から得られ
た速度信号Vから予測速度信号V0を推定する回路を示
す。本図(a)に示す回路は、FIRフィルタで構成さ
れ、例として単位時間1/fmだけ信号をそれぞれ遅延
するために直列接続する4つの遅延器と、各該遅延器の
出力に接続され、各計数1/4を有する乗算器と、各該
乗算器の出力を加算する加算器からなり、これによって
本図(b)に示すように、過去の時間T−4、T−3、
T−2及びT−1の速度信号からTにおける速度信号V
0を予測できる。
FIG. 7 shows a circuit for estimating the predicted speed signal V0 from the speed signal V obtained from the equations (11) and (12). The circuit shown in FIG. 2A is composed of an FIR filter, and is connected to, for example, four delay units connected in series to delay signals by a unit time of 1 / fm, and to the output of each of the delay units. It comprises a multiplier having a count of 1/4 and an adder for adding the output of each of the multipliers, thereby, as shown in FIG.
From the speed signals of T-2 and T-1, the speed signal V at T
0 can be predicted.

【0023】図8は(11)及び(12)式から得られ
た距離信号R0から予測距離信号R00を推定する回路
を示す。本図(a)に示す回路は、FIRフィルタで構
成され、例として単位時間1/fmだけ信号をそれぞれ
遅延するために直列接続する4つの遅延器と、入力側か
ら第一段の遅延器の出力及び最終段の遅延器の出力に接
続され、各計数−1/3及び4/3を有する乗算器と、
各該乗算器の出力を加算する加算器とからなり、これに
よって本図(b)に示すように、過去の距離信号による
データが短時間では直線性を有するものとして、過去の
時間T−4、T−3、T−2及びT−1の速度信号から
Tにおける距離信号R00を予測できる。こようにして
得られた速度信号V0及び距離信号R00について(1
6)及び(17)からfu1及びfd1を求めることに
より、さらに予測値の精度が向上することになる。
FIG. 8 shows a circuit for estimating the predicted distance signal R00 from the distance signal R0 obtained from the equations (11) and (12). The circuit shown in this figure (a) is composed of an FIR filter, for example, four delay units connected in series to delay signals by unit time 1 / fm, respectively, and a first stage delay unit from the input side. A multiplier connected to the output and the output of the last stage delay device and having respective counts-/ and 4/3;
An adder for adding the output of each of the multipliers is used. As shown in FIG. 3B, the data based on the past distance signal is assumed to have linearity in a short time, and the past time T-4 , T-3, T-2, and T-1, the distance signal R00 at T can be predicted. With respect to the speed signal V0 and the distance signal R00 thus obtained, (1
By obtaining fu1 and fd1 from 6) and (17), the accuracy of the predicted value is further improved.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、今
回のピーク周波数が前回のピーク周波数を中心とする所
定幅の範囲にあるときには、該今回のピーク周波数を距
離及び速度を導出するために用い、該今回のピーク周波
数が上記所定幅の範囲にないときには、該前回のピーク
周波数を距離及び速度を導出するために用いるようにし
たので、安定した距離及び速度を得ることができる。ま
た複数の目標に対する上昇側及び下降側でのピーク周波
数についても同様にし各目標にたいしても同様の効果が
えられる。さらに、該今回のピーク周波数と該前回のピ
ーク周波数とを測定する間の速度を一定として、該今回
の周波数を予測し、該今回の周波数と該予測値を比較す
るようにして前記と同様に距離及び速度を得るようにし
たので、安定度が増加する。
According to the present invention described above, according to the present invention, when the current peak frequency is in the range of a predetermined width around the peak number of frequency previous derives the distance and speed the current peak frequency When the current peak frequency is not within the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the speed, so that a stable distance and speed can be obtained. The same applies to the peak frequencies on the ascending and descending sides for a plurality of targets, and the same effect can be obtained for each target. Further, the constant velocity between which measures the number of peak frequencies the current peak frequency and the last, to predict the current frequency, similar to the so as to compare the current frequency and the predicted value As the distance and speed are obtained, the stability is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るミリ波レーダ距離速度測
定装置の全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a millimeter wave radar distance / velocity measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のセンサの出力信号の形成を示す図であ
る。
2 shows the formation of the output signal of the sensor of FIG. 1;

【図3】図1に示す信号処理部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing unit illustrated in FIG. 1;

【図4】図3に示す信号処理部による信号処理のフロー
チャートである。
FIG. 4 is a flowchart of signal processing by a signal processing unit shown in FIG. 3;

【図5】図4のフローチャートで処理される信号の状態
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing states of signals processed in the flowchart of FIG. 4;

【図6】複数の目標の場合に処理される信号の状態を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a signal processed in a case of a plurality of targets.

【図7】(18)及び(19)式に用いられている速度
信号Vを求める回路を示す。
FIG. 7 shows a circuit for obtaining a speed signal V used in equations (18) and (19).

【図8】(18)及び(19)式に用いられている距離
信号R0を求める回路を示す。
FIG. 8 shows a circuit for obtaining a distance signal R0 used in equations (18) and (19).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…センサ 2…低域通過フィルタ 3…A/D変換器 4…信号処理部 5…コントローラ 6…表示器 41…周波数分析部 42…記憶部 43…比較部 44…スイッチ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor 2 ... Low-pass filter 3 ... A / D converter 4 ... Signal processing part 5 ... Controller 6 ... Display 41 ... Frequency analysis part 42 ... Storage part 43 ... Comparison part 44 ... Switch part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−191890(JP,A) 特開 平2−212793(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 13/34────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-191890 (JP, A) JP-A-2-212793 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 13/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 連続波レーダの送信信号の送信信号に周
波数変調を施して適当に繰り返して行い、受信信号と送
信信号とのビート信号から距離及び速度を求めるミリ波
レーダ距離速度測定装置において、 前記ビート信号を周波数分析して前記周波数変調の周波
数の上昇側及び下降側でそれぞれピーク周波数を求め
周波数分析部と、 前記周波数分析部により得られたピーク周波数を記憶す
る記憶部とを備え、 前記記憶部に記憶されたピーク周波数に基づいて、 今回
のピーク周波数が前回のピーク周波数を中心とする所定
幅の範囲にあるときには、該今回のピーク周波数を距離
及び速度を導出するために用い、該今回のピーク周波数
が上記所定幅の範囲にないときには、該前回のピーク周
波数を距離及び速度を導出するために用いることを特徴
とするミリ波レーダ距離速度測定装置。
1. A millimeter-wave radar distance / velocity measuring apparatus for performing frequency modulation on a transmission signal of a transmission signal of a continuous wave radar and appropriately repeating the transmission signal to obtain a distance and a speed from a beat signal between the reception signal and the transmission signal. each Ru the peak frequency in ascending side and descending side of the frequency of said frequency modulating the beat signal frequency analysis
A frequency analysis unit, and a peak frequency obtained by the frequency analysis unit are stored.
When the current peak frequency is within a predetermined range around the previous peak frequency based on the peak frequency stored in the storage unit, the current peak frequency is determined by the distance and speed. A millimeter wave radar distance / velocity measuring apparatus, wherein when the current peak frequency is not within the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive a distance and a speed.
【請求項2】 複数の目標に対する上昇側及び下降側で
のピーク周波数について、該今回のピーク周波数が該前
回のピーク周波数を中心とする所定幅の範囲にあるとき
には、該今回のピーク周波数を距離及び速度を導出する
ために用い、該今回のピーク周波数が上記所定幅の範囲
にないときには、該前回のピーク周波数を距離及び速度
を導出するために用いる請求項1記載のミリ波レーダ距
離速度測定装置。
The peak frequency of at 2. A rising side and the falling side for a plurality of targets, when the current peak frequency is in the range of a predetermined width around the peak number of frequency the last time, the the current peak frequency 2. The millimeter wave radar distance velocity according to claim 1, wherein the distance and velocity are used to derive a distance and a velocity, and when the current peak frequency is not within the range of the predetermined width, the previous peak frequency is used to derive the distance and the velocity. measuring device.
【請求項3】 該今回のピーク周波数が上記所定幅の範
囲にない場合には、今回と前回とのピーク周波数とを測
定する間の速度を一定として該前回のピーク周波数から
今回のピーク周波数を予測し、このようにして予測され
た今回のピーク周波数が、次回の距離及び速度を導出す
る時に、前回のピーク周波数として用いられることを特
徴とする、請求項1に記載のミリ波レーダ距離速度測定
装置。
3. The system according to claim 2, wherein said current peak frequency is within a range of said predetermined width.
If not, measure the peak frequencies of the current and previous times.
From the previous peak frequency with the speed during
Predict the peak frequency this time,
The current peak frequency derives the next distance and speed.
Is used as the previous peak frequency when
The millimeter-wave radar distance / velocity measuring apparatus according to claim 1, which is a feature .
【請求項4】 該今回のピーク周波数が上記所定幅の範
囲にない場合には、過去に導出した距離及び速度から線
型予測により今回の距離及び速度を求め、求められた今
回の距離及び速度から今回のピーク周波数を予測し、こ
のようにして予測された今回のピーク周波数が、次回の
距離及び速度を導出する時に、前回のピーク周波数とし
て用いられることを特徴とする、請求項1に記載のミリ
波レーダ距離速度測定装置。
4. The system according to claim 1, wherein said current peak frequency is within a range of said predetermined width.
If not, a line is derived from the distance and speed derived in the past.
The current distance and speed are obtained by type prediction, and the current
Predict the current peak frequency from the distance and speed
The peak frequency predicted this time is
When deriving the distance and speed, use the previous peak frequency.
Characterized in that it is used Te, millimeter wave radar range rate measurement apparatus according to claim 1.
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