JP4186744B2 - Radar equipment - Google Patents

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Description

この発明は、いわゆる周波数変調を利用した連続波レーダ方式(又はFMCW:Frequency Modulated Continuous Wave)によるレーダ装置に係るものであり、特にアップフェーズ(周波数上昇期間)とダウンフェーズ(周波数下降期間)のそれぞれから得られる情報を効率的に活用する技術に関する。   The present invention relates to a radar device using a so-called frequency modulation continuous wave radar system (or FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave), and in particular, each of an up phase (frequency rise period) and a down phase (frequency fall period). It is related with the technology which utilizes the information obtained from efficiently.

車両等に搭載されるレーダは、計測対象とする目標(例えば車両や外部障害物)の距離が数m〜数百m程度の範囲であり、このような範囲内にある計測対象を検出するためのレーダ方式として、複数の刊行物(例えば非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3など)に掲載されているFMCW方式を用いることが多い。   A radar mounted on a vehicle or the like has a distance of a target to be measured (for example, a vehicle or an external obstacle) within a range of several meters to several hundred meters, and detects a measurement target within such a range. As the radar system, the FMCW system published in a plurality of publications (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, etc.) is often used.

このFMCWレーダ方式の動作原理を簡単に説明すると次のようになる。すなわち、まず、送信信号に周波数上昇期間(以下、アップフェーズという)と周波数下降期間(以下、ダウンフェーズという)からなる周波数変調を施して、その送信信号を外部目標に照射し、反射されてくる反射信号を受信信号として受信する。そして、送信信号と受信信号とのビート信号を生成して、ビート信号の周波数から外部目標の相対距離と相対速度を求める、というものである。   The operation principle of this FMCW radar system will be briefly described as follows. That is, first, the transmission signal is subjected to frequency modulation including a frequency rising period (hereinafter referred to as an up phase) and a frequency falling period (hereinafter referred to as a down phase), and the transmission signal is irradiated to an external target and reflected. A reflected signal is received as a received signal. Then, a beat signal between the transmission signal and the reception signal is generated, and the relative distance and relative speed of the external target are obtained from the frequency of the beat signal.

ここで外部目標がN個(Nは2以上の自然数)ある場合には、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれにおいて、各外部目標に対応する複数のビート信号周波数が算出される。この場合、アップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数は当然異なる値となる。したがってN個の外部目標の相対距離と相対速度を安定的に算出するためには、アップフェーズのN個のビート信号周波数と、ダウンフェーズのN個のビート信号のそれぞれから、各外部目標に対応するビート信号周波数を一つずつ選択して、周波数対を構成することが必要となる。そこで、従来より周波数対を選定するための選定基準が提案されてきている(例えば、特許文献1や特許文献2)。   Here, when there are N external targets (N is a natural number of 2 or more), a plurality of beat signal frequencies corresponding to each external target are calculated in each of the up phase and the down phase. In this case, the beat signal frequency in the up phase and the beat signal frequency in the down phase naturally have different values. Therefore, in order to stably calculate the relative distance and relative speed of N external targets, it corresponds to each external target from N beat signal frequencies in the up phase and N beat signals in the down phase. It is necessary to select a beat signal frequency to be set one by one and configure a frequency pair. Therefore, selection criteria for selecting a frequency pair have been proposed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

一般には、これらの目標の相対距離と相対速度は、あらかじめ設定された時間間隔で繰り返し計測される。しかし現実には、車両を目標とする場合に、車両の反射状態や、送受信装置の構成要素の特性などにより、時系列上の計測において、ビート信号の周波数にばらつきが発生し、距離・速度の計測結果が不安定になるという問題があった。そこでこのような問題の解決手段として、ビート信号の周波数に関して時系列方向の情報を利用することが提案されている(例えば、特許文献3、特許文献4、特許文献5)。   In general, the relative distance and relative speed of these targets are repeatedly measured at preset time intervals. However, in reality, when targeting a vehicle, the frequency of the beat signal varies in time series measurement due to the reflection state of the vehicle and the characteristics of the components of the transceiver, etc. There was a problem that measurement results became unstable. Thus, as means for solving such a problem, it has been proposed to use information in the time-series direction regarding the frequency of the beat signal (for example, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5).

しかし、これらの従来技術は、いずれも外部目標の距離と速度を得るために、アップフェーズにおけるビート信号周波数と、ダウンフェーズにおけるビート信号周波数からなる周波数対を必要とした。そのため、もし一方の周波数が得られない場合には、実際には存在するにも関わらず、周波数対を選択できないために検知することができない目標(不検知目標)や、本来存在しないはずの目標(偽目標)が発生し、計測結果の信頼性を低下させる原因となっていた。   However, both of these prior arts require a frequency pair consisting of the beat signal frequency in the up phase and the beat signal frequency in the down phase in order to obtain the distance and speed of the external target. Therefore, if one frequency cannot be obtained, a target that cannot be detected because a frequency pair cannot be selected even though it actually exists (a non-detection target), or a target that should not exist originally (Fake target) occurred, causing the reliability of the measurement results to decrease.

このような問題を解決するための手段として、ある目標を初めて観測した場合には、アップフェーズにおけるビート周波数と、ダウンフェーズにおけるビート周波数の周波数対を選択して目標の相対距離と相対速度を求めるものとし、2回目以降の観測においては、初回に求めた相対距離と相対速度、及びアップフェーズまたはダウンフェーズのいずれか一方のフェーズにおけるビート周波数のみを利用して、目標の相対距離と相対速度を計測する方法が提案されている(例えば、特許文献6)。   As a means to solve such a problem, when a certain target is observed for the first time, the beat frequency in the up phase and the frequency pair of the beat frequency in the down phase are selected to obtain the target relative distance and relative speed. In the second and subsequent observations, the relative distance and relative speed of the target are calculated by using only the relative distance and relative speed obtained in the first time and the beat frequency in either the up phase or the down phase. A measuring method has been proposed (for example, Patent Document 6).

特開平5−142337号公報 「ミリ波レーダ距離速度測定装置」Japanese Patent Laid-Open No. 5-142337 "Millimeter Wave Radar Distance and Speed Measuring Device" 特開平11−337635号公報 「スキャン用のFM−CW方式レーダの信号処理装置」JP-A-11-337635 “Scanning FM-CW Radar Signal Processing Device” 特開平5−142338号公報 「ミリ波レーダ距離速度測定装置」Japanese Patent Laid-Open No. 5-142338 "Millimeter Wave Radar Distance Speed Measuring Device" 特開平5−150035号公報 「ミリ波レーダ距離速度測定装置」Japanese Patent Laid-Open No. 5-150035 "Millimeter Wave Radar Distance Speed Measuring Device" 特開平5−249233号公報 「ミリ波レーダ装置」Japanese Patent Laid-Open No. 5-249233 “Millimeter Wave Radar Device” WO02/067010 「距離・速度計測方法およびレーダ信号処理装置」WO02 / 067010 “Distance / Speed Measurement Method and Radar Signal Processing Device”

"Introduction to Radar Systems" M.I.SKOLNIK,McGRAW-HILL BOOK COMPANY,INC.(1962)"Introduction to Radar Systems" M.I.SKOLNIK, McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC. (1962) "RADAR HANDBOOK" M.I.SKOLNIK,McGRAW-HILL BOOK COMPANY,INC.(1970)"RADAR HANDBOOK" M.I.SKOLNIK, McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC. (1970) "レーダ技術" 吉田学 監修,電子情報通信学会編 (1989)"Radar technology" supervised by Yoshida Manabu, IEICE (1989)

この方法では、2回目以降の相対距離と相対速度の算出処理において、アップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数のいずれか一方のみを用いることとしている。そのため、アップフェーズとダウンフェーズの双方のビート信号周波数が得られている場合であっても、いずれか一方を破棄してしまっており、データの利用効率が悪いという問題があった。すなわち、例えばアップフェーズのみを利用する場合には、ダウンフェーズが経過するまでの間、事実上計測を行わないこととなる。その結果、この問題は、目標の検知確率の劣化や目標の距離・速度の計測精度の劣化という形で顕在化する。   In this method, only one of the up-phase beat signal frequency and the down-phase beat signal frequency is used in the second and subsequent relative distance and relative speed calculation processes. For this reason, even when the beat signal frequencies of both the up phase and the down phase are obtained, either one is discarded, and there is a problem that the data use efficiency is poor. That is, for example, when only the up phase is used, no measurement is actually performed until the down phase elapses. As a result, this problem becomes apparent in the form of degradation of target detection probability and degradation of target distance / speed measurement accuracy.

そこで、この発明に係るレーダ装置では、周波数対の選定には依存せず、なおかつアップフェーズとダウンフェーズの双方のビート信号周波数が得られている場合には、双方の周波数を利用して目標の検知確率や目標の距離・速度の計測精度の向上を図ることを目的とする。   Therefore, in the radar device according to the present invention, when both the up-phase and down-phase beat signal frequencies are obtained without depending on the selection of the frequency pair, the target frequency is obtained using both frequencies. The purpose is to improve the measurement accuracy of detection probability and target distance / speed.

この発明に係るレーダ装置は、送信信号にアップフェーズ(周波数上昇期間)とダウンフェーズ(周波数下降期間)とからなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号とのビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
アップフェーズ及びダウンフェーズにおいて前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づいて、前記外部目標の現在の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記現在の距離と速度から、所定時刻後における前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を算出する追尾手段と、
を備えるレーダ装置であって、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を記憶する追尾結果記憶手段をさらに備え、
前記追尾手段は、前記送信信号がアップフェーズ若しくはダウンフェーズに新たに移行した場合に、前記追尾結果記憶手段が記憶している直前のフェーズの前記予測値に基づいて次回の前記予測値を算出するものである。
The radar apparatus according to the present invention performs frequency modulation including an up phase (frequency increase period) and a down phase (frequency decrease period) on a transmission signal, and radiates the transmission signal to an external target. A sensor that receives the reflected signal of
Frequency analysis means for extracting beat signal frequency observation values of the transmission signal and the reception signal;
Distance speed calculation means for calculating the current distance and speed of the external target based on the beat signal frequency observation value extracted by the frequency analysis means in the up phase and the down phase;
Tracking means for calculating respective predicted values of the distance, speed and beat signal frequency of the external target after a predetermined time from the current distance and speed;
A radar apparatus comprising:
Further comprising tracking result storage means for storing predicted values of the distance, speed and beat signal frequency of the external target,
The tracking unit calculates the next predicted value based on the predicted value of the immediately previous phase stored in the tracking result storage unit when the transmission signal newly shifts to the up phase or the down phase. Is.

さらに、前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値をアップフェーズとダウンフェーズとについて個別に記憶する追尾結果記憶手段と、
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズとダウンフェーズの各予測値を統合して統合予測値を算出する統合手段と、を備えたものである。
Further, tracking result storage means for storing the predicted values of the distance, speed and beat signal frequency of the external target individually for the up phase and the down phase,
Integration means for calculating an integrated prediction value by integrating the up-phase and down-phase prediction values stored in the tracking result storage means.

この発明に係るレーダ装置は、周波数対に依存しないので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか一方のビート信号周波数が得られない場合にも、目標の距離・速度の計測を行うことができる。それのみならず、アップフェーズとダウンフェーズの両方のビート信号周波数が得られる場合にあっては、双方のビート信号周波数を用いて目標の距離・速度を計測するので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか一方のみを利用して目標の距離・速度を計測する場合に比して、目標の検知確率や目標の距離・速度の計測精度が向上するのである。   Since the radar apparatus according to the present invention does not depend on the frequency pair, the target distance / speed can be measured even when the beat signal frequency of either the up phase or the down phase cannot be obtained. In addition, when both up-phase and down-phase beat signal frequencies are obtained, the target distance and speed are measured using both beat signal frequencies, so either the up-phase or the down-phase Compared to measuring the target distance / speed using only one of them, the target detection probability and the target distance / speed measurement accuracy are improved.

また、この発明に係る連続波レーダは、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて個別に追尾結果記憶手段を有し、それらを統合する統合手段を設けたので、アップフェーズとダウンフェーズのうち、一方の計測誤差が他方のフェーズの計測誤差に影響しないように計測結果を統合することができる。   In addition, the continuous wave radar according to the present invention has tracking result storage means for each of the up phase and the down phase, and is provided with an integration means for integrating them. Measurement results can be integrated so that the measurement error does not affect the measurement error of the other phase.

以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、センサ11は、アップフェーズとダウンフェーズからなる周波数変調を施した送信信号を電波として外部目標に照射し、その反射波を受信するとともに、そこから得られる受信信号と送信信号とのビート信号を出力するようになっている。A/D変換器12は、アナログ信号であるビート信号をディジタル信号に変換する素子または回路である。周波数分析部13は、A/D変換器12によってサンプリングされたビート信号の周波数を求める部位である。なお、周波数分析手段は、A/D変換器12と周波数分析部13とによって構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a sensor 11 irradiates an external target with a transmission signal subjected to frequency modulation consisting of an up phase and a down phase as a radio wave, receives the reflected wave, and beats the reception signal and the transmission signal obtained therefrom. A signal is output. The A / D converter 12 is an element or a circuit that converts a beat signal that is an analog signal into a digital signal. The frequency analysis unit 13 is a part for obtaining the frequency of the beat signal sampled by the A / D converter 12. The frequency analysis means is constituted by an A / D converter 12 and a frequency analysis unit 13.

スイッチ14は、少なくとも一つの可動端子と入力端、さらにD1およびD2からなる2つの出力端とから構成されているスイッチ素子または回路である。可動端子の制御は図示せぬ制御手段(制御回路または素子、あるいはコンピュータプログラムを実行する中央演算装置)によって行われる。この制御手段は、初期値算出時には、可動端子を出力端D1に接続し、そうでない場合には出力端D2に接続するようになっている。   The switch 14 is a switch element or circuit that includes at least one movable terminal, an input end, and two output ends composed of D1 and D2. Control of the movable terminal is performed by a control means (not shown) (control circuit or element, or central processing unit that executes a computer program). This control means connects the movable terminal to the output terminal D1 when calculating the initial value, and connects to the output terminal D2 otherwise.

時刻情報メモリ15は、観測時刻を保存するための記憶素子又は回路である。サンプリング間隔抽出部16は、センサ11がビート信号を出力すると、現在時刻と時刻情報メモリ15との時刻差を算出して、サンプリング間隔として出力する部位である。   The time information memory 15 is a storage element or circuit for storing the observation time. When the sensor 11 outputs a beat signal, the sampling interval extraction unit 16 calculates a time difference between the current time and the time information memory 15 and outputs it as a sampling interval.

フェーズ判定器17は、現在のレーダ装置がアップフェーズにあるのかダウンフェーズにあるのかを判定する部位である。周波数変調は通常、図示せぬ電圧制御発振器(又はVCO:Voltage Controlled Oscillator)によって行われるが、フェーズ判定器17はこのVCOを制御するための制御信号を取得して、フェーズ判定情報を出力するようにしてもよい。   The phase determination unit 17 is a part that determines whether the current radar apparatus is in the up phase or the down phase. The frequency modulation is normally performed by a voltage controlled oscillator (or VCO: Voltage Controlled Oscillator) (not shown). The phase determination unit 17 acquires a control signal for controlling the VCO and outputs phase determination information. It may be.

アップフェーズ用追尾フィルタ18およびダウンフェーズ用追尾フィルタ19は、送信信号がアップフェーズ、ダウンフェーズのそれぞれの期間にある場合に、追尾処理を行う部位である。これらはDSPなどを用いた専用回路または素子によって実現されていてもよいが、汎用の中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させる形式で実現してもよい。なお、この実施の形態1では、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて、アップフェーズ用追尾フィルタ18とダウンフェーズ用追尾フィルタ19を準備したが、いずれか一方の追尾フィルタで双方の期間の追尾処理を兼用するようにしてもよい。またアップフェーズ用追尾フィルタ18とダウンフェーズ用追尾フィルタ19は、追尾手段に相当するものである。   The up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 are parts that perform the tracking process when the transmission signal is in each of the up-phase and down-phase periods. These may be realized by a dedicated circuit or element using a DSP or the like, but may be realized in a form in which a general-purpose central processing unit (CPU) executes a computer program. In the first embodiment, the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 are prepared for each of the up-phase and the down-phase. However, the tracking processing for both periods is performed by either one of the tracking filters. You may make it also use. The up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 correspond to tracking means.

追尾結果記憶部20は、アップフェーズ用追尾フィルタ18とダウンフェーズ用追尾フィルタ19の追尾処理結果を記憶しておくための記憶素子または回路である。なお、追尾結果記憶部20は追尾結果記憶手段に相当する。   The tracking result storage unit 20 is a storage element or circuit for storing the tracking processing results of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19. The tracking result storage unit 20 corresponds to tracking result storage means.

周波数対選択部21は、初回のビート信号周波数による観測時のみ動作する部位であって、アップフェーズにおけるビート信号周波数とダウンフェーズにおけるビート信号周波数との対からなる周波数対選択処理を行う部位である。また距離・速度導出部22は、周波数対選択処理のなされた周波数対に基づいて、外部目標の相対距離と相対速度とを算出する部位である。   The frequency pair selection unit 21 is a part that operates only at the time of observation using the first beat signal frequency, and performs a frequency pair selection process including a pair of a beat signal frequency in the up phase and a beat signal frequency in the down phase. . The distance / speed deriving unit 22 is a part that calculates the relative distance and the relative speed of the external target based on the frequency pair subjected to the frequency pair selection process.

次に、アップフェーズ用追尾フィルタ18とダウンフェーズ用追尾フィルタ19の詳細な構成について説明する。図2は、アップフェーズ用追尾フィルタ18の詳細な構成を示すブロック図である。なお、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19の構成は、アップフェーズ用追尾フィルタ18の構成と同様である。図において、周波数予測部23は、距離・速度の予測値に基づいて、次回のビート信号周波数の予測値を算出する部位である。FMCWレーダ方式においては、ビート信号周波数と外部目標の相対距離・相対速度は所定の関係にあるので、その関係に基づいてビート信号周波数を算出するのである。この関係については後述する。   Next, detailed configurations of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the up-phase tracking filter 18. The configuration of the down-phase tracking filter 19 is the same as the configuration of the up-phase tracking filter 18. In the figure, a frequency prediction unit 23 is a part that calculates a predicted value of the next beat signal frequency based on a predicted value of distance / speed. In the FMCW radar system, the beat signal frequency and the relative distance / relative speed of the external target have a predetermined relationship, and the beat signal frequency is calculated based on the relationship. This relationship will be described later.

相関決定部24は、周波数予測部23が算出したビート信号周波数の予測値と周波数分析部13が出力したビート信号周波数の観測値との相関を判定する部位である。距離・速度平滑部25は、相関決定部24によりビート信号周波数の観測値と相関があると判定されたビート信号の予測値と、距離速度の予測値、さらには周波数分析部13が出力したビート信号周波数の観測値から距離・速度の平滑処理を行う部位である。この距離・速度の平滑値は、追尾結果記憶部20に記憶されて、次回の追尾処理に供されるようになっている。距離・速度予測部26は、前回の距離・速度の平滑値に基づいて、次回の距離・速度の予測値を算出する部位である。この距離・速度の予測値は、周波数予測部23に出力されるようになっている。   The correlation determination unit 24 is a part that determines the correlation between the predicted value of the beat signal frequency calculated by the frequency prediction unit 23 and the observed value of the beat signal frequency output by the frequency analysis unit 13. The distance / speed smoothing unit 25 uses the beat signal predicted value determined by the correlation determining unit 24 to be correlated with the observed beat signal frequency value, the distance / speed predicted value, and the beat output from the frequency analyzing unit 13. This is the part where the distance and speed are smoothed from the observed signal frequency. The smooth values of the distance and speed are stored in the tracking result storage unit 20 and used for the next tracking process. The distance / speed prediction unit 26 is a part that calculates a predicted value of the next distance / speed based on the previous smooth value of the distance / speed. The distance / speed prediction values are output to the frequency prediction unit 23.

次に、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作について説明する。まず、センサ11は、送信信号に一定の周期ごとのアップフェーズとダウンフェーズからなる周波数変調を施して外部目標に搬送波を照射し、外部目標から反射された電波を受信信号として受信しているものとする。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. First, the sensor 11 performs frequency modulation consisting of an up-phase and a down-phase at regular intervals on the transmission signal, irradiates the external target with a carrier wave, and receives a radio wave reflected from the external target as a reception signal. And

図3は、FMCWレーダ方式を採用するこのレーダ装置における送信信号と受信信号、ビート信号との関係を表したグラフである。図において、1は、センサ11が外部目標に電波(搬送波)として照射した送信信号の搬送波周波数の時間経過を示している。また、2は外部目標に照射された電波のうち、外部目標により反射され、センサ11が受信信号として受信した電波の搬送波周波数の時間経過を示している。なお、説明の便宜上、以降の説明ではこの送信信号を送信信号1といい、受信信号を受信信号2ということとする。このように、送信信号1は一定周期ごとにアップフェーズとダウンフェーズを繰り返している。一方、受信信号2の搬送波周波数は、送信信号1の搬送波周波数に少し遅れて増加/減少する性質を示す。センサ11から放射された送信信号1が外部目標に到達し、さらに反射されて、センサ11に戻ってくるまでの時間差があるからである。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between a transmission signal, a reception signal, and a beat signal in this radar apparatus employing the FMCW radar system. In the figure, 1 indicates the time lapse of the carrier frequency of the transmission signal that the sensor 11 irradiates to the external target as a radio wave (carrier wave). Reference numeral 2 denotes the time lapse of the carrier wave frequency of the radio wave reflected by the external target and received by the sensor 11 as a reception signal among the radio waves irradiated to the external target. For convenience of explanation, in the following explanation, this transmission signal is referred to as transmission signal 1 and the reception signal is referred to as reception signal 2. Thus, the transmission signal 1 repeats the up phase and the down phase at regular intervals. On the other hand, the carrier frequency of the reception signal 2 exhibits a property of increasing / decreasing slightly after the carrier frequency of the transmission signal 1. This is because there is a time difference until the transmission signal 1 radiated from the sensor 11 reaches the external target, is further reflected, and returns to the sensor 11.

センサ11では、送信信号1と受信信号2とをミキサ(乗算器)などを用いてミキシングすることによりビート信号を出力する。ここで、アップフェースにおけるビート信号の
周波数をU、またダウンフェーズにおけるビート信号の周波数をDとする。図の3は、このようにして得られたビート信号の周波数の時間経過を示したものであって、ビート信号の周波数UとDを図示したものである。なお以降の説明において、このビート信号をビート信号3と呼ぶことにする。ビート信号3には信号処理が施されて、外部目標の距離と速度が算出される。図4は、かかる信号処理のフローチャートである。
The sensor 11 outputs a beat signal by mixing the transmission signal 1 and the reception signal 2 using a mixer (multiplier) or the like. Here, the frequency of the beat signal in the up-face is U, and the frequency of the beat signal in the down-phase is D. FIG. 3 shows the time lapse of the frequency of the beat signal thus obtained, and illustrates the frequencies U and D of the beat signal. In the following description, this beat signal is referred to as beat signal 3. The beat signal 3 is subjected to signal processing, and the distance and speed of the external target are calculated. FIG. 4 is a flowchart of such signal processing.

まず、このフローチャートに示す処理に先立って、初期化フラグfを0に設定しておく。そして図4のフローチャートのステップP1において、サンプリング間隔抽出部16はサンプリング間隔を抽出する。すなわち、時刻情報メモリ15から読み出した前回の時刻と、センサ11から検出した現在の時刻との差を算出して、サンプリング間隔Δtを求める。なお、初期状態(f=0の場合)においては、時刻情報メモリ15に前回の時刻は記録されていないので、Δt=0とする。またサンプリング間隔Δtの算出とともに、今回のサンプリング時刻を時刻情報メモリ15に保存しておくようにする。これにより、次回の計測で意味のあるサンプリング間隔が得られるようになる。   First, prior to the processing shown in this flowchart, the initialization flag f is set to 0. And in step P1 of the flowchart of FIG. 4, the sampling interval extraction part 16 extracts a sampling interval. That is, the difference between the previous time read from the time information memory 15 and the current time detected from the sensor 11 is calculated to obtain the sampling interval Δt. In the initial state (when f = 0), Δt = 0 is set since the previous time is not recorded in the time information memory 15. In addition to the calculation of the sampling interval Δt, the current sampling time is stored in the time information memory 15. This makes it possible to obtain a meaningful sampling interval in the next measurement.

次に、ビート信号はA/D変換器12によってディジタル変換される。そして、周波数分析部13によって、アップフェーズ若しくはダウンフェーズのビート信号からそれぞれのビート信号周波数が抽出される(ステップP2)。ここでは、例えば高速フーリエ変換を用いた周波数分析により、複数の外部目標に対応するアップフェーズあるいはダウンフェーズの周波数U(t)i、D(t)i(ただしi=1,2,…)がそれぞれ抽出される。   Next, the beat signal is digitally converted by the A / D converter 12. Then, each beat signal frequency is extracted from the beat signal of the up phase or the down phase by the frequency analysis unit 13 (step P2). Here, for example, by frequency analysis using fast Fourier transform, up-phase or down-phase frequencies U (t) i and D (t) i (where i = 1, 2,...) Corresponding to a plurality of external targets are obtained. Each is extracted.

次にステップP3では、初期化フラグの値が検定される。初期状態ではf=0であるから、ステップP4に進む(ステップP3:Yes)。f≠0の場合については、後述する。そして再びステップP1と同様にしてサンプリング間隔が抽出され(ステップP4)、続いてステップP2と同様にビート信号の抽出がなされる(ステップP5)。   Next, in step P3, the value of the initialization flag is tested. Since f = 0 in the initial state, the process proceeds to Step P4 (Step P3: Yes). The case of f ≠ 0 will be described later. Then, the sampling interval is extracted again in the same manner as in step P1 (step P4), and then the beat signal is extracted in the same manner as in step P2 (step P5).

周波数対選択部21は、ステップP2とステップP5によって得られたビート周波数U(t)i、D(t)iから、周波数対{U(t)x、D(t)y}を選択する(ステップP6)。周波数対選択の方法としては、既にいくつかの公知技術が提案されているので、ここでは説明を省略する。   The frequency pair selection unit 21 selects a frequency pair {U (t) x, D (t) y} from the beat frequencies U (t) i and D (t) i obtained in steps P2 and P5 ( Step P6). Since several known techniques have already been proposed as frequency pair selection methods, description thereof is omitted here.

次に距離・速度導出部22は、ここまでで得られたアップフェーズとダウンフェーズのビート周波数から外部目標の相対距離r、相対速度vを算出する(ステップP7)。算出後、外部目標の相対距離rと相対速度vは追尾結果記憶部20に記憶される。ここで、FMCW方式におけるアップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数(簡単のためにU、Dとする)と、外部目標の相対距離r、相対速度vとは、次の式(1)及び式(2)を満たす。

Figure 0004186744
ここで、Bは周波数掃引幅、Tは周波数掃引時間、cは光速、λは送信波の波長である。 Next, the distance / speed deriving unit 22 calculates the relative distance r and the relative speed v of the external target from the beat frequencies of the up phase and the down phase obtained so far (step P7). After the calculation, the relative distance r and the relative speed v of the external target are stored in the tracking result storage unit 20. Here, the frequencies of the up-phase and down-phase beat signals in the FMCW system (for simplicity, U and D), the relative distance r and the relative speed v of the external target are expressed by the following equations (1) and (1): Satisfy (2).
Figure 0004186744
Here, B is the frequency sweep width, T is the frequency sweep time, c is the speed of light, and λ is the wavelength of the transmission wave.

これらの関係より、式(3)と式(4)が得られる。

Figure 0004186744
From these relationships, Equations (3) and (4) are obtained.
Figure 0004186744

外部目標の相対距離rと相対速度vは、式(3)と式(4)を変形することにより、式(5)と式(6)として与えられる。

Figure 0004186744
The relative distance r and the relative speed v of the external target are given as Expression (5) and Expression (6) by modifying Expression (3) and Expression (4).
Figure 0004186744

続いて初期化フラグfの値を1に設定し(ステップP8)、式(5)と式(6)により算出された外部目標の相対距離r、相対速度vを図示せぬ外部機器に出力する(ステップP9)。その後、処理は再びステップP1に戻って、サンプリング間隔の抽出、ステップP2のビート信号抽出がなされる。ステップP3ではf=1であるから、ステップP10に進み(ステップP3:No)、フェーズ判定器17によってフェーズ判定がなされる。すなわち現在のフェーズがアップフェーズであれば、アップフェーズ用追尾フィルタ18が選択され、ダウンフェーズであれば、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19が選択される。   Subsequently, the value of the initialization flag f is set to 1 (step P8), and the relative distance r and the relative speed v of the external target calculated by the equations (5) and (6) are output to an external device (not shown). (Step P9). Thereafter, the process returns to step P1 again, and sampling interval extraction and beat signal extraction in step P2 are performed. Since f = 1 in Step P3, the process proceeds to Step P10 (Step P3: No), and the phase is determined by the phase determiner 17. That is, if the current phase is the up phase, the up phase tracking filter 18 is selected, and if the current phase is the down phase, the down phase tracking filter 19 is selected.

アップフェーズ用追尾フィルタ18、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19の各追尾フィルタでは、ステップP11からステップP14までの処理(追尾処理)が行われる。そこで、以後の説明においては、例として現在の観測がアップフェーズであるものとして、説明することとする。なお、観測値が得られなくても、現在の観測状況に応じたフィルタで処理が実行される。   In each of the tracking filters of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19, processing from Step P <b> 11 to Step P <b> 14 (tracking processing) is performed. Therefore, in the following description, it is assumed that the current observation is in the up phase as an example. Even if the observation value is not obtained, the process is executed with a filter corresponding to the current observation state.

追尾処理において、まず距離・速度予測部26は、追尾結果記憶部20に記憶された前回の距離の平滑値Rs(t)と速度の平滑値Vs(t)から、今回の観測時刻t+Δtにおける外部目標の運動を想定して、距離と速度の予測値Rp(t+Δt)、Vp(t+Δt)を計算する(ステップP11)。例えば、目標が等速運動をすると想定できる場合には、式(7)、式(8)によりRp(t+Δt)、Vp(t+Δt)を計算する。

Figure 0004186744
なお、前回の処理が初期処理(f=0の場合に実行される処理)である場合は、平滑処理は行われていないので、代わりにステップP7で算出され追尾結果記憶部20に記憶されている距離と速度を用いることとする。 In the tracking process, first, the distance / velocity prediction unit 26 uses the smoothing value Rs (t) of the previous distance and the smoothing value Vs (t) of the speed stored in the tracking result storage unit 20 to determine the external values at the current observation time t + Δt. Assuming the target motion, the predicted values Rp (t + Δt) and Vp (t + Δt) of the distance and speed are calculated (step P11). For example, when it can be assumed that the target moves at a constant speed, Rp (t + Δt) and Vp (t + Δt) are calculated by the equations (7) and (8).
Figure 0004186744
If the previous process is an initial process (a process executed when f = 0), the smoothing process is not performed. Instead, it is calculated in step P7 and stored in the tracking result storage unit 20. The distance and speed are used.

次に、周波数予測部23は、距離の予測値Rp(t+Δt)と速度の予測値Vp(t+Δt)を用いてアップフェーズのビート信号周波数の予測値Up(t+Δt)を、式(1)により算出する(ステップP12)。   Next, the frequency predicting unit 23 calculates the predicted value Up (t + Δt) of the beat signal frequency in the up phase using the predicted value Rp (t + Δt) of the distance and the predicted value Vp (t + Δt) of the speed using the equation (1). (Step P12).

さらに相関決定部24は、アップフェーズのビート信号周波数の予測値Up(t+Δt)とアップフェーズのビート周波数U(t+Δt)iの相関、すなわち、予測値とビート信号周波数との対応を計算して、観測値U(t+Δt)xを決定する(ステップP13)。ここで、この相関決定の方法としては、例えばビート周波数の予測値Up(t+Δt)と最も近い観測値U(t+Δt)を選択する方法、予測値Up(t+Δt)を中心として、観測値の確率分布が正規分布に従うものと仮定して観測値の尤度γ(t+Δt)iを算出し、γ(t+Δt)iの大きさに基づいて観測値を重み付け統合する方法、などを使用する。   Further, the correlation determination unit 24 calculates the correlation between the up-phase beat signal frequency predicted value Up (t + Δt) and the up-phase beat frequency U (t + Δt) i, that is, the correspondence between the predicted value and the beat signal frequency. The observed value U (t + Δt) x is determined (step P13). Here, as a method of determining the correlation, for example, a method of selecting the observed value U (t + Δt) closest to the predicted value Up (t + Δt) of the beat frequency, a probability distribution of the observed value centering on the predicted value Up (t + Δt) The likelihood γ (t + Δt) i of the observation value is calculated on the assumption that follows a normal distribution, and the observation value is weighted and integrated based on the magnitude of γ (t + Δt) i.

なお、相関決定部24は、観測値U(t+Δt)が得られない場合(不検知の場合)、距離の平滑値Rs(t+Δt)、速度の平滑値Vs(t+Δt)を、追尾結果記憶部20に記憶されている距離の予測値Rp(t+Δt)、速度の予測値Vp(t+Δt)で代用するようにしてもよい(メモリトラック処理)。このようにすることで、車両の反射状態や、送受信装置の構成要素の特性などにより、距離・速度の計測結果が不安定になるという問題を防止できる。   When the observed value U (t + Δt) cannot be obtained (in the case of no detection), the correlation determining unit 24 uses the distance smooth value Rs (t + Δt) and the speed smooth value Vs (t + Δt) as the tracking result storage unit 20. May be substituted by the predicted distance value Rp (t + Δt) and the predicted speed value Vp (t + Δt) stored in (memory track processing). By doing in this way, the problem that the measurement result of distance and speed becomes unstable by the reflective state of a vehicle, the characteristic of the component of a transmitter / receiver, etc. can be prevented.

続いて、距離・速度平滑部25は、距離の予測値Rp(t+Δt)と速度の予測値Vp(t+Δt)、周波数の予測値Up(t+Δt)、観測値U(t+Δt)から、距離の平滑値Rs(t+Δt)、速度の平滑値Vs(t+Δt)を計算する(ステップP14)。これらの算出には、例えば、特許文献6による式(9)、式(10)の他、カルマンフィルタやPDA(Probabilistic Data Association)フィルタなどの追尾フィルタを用いる。

Figure 0004186744
ここで計算された平滑値、予測値は追尾結果記憶部20に記憶され、次回の追尾処理に用いられる。 Subsequently, the distance / speed smoothing unit 25 calculates the distance smoothing value from the distance predicted value Rp (t + Δt), the speed predicted value Vp (t + Δt), the frequency predicted value Up (t + Δt), and the observed value U (t + Δt). Rs (t + Δt) and the smoothed speed value Vs (t + Δt) are calculated (step P14). For these calculations, for example, tracking filters such as a Kalman filter and a PDA (Probabilistic Data Association) filter are used in addition to Expressions (9) and (10) according to Patent Document 6.
Figure 0004186744
The smoothed value and the predicted value calculated here are stored in the tracking result storage unit 20 and used for the next tracking process.

次に、f=0の場合と同様に、以上の追尾処理で得られた外部目標の相対距離r、相対速度vを図示せぬ外部機器に出力する(ステップP9)。   Next, as in the case of f = 0, the relative distance r and relative speed v of the external target obtained by the above tracking process are output to an external device (not shown) (step P9).

上記において、アップフェーズ用追尾フィルタ18、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19の各追尾フィルタは、メモリトラック機能を備えているので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれかの測定値が利用できない場合であっても、残りのフェーズのみによる計測が行える。加えて、このレーダ装置は、アップフェーズとダウンフェーズの双方からビート信号の周波数が観測されている状態では、それら両方のフェーズによる周波数観測値を利用して、計測精度をさらに向上させる点を特徴としている。すなわち、距離・速度予測部26は前回の平滑値として、外部目標の相対速度の平滑値、相対距離の平滑値を用いるようにしている。このため、現在の観測が前回の観測と異なるフェーズに移行した場合にも、観測値として得られるビート信号の周波数をあまねく利用することができる。すなわち前回がアップフェーズで今回がダウンフェーズ、あるいは前回がダウンフェーズで今回がアップフェーズである場合(今回新たにアップフェーズ若しくはダウンフェーズに移行した場合)でも、常に直近の平滑値を利用することによって、追尾処理の精度を向上させるのである。もしアップフェーズのみ、あるいはダウンフェーズのみのビート信号周波数を用いることとした場合には、異なるフェーズに切り替わった場合に、そのフェーズが終了するまでの期間の観測値を利用できないこととなるので、計測精度は当然に劣化するが、このレーダ装置ではそのような問題が発生しない。   In the above, each of the tracking filters of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 has a memory track function, so even if the measured value of either the up-phase or the down-phase cannot be used. Measurement can be performed only in the remaining phases. In addition, this radar device is characterized in that when the frequency of the beat signal is observed from both the up phase and the down phase, the measurement accuracy is further improved by using the frequency observation values of both phases. It is said. That is, the distance / speed prediction unit 26 uses the smooth value of the relative speed and the smooth value of the relative distance of the external target as the previous smooth value. For this reason, even when the current observation shifts to a different phase from the previous observation, the frequency of the beat signal obtained as the observation value can be used in general. In other words, even when the previous phase is the up phase and this time is the down phase, or when the previous time is the down phase and the current time is the up phase (when this time newly transitions to the up phase or the down phase), the latest smooth value is always used. The accuracy of the tracking process is improved. If the beat signal frequency is used only for the up phase or only for the down phase, the observation value for the period until the end of the phase cannot be used when switching to a different phase. The accuracy is naturally deteriorated, but such a problem does not occur in this radar apparatus.

さらに、このレーダ装置は、外部目標の相対距離と相対速度の平滑値を用いて、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数予測処理を統合している。このために、複数の外部目標が存在する状況であっても、初期処理を除いて、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数対を作成する必要がない。したがって、外部目標の電波反射状態などに依存しない安定した計測処理が可能となる。   Furthermore, this radar apparatus integrates frequency prediction processing of beat signals in up-phase and down-phase using smooth values of the relative distance and relative velocity of the external target. For this reason, even in the situation where there are a plurality of external targets, it is not necessary to create frequency pairs of up-phase and down-phase beat signals except for the initial processing. Therefore, it is possible to perform stable measurement processing independent of the external target radio wave reflection state.

なお、外部目標の相対距離と相対速度の平滑値の代わりに、ビート信号周波数の平滑値を用いるようにしてもよい。この場合は式(5)、式(6)によって外部目標の相対距離と相対速度が得られるので、結果としては同様の効果が得られる。ただし、この場合はアップフェーズ、ダウンフェーズ双方のビート信号周波数の平滑値が必要となる。   Note that a smooth value of the beat signal frequency may be used instead of the smooth value of the relative distance and the relative speed of the external target. In this case, since the relative distance and the relative speed of the external target can be obtained by the equations (5) and (6), the same effect can be obtained as a result. However, in this case, smooth values of beat signal frequencies in both the up phase and the down phase are required.

以上より明らかなように、この発明の実施の形態1によるレーダ装置によれば、アップフェーズのビート信号の周波数と、ダウンフェーズのビート信号の周波数の両方を利用して、外部目標の相対距離と相対速度を求めるので、データが効率的に使用して、外部目標の相対距離と相対速度の計測精度を向上させることができる。   As is clear from the above, according to the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention, the relative distance of the external target is calculated using both the up-phase beat signal frequency and the down-phase beat signal frequency. Since the relative speed is obtained, the data can be used efficiently, and the measurement accuracy of the relative distance and the relative speed of the external target can be improved.

なお、上記においてΔtの値として、サンプリング間隔抽出部16によって抽出されたサンプリング間隔を使用したが、これに代えて予め設定された一定の時間を用いてもよい。   In the above description, the sampling interval extracted by the sampling interval extraction unit 16 is used as the value of Δt. However, instead of this, a predetermined time may be used.

また、ステップP11では追尾結果記憶部20から読み出した前回の距離と速度の平滑値Rs(t)とVs(t)から、サンプリング間隔抽出部16が抽出したサンプリング間隔Δtを使用して、新たに予測値Rp(t+Δt)とVp(t+Δt)を計算している。しかし、それに代えて、予め設定された一定の時間を用いて事前に予測値を算出し、さらに追尾結果記憶部20に記憶させておき、必要時にこれらの値を読み出して予測値として用いるようにしてもよい。   In step P11, the sampling interval Δt extracted by the sampling interval extraction unit 16 is newly used from the previous distance and velocity smoothed values Rs (t) and Vs (t) read from the tracking result storage unit 20. Predicted values Rp (t + Δt) and Vp (t + Δt) are calculated. However, instead of this, a predicted value is calculated in advance using a predetermined time and stored in the tracking result storage unit 20, and these values are read out and used as a predicted value when necessary. May be.

実施の形態2.
上記の実施の形態1によるレーダ装置によれば、複数の外部目標が存在する場合であっても、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数対を選定せずに、双方のビート信号の周波数を用いて計測精度を向上させることができる。しかし、周波数平面上でビート信号の周波数同士が近接しすぎて分離できない場合には、相関決定が正しく行えないことも想定される。そこで、アップフェーズにおけるビート信号の周波数の予測値Up(t)、及びダウンフェーズにおけるビート信号の周波数の予測値Dp(t)が、どの程度近接しているかを調べておき、予測値が近接している場合には、アップフェーズのビート信号の周波数の観測値U(t)x及びダウンフェーズのビート信号の周波数のD(t)yを使用しないようにしてもよい。実施の形態2によるレーダ装置は、かかる動作を行うものである。
Embodiment 2. FIG.
According to the radar device according to the first embodiment, even when there are a plurality of external targets, the frequency of both beat signals is selected without selecting the frequency pair of the up phase and down phase beat signals. It is possible to improve the measurement accuracy. However, when the frequencies of the beat signals are too close to each other on the frequency plane and cannot be separated, it may be assumed that the correlation cannot be determined correctly. Therefore, it is examined how close the predicted value Up (t) of the beat signal frequency in the up phase and the predicted value Dp (t) of the beat signal frequency in the down phase are, and the predicted values are close to each other. In this case, the observed value U (t) x of the frequency of the beat signal in the up phase and the D (t) y of the frequency of the beat signal in the down phase may not be used. The radar apparatus according to the second embodiment performs such an operation.

図5は、実施の形態2によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、予測値判定部31及び予測値判定部32は、追尾結果記憶部20に記憶されているビート信号の周波数予測値や平滑値が所定の条件を満たすかどうかを判定する部位である。なお、予測値判定部31はアップフェーズ、そして予測値判定部32はダウンフェーズのそれぞれのビート信号の信号処理に用いられる。またアップフェーズ用追尾フィルタ18及びアップフェーズ用追尾フィルタ19は、予測値判定部31及び予測値判定部31において、所定の条件を満たすとされたビート信号の周波数予測値や平滑値のみを用いて追尾処理を行うようになっている。その他、図1と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。   FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the radar apparatus according to the second embodiment. In the figure, a predicted value determination unit 31 and a predicted value determination unit 32 are parts that determine whether the frequency predicted value and smooth value of the beat signal stored in the tracking result storage unit 20 satisfy a predetermined condition. Note that the predicted value determination unit 31 is used for signal processing of the up phase, and the predicted value determination unit 32 is used for signal processing of the beat signal in the down phase. Further, the up-phase tracking filter 18 and the up-phase tracking filter 19 use only the predicted frequency value and smooth value of the beat signal that satisfy the predetermined condition in the predicted value determination unit 31 and the predicted value determination unit 31. Tracking processing is performed. The other components having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

次に、実施の形態2によるレーダ装置の動作について説明する。このレーダ装置の動作を示すフローチャートは、実施の形態1のレーダ装置同様、図4によって示される。そこで、ここでは実施の形態1と異なる動作をする部分を中心に説明をすることとし、それ以外の処理については実施の形態1に準ずることとする。まずステップP1からステップP10までの処理は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。なお、以降の説明において、ステップP10までの処理がすでに終了しているものとし、フェーズはアップフェーズであって、目標i、目標jが観測されており、ビート周波数U(t+Δt)i、U(t+Δt)jが得られているものとする。   Next, the operation of the radar apparatus according to the second embodiment will be described. A flowchart showing the operation of this radar apparatus is shown in FIG. 4 as in the radar apparatus of the first embodiment. Therefore, here, the description will focus on portions that operate differently from the first embodiment, and other processing will be the same as in the first embodiment. First, since the processing from step P1 to step P10 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. In the following description, it is assumed that the processing up to Step P10 has already been completed, the phase is the up phase, the target i and the target j are observed, and the beat frequencies U (t + Δt) i, U ( It is assumed that t + Δt) j is obtained.

この状態で、距離・速度予測部26は、追尾結果記憶部20から前回(時刻t)の外部目標iとjの相対距離と相対速度に基づいて、時刻t+Δtにおける相対距離と相対速度とを予測しようとするが、その処理に先立って、予測値判定部31は前回のビート周波数の予測値Up(t)i、Up(t)jを読み出して、例えば式(11)により、外部目標iと外部目標jのビート周波数予測値の距離値dUp(t)i,jを算出する。

Figure 0004186744
In this state, the distance / speed prediction unit 26 predicts the relative distance and relative speed at time t + Δt based on the relative distance and relative speed of the external targets i and j of the previous time (time t) from the tracking result storage unit 20. Prior to the processing, the predicted value determination unit 31 reads the previous beat frequency predicted values Up (t) i and Up (t) j, and sets the external target i as, for example, by equation (11). The distance value dUp (t) i, j of the beat frequency prediction value of the external target j is calculated.
Figure 0004186744

続いて、あらかじめ設定したしきい値dUpthに対して、例えば、式(12)の関係を満たすかどうかを検定し、その後に距離・速度予測部26の処理を実行する。なお、式(12)を満たさない予測値i,jについては,観測値U(t+Δt)xが得られなかったものと見なして、実施の形態1で述べたメモリトラック処理を行うようにすればよい。

Figure 0004186744
Subsequently, for example, it is verified whether or not the relationship of the expression (12) is satisfied with respect to the preset threshold value dUpth, and then the processing of the distance / speed prediction unit 26 is executed. Note that for the predicted values i and j that do not satisfy Expression (12), it is assumed that the observed value U (t + Δt) x is not obtained, and the memory track processing described in the first embodiment is performed. Good.
Figure 0004186744

以上より明らかなように、この発明の実施の形態2のレーダ装置によれば、周波数平面上でビート信号の周波数同士が近接しすぎて分離できず、そのために相関決定が正しく行えない場合であっても、分離できないビート信号周波数を用いずに計測処理を行うので、計測精度が劣化することなく、外部目標の相対距離と相対速度を計測することができる。   As can be seen from the above, according to the radar apparatus of the second embodiment of the present invention, the frequencies of the beat signals are too close to each other on the frequency plane to be separated, and thus the correlation cannot be determined correctly. However, since the measurement process is performed without using a beat signal frequency that cannot be separated, the relative distance and relative speed of the external target can be measured without degrading the measurement accuracy.

なお、実施の形態2においては、追尾結果記憶部20に記憶された前回のビート信号の周波数予測値Up(t)i、Up(t)jを用いて外部目標の周波数距離値を算出した。しかしこの他、予測値判定部31を周波数予測部23と相関決定部24との間に配置して、周波数予測部23が算出したt+Δtにおけるビート信号周波数の予測値Up(t+Δt)i、Up(t+Δt)jについて、例えば、式(11)による距離値を算出し、式(12)による検定処理を施して、相関決定部24にその検定結果を伝えるようにしてもよい。このようにしても、式(12)において検定を満たさない場合は、相関決定部24において相関処理を行わないので、誤った観測値を採用しないようにすることができる。   In the second embodiment, the frequency distance value of the external target is calculated using the frequency prediction values Up (t) i and Up (t) j of the previous beat signal stored in the tracking result storage unit 20. However, in addition to this, the prediction value determination unit 31 is arranged between the frequency prediction unit 23 and the correlation determination unit 24 so that the beat signal frequency prediction values Up (t + Δt) i, Up (t + For t + Δt) j, for example, a distance value according to the equation (11) may be calculated, and a test process according to the equation (12) may be performed to transmit the test result to the correlation determination unit 24. Even in this case, when the test is not satisfied in Expression (12), the correlation determination unit 24 does not perform the correlation process, so that an erroneous observation value can be prevented from being adopted.

実施の形態3.
なお、予測判定部31及び32で、複数の外部目標についてのビート信号の周波数が近接している場合に、それらの観測値を棄却するだけでなく、センサ11を制御して分解能を変更するようにしてもよい。この発明の実施の形態3によるレーダ装置は、このような目的を有するものである。
Embodiment 3 FIG.
In addition, when the frequencies of the beat signals for a plurality of external targets are close to each other, the prediction determination units 31 and 32 not only reject those observation values but also control the sensor 11 to change the resolution. It may be. The radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention has such a purpose.

図6は、この発明の実施の形態3によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、センサ制御部33はアップフェーズ用の予測値判定部31及びダウンフェーズ用の予測値判定部32の判定結果、とりわけ条件を満たさない場合の判定結果を取得し、その結果に対応してセンサ11を制御する部位である。またセンサ11は、センサ制御部33から入力される制御信号やパラメータによって、分解能が変更できるようになっている。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the sensor control unit 33 acquires the determination result of the predicted value determination unit 31 for the up phase and the predicted value determination unit 32 for the down phase, particularly the determination result when the condition is not satisfied, and corresponds to the result. This is the part that controls the sensor 11. Further, the resolution of the sensor 11 can be changed by a control signal or parameter input from the sensor control unit 33.

次に、この発明の実施の形態3によるレーダ装置の動作について説明する。予測値判定器31及び32より、例えば式(12)を満たさない外部目標、すなわち、分解できない外部目標が存在することがセンサ制御部33に出力される。分解できない外部目標の有無はオンオフ信号(0と1で構成される)としてセンサ制御部33に出力してもよいし、分解できない外部目標の数を出力するようにしてもよい。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described. For example, the predicted value determiners 31 and 32 output to the sensor control unit 33 that there is an external target that does not satisfy the formula (12), that is, an external target that cannot be resolved. The presence / absence of an external target that cannot be resolved may be output to the sensor control unit 33 as an on / off signal (consisting of 0 and 1), or the number of external targets that cannot be resolved may be output.

次に、センサ制御部33は、予測値判定器31及び32からの信号を取得して、それぞれのフェーズの分解能を高めるような信号あるいはパラメータをセンサ11に出力する。これによって、センサ11は現在よりも高い分解能によって外部目標に送信信号を照射し、反射した受信信号を受信するようになる。   Next, the sensor control unit 33 acquires signals from the predicted value determiners 31 and 32 and outputs a signal or parameter that increases the resolution of each phase to the sensor 11. As a result, the sensor 11 irradiates the external target with a transmission signal with a higher resolution than the present, and receives the reflected reception signal.

以上から明らかなように、この発明の実施の形態3によるレーダ装置によれば、外部目標のビート信号周波数に基づいて分解能を動的に変更するので、状況に応じて高い分解能を適用して誤検知を防止することができる。   As is clear from the above, according to the radar apparatus according to the third embodiment of the present invention, the resolution is dynamically changed based on the beat signal frequency of the external target. Detection can be prevented.

なお上記においては、センサ11として外部信号を入力して分解能を変更しうるセンサを用いる構成を想定したが、このような構成に限られるものではない。つまり、分解能を変更できないセンサを用いている場合であっても、次のようにすることで予測値判定器31及び32の出力を利用して誤検知を防止することができる。すなわち、予測値判定器31及び32の判定結果をセンサ11や周波数分析部13に出力するようにしておく。そして、それらの中で一方のフェーズにおいて分解できない外部目標が存在している場合は、他のフェーズのビート信号のみを生成、あるいは周波数出力をするのである。   In the above description, a configuration using a sensor that can change the resolution by inputting an external signal is assumed as the sensor 11, but the configuration is not limited to such a configuration. That is, even when a sensor whose resolution cannot be changed is used, erroneous detection can be prevented by using the outputs of the predicted value determiners 31 and 32 as follows. That is, the determination results of the predicted value determiners 31 and 32 are output to the sensor 11 and the frequency analysis unit 13 in advance. If an external target that cannot be resolved in one phase exists among them, only the beat signal of the other phase is generated or the frequency is output.

さらに、予測値判定器31及び32が分解できない外部目標の数を出力する場合には、両フェーズにおける分解できない外部目標の数を比較して、分解できない外部目標の数が小さい方のフェーズのみを用いて計測する構成を採用してもよい。これは、分解できない外部目標の数は、分解能が下がるほど増えると考えられるからである。   Further, when the predicted value determination units 31 and 32 output the number of external targets that cannot be decomposed, the number of external targets that cannot be decomposed in both phases is compared, and only the phase having the smaller number of external targets that cannot be decomposed is compared. You may employ | adopt the structure measured using. This is because the number of external targets that cannot be resolved is considered to increase as the resolution decreases.

実施の形態4.
以上の実施の形態1乃至3のレーダ装置においては、アップフェーズとダウンフェーズの双方のフェーズで一つの追尾結果を共用する構成であったが、これらをそれぞれのフェーズで個別に記憶しておくことで、一方のフェーズが他方のフェーズの追尾結果の影響を受けないようにし、さらにこれらを別途統合して出力するような構成としてもよい。この発明の実施の形態4のレーダ装置はこのような目的によるものである。
Embodiment 4 FIG.
In the radar apparatus according to the first to third embodiments described above, one tracking result is shared in both the up phase and the down phase, but these are individually stored in each phase. Thus, the configuration may be such that one phase is not affected by the tracking result of the other phase, and these are separately integrated and output. The radar device according to the fourth embodiment of the present invention is for this purpose.

図7はこの発明の実施の形態7によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、アップフェーズ用追尾結果記憶部41、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42はそれぞれのフェーズの追尾処理の結果を記憶するための記憶素子または回路、記憶装置であって、それぞれのフェーズの追尾結果を個別に記憶するようになっている点を除いては、実施の形態1乃至3における追尾結果記憶部20と同様である。また統合部43は、平滑誤差共分散行列による重み付けを行うことによって、アップフェーズ用追尾結果記憶部41とダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶された追尾結果を統合する部位である。その他、図1と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. In the figure, an up-phase tracking result storage unit 41 and a down-phase tracking result storage unit 42 are storage elements, circuits, or storage devices for storing the results of the tracking processing of the respective phases. The result is the same as that of the tracking result storage unit 20 in the first to third embodiments except that the results are stored individually. The integration unit 43 is a unit that integrates the tracking results stored in the up-phase tracking result storage unit 41 and the down-phase tracking result storage unit 42 by performing weighting using a smooth error covariance matrix. The other components having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

また、図8は統合部43の詳細な構成を示したブロック図である。図において、重み係数計算部44及び45は、それぞれアップフェーズ用追尾結果とダウンフェーズ用追尾結果とについて、重み係数を計算する部位である。統合演算部46は、重み係数計算部44及び45により算出された重み係数を用いて、アップフェーズ用追尾結果とダウンフェーズ用追尾結果とを統合する演算をする部位である。   FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the integration unit 43. In the figure, weight coefficient calculation units 44 and 45 are parts for calculating weight coefficients for the up-phase tracking result and the down-phase tracking result, respectively. The integration operation unit 46 is a part that performs an operation of integrating the up-phase tracking results and the down-phase tracking results using the weighting coefficients calculated by the weighting coefficient calculation units 44 and 45.

次に、この発明の実施の形態4によるレーダ装置の動作について説明する。図9は、このレーダ装置の動作を示すフローチャートである。図において、図4のフローチャートと同一の符号を付しているステップについては、実施の形態1と同様であるので、説明を省略することとする。また、この処理に先立って、実施の形態1と同様に初期化フラグfを0に設定しておく。さらに、実施の形態4のレーダ装置では、アップフェーズの信号処理とダウンフェーズの信号処理の進行状況を表す処理状況判定フラグPを設けることとし、処理状況判定フラグPの値を0に設定しておく。なお、処理状況判定フラグPが0の場合はアップフェーズの信号処理とダウンフェーズの信号処理のいずれか一方がまだ為されていない状態を示し、Pの値が1の場合は双方の信号処理が終了している状態を示す。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the radar apparatus. In the figure, steps denoted by the same reference numerals as those in the flowchart of FIG. 4 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. Prior to this process, the initialization flag f is set to 0 as in the first embodiment. Further, in the radar apparatus of the fourth embodiment, a processing status determination flag P indicating the progress status of the up-phase signal processing and the down-phase signal processing is provided, and the value of the processing status determination flag P is set to 0. deep. When the processing status determination flag P is 0, it indicates that either the up-phase signal processing or the down-phase signal processing has not yet been performed, and when the value of P is 1, both signal processing is performed. Indicates the finished state.

ステップP1からステップP6までの処理については、実施の形態1と同様である。ステップP7においては、実施の形態1と同様に距離・速度導出部22が距離と速度を算出するが、この発明の実施の形態4では、距離と速度の算出に加えて、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて外部目標毎に平滑誤差共分散行列の算出を行う。そしてアップフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Psu(t)iをアップフェーズ用追尾結果記憶部41に記憶させるとともに、ダウンフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Psd(t)iをダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶させる。   The processing from step P1 to step P6 is the same as in the first embodiment. In step P7, the distance / speed deriving unit 22 calculates the distance and speed in the same manner as in the first embodiment. In the fourth embodiment of the present invention, in addition to the calculation of the distance and speed, the up phase and the down phase are calculated. A smoothing error covariance matrix is calculated for each of the external targets for each of. The smoothing error covariance matrix Psu (t) i for each external target in the up phase is stored in the tracking result storage unit 41 for the up phase, and the smoothing error covariance matrix Psd (t) for each external target in the down phase. i is stored in the tracking result storage unit 42 for the down phase.

続いて、f=1とした後(ステップP8)、距離・速度導出部22が算出した距離と速度を出力し(ステップP9)、ステップP1に戻ってステップP2までf=0の場合と同じ処理を行う。ステップP3ではf=1であるので、ステップP101に進む。ステップP101では、図4のフローチャートのステップP10からステップP14までの処理(追尾処理)に相当する処理を行う。ただし、距離・速度平滑部25においては、外部目標の相対距離と相対速度のそれぞれの平滑値の算出に加えて、平滑誤差共分散行列の算出も行う。そしてアップフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Psu(t)iをアップフェーズ用追尾結果記憶部41に記憶させるとともに、ダウンフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Psd(t)iをダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶させる。ステップP101の処理が終了した時点で、アップフェーズの信号処理が終了しており、アップフェーズのビート信号の周波数U(t)iとそれらに基づく外部目標の相対距離と相対速度の予測値、観測値を算出し、アップフェーズ用追尾結果記憶部41に記憶されているものとする。   Subsequently, after setting f = 1 (step P8), the distance and speed calculated by the distance / speed deriving unit 22 are output (step P9), returning to step P1 and performing the same processing as in the case of f = 0 until step P2. I do. Since f = 1 in Step P3, the process proceeds to Step P101. In step P101, processing corresponding to the processing (tracking processing) from step P10 to step P14 in the flowchart of FIG. 4 is performed. However, the distance / velocity smoothing unit 25 calculates a smoothing error covariance matrix in addition to the calculation of the respective smooth values of the relative distance and the relative speed of the external target. The smoothing error covariance matrix Psu (t) i for each external target in the up phase is stored in the tracking result storage unit 41 for the up phase, and the smoothing error covariance matrix Psd (t) for each external target in the down phase. i is stored in the tracking result storage unit 42 for the down phase. When the processing of step P101 is completed, the up-phase signal processing is completed, the frequency U (t) i of the up-phase beat signal, the predicted value of the relative distance and relative speed of the external target based on them, and the observation It is assumed that a value is calculated and stored in the up-phase tracking result storage unit 41.

続いて、処理状況判定フラグPの値を検定する(ステップP21)。Pの値が0である場合には、ステップP22に進む(ステップP21:Yes)。初期状態ではPの値は0であるので、ここでは先にステップP22以降の処理について説明することとし、Pの値が0でない場合の処理については後述することとする。   Subsequently, the value of the processing status determination flag P is verified (step P21). When the value of P is 0, the process proceeds to Step P22 (Step P21: Yes). Since the value of P is 0 in the initial state, the processing after step P22 will be described first, and the processing when the value of P is not 0 will be described later.

次に、ステップP22において、サンプリング間隔抽出部16は、サンプリング間隔を抽出する。さらにステップP23において、ダウンフェーズのビート信号の抽出を行う。サンプリング間隔抽出の方法及びダウンフェーズのビート信号の抽出については実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。この結果、ダウンフェーズのビート信号の周波数D(t)iが得られたものとする。その後、処理状況判定フラグPの値を1に設定し(ステップP24)、さらにステップP101の処理に戻って、D(t)iについて追尾処理を実行する。そしてそれらに基づく外部目標の相対距離と相対速度の予測値、観測値を算出し、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶されているものとする。   Next, in step P22, the sampling interval extraction unit 16 extracts the sampling interval. Further, in step P23, the beat signal of the down phase is extracted. Since the sampling interval extraction method and the down-phase beat signal extraction are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. As a result, it is assumed that the frequency D (t) i of the beat signal in the down phase is obtained. Thereafter, the value of the process status determination flag P is set to 1 (step P24), and the process returns to the process of step P101 to execute the tracking process for D (t) i. Then, it is assumed that predicted values and observed values of the relative distance and relative speed of the external target based on them are calculated and stored in the down-phase tracking result storage unit 42.

次に再び処理状況判定フラグPの値が0か否かを検定するが(ステップP21)、ここではP=1であるため、ステップP25の統合処理に進む(ステップP21:No)。ステップP25では、アップフェーズ用追尾結果記憶部41とダウンフェーズ用追尾結果記憶部42から、統合部43が追尾結果を読み出して、1つの計測結果にまとめる統合処理を行う。   Next, it is verified again whether or not the value of the processing status determination flag P is 0 (step P21). Here, since P = 1, the process proceeds to the integration process of step P25 (step P21: No). In Step P25, the integration unit 43 reads the tracking results from the up-phase tracking result storage unit 41 and the down-phase tracking result storage unit 42, and performs an integration process for collecting the results into one measurement result.

そこで次に、統合部43で行われる統合処理について詳細に説明する。ここでは、アップフェーズにおける計測結果と、ダウンフェーズにおける計測結果を統合する方法として、平滑誤差共分散行列を用いた重み付けを行う。平滑誤差共分散行列は上述したとおり、、距離・速度導出部22と距離・速度平滑部25とにより予め算出され、アップフェーズ用追尾結果記憶部41にはアップフェーズにおける各外部目標の平滑誤差共分散行列Psu(t)i、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42には各外部目標の平滑誤差共分散行列Psd(t)iがそれぞれ記憶されている。まず、重み係数計算部44及び45は、それぞれアップフェーズとダウンフェーズのそれぞれの各外部目標の平滑誤差共分散行列から重み係数Wu(t)i、Wd(t)iを式(13)と式(14)に基づいて算出する。

Figure 0004186744
Next, the integration process performed by the integration unit 43 will be described in detail. Here, as a method for integrating the measurement result in the up phase and the measurement result in the down phase, weighting using a smooth error covariance matrix is performed. As described above, the smoothing error covariance matrix is calculated in advance by the distance / velocity deriving unit 22 and the distance / velocity smoothing unit 25, and the upphase tracking result storage unit 41 stores the smoothing error covariance of each external target in the upphase. The variance matrix Psu (t) i and the down-phase tracking result storage unit 42 store the smoothing error covariance matrix Psd (t) i of each external target. First, the weighting factor calculation units 44 and 45 obtain the weighting factors Wu (t) i and Wd (t) i from the smoothing error covariance matrices of the respective external targets in the up phase and the down phase, respectively, using the equations (13) and (13). Calculate based on (14).
Figure 0004186744

重み係数計算部44及び45で計算された重み係数Wu(t)iとWd(t)iを、アップフェーズ用追尾結果記憶部41とダウンフェーズ用追尾結果記憶部42から読み出した平滑値であるRsu(t)i、Vsu(t)i、Rsd(t)i、Vsd(t)iにそれぞれ付加する。   The weighting factors Wu (t) i and Wd (t) i calculated by the weighting factor calculation units 44 and 45 are smooth values read from the up-phase tracking result storage unit 41 and the down-phase tracking result storage unit 42. Rsu (t) i, Vsu (t) i, Rsd (t) i, and Vsd (t) i are added respectively.

次に統合演算部46は、式(15)によって重み係数計算部44及び45の算出結果を統合し、相対距離と相対速度を得る。

Figure 0004186744
以上が統合部43における処理である。 Next, the integration calculation unit 46 integrates the calculation results of the weighting coefficient calculation units 44 and 45 by the equation (15), and obtains the relative distance and the relative speed.
Figure 0004186744
The above is the processing in the integration unit 43.

そして再び処理状況判定フラグPの値を0に設定し(ステップP25)、結果出力されて(ステップP9)、次のアップフェーズとダウンフェーズの信号処理に遷る。   Then, the value of the processing status determination flag P is set to 0 again (step P25), the result is output (step P9), and the process proceeds to the next up-phase and down-phase signal processing.

以上から明らかなように、この発明の実施の形態4のレーダ装置によれば、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数の周波数対選択に依存せずに、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号を利用して測定精度を向上できる。   As is apparent from the above, according to the radar device of the fourth embodiment of the present invention, the up-phase and down-phase beat signals are not dependent on the frequency pair selection of the up-phase and down-phase beat signals. Utilization can improve measurement accuracy.

さらにアップフェーズで得られるビート信号とダウンフェーズで得られるビート信号をそれぞれ他のフェーズとは独立に処理して、相対距離・相対速度の計測値を求め、その後に統合処理を行うこととしたので、アップフェーズとダウンフェーズの計測値の誤差がもう一方のフェーズの計測値に伝搬しないようにすることができる。このため、外部目標の相対距離・相対速度の計測精度の向上を図ることができる。   Furthermore, the beat signal obtained in the up phase and the beat signal obtained in the down phase are processed independently of the other phases, and the measured values of the relative distance and relative speed are obtained, and then the integration processing is performed. Thus, it is possible to prevent an error in the measurement value in the up phase and the down phase from propagating to the measurement value in the other phase. For this reason, it is possible to improve the measurement accuracy of the relative distance / relative speed of the external target.

なお、上記において、平滑誤差共分散行列を用いてアップフェーズの計測結果とダウンフェーズの計測結果を統合した。しかしこの他にも、外部目標のビート信号の周波数の予測値と観測値との差である残差情報を用いた重み付けによって統合する方法も考えられる。すなわち、アップフェーズ用追尾結果記憶部41には、外部目標のビート信号の周波数の予測値Up(t)iと観測値Up(t)xを記憶させておき、またダウンフェーズ用追尾結果記憶部42には、外部目標のビート信号の周波数の予測値Dp(t)iと観測値Dp(t)xを記憶させておく。そして式(16)と式(17)によってビート周波数の残差Su(t)i,Sd(t)iを計算する。

Figure 0004186744
In the above, the measurement results in the up phase and the measurement results in the down phase are integrated using the smooth error covariance matrix. However, in addition to this, a method of integrating by weighting using residual information, which is the difference between the predicted value of the beat signal of the external target and the observed value, is also conceivable. In other words, the up-phase tracking result storage unit 41 stores the predicted value Up (t) i and the observed value Up (t) x of the frequency of the external target beat signal, and the down-phase tracking result storage unit. 42 stores the predicted value Dp (t) i and the observed value Dp (t) x of the frequency of the beat signal of the external target. Then, the beat frequency residuals Su (t) i and Sd (t) i are calculated by the equations (16) and (17).
Figure 0004186744

次に、ビート周波数の残差Su(t)i、Sd(t)iを、残差が大きいほど重み係数が小さくなるように、重み係数に変換する。例えば、残差の逆数を正規化して使用する方法が考えられる。例えば式(18)によって、平滑値Rsu(t)i、Vsu(t)i、Rsd(t)i、Vsd(t)iから、統合予測値Rs(t)iとVs(t)iを求める。

Figure 0004186744
Next, the beat frequency residuals Su (t) i and Sd (t) i are converted into weighting coefficients so that the weighting coefficients become smaller as the residuals become larger. For example, a method of normalizing and using the reciprocal of the residual can be considered. For example, the integrated prediction values Rs (t) i and Vs (t) i are obtained from the smoothed values Rsu (t) i, Vsu (t) i, Rsd (t) i, and Vsd (t) i by Expression (18). .
Figure 0004186744

このようにすることで、残差の大きいフェーズ、すなわち予測値と観測値がかけ離れており、信頼性が劣化しているフェーズの影響を小さくし、残差の小さいフェーズ、すなわち信頼性の高いフェーズの影響を大きくすることができ、結果として計測精度の向上を図ることができる。   By doing this, the phase with a large residual, that is, the predicted value and the observed value are far apart and the influence of the phase with the degraded reliability is reduced, and the phase with a small residual, that is, a highly reliable phase As a result, the measurement accuracy can be improved.

また、平滑誤差共分散行列や残差情報の他に、残差情報の時系列を用いた重み付けによってアップフェーズとダウンフェーズの計測結果を統合する方法も考えられる。残差情報の時系列とは、ビート信号の周波数の予測値と観測値の時系列(各時刻におけるビート信号の周波数の予測値と観測値の列)の同一時刻における差の列である。具体的には、まず、各外部目標のビート信号の周波数の観測値の時系列{Up(T)x,Dp(T)x:ts≦T≦t}と、ビート信号の周波数の予測値の時系列{Up(T)i,Dp(T)i:ts≦T≦t}が距離・速度導出部22とアップフェーズ用追尾フィルタ18、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19によって算出される都度、アップフェーズ用追尾結果記憶部41、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶させておく。なお、tsは時刻であって、事前にパラメータとして設定しておくものとする。   In addition to the smoothing error covariance matrix and residual information, a method of integrating up-phase and down-phase measurement results by weighting using a time series of residual information is also conceivable. The time series of the residual information is a sequence of differences at the same time in the time series of the predicted value of the beat signal and the observed value (sequence of the predicted value and the observed value of the beat signal at each time). Specifically, first, the time series {Up (T) x, Dp (T) x: ts ≦ T ≦ t} of the observed values of the beat signal frequency of each external target and the predicted value of the beat signal frequency Every time the time series {Up (T) i, Dp (T) i: ts ≦ T ≦ t} is calculated by the distance / speed deriving unit 22, the up-phase tracking filter 18, and the down-phase tracking filter 19, This is stored in the tracking result storage unit 41 and the tracking result storage unit 42 for the down phase. Note that ts is a time and is set as a parameter in advance.

次に、各時刻における残差の時系列{Su(T)i,Sd(T)i:ts≦T≦t}を式(16)及び式(17)によって算出する。なお、これらの各時刻における残差を距離・速度導出部22とアップフェーズ用追尾フィルタ18、ダウンフェーズ用追尾フィルタ19によって算出するようにしておき、残差の時系列をアップフェーズ用追尾結果記憶部41、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶させもよい。   Next, the time series {Su (T) i, Sd (T) i: ts ≦ T ≦ t} of the residuals at each time is calculated by the equations (16) and (17). The residual at each time is calculated by the distance / speed deriving unit 22, the up-phase tracking filter 18, and the down-phase tracking filter 19, and the time series of the residual is stored as the up-phase tracking result. It may be stored in the unit 41 and the tracking result storage unit 42 for the down phase.

続いて、残差の時系列{Su(T)i,Sd(T)i:ts≦T≦t}をそれぞれ統合して、統合残差{Sut(T)i,Sdt(T)i}を計算する。残差の統合方法としては、統合に用いるサンプル数をNsとして、例えば式(19)及び式(20)に示す単純平均を用いる方法、または式(21)及び式(22)に示す重み係数Aj、Bjを用いた重み付け移動平均による統合方法などが考えられる。

Figure 0004186744
Subsequently, the residual time series {Su (T) i, Sd (T) i: ts ≦ T ≦ t} are integrated, respectively, and the integrated residual {Sut (T) i, Sdt (T) i} is obtained. calculate. As a method for integrating residuals, the number of samples used for integration is set as Ns, for example, a method using a simple average shown in Equation (19) and Equation (20), or a weighting factor Aj shown in Equation (21) and Equation (22). An integration method based on weighted moving average using Bj can be considered.
Figure 0004186744

そしてこのようにして得られたSut(T)iとSdt(T)iを、残差が大きいほど、重み係数が小さくなるように、重み係数に変換する。具体的には、例えば式(18)のSu(t)iとSd(t)iにSut(T)iとSdt(T)iをそれぞれ代入して、統合予測値Rs(t)iとVs(t)iを求める。   Then, Sut (T) i and Sdt (T) i obtained in this way are converted into weighting coefficients so that the larger the residual, the smaller the weighting coefficient. Specifically, for example, by substituting Sut (T) i and Sdt (T) i for Su (t) i and Sd (t) i in Expression (18), respectively, integrated prediction values Rs (t) i and Vs (T) Find i.

このように、予め設定したサンプル数または時間内における外部目標のビート信号の予測値と、ビート信号の観測値から統計的に重み係数を求めて、アップフェーズとダウンフェーズの計測結果を統合することにしたので、一時的に計測結果を誤検出した場合などの影響を抑制し、それぞれのフェーズの計測精度を的確に統合に反映することができ、計測精度の向上を図ることができる。   In this way, the weighting factor is statistically calculated from the predicted value of the beat signal of the external target within the preset number of samples or time and the observed value of the beat signal, and the measurement results of the up phase and the down phase are integrated. As a result, it is possible to suppress the influence of a case where the measurement result is temporarily detected erroneously, to accurately reflect the measurement accuracy of each phase in the integration, and to improve the measurement accuracy.

実施の形態5.
上述の実施の形態1乃至4においては、アップフェーズとダウンフェーズの計測結果を組み合わせることによって計測精度の向上を図るものであった。これに対して、予測値と観測値との相関決定処理の精度を向上することによって、計測精度の向上を図る方法も考えられる。具体的には、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか計測精度の優れている方に基づいて相関決定部24における相関決定条件であるゲート情報を作成し、このゲート情報を双方のフェーズで共有することで、計測精度の劣化を防ぐ。この発明の実施の形態5によるレーダ装置はかかる目的を有するものである。
Embodiment 5 FIG.
In Embodiments 1 to 4 described above, the measurement accuracy is improved by combining the measurement results of the up phase and the down phase. On the other hand, a method of improving the measurement accuracy by improving the accuracy of the correlation determination process between the predicted value and the observed value is also conceivable. Specifically, gate information that is a correlation determination condition in the correlation determination unit 24 is created based on the better measurement accuracy of either the up phase or the down phase, and this gate information is shared by both phases. Therefore, the deterioration of measurement accuracy is prevented. The radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention has such a purpose.

図10は、この発明の実施の形態5によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、ゲート情報作成部51はアップフェーズとダウンフェーズのビート信号周波数の計測結果に基づいて、ゲート作成を行う部位である。またアップフェーズ用追尾フィルタ18とダウンフェーズ用追尾フィルタ19の相関決定部24は、ゲート情報作成部51の作成したゲート情報を取り込んで、相関決定処理を行うようになっている。その他、図7と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態4と同様であるので、説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, a gate information creation unit 51 is a part that creates a gate based on measurement results of beat signal frequencies in the up phase and the down phase. The correlation determination unit 24 of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19 takes in the gate information created by the gate information creation unit 51 and performs correlation determination processing. The other components having the same reference numerals as those in FIG. 7 are the same as those in the fourth embodiment, and thus the description thereof is omitted.

また、図11はゲート情報作成部51の詳細な構成を示したブロック図である。図において、アップフェーズ周波数予測部52及びダウンフェーズ周波数予測部53は、アップフェーズ用追尾結果記憶部41に記憶されるアップフェーズのビート信号周波数予測値に基づいて、それぞれアップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数とを予測する処理を行う部位である。また、ダウンフェーズ周波数予測部54及びアップフェーズ周波数予測部55は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42に記憶されるダウンフェーズのビート信号周波数予測値に基づいて、それぞれダウンフェーズのビート信号周波数とアップフェーズのビート信号周波数とを予測する処理を行う部位である。ゲート計算部56は、アップフェーズ周波数予測部52、ダウンフェーズ周波数予測部53の出力に基づいてゲート計算を行う部位である。またゲート計算部57は、ダウンフェーズ周波数予測部54、アップフェーズ周波数予測部55の出力に基づいてゲート計算を行う部位である。ゲート作成部58は、ゲート計算部56及び57の処理結果に基づいて、ゲート作成を行う部位である。   FIG. 11 is a block diagram showing a detailed configuration of the gate information creation unit 51. In the figure, an up-phase frequency predicting unit 52 and a down-phase frequency predicting unit 53 are configured based on the up-phase beat signal frequency predicted values stored in the up-phase tracking result storage unit 41, respectively. This is the part that performs the process of predicting the beat signal frequency in the down phase. Further, the down-phase frequency predicting unit 54 and the up-phase frequency predicting unit 55 respectively increase and decrease the down-phase beat signal frequency based on the down-phase beat signal frequency predicted value stored in the down-phase tracking result storage unit 42. This is the part that performs the process of predicting the beat signal frequency of the phase. The gate calculation unit 56 is a part that performs gate calculation based on the outputs of the up-phase frequency prediction unit 52 and the down-phase frequency prediction unit 53. The gate calculation unit 57 is a part that performs gate calculation based on the outputs of the down-phase frequency prediction unit 54 and the up-phase frequency prediction unit 55. The gate creation unit 58 is a part that creates a gate based on the processing results of the gate calculation units 56 and 57.

まず、ゲートについて説明する。ゲートは、予測値を中心として、観測対象である目標の存在が予測される範囲を表す値である。すなわち、ここでは、時刻t+Δtにおいて、アップフェーズのビート周波数U(t)x、またはダウンフェーズのビート周波数D(t)xの存在が予測される周波数の帯域を表す。   First, the gate will be described. The gate is a value representing a range in which the presence of the target that is the observation target is predicted with the predicted value as the center. That is, here, at time t + Δt, it represents a frequency band in which the presence of the up-phase beat frequency U (t) x or the down-phase beat frequency D (t) x is predicted.

ゲート情報は、アップフェーズ用追尾フィルタ18及びダウンフェーズ用追尾フィルタ19の相関決定部24において使用される。例えば、アップフェーズ用追尾フィルタ18においては、ゲートとして算出された周波数の帯域内に含まれるU(t)iを,観測値U(t)xの候補として抽出する。   The gate information is used in the correlation determining unit 24 of the up-phase tracking filter 18 and the down-phase tracking filter 19. For example, the up-phase tracking filter 18 extracts U (t) i included in the frequency band calculated as the gate as a candidate for the observed value U (t) x.

ゲート内で観測されるビート信号の周波数B(t)iは、式(23)によって与えられる関係を満たす。なお、アップフェーズにおけるビート信号の周波数U(t)iとダウンフェーズにおけるビート信号の周波数D(t)は、U(t)i,D(t)i⊆B(t)iを満たす関係にあるものとする。

Figure 0004186744
なお、上記においてSは残差共分散行列であって、Bp(t)iはビート信号の周波数の予測値であり(Up(t)i,Dp(t)i⊆Bp(t)i、ただしUp(t)iとDp(t)iはそれぞれアップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数予測値である)、dはゲートの大きさを決めるパラメータである。具体的なdの設定方法の例としては、次のようにする。すなわち、Bt(i)の確率密度分布が、予測値Bpt(i)を中心とした正規分布に従うと近似すれば、式(23)の左辺はカイ2乗分布で近似される。そこで、Bt(i)がゲート内に得られる確率をどの程度にしたいかに応じて、カイ2乗分布に基づいてdを設定するのである。 The frequency B (t) i of the beat signal observed in the gate satisfies the relationship given by equation (23). Note that the frequency U (t) i of the beat signal in the up phase and the frequency D (t) of the beat signal in the down phase satisfy U (t) i, D (t) i⊆B (t) i. Shall.
Figure 0004186744
In the above, S k is a residual covariance matrix, and Bp (t) i is a predicted value of the frequency of the beat signal (Up (t) i, Dp (t) i⊆Bp (t) i, Here, Up (t) i and Dp (t) i are frequency prediction values of up-phase and down-phase beat signals, respectively, and d is a parameter that determines the size of the gate. An example of a specific method for setting d is as follows. That is, if the probability density distribution of Bt (i) is approximated to follow a normal distribution centered on the predicted value Bpt (i), the left side of equation (23) is approximated by a chi-square distribution. Therefore, d is set based on the chi-square distribution according to how much the probability that Bt (i) is obtained in the gate is desired.

次に、ゲート情報作成部51の動作について説明する。ゲート情報作成部51は、フェーズ判定器17によるフェーズ判定処理(図4のフローチャート上のステップP10に相当)の終了後、距離・速度予測部26が距離・速度予測処理(図4のフローチャート上のステップP11に相当)を開始するまでに動作する。   Next, the operation of the gate information creation unit 51 will be described. After the phase determination process (corresponding to step P10 on the flowchart of FIG. 4) by the phase determiner 17 is completed, the gate information creation unit 51 performs the distance / speed prediction process (on the flowchart of FIG. 4). It corresponds to the start of (corresponding to step P11).

時刻t+Δtにおけるアップフェーズのビート信号に基づく距離予測値をRpu(t)i、速度予測値をVpu(t)iとし、ダウンフェーズのビート信号に基づく距離予測値をRpd(t)i、速度予測値をVpd(t)iとする。まず、アップフェーズ周波数予測部52は、アップフェーズ用追尾結果記憶部41からRpu(t)iとVpu(t)iとを読み出して、アップフェーズにおけるビート周波数の予測値Upu(t+Δt)iを算出する。また、ダウンフェーズ周波数予測部53は、アップフェーズ用追尾結果記憶部41からRpu(t)iとVpu(t)iとを読み出して、ダウンフェーズにおけるビート周波数の予測値Dpu(t+Δt)iを算出する。   The predicted distance value based on the up-phase beat signal at time t + Δt is Rpu (t) i, the predicted speed value is Vpu (t) i, the predicted distance value based on the down-phase beat signal is Rpd (t) i, and the predicted speed. Let the value be Vpd (t) i. First, the up-phase frequency prediction unit 52 reads Rpu (t) i and Vpu (t) i from the up-phase tracking result storage unit 41, and calculates a predicted value Upu (t + Δt) i of the beat frequency in the up phase. To do. Further, the down-phase frequency prediction unit 53 reads Rpu (t) i and Vpu (t) i from the up-phase tracking result storage unit 41, and calculates a predicted value Dpu (t + Δt) i of the beat frequency in the down phase. To do.

同じようにして、ダウンフェーズ周波数予測54は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42からRpd(t)iとVpd(t)iとを読み出して、ダウンフェーズにおけるビート周波数の予測値Dpd(t+Δt)iを算出する。また、アップフェーズ周波数予測55は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部42からRpd(t)iとVpd(t)iとを読み出して、アップフェーズにおけるビート周波数の予測値Upd(t+Δt)iを算出する。   Similarly, the down-phase frequency prediction 54 reads Rpd (t) i and Vpd (t) i from the down-phase tracking result storage unit 42, and predicts a beat frequency predicted value Dpd (t + Δt) i in the down phase. Is calculated. Further, the up-phase frequency prediction 55 reads Rpd (t) i and Vpd (t) i from the down-phase tracking result storage unit 42, and calculates a predicted value Upd (t + Δt) i of the beat frequency in the up-phase. .

次にゲート計算部56及び57において、式(23)から
Upu(t+Δt)iを中心とするゲートGuu(t+Δt)i、
Upd(t+Δt)iを中心とするゲートGud(t+Δt)i、
Dpu(t+Δt)iを中心とするゲートGdu(t+Δt)i、
Dpd(t+Δt)iを中心とするゲートGdd(t+Δt)iを計算する。
Next, in the gate calculation units 56 and 57, the gate Guu (t + Δt) i centered on Upu (t + Δt) i from the equation (23),
Gate Gud (t + Δt) i centered at Upd (t + Δt) i,
A gate Gdu (t + Δt) i centered on Dpu (t + Δt) i,
A gate Gdd (t + Δt) i centered on Dpd (t + Δt) i is calculated.

続いて、ゲート作成部58は、Guu(t+Δt)i、Gud(t+Δt)i、Gdu(t+Δt)i、Gdd(t+Δt)iを組み合わせて、時刻t+Δtにおいて用いるアップフェーズのゲートGu(t+Δt)i、ダウンフェーズのゲートGd(t+Δt)を作成する。具体的には、例えばアップフェーズにおけるゲートGu(t+Δt)iはGuu(t+Δt)i∩Gud(t+Δt)iとして求められる。また同様にして、ダウンフェーズにおけるゲートGd(t+Δt)は、例えば、Gdu(t+Δt)i∩Gdd(t+Δt)iとして求められる。図12はゲートの組み合わせによって新たなゲートを得る操作の例を図示した概念図である。図が示すように、新たなゲートは組み合わせられる複数のゲートの共通部分を抽出すればよい。   Subsequently, the gate creation unit 58 combines Guu (t + Δt) i, Gud (t + Δt) i, Gdu (t + Δt) i, and Gdd (t + Δt) i, and uses the up-phase gate Gu (t + Δt) i, which is used at time t + Δt, A down-phase gate Gd (t + Δt) is created. Specifically, for example, the gate Gu (t + Δt) i in the up phase is obtained as Guu (t + Δt) i∩Gud (t + Δt) i. Similarly, the gate Gd (t + Δt) in the down phase is obtained as, for example, Gdu (t + Δt) i∩Gdd (t + Δt) i. FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an example of an operation for obtaining a new gate by combining gates. As shown in the figure, a new gate may be extracted from a common portion of a plurality of gates to be combined.

これらを用いることによって、例えば、ダウンフェーズの追尾性能がよい場合には
(1)Gud(t+Δt)iのみをゲートとして使用する、
(2)Guu(t+Δt)iとGud(t+Δt)iの両方を満たすようなゲートGuu(t+Δt)i∪Gud(t+Δt)iを使用する、
(3)Guu(t+Δt)iとGud(t+Δt)iの共通部分Guu(t+Δt)i∩Gud(t+Δt)iのみゲートとして使用する、
(4)上記(1)〜(3)のゲートを組合わせて実行する、
等の方法が使用する。
By using these, for example, when the tracking performance of the down phase is good, (1) Only Gud (t + Δt) i is used as a gate.
(2) Use a gate Guu (t + Δt) i∪Gud (t + Δt) i that satisfies both Guu (t + Δt) i and Gud (t + Δt) i.
(3) Only the common part Guu (t + Δt) i∩Gud (t + Δt) i of Guu (t + Δt) i and Gud (t + Δt) i is used as a gate.
(4) A combination of the gates (1) to (3) above is executed.
Etc. method is used.

以上から明らかなように、この発明の実施の形態5のレーダ装置によれば、アップフェーズで得たビート信号から算出したゲート情報、すなわち目標が観測される範囲と、ダウンフェーズで得たビート信号から算出したゲート情報を組み合わせて、新たなゲート情報を求めた上で、このゲート情報をアップフェーズとダウンフェーズにおける計測で使用することしたので、計測精度がより優れているフェーズのゲート情報を利用することができ、結果として外部目標の相対距離と相対速度の計測精度の向上を図ることができる。   As is apparent from the above, according to the radar apparatus of the fifth embodiment of the present invention, the gate information calculated from the beat signal obtained in the up phase, that is, the range in which the target is observed, and the beat signal obtained in the down phase The gate information calculated from the above is used to obtain new gate information, and this gate information is used in the measurement in the up phase and the down phase, so the gate information of the phase with better measurement accuracy is used. As a result, it is possible to improve the measurement accuracy of the relative distance and the relative speed of the external target.

この発明に係るレーダ装置は、例えば車両等の移動体に搭載され、外部目標となる対象物を検出して、その相対距離と相対速度とを計測するものである。   The radar apparatus according to the present invention is mounted on a moving body such as a vehicle, for example, detects an object as an external target, and measures its relative distance and relative speed.

この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of a part of radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation principle of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of a part of radar apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4によるレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the radar apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of a part of radar apparatus by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5によるゲート作成の方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the method of gate preparation by Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 センサ、
12 A/D変換器、
13 周波数分析部、
14 スイッチ、
15 時刻情報メモリ、
16 サンプリング間隔抽出部、
17 フェーズ判定器、
18 アップフェーズ用追尾フィルタ、
19 ダウンフェーズ用追尾フィルタ、
20 追尾結果記憶部、
21 周波数対選択部、
22 距離・速度導出部、
23 周波数予測部、
24 相関決定部、
25 距離・速度平滑部、
26 距離・速度予測部、
31 予測値判定部、
32 予測値判定部、
33 センサ制御部、
41 アップフェーズ用追尾結果記憶部、
42 ダウンフェーズ用追尾結果記憶部、
43 統合部、
44 重み係数計算部、
45 重み係数計算部、
46 統合演算部、
51 ゲート情報作成部、
52 アップフェーズ周波数予測部、
53 ダウンフェーズ周波数予測部、
54 ダウンフェーズ周波数予測部、
55 アップフェーズ周波数予測部、
56 ゲート計算部、
57 ゲート計算部、
57 ゲート作成部。
11 sensor,
12 A / D converter,
13 Frequency analyzer,
14 switches,
15 Time information memory,
16 sampling interval extraction unit,
17 phase detector,
18 Tracking filter for up-phase,
19 Tracking filter for down phase,
20 Tracking result storage unit,
21 Frequency pair selector,
22 Distance / speed deriving section,
23 Frequency prediction unit,
24 correlation determining unit,
25 Distance / speed smoothing section,
26 Distance / speed prediction unit,
31 predicted value determination unit,
32 predicted value determination unit,
33 sensor control unit,
41 Upphase tracking result storage unit,
42 Tracking result storage unit for down phase,
43 Integration Department,
44 Weight coefficient calculator,
45 Weight coefficient calculator,
46 Integrated calculation part,
51 Gate information creation part,
52 Up-phase frequency prediction unit,
53 Down-phase frequency prediction unit,
54 Down-phase frequency prediction unit,
55 Up-phase frequency prediction unit,
56 Gate calculator,
57 Gate calculator,
57 Gate creation part.

Claims (11)

送信信号にアップフェーズ(周波数上昇期間)及びダウンフェーズ(周波数下降期間)からなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号のビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
前記アップフェーズ及びダウンフェーズ前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づ、前記外部目標の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記外部目標の距離と速度を用いて前記外部目標の距離と速度の平滑値を算出し、当該外部目標の距離と速度の平滑値に基づき所定時前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数の予測値を算出する追尾手段と、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数の予測値、及び、前記外部目標の距離と速度の平滑値を記憶する追尾結果記憶手段を備え、
前記追尾手段は、前記送信信号が新たなアップフェーズ又はダウンフェーズに移行した場合に、前記追尾結果記憶手段が既に記憶している直前のダウンフェーズ又はアップフェーズの外部目標の距離と速度の平滑値を用いて前記新たなアップフェーズ又はダウンフェーズの外部目標の距離と速度の予測値を算出する
ことを特徴とするレーダ装置。
Subjected to the up phase (frequency increase period) and down phase (frequency fall period) or Ranaru frequency modulated transmission signal, thereby emitting the transmission signal to an external target, receiving a reflected signal from the external target as a received signal A sensor to
A frequency analysis means for extracting a beat signal frequency observations of the transmission signal and the reception signal,
-Out based on the beat signal frequency observations the frequency analysis means is extracted by the up phase and the down phase, and the distance speed calculation means for calculating a distance and speed of the external target,
The external target using the distance and speed to calculate the smoothed value of the distance and speed of the external target, the distance of the outer target speed and beat after between predetermined time based on the smoothed value of the distance and speed of the external target and tracking means for calculating the predicted value of the signal frequency,
The distance of the outer target speed and the beat signal frequency of the predicted value, and includes a tracking result storage means for storing a smoothed value of the distance and speed of the external target,
The tracking means, when the transmission signal is migrated to the new up-phase or down phase, the tracking result storage means is already immediately before stored da down phase or up phase of the external target distance and speed A radar apparatus, wherein a predicted value of a distance and speed of an external target in the new up phase or down phase is calculated using a smooth value.
送信信号にアップフェーズ(周波数上昇期間)及びダウンフェーズ(周波数下降期間)からなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号のビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
前記アップフェーズ及びダウンフェーズ前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づ、前記外部目標の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記外部目標の距離と速度を用いて前記外部目標の距離と速度の平滑値を算出し、当該外部目標の距離と速度の平滑値に基づき所定時前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数の予測値を算出する追尾手段と、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数の予測値をアップフェーズ及びダウンフェーズについて個別に記憶する追尾結果記憶手段と、
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズとダウンフェーズの前記各予測値を統合して統合予測値を算出する統合手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
Subjected to the up phase (frequency increase period) and down phase (frequency fall period) or Ranaru frequency modulated transmission signal, thereby emitting the transmission signal to an external target, receiving a reflected signal from the external target as a received signal A sensor to
A frequency analysis means for extracting a beat signal frequency observations of the transmission signal and the reception signal,
-Out based on the beat signal frequency observations the frequency analysis means is extracted by the up phase and the down phase, and the distance speed calculation means for calculating a distance and speed of the external target,
The external target using the distance and speed to calculate the smoothed value of the distance and speed of the external target, the distance of the outer target speed and beat after between predetermined time based on the smoothed value of the distance and speed of the external target and tracking means for calculating the predicted value of the signal frequency,
A tracking result storage means for individually storing with the predicted value of the distance of the outer target speed and the beat signal frequency to the up phase and the down phases,
Integration means for calculating an integrated prediction value by integrating the prediction values of the up phase and the down phase stored in the tracking result storage means;
A radar apparatus comprising:
前記周波数分析手段が抽出したビート信号周波数観測値と、
前記追尾手段が算出したビート信号周波数予測値との相関の有無を決定する相関決定手段と、を備え、
前記距離速度算出手段及び前記追尾手段は、前記相関決定手段により相関を有すると決定された前記ビート信号周波数観測値から、前記現在の距離と速度の平滑値を算出し、この平滑値に基づき、各予測値を算出する
ことを特徴とする請求項1又2のいずれかに記載のレーダ装置。
Beat signal frequency observation value extracted by the frequency analysis means;
Correlation determining means for determining the presence or absence of correlation with the beat signal frequency prediction value calculated by the tracking means,
The distance speed calculation means and the tracking means calculate a smooth value of the current distance and speed from the beat signal frequency observation value determined to have correlation by the correlation determination means, and based on the smooth value, 3. The radar apparatus according to claim 1, wherein each predicted value is calculated.
前記距離速度算出手段及び前記追尾手段は、前記相関決定手段により相関を有すると決定された前記ビート信号周波数観測値が存在しない場合に、前記追尾結果記憶手段が記憶している前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を前記ビート信号周波数観測値に代用して、前記現在の距離と速度と、前記各予測値とを、それぞれ算出する
ことを特徴とする請求項3に記載のレーダ装置。
The distance / velocity calculating means and the tracking means are distances of the external target stored in the tracking result storage means when the beat signal frequency observation value determined to have correlation by the correlation determination means does not exist. 4. The current distance, speed, and each predicted value are calculated by substituting the predicted values of velocity, beat, and beat signal frequency for the beat signal frequency observation value, respectively. The radar device described in 1.
前記追尾手段が複数のビート信号周波数の予測値を算出した場合に、当該複数のビート信号周波数予測値が所定の条件に適合するか否かを判定する予測値判定手段を備え、
前記追尾手段は、予測値判定手段が前記所定の条件に適合しないと判定したビート信号周波数予測値に対応する前記ビート信号周波数観測値に代えて、前記追尾結果記憶手段が記憶している前記各予測値に基づいて、所定時刻後における前記各予測値を算出する
ことを特徴とする請求項3又は4のいずれかに記載のレーダ装置。
When the tracking unit calculates predicted values of a plurality of beat signal frequencies, the tracking unit includes a predicted value determination unit that determines whether the plurality of beat signal frequency predicted values meet a predetermined condition,
The tracking means replaces the beat signal frequency observation value corresponding to the beat signal frequency prediction value determined by the prediction value determination means not to meet the predetermined condition, and the tracking result storage means stores each of the tracking result storage means. The radar apparatus according to claim 3, wherein each predicted value after a predetermined time is calculated based on a predicted value.
前記予測値判定手段が前記複数のビート信号周波数予測値について所定の条件に適合しないと判断した場合に、前記センサの分解能をさらに小さく設定するセンサ制御手段
を備えたことを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。
6. The sensor control means for setting the resolution of the sensor to be smaller when the predicted value determining means determines that a predetermined condition is not met for the plurality of beat signal frequency predicted values. The radar device described in 1.
前記予測値判定手段は、前記所定の条件に適合しないビート信号周波数予測値の個数をアップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについてさらに出力し、
前記追尾手段は、アップフェーズとダウンフェーズのうち、前記予測値判定手段が出力した前記ビート信号周波数予測値の個数がより少ないフェーズを選択して、そのフェーズについてのみ追尾処理を行う
ことを特徴とする請求項5又は6のいずれかに記載のレーダ装置。
The predicted value determination means further outputs the number of beat signal frequency predicted values that do not meet the predetermined condition for each of the up phase and the down phase,
The tracking unit selects a phase with a smaller number of the beat signal frequency predicted values output by the predicted value determination unit from an up phase and a down phase, and performs a tracking process only for the phase. The radar device according to claim 5 or 6.
前記統合手段は、前記現在の距離と速度と前記各予測値とから平滑誤差共分散行列を算出し、この平滑誤差共分散行列に基づいて、前記アップフェーズ及びダウンフェーズにおける各予測値とを重み付けし、前記統合予測値を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
The integration unit calculates a smoothing error covariance matrix from the current distance, speed, and the predicted values, and weights the predicted values in the up phase and the down phase based on the smoothing error covariance matrix. The radar apparatus according to claim 2, wherein the integrated prediction value is calculated.
前記統合手段は、前記ビート周波数観測値と前記ビート周波数予測値とから残差情報を算出し、この残差情報に基づいて、前記アップフェーズ及びダウンフェーズにおける各予測値とを重み付けし、前記統合予測値を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
The integration means calculates residual information from the beat frequency observation value and the beat frequency prediction value, weights each prediction value in the up phase and the down phase based on the residual information, and integrates the integration information. The radar apparatus according to claim 2, wherein a predicted value is calculated.
前記統合手段は、前記残差情報の時系列を算出し、この残差情報の時系列に基づいて前記各予測値を重み付けする
ことを特徴とする請求項9に記載のレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 9, wherein the integration unit calculates a time series of the residual information and weights each predicted value based on the time series of the residual information.
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズ及びダウンフェーズにおけるビート信号周波数の予測値からゲートを作成するゲート情報作成手段を備え、 前記相関決定手段は、前記ゲート情報作成手段が作成したゲート内に含まれるビート信号周波数観測値のみと前記ビート信号周波数予測値との相関を決定する
ことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一に記載のレーダ装置。
Gate information creation means for creating a gate from predicted values of beat signal frequencies in the up phase and down phase stored in the tracking result storage means, and the correlation determination means includes an internal gate created by the gate information creation means. The radar apparatus according to claim 3, wherein a correlation between only the beat signal frequency observation value included in the signal and the beat signal frequency prediction value is determined.
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