CN104995529A - 雷达和物体检测方法 - Google Patents

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Abstract

在DS-SS雷达(10)中，码元生成器(21)、振荡器(32)和天线(24)等反复发送被利用码元生成器(21)发出的预定周期的码元调制的发送信号，A/D转换器(45)以码元的周期以下的采样周期对被物体反射的发送信号的反射波所包含的码元进行采样，相关器(46)取得以Nsp的间隔将码元生成器(21)发出的码元排序的参照码元、与A/D转换器(45)转换的采样数据的相关，从而检测物体。

Description

雷达和物体检测方法
技术领域
本发明的一个实施方式涉及雷达和物体检测方法。
背景技术
提出了将等效时间采样适用于雷达的技术。例如，专利文献1公开了将等效时间采样适用于脉冲雷达的例子。在专利文献1的方案中，为了使接收信号的信号强度均衡，在发送侧设有：功率控制信号生成部，其生成振幅可变的功率控制信号；及放大部，其根据功率控制信号的振幅来调整增益从而控制脉冲序列状的发送信号的发送功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-145236号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
顺便提及，等效时间采样具有的缺点是：由于采样周期比雷达的发送信号的周期(码元长度)长，获取反射波所包含的码元的所有数据所需的时间与码元长度的平方约成比例地延长，因此物体的检测花费时间。
本发明的一个实施方式是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种雷达和物体检测方法，使获取反射波所包含的所有数据所需的时间缩短，能够更提早检测物体。
用于解决问题的方案
本发明的一个实施方式是一种雷达，包括：发送部，其具有码元生成器，反复发送用由码元生成器发出的预定周期的码元进行了调制的发送信号；接收部，其以预定周期以下的采样周期对被物体反射的发送信号的反射波进行采样；及检测部，其取得排序数据与由接收部采样的反射波的相关，从而检测物体，该排序数据相当于以采样周期所对应的间隔将由码元生成器发出的码元排序的数据。
根据该构成，在雷达中，发送部具有码元生成器，反复发送用由码元生成器发出的预定周期的码元进行了调制的发送信号，接收部以预定周期以下的采样周期对被物体反射的发送信号的反射波进行采样，检测部取得排序数据与由接收部采样的反射波的采样数据的相关，从而检测物体，该排序数据相当于以采样周期所对应的间隔将由码元生成器发出的码元排序的数据。由此，在等效时间采样中，能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，更提早检测物体。
在该情况下，能够是：码元是M序列码，采样周期是将2的幂数Nsp乘以码元的1码片的宽度的周期，其中，该2的幂数Nsp为码元的码元长度N以下。
根据该构成，由于码元是M序列码，因此通过使采样周期为将码元的码元长度N以下的、2的幂数Nsp乘以码元的1码片的宽度的周期，从而以该采样周期采样的采样数据、以采样周期将码元排序的码元排序数据等于将原来的码元循环移位的结果。所以，利用这样的采样周期获取采样数据，从而能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，通过比较所得到的采样数据与码元排序数据，从而能够更提早检测物体。
在该情况下，能够是：检测部输出的数据是：对于通过取得排序数据与反射波的相关从而得到的相关输出数据，进一步以(N+1)/Nsp的间隔排序的数据。
根据该构成，检测部输出对于通过取得排序数据与反射波的相关从而得到的相关输出数据进一步以(N+1)/Nsp的间隔排序的数据。由此，能够将相关输出数据以距离顺序的序列输出。
另外，能够是：包括与码元生成器独立的参照码元生成器，参照码元生成器生成排序数据，排序数据相当于以采样周期所对应的间隔将由码元生成器发出的码元排序的数据，检测部取得由参照码元生成器生成的排序数据、与由接收部采样的反射波的相关，从而检测物体。
根据该构成，不生成将码元生成器实际上发出的码元直接排序的排序数据，能够从与码元生成器独立的参照码元生成器生成排序数据。
另外，本发明的一个实施方式是一种物体检测方法，发送工序，反复发送用由码元生成器发出的预定周期的码元进行了调制的发送信号；接收工序，以预定周期以下的采样周期对被物体反射的发送信号的反射波进行采样；及检测工序，取得排序数据与在接收工序中采样的反射波的相关，从而检测物体，排序数据相当于以采样周期所对应的间隔将由码元生成器发出的码元排序的数据。
在该情况下，能够是：码元是M序列码，采样周期是将2的幂数Nsp乘以码元的1码片的宽度的周期，其中，该2的幂数Nsp为码元的码元长度N以下。
在该情况下，能够是：在检测工序中，输出对于通过取得排序数据与反射波的相关从而得到的相关输出数据进一步以(N+1)/Nsp的间隔排序的数据。
另外，能够是：还包括参照码元生成工序，从与码元生成器独立的参照码元生成器生成排序数据，排序数据相当于以采样周期所对应的间隔将由码元生成器发出的码元排序的数据，在检测工序中，取得在参照码元生成工序中生成的排序数据、与在接收工序中采样的反射波的相关，从而检测物体。
发明的效果
根据本发明的一个实施方式的雷达和物体检测方法，能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，更提早检测物体。
附图说明
图1是示出实施方式的DS-SS雷达的框图。
图2是示出实施方式的DS-SS雷达的动作的流程图。
图3(a)是示出相关输出的序列的图，(b)是示出以(N+1)/Nsp间隔将(a)排序的输出的图。
图4是示出以往的DS-SS雷达检测单个物体的原理的图。
图5是示出以往的DS-SS雷达检测多个物体的原理的图。
图6是示出等效时间采样的原理的图。
图7是示出等效时间采样所需的数据的获取时间的图。
图8是示出其他实施方式的DS-SS雷达的框图。
附图标记说明
1 DS-SS雷达
10、11 DS-SS雷达
21 码元生成器
22 混频器
23 放大器
24 天线
31 排序器
32 振荡器
41 天线
42 放大器
43 混频器
44 LPF
45 A/D转换器
46 相关器
47 排序器
51 参照码元生成器
具体实施方式
参照附图，说明本发明的实施方式所涉及的雷达和物体检测方法的一个例子。如图1所示，本发明的实施方式所涉及的DS-SS雷达10包括：码元生成器21、混频器22、放大器23、天线24、排序器31、振荡器32、天线41、放大器42、混频器43、LPF44、A/D转换器45、相关器46和排序器47。
码元生成器21连续生成M序列码。振荡器32生成用于运送信号的载波频率信号。混频器22用由码元生成器21生成的M序列码，调制由振荡器32生成的载波频率信号，生成发送信号。放大器23放大由混频器22生成的发送信号的功率。天线24将由放大器23放大的发送信号发送到DS-SS雷达10的外部。
天线41接收被DS-SS雷达10的外部的物体反射的发送信号，作为接收信号。放大器42将天线41所接收的接收信号的功率放大。混频器43使用由振荡器32生成的载波频率信号，进行由放大器42放大的接收信号的频率转换。LPF44去除混频器43的输出所包含的高频分量，得到基带信号。
A/D转换器45对经由混频器43和LPF44提取的基带信号以Nsp×chip的宽度的周期进行采样，生成采样数据。此处，码片(chip)是码元的1个要素。此外，1码片的宽度是生成1码片的码元(0或1)的时间。另外，如后所述，Nsp是N以下的2的幂的整数。此处，N是码元的码元长度。
排序器31以Nsp的间隔将由码元生成器21生成的M序列码排序，生成相关器46所使用的相关处理用的参照码元。由于根据M序列码的特征，以Nsp的间隔将M序列码排序的结果与将原来的M序列码循环移位的结果相等，因此也可以将对原来的M序列码进行循环移位的结果作为相关器46所使用的相关处理用的参照码元。
相关器46对由A/D转换器45采样的采样数据、与由排序器31生成的相关处理用的参照码元取相关，输出相关输出数据。
排序器47将由相关器46输出的相关输出数据以(N+1)/Nsp的间隔进行排序，作为雷达输出。
下面，说明本实施方式的DS-SS雷达10的动作。如图2所示，码元生成器21、振荡器32、混频器22、放大器23和天线24反复发送M序列码作为发送信号(S11)。
A/D转换器45以码元长度N以下的2的幂的整数即Nsp×chip的宽度的周期，对经由天线41、放大器42、振荡器32、混频器43和LPF44接收的接收信号进行采样(S12)。
排序器31以Nsp的间隔将由码元生成器21生成的M序列码排序，生成相关处理用的参照码元。以Nsp的间隔将M序列码排序的码元为将原来的码元循环移位的结果。相关器46对由A/D转换器45采样的采样数据、与由排序器31生成的相关处理用的参照码元取相关，输出相关输出数据(S13)。其结果是，关于相关输出数据，例如在Nsp＝4、N＝15的情况下，应该以0～14的距离顺序排列的相关输出的序列成为以Nsp的间隔排序的图3(a)所示的序列。
排序器47将相由关器46输出的相关输出数据以(N+1)/Nsp的间隔排序，作为雷达输出(S14)。关于该情况下的雷达输出，例如Nsp＝4、N＝15，成为将图3(a)所示的相关输出数据以(N+1)/Nsp＝4的间隔排序的图3(b)所示的雷达输出，再现以0～14的顺序排列的相关输出(＝检测结果)。
在本实施方式中，在DS-SS雷达10中，码元生成器21、振荡器32和天线24等反复发送用由码元生成器21发出的预定周期的码元进行了调制后的发送信号，A/D转换器45以码元的周期以下的采样周期对被物体上反射的发送信号的反射波所包含的码元进行采样，相关器46取得以Nsp的间隔将由码元生成器21发出的码元排序的参照码元、与由A/D转换器45转换的采样数据的相关，从而检测物体。由此，在等效时间采样中，能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，更提早检测物体。
如图4所示，以往的DS-SS雷达1中，发送使用由码元生成器21生成的码元进行了相位调制的发送信号。相关器46取得从物体T1反射回来的接收信号、与调制所使用的码元的相关。由此，从发送信号所包含的码元与接收信号所包含的码元的时间差，算出物体T1与DS-SS雷达1的距离r1。码元生成器21生成自相关特性良好的码元，从而如图5所示，即使存在多个物体T1～T3，也能将这些物体分离，算出物体T1～T3与DS-SS雷达1的距离r1～r3。
如图6所示，例如关于码元长度N＝7、并以码元要素1～7的顺序排列的码元，以往是以(码元的周期+1码片的宽度)＝(N+1)×chip＝8×chip的宽度的周期来进行等效时间采样。由此，即使是低速采样也能复原码元串。然而，在以往的采样的方法中，需要一边反复发送码元长度N的码元，一边以(N+1)×chip的宽度的周期进行采样。
因此，如图7所示，为了获取全部数据，需要(N+1)×N×chip的宽度的时间。在DS-SS雷达中，使用越长的码元，扩频增益越高，检测性能越高。但是，在以往的等效时间采样中，由于用于与码元长度N的约平方成比例地获取全部数据的时间会增加，因此使用码元长度N长的码元时，用于获取全部数据的时间会变得极长。
另一方面，在本实施方式中，能够将获取为了检测物体所需的数据而花费的时间缩短为Nsp×N×chip的宽度的时间。另外，在本实施方式中，除了用于获取数据的时间的缩短外，还能够同时实现物体的速度的检测。DS-SS雷达10中，使用多普勒漂移所导致的接收信号的相位变化(频率)，检测与物体的相对速度。在本实施方式中，由于在直到由相关器46进行相关处理前的期间能够不替换所获取的数据的排列地进行处理，因此能够保持相位变化的连续性，能够检测物体的速度。另外，在本实施方式中，能够以与所使用的A/D转换器45的性能相称的采样周期进行采样。因此，能够最大限度地活用A/D转换器45的性能。
另外，在本实施方式中，由于码元是M序列码，因此使采样周期为对码元长度N以下的2的幂数Nsp乘以码元的1码片的宽度而成的周期，从而以该采样周期采样的采样数据、以采样周期将码元排序的参照码元与将原来的码元循环移位的结果相等。所以，利用这样的采样周期获取采样数据，从而能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，取得所得到的采样数据与参照码元的相关，从而能够更提早检测物体。
并且，在本实施方式中，对于通过取得参照码元与采样数据的相关从而得到的相关输出数据，排序器47进一步以(N+1)/Nsp的间隔进行排序，作为雷达输出。由此，能够将相关输出数据以距离顺序的序列输出。
本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，将由码元生成器21实际上生成的码元用排序器21直接排序，从而生成相关处理用的参照码元。但是，例如如图8的DS-SS雷达11所示，如果码元长度N与采样的间隔的Nsp在设计上是固定值，那么能够包括参照码元生成器51，该参照码元生成器51与码元生成器21、排序器21独立地生成的参照码元相当于与以采样的间隔的Nsp将由码元生成器21生成的码元长度N的码元排序的数据。相关器46取得来自参照码元生成器51的参照码元与反射波的相关，从而能够与上述实施方式同样地进行物体的检测。
工业上的实用性
根据本发明的一个实施方式的雷达和物体检测方法，能够缩短获取反射波所包含的所有数据所需的时间，更提早检测物体。

Claims (8)

1.一种雷达，包括：
发送部，其具有码元生成器，反复发送用由所述码元生成器发出的预定周期的码元进行了调制的发送信号；
接收部，其以所述预定周期以下的采样周期对被物体反射的所述发送信号的反射波进行采样；及
检测部，其对排序数据与所述接收部所采样的所述反射波取相关，从而检测所述物体，所述排序数据相当于以所述采样周期所对应的间隔对由所述码元生成器发出的所述码元进行排序的数据。
2.如权利要求1所述的雷达，
所述码元是M序列码，
所述采样周期是将2的幂数Nsp乘以所述码元的1码片的宽度的周期，其中，所述2的幂数Nsp为所述码元的码元长度N以下。
3.如权利要求2所述的雷达，
所述检测部输出的数据是：对于通过取得所述排序数据与所述反射波的相关从而得到的相关输出数据，进一步以所述(N+1)/Nsp的间隔进行排序的数据。
4.如权利要求1～3的任一项所述的雷达，
包括与所述码元生成器独立的参照码元生成器，
所述参照码元生成器生成所述排序数据，所述排序数据相当于以所述采样周期所对应的间隔将由所述码元生成器发出的所述码元排序的数据，
所述检测部取得由所述参照码元生成器生成的所述排序数据、与由所述接收部采样的所述反射波的相关，从而检测所述物体。
5.一种物体检测方法，包括：
发送工序，反复发送用由码元生成器发出的预定周期的码元进行了调制的发送信号；
接收工序，以所述预定周期以下的采样周期对被物体反射的所述发送信号的反射波进行采样；及
检测工序，取得排序数据与在所述接收工序中采样的所述反射波的相关，从而检测所述物体，所述排序数据相当于以所述采样周期所对应的间隔将由所述码元生成器发出的所述码元排序的数据。
6.如权利要求5所述的物体检测方法，
所述码元是M序列码，
所述采样周期是将2的幂数Nsp乘以所述码元的1码片的宽度的周期，其中，所述2的幂数Nsp为所述码元的码元长度N以下。
7.如权利要求6所述的物体检测方法，
在所述检测工序中，输出对于通过取得所述排序数据与所述反射波的相关从而得到的相关输出数据进一步以所述(N+1)/Nsp的间隔进行排序的数据。
8.如权利要求5～7的任一项所述的物体检测方法，
还包括参照码元生成工序，从与所述码元生成器独立的参照码元生成器生成所述排序数据，所述排序数据相当于以所述采样周期所对应的间隔将由所述码元生成器发出的所述码元排序的数据，
在所述检测工序中，取得在所述参照码元生成工序中生成的所述排序数据、与在所述接收工序中采样的所述反射波的相关，从而检测所述物体。
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