DE102007049998A1 - Radar device for e.g. detecting externally existing target, has integration circuit integrating Fourier transformed received signals, which are computed in several time intervals, in each of same frequencies - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, und insbesondere auf eine Radarvorrichtung, die ein extern existierendes Ziel erfasst und auf das erfasste Ziel bezogene Informationen erhält.The The present invention relates to a radar apparatus, and in particular to a radar device which is an externally existing Destination and receives information related to the recorded destination.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the technique
Im Allgemeinen strahlt die Radarvorrichtung elektromagnetische Wellen in einen Raum aus, empfängt ein reflektiertes Signal, das durch ein Ziel (Objekt) reflektiert wurde, und unterzieht das empfangene Signal einer Signalverarbeitung, um auf das Ziel bezogene Informationen zu erhalten.in the Generally, the radar apparatus radiates electromagnetic waves into a room, receives one reflected signal reflected by a target (object), and subject the received signal to signal processing to get information related to the destination.
In dem Fall des Messens eines Abstands zwischen dem Radar und dem Ziel wird eine gesendete Welle häufig einer Modulation unterzogen, um Zielabstandsinformationen zu erhalten. Beispielsweise ist ein Radarsystem bekannt, bei dem in dem Fall eines frequenzmodulierten Dauerstrichradar(FMCW)-Systems oder eines frequenzmodulierten unterbrochenen Dauerstrichradar(FMCW)-Systems die gesendete Welle einer Frequenzmodulation unterzogen wird, die bewirkt, dass die Sendefrequenz sich linear mit der Zeit ändert, um hierdurch einen Abstand zu dem Ziel und eine relative Geschwindigkeit zu messen (beispielsweise M. I. Skolnik, "Introduction to Radar Systems", dritte Ausgabe, Seiten 195 bis 197, McGraw-Hill, 2001).In the case of measuring a distance between the radar and the target becomes a transmitted wave frequently subjected to modulation to obtain target distance information. For example, a radar system is known in which case a frequency modulated continuous wave radar (FMCW) system or a Frequency Modulated Intermittent Continuous Wave Radar (FMCW) system the transmitted wave is subjected to a frequency modulation, the causes the transmit frequency to change linearly with time thus a distance to the target and a relative speed (for example M.I. Skolnik, "Introduction to Radar Systems", third edition, Pages 195 to 197, McGraw-Hill, 2001).
Bei dem FMCW-Radar weicht eine von dem Ziel reflektierte Empfängerwelle in dem Frequenzmodulationsmuster um einen Ausbreitungsverzögerungsbetrag der elektrischen welle, die zwischen dem Radar und dem Ziel hin- und hergeht, von der gesendeten Welle ab. Als eine Folge werden die gesendete Welle und die Empfängerwelle miteinander gemischt, um ein Empfängersignal (Schwebungssignal) mit einer Frequenz (Schwebungsfrequenz) zu erhalten, die die Differenz zwischen der gesendeten Welle und der Empfängerwelle ist. Da die Schwebungsfrequenz gemäß dem Abstand zu dem Ziel bestimmt ist, kann, wenn eine Frequenzanalyse bei dem Schwebungssignal durchgeführt wird, um die Schwebungsfrequenz zu berechnen, der Abstand zu dem Ziel erhalten werden. Tatsächlich hängt das Schwebungssignal sowohl von dem Abstand als auch einer Geschwindigkeit (Dopplergeschwindigkeit) entlang der Sichtlinie des Ziels ab. Demgemäß werden eine Beobachtung, die durch eine Frequenzmodulation (Aufwärtschirp-Modulation), die ermöglicht, dass die Sen defrequenz mit der Zeit zunimmt, durchgeführt wird, und eine Beobachtung, die durch eine Frequenzmodulation (Abwärtschirp-Modulation), die ermöglicht, dass die Sendefrequenz mit der Zeit abnimmt, durchgeführt wird, vorgenommen. Dann werden die durch die jeweiligen Beobachtungen erhaltenen Schwebungsfrequenzen miteinander kombiniert, wodurch ermöglicht wird, dass der Abstand zu dem Ziel und die Dopplerfrequenz berechnet werden.at The FMCW radar gives way to a receiver wave reflected from the target in the frequency modulation pattern by a propagation delay amount the electric wave between the radar and the target. and goes off, from the transmitted wave. As a result the transmitted wave and the receiver wave mixed together to form a receiver signal (beat signal) with a frequency (beat frequency) to get the difference between the transmitted wave and the receiver wave. Because the beat frequency according to the distance is intended to the target, if a frequency analysis in the Beating signal performed is used to calculate the beat frequency, the distance to that Goal to be obtained. Indeed that depends Beating signal from both the distance and a speed (Doppler speed) along the line of sight of the target. Accordingly, a Observation caused by frequency modulation (up-modulated modulation), which allows that the deferring frequency increases with time, and an observation obtained by frequency modulation (down-modulo modulation), which allows that the transmission frequency decreases with time, is performed performed. Then those by the respective observations obtained beating frequencies combined, whereby allows is calculated that the distance to the target and the Doppler frequency become.
Als ein Frequenzanalyseverfahren für das Schwebungssignal wird häufig eine Fourier-Transformationsweise verwendet. Die Fourier-Transformation hat eine Funktion des Berechnens der Schwebungsfrequenz sowie eine Wirkung des Verbesserns eines Rauschabstands (S/N-Verhältnis) mit Hilfe kohärenter Integration. Wenn ein N-Punkt in der Zeitfolge des Schwebungssignals abgetastet wird und eine diskrete N-Punkt-Fourier-Transformation durchgeführt wird, nimmt das S/N-Verhältnis um das N-fache zu.When a frequency analysis method for the beat signal becomes frequent uses a Fourier transform. The Fourier transformation has a function of calculating the beat frequency as well as a Effect of improving a signal-to-noise ratio (S / N ratio) with Help more coherent Integration. If an N point in the time sequence of the beat signal is sampled and a discrete N-point Fourier transform is performed, takes the S / N ratio over N times to.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Bei dem Radar, das eine Abstandsmessung durch die Hilfe einer Frequenzmodulation wie bei einem FMCW-Radar oder einem FMICW-Radar durchführt, ist eine Dauer eines Signals, das einem Frequenzanalysevorgang, d. h., einer Fourier-Transformation unterzogen wird, im Wesentlichen gleich einer Dauer einer Frequenzmodulation, beispielsweise einer Dauer, bis die Sendefrequenz von einem niedrigsten Wert zu einem höchsten Wert gelangt, wenn die Frequenzmodulation eine Aufwärtschirp-Modulation ist.at the radar, which is a distance measurement by the aid of a frequency modulation like an FMCW radar or an FMICW radar, is a duration of a signal that corresponds to a frequency analysis process, d. h., is subjected to a Fourier transform, essentially equal to a duration of a frequency modulation, for example one Duration until the transmission frequency from a lowest value to a highest value when the frequency modulation is up-shift modulation.
Es tritt dort ein Problem derart auf, dass, selbst wenn eine Zeiteinheit der Frequenzmodulation zum Er halten eines S/N-Verhältnisses, das ausreichend ist, um einen kürzeren Abstand zu beobachten, eingestellt ist, das ausreichende S/N-Verhältnis nicht bei einem größeren Abstand erhalten werden kann, und daher besteht die Möglichkeit, dass dem Erfassungsvermögen, das definiert ist durch eine Erfassungswahrscheinlichkeit oder eine Falschalarmwahrscheinlichkeit, nicht genügt werden kann.It There occurs a problem such that, even if a unit of time frequency modulation for holding an S / N ratio, that is sufficient to a shorter one Watching distance is set, the sufficient S / N ratio is not at a greater distance can be obtained, and therefore there is a possibility that the acquisition capacity, the is defined by a probability of detection or a False alarm probability, can not be satisfied.
Demgegenüber wird, wenn die Zeiteinheit der Frequenzmodulation auf der Grundlage des größeren Abstands eingestellt ist, die Frequenzmodulation bei dem kürzeren Abstand in der übermäßigen Zeitperiode durchgeführt. Beispielsweise ist es in dem Fall eines Radars, der ein Hindernis überwacht, erwünscht, dass das Hindernis bei dem kürzeren Abstand durch eine hohe Zeitauflösung gemessen wird, aber wenn dem Erfassungsvermögen bei dem größeren Abstand die Priorität gegeben wird, tritt ein derartiges Problem auf, das die Zeitauflösung bei dem kürzeren Abstand nicht ausreichend sichergestellt werden kann.On the other hand, when the unit time of the frequency modulation is based on the larger one Distance is set, the frequency modulation performed at the shorter distance in the excessive period of time. For example, in the case of a radar monitoring an obstacle, it is desired that the obstacle at the shorter distance be measured by a high time resolution, but if priority is given to the detection capability at the larger distance, such a problem occurs the time resolution at the shorter distance can not be sufficiently ensured.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radarvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, das Zielerfassungsvermögen sowohl bei dem kürzeren Abstand als auch bei dem längeren Abstand zu verbessern.The The present invention has been made to solve the aforementioned problems to solve, and it is therefore an object of the present invention to provide a radar apparatus which is capable of both the target acquisition capacity at the shorter Distance as well as the longer Improve distance.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, die Wellen in einen Raum abstrahlt, die Wellen, die durch ein innerhalb des Raums existierendes Objekt reflektiert und gestreut werden, empfängt und die empfangenen Wellen einer Signalverarbeitung unterzieht, um das Objekt zu messen, welche Radarvorrichtung enthält: eine Sendeantenne, die die Wellen in den Raum ausstrahlt; eine Empfangsantenne, die die Wellen, die durch das Objekt reflektiert und gestreut wurden, aus dem Raum aufnimmt; eine Empfangsschaltung, die die von der Empfangsantenne aufgenommenen empfangenen Wellen erfasst, um ein empfangenes Signal zu erzeugen; eine Fourier-Transformationsschaltung, die das empfangene Signal innerhalb eines gegebenes Zeitbereichs empfängt, und das empfangene Signal der Fourier-Transformation unterzieht, um eine Fourier-Transformation des empfangenen Signals zu berechnen; und eine Integrationsschaltung, die die Fourier-Transformationen des empfangenen Signals, die in mehreren Zeitbereichen berechnet sind, in jeder derselben Frequenzen integriert.The The present invention relates to a radar apparatus which Waves radiating into a room, the waves passing through an inside reflected and scattered object existing space receives and The received waves undergo a signal processing to the Object to measure which contains radar device: a transmitting antenna, the the waves radiate into the room; a receiving antenna that the Waves reflected and scattered by the object takes up the room; a receiving circuit, that of the receiving antenna recorded received waves to a received signal to create; a Fourier transform circuit that received the Receives signal within a given time range, and the received signal of the Fourier transform undergoes a Fourier transform the received signal; and an integrator circuit that performs the Fourier transforms of the received signals calculated in several time domains, integrated in each of the same frequencies.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Radarvorrichtung vorgesehen, die Wellen in einen Raum ausstrahlt, die Wellen, die durch ein in dem Raum existierendes Objekt reflektiert und gestreut wurden, empfängt und die empfangenen Wellen der Signalverarbeitung unterzieht, um das Objekt zu messen, welche Radarvorrichtung enthält: die Sendeantenne, die die Wellen in den Raum ausstrahlt; die Empfangsantenne, die die Wellen, die durch das Objekt reflektiert und gestreut wurden, aus dem Raum aufnimmt; die Empfangsschaltung, die die von der Empfangsantenne aufgenommenen, empfangenen Wellen erfasst, um ein empfangenes Signal zu erzeugen; die Fourier-Transformationsschaltung, die das empfangene Signal innerhalb eines gegebenen Zeitbereichs empfängt und das empfangene Signal der Fourier-Transformation unterzieht, um die Fourier-Transformation des empfangenen Signal zu berechnen; und die Integrationsschaltung, die die Fourier-Transformationen des empfangenen Signals, die in mehreren Zeitbereichen berechnet wurden, in jeder derselben Frequenzen integriert. Durch die vorstehende Konfiguration wird der Erfassungsvorgang in einer kürzeren Periode in einem kürzeren Abstand wiederholt, der in dem S/N-Verhältnis des empfangenen Signals ausreichend höher ist, und der Integrationsvorgang kann selbst bei einem größeren Abstand in einem längeren Zeitbereich durchgeführt werden, der ungenügend höher in dem S/N-Verhältnis des empfangenen Signals ist. Ale eine Folge ist es möglich, das Zielerfassungsvermögen sowohl bei dem kürzeren Abstand als auch dem längeren Abstand zu verbessern.According to the present Invention, the radar device is provided, the waves in one Space radiates, the waves that exist through an existing in the space Object reflected and scattered, receives and the received waves the signal processing to measure the object which Radar device contains: the transmitting antenna, which radiates the waves into space; the receiving antenna, the waves that were reflected and scattered by the object from the room; the receiving circuit, that of the receiving antenna recorded received waves to a received signal to create; the Fourier transform circuit that received the Receives signal within a given time range and the received signal is Fourier transformed to calculate the Fourier transform of the received signal; and the integration circuit, which comprises the Fourier transforms of the received signal, which have been calculated in several time ranges, in each of them Integrated frequencies. Through the above configuration is the acquisition process in a shorter Period in a shorter one Distance which is sufficient in the S / N ratio of the received signal is higher, and the integration process can even at a greater distance in a longer time range carried out that will be insufficient higher in the S / N ratio of the received signal. Ale a consequence it is possible that Target detection performance both at the shorter one Distance as well as the longer one Improve distance.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS
Es wird nun eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.It A description will now be given of preferred embodiments of the present invention Invention given with reference to the accompanying drawings.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.following the operation of the radar device according to the first embodiment of the present invention.
Der
Oszillator
Der
Mischer
Als
Nächstes
wird das Schwebungssignal durch Ausdrücke beschrieben. Die Sendeantenne
In
dieser Situation wird eine Winkelfrequenz der gesendeten Welle durch
den folgenden Ausdruck (2) dargestellt.
Auch wird die Phase der gesendeten Wellen durch den folgenden Ausdruck (3) dargestellt.Also becomes the phase of the transmitted waves by the following expression (3).
In diesem Beispiel ist C eine Integrationskonstante, die ein für die Anfangsphase der gesendeten Welle repräsentativer Ausdruck ist. Eine gesendete Welle sT(t) wird durch den folgenden Ausdruck (4) dargestellt.In this example, C is an integration constant, which is a term representative of the initial phase of the transmitted wave. A transmitted wave s T (t) is represented by the following expression (4).
Wenn angenommen wird, dass der relative Abstand zu dem Ziel gleich r und die Lichtgeschwindigkeit gleich c sind, ist die empfangene Welle sR(t) im Verhältnis zu der gesendeten Welle sT(t) um eine Zeit 2r/c verzögert. Demgemäß wird die empfangene Welle sR(t) durch den folgenden Ausdruck (5) dargestellt.Assuming that the relative distance to the target is r and the speed of light is c, the received wave s R (t) is delayed relative to the transmitted wave s T (t) by a time 2r / c. Accordingly, the received wave s R (t) is represented by the following expression (5).
In
diesem Beispiel wird γ erhalten
durch Multiplizieren einer Abstandsdämpfungsrate mit einer komplexen
Reflexionsrate des Ziels. Der Mischer
Wenn Φm(t) für die Phase des Exponentialteils der rechten Seite eingesetzt wird, wird die Phasenrotationszahl des empfangenen Signals durch den folgenden Ausdruck (7) dargestellt.When Φ m (t) is substituted for the phase of the right-side exponential, the phase rotation number of the received signal is represented by the following expression (7).
Auch
wird der Abstand zu dem Ziel, das sich mit einer relativen Geschwindigkeit
v bewegt, durch den folgenden Ausdruck (8) dargestellt.
In diesem Ausdruck ist die relative Geschwindigkeit in dem Fall positiv, in welchem das Ziel sich nähert. Wenn der Ausdruck (8) in den Ausdruck (7) eingesetzt wird, wird der folgende Ausdruck (9) erhalten.In in this case the relative velocity is positive in the case where the target is approaching. If the expression (8) is put into the expression (7), the following becomes Expression (9).
Es
wird nun angenommen, dass eine Zeit, zu der eine l-te Frequenzabtastung
beginnt, gleich t0,l ist. Es wird angenommen,
dass die Abtastungsstartsendefrequenz in den jeweiligen Frequenzabtastungen
gleich αl ist. In dieser Situation wird die Sendefrequenz
fl(t) bei der l-ten Frequenzabtastung durch
den folgenden Ausdruck (10) dargestellt.
Es wird angenommen, dass ein Tor eines bestimmten Bereichs bei den jeweiligen Frequenzabtastungen abgetastet wird, wenn die Zeit ts verstrichen ist, seitdem die Abtastung gestartet wurde. Wenn t = t0,l + ts und α = αl – βt0,l in den Ausdruck (9) eingesetzt werden, wird der folgende Ausdruck (11) erhalten.It is assumed that a gate of a certain range is sampled at the respective frequency samples when the time t s has elapsed since the sampling was started. When t = t 0, l + t s and α = α 1 -βt 0, l are substituted into the expression (9), the following expression (11) is obtained.
Der Koeffizient des Ausdrucks für ts auf der rechten Seite des Ausdrucks (11) stellt die Frequenz des Schwebungssignals dar. Auch wird der konstante Ausdruck erhalten durch Teilen der anfänglichen Phase durch 2π. Wenn angenommen wird, dass die anfängliche Phase gleich Φm0,l ist, wird den folgenden Ausdrücken (12) und (13) genügt.The coefficient of expression for t s on the right side of expression (11) represents the frequency of the beat signal. Also, the constant expression is obtained by dividing the initial phase by 2π. Assuming that the initial phase is equal to Φ m0, l , the following expressions (12) and (13) are satisfied.
Das erste Glied des Ausdrucks (13) ist ein Glied, das eine Differenz in der Abtaststartzeit darstellt. Das zweite Glied stellt eine Änderung in der anfänglichen Phase aufgrund der Abtaststartsendefrequenz dar. Es wird angenommen, dass die Startzeit der ersten Abtas tung eine Bezugszeit ist und dass t0,l = 0 ist. Wenn angenommen wird, dass Δαl = αl – α1 ist, wird die auf der anfänglichen Phase der ersten Abtastung basierende Phase durch den folgenden Ausdruck (14) dargestellt.The first term of the expression (13) is a term representing a difference in the sampling start time. The second term represents a change in the initial phase due to the sample start frequency. It is assumed that the start time of the first sample is a reference time and that t 0, l = 0. Assuming that Δα l = α l - α 1 , the phase based on the initial phase of the first scan is represented by the following expression (14).
In diesem Beispiel wird angenommen, dass der absolute Wert des zweiten Glieds des Ausdrucks (14) ausreichend klein ist. D. h., es wird dem folgenden Ausdruck (15) genügt.In In this example, it is assumed that the absolute value of the second Term of the expression (14) is sufficiently small. That is, it will the following expression (15) is sufficient.
Der Ausdruck (15) wird in den folgenden Ausdruck (16) modifiziert.Of the Expression (15) is modified into the following expression (16).
Wenn der Bedingung des Ausdrucks (15) genügt ist, wird der vorstehende Ausdruck (14) wie folgt dargestellt.If the condition of expression (15) is satisfied, the above Expression (14) is shown as follows.
Demgemäß werden, wenn die aus dem Ausdruck (17) berechnete Phase mit Bezug auf das Signal, das in jeder der Abtastungen erfasst wird, kompensiert wird, die Phasen der Signale, die bei den jeweiligen Abtastungen erfasst werden, einander angepasst. Als eine Folge wird die kohärente Integration ermöglicht. Jedoch ist es bei der Berechnung der Phase im Ausdruck (17) erforderlich, die relative Geschwindigkeit v des Ziels zu kennen.Accordingly, if the phase calculated from the expression (17) is compensated with respect to the signal detected in each of the samples, the phases of the signals detected in the respective samples are matched. As a result, the coherent integration is enabled. However, in the calculation of the phase in Expression (17), it is necessary to set the relative velocity v of To know the target.
Die
Energieberechnungsschaltung
Der
Spitzenerfassungsvorgang in der ersten Erfassungsschaltung
Die
erste Erfassungssignal-Akkumulationsschaltung
Die ersten Erfassungssignale werden durch mehrere Beobachtungen aufgrund eines Aufwärtschirps und mehrere Beobachtungen aufgrund eines Abwärtschirps akkumuliert.The first detection signals are due to multiple observations an upwards chirp and several observations accumulated due to a downslope.
Die durch die Aufwärtschirpbeobachtung erhaltene Spitzenfrequenz und die durch die Abwärtschirpbeobachtung erhaltene Spitzenfrequenz werden miteinander kombiniert, um den relativen Abstand und die relative Geschwindigkeit des Reflexionsobjekts, das ein Ziel ist, zu berechnen. Das bekannte Verfahren kann als das Berechnungsverfahren verwendet werden.The through the up-gauge monitoring received peak frequency and that obtained by the Abwärtschirpbeobachtung Peak frequency are combined to give the relative Distance and the relative speed of the reflection object, which is a goal to calculate. The known method can as the calculation method will be used.
Das erste Erfassungssignal wird durch mehrere Abtastungen erhalten. Daher wird vorgeschlagen, dass der Abstands- und Geschwindigkeitsmessvorgang durchgeführt wird unter Verwendung nur der Spitzenfrequenz, die zuerst erfasst wird in zumindest einer vorbestimmten Anzahl von Aufwärtschirpmessungen und der Spitzenfrequenz, die zuerst erfasst wird in zumindest einer vorbestimmten Anzahl von Abwärtschirpmessungen.The first detection signal is obtained by several samples. Therefore, it is suggested that the distance and speed measurement process carried out is recorded using only the peak frequency first will be in at least a predetermined number of up-chop measurements and the peak frequency that is detected first in at least one predetermined number of Abwärtschirpmessungen.
Dieser
Vorgang hat die Wirkung der Reduzierung des falschen Alarms, der
bewirkt wird durch eine niedrigere Einstellung des Schwellenwerts
der ersten Erfassungsschaltung
Die
Phasenkompensationsbetrags-Berechnungsschaltung
Die vorliegende Erfindung ist ausreichend wirksam bei einem Radar, der die Frequenzmodulation durchführt, wie der FMCW-Radar oder der FMICW-Radar, aber da dem Ausdruck (17) in dem normalen Impulsradar, der nur die Impulsmodulation durchführt, genügt ist, ist es möglich, denselben kohärenten Integrationsvorgang anzuwenden.The The present invention is sufficiently effective in a radar that performs the frequency modulation, like the FMCW radar or the FMICW radar, but since the expression (17) in the normal pulse radar, which performs only the pulse modulation is sufficient Is it possible, the same coherent one Apply integration process.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Radarvorrichtung vorgesehen, die Wellen in einen Raum ausstrahlt, die Wellen, die durch ein fortwähren, existierendes Objekt reflektiert und gestreut wurden, empfängt und die empfangenen Wellen einer Signalverarbeitung unterzieht, um das Objekt zu messen, welche Radarvorrichtung enthält: die Sendeantenne, die die Wellen in den Raum ausstrahlt, die Empfangsantenne, die die von dem Objekt reflektierten und gestreuten Wellen aus dem Raum aufnimmt; die Empfangsschaltung, die die von der Empfangsantenne eingegebenen, empfangenen Wellen erfasst, um ein empfangenes Signal zu erzeugen; die Fourier-Transformationsschaltung, die das empfangene Signal innerhalb eines gegebenen Zeitbereichs emp fängt und das empfangene Signal der Fourier-Transformation unterzieht, um die Fourier-Transformation des empfangenen Signals zu berechnen; und die Integrationsprozessschaltung, die die Fourier-Transformationen des empfangenen Signals, die in mehreren Zeitbereichen berechnet sind, in jeder derselben Frequenzen integriert. Mit der vorstehenden Konfiguration wird der Erfassungsvorgang in einer kürzeren Periode in einem kürzeren Abstand wiederholt, der ausreichend höher in dem S/N-Verhältnis des empfangenen Signals ist und der Integrationsvorgang wird in einem längeren Zeitbereich selbst bei einem längeren Abstand, der ausreichend höher in dem S/N-Verhältnis des empfangenen Signals ist, durchgeführt. Als eine Folge ist es möglich, das Zielerfassungsvermögen sowohl bei dem kürzeren Abstand als auch dem längeren Abstand zu verbessern.As described above is according to this embodiment provided the radar device that emits waves in a room, the waves that keep going through a existing object were reflected and scattered, receives and the received waves undergo a signal processing to the object to measure which radar device contains: the transmitting antenna that the Waves in the room radiates, the receiving antenna, the of receiving reflected and scattered waves from the space; the receiving circuit receiving the input from the receiving antenna, detected waves to generate a received signal; the Fourier transform circuit which receives the received signal within a given time range and the received signal the Fourier transform undergoes the Fourier transform to calculate the received signal; and the integration process circuit, the Fourier transforms of the received signal, which in multiple time ranges, in each of the same frequencies integrated. With the above configuration, the detection process becomes in a shorter time Period in a shorter one Repeat distance sufficiently higher in the S / N ratio of received signal and the integration process is in one longer Time range even with a longer one Distance that is sufficiently higher in the S / N ratio of the received signal is performed. As a result, it is possible, the target acquisition capacity both at the shorter distance as well as the longer one Improve distance.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Bei dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Phasenverschiebung, die im Verhältnis zu der relativen Geschwindigkeit des Ziels und der Abtaststartzeitdifferenz ist, kompensiert, um die kohärente Integration durchzuführen. In diesem Fall ist es erforderlich, die vorläufige Erfassung (erste Erfassung) durchzuführen, um die relative Geschwindigkeit des Ziels zu berechnen. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Phase ohne Durchführung des ersten Erfassungsvorgangs korrigiert wird.at the above-described first embodiment The phase shift is proportional to the relative velocity of the target and the sampling start time difference is compensated to the coherent To perform integration. In this case, it is necessary to perform the preliminary detection (first detection) calculate the relative speed of the target. following becomes an embodiment described in which the phase without performing the first detection process is corrected.
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Vorgang von der Erzeugung
der gesendeten Wellen durch den Oszillator
Dass die Fourier-Transformation bei den mehreren Abtastsignalen durchgeführt wird, bedeutet die Durchführung der kohärenten Integration unter der Annahme verschiedener relativer Geschwindigkeiten v, um die Integrationsergebnisse des S/N-Verhältnisses zu erhalten, das bei der relativen Geschwindigkeit höher ist.That the Fourier transform is performed on the plurality of strobe signals, means the execution the coherent one Integration assuming different relative speeds v to obtain the integration results of the S / N ratio, which is at the relative speed higher is.
Die
Erfassungsschaltung
Die Schwebungsfrequenz, die in der Spitze erfasst wurde, wird als das Erfassungsergebnis ausgegeben.The Beating frequency detected in the peak is called the Detection result output.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, da die Integration zwischen den Abtastungen ohne Durchführung des ersten Erfassungsvorgangs durchgeführt werden kann, das Erfassungsvermögen bei dem größeren Abstand mit der einfachen Signalverarbeitungskonfiguration zu verbessern.According to the second embodiment Is it possible, because the integration between the samples without performing the the first acquisition process can be performed, the collection capacity at the greater distance to improve with the simple signal processing configuration.
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Die
vorstehenden Ausführungsbeispiele
sind Ausführungsbeispiele
für den
Fall, dass die Interabtastveränderung
der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts ignoriert werden
kann. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel
beschrieben, bei dem für
den Fall, dass die Interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der
Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden kann, die durch diesen
Einfluss bewirkte Phasenverschiebung kompensiert wird. Es ist festzustellen,
dass
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der Radarvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
beschrieben. Die Arbeitsweise, gemäß der der Oszillator
Es
wird angenommen, dass viele 1 und 2 mit höherem S/N-Verhältnis unter
den Signalen erfasst werden, die in der ersten Erfassungssignal-Akkumulationsschaltung
Ausdruck (14) für das Ziel 1 mit höherem S/N-Verhältnis: Expression (14) for the target 1 with higher S / N ratio:
Ausdruck (14) für das Ziel 2 mit höherem S/N-Verhältnis: Expression (14) for the target 2 with higher S / N ratio:
Es ist festzustellen, dass r1 und r2 Abstände der jeweiligen Ziele mit höherem S/N-Verhältnis sind, und v1 und v2 sind Geschwindigkeiten der jeweiligen Ziele mit dem höheren S/N-Verhältnis. Wenn er durch Matrix und Vektor dargestellt wird, wird der Ausdruck (14) wie folgt dargestellt.It should be noted that r 1 and r 2 are distances of the respective targets with higher S / N ratio, and v 1 and v 2 are speeds of the respective targets having the higher S / N ratio. When represented by matrix and vector, expression (14) is represented as follows.
Die vorstehende simultane lineare Gleichung wird gelöst, um hierdurch v1, v2, Δα2, Δα3 und Δα4 zu erhalten. Es ist zu beachten, dass der Grund, weshalb die Geschwindigkeit unbekannt ist, darin liegt, dass die Beobachtungszeit des bei der Interabtastintegration verwendeten Signals länger ist als die für den Fall, dass die Interabtastintegration nicht durchgeführt wird, und daher ist eine Genauigkeit des Koeffizienten des Phasenkorrekturglieds (des ersten Glieds der rechten Seite jeweils in dem Ausdruck (14-1) und dem Ausdruck (14-2)), die im Verhältnis zu der Beobachtungszeit tl ist, für die kohärente Integration erforderlich.The above simultaneous linear equation is solved to thereby obtain v 1 , v 2 , Δα 2 , Δα 3 and Δα 4 . It is to be noted that the reason why the speed is unknown is that the observation time of the signal used in the inter-sampling integration is longer than that in the case where the inter-sampling integration is not performed, and therefore an accuracy of the coefficient of the Phase correcting member (the first term of the right side each in the expression (14-1) and the expression (14-2)), which is in proportion to the observation time t l , required for the coherent integration.
Das
vorbeschriebene erhaltene Δαl wird
anhand des Ziels mit höherem
S/N-Verhältnis
berechnet. Jedoch stellend diese Werte die Charakteristik der Hardware
der Radarvorrichtung dar und hängen
nicht von dem Ziel ab. Daher ist es möglich, wenn Δαl verwendet
wird, die Phasenkompensation bei anderen Zielen durchzuführen. D.
h., die Phasenkompensationsbetrags-Berechnungsschaltung
Die
Phasenkompensationsschaltung
Das Verfahren zum Berechnen von Δαl auf der Grundlage der beiden Ziele mit höheren S/N-Verhältnis wird vorstehend beschrieben, jedoch kann in dem Fall, dass drei oder mehr Ziele mit höheren S/N-Verhältnis vorhanden sind, Δαl auf der Grundlage der empfangenen Signale von drei oder mehr Zielen mit höherem S/N-Verhältnis berechnet werden. Als ein Verfahren gibt es ein Verfahren, bei dem mehrere Kombinationen der beiden Ziele mit höherem S/N-Verhältnis gesetzt werden, und der Durchschnitt von Δαl, das durch die jeweiligen Kombinationen berechnet wurde, wird als ein endgültiges Schätzergebnis gebildet. Alternativ gibt es ein Verfahren, bei dem die Beziehungen des Ausdrucks (14), die für zumindest drei Ziele mit höherem S/N-Verhältnis erhalten wurden, miteinander kombiniert werden, um Δαl durch die Fehlerquadratmethode zu berechnen. In jedem Fall wird die Anzahl von empfangenen Signalen, die für die Schätzung verwendet werden, erhöht, und so ist es möglich, die Schätzge nauigkeit von Δαl zu verbessern.The method of calculating Δα l based on the two targets having a higher S / N ratio is described above, but in the case where there are three or more targets having a higher S / N ratio, Δα 1 may be based on of the received signals from three or more targets with higher S / N ratio. As a method, there is a method in which a plurality of combinations of the two targets having a higher S / N ratio are set, and the average of Δα l calculated by the respective combinations is formed as a final estimation result. Alternatively, there is a method in which the relations of the expression (14) obtained for at least three higher S / N ratio targets are combined to calculate Δα 1 by the least squares method. In any case, the number of received signals used for the estimation is increased, and thus it is possible to improve the estimation accuracy of Δα l .
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel möglich, selbst für den Fall, dass die Stabilität der Radarvorrichtung ungenügend hoch und die Interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden kann, eine Verbesserung des Erfassungsvermögens aufgrund der kohärenten Interabtastintegration zu realisieren.As As described above, it is according to the third embodiment possible, even for the case that stability the radar device insufficient high and the inter-sampling change the transmission frequency at the time of the sampling start are not ignored can, an improvement of the detection capability due to the coherent inter-sampling integration to realize.
Viertes AusführungsbeispielFourth embodiment
Das vorbeschriebene dritte Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel für den Fall, dass die interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden kann, die durch diesen Einfluss bewirkte Phasenverschiebung kompensiert wird. In gleicher Weise wird ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben, das die durch die Interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts bewirkte Phasenverschiebung kompensiert.The above-described third embodiment is an embodiment for the Case, that the interscast change the transmission frequency at the time of the sampling start are not ignored can compensate for the phase shift caused by this influence becomes. In the same way, another embodiment will be described, that by the interabtast change the transmission frequency at the time of the sample start caused phase shift compensated.
Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise der Radarvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
beschrieben. Der Oszillator
Die
Phasenkompensationsschaltung
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel möglich, selbst für den Fall, dass die Stabilität der Radarvorrichtung nicht ausreichend hoch ist und die Interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden kann, eine Verbesserung des Erfassungsvermögens aufgrund der kohärenten Interabtastintegration ähnlich wie bei dem vorstehenden dritten Ausführungsbeispiel zu realisieren.As As described above, it is according to the fourth embodiment possible, even for the case that stability the radar device is not high enough and the inter-sampling change the transmission frequency at the time of the sampling start are not ignored can improve the detection capability due to the coherent inter-sample integration much like to realize in the above third embodiment.
Fünftes AusführungsbeispielFifth embodiment
Das
vorbeschriebene dritte und vierte Ausführungsbeispiel sind Ausführungsbeispiele,
bei denen für den
Fall, dass die Interabtastveränderung
der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden
kann, die durch diesen Einfluss bewirkte Phasenverschiebung kompensiert
wird. Insbesondere wird der Interabtastveränderungsbetrag der Sendefrequenz
zu der Zeit des Abtaststarts berechnet und der Phasenkompensationsbetrag
wird geschätzt.
Bei der Schätzung
wird der Abstand des Ziels mit höherem
S/N-Verhältnis
erhalten durch Verwendung des Ergebnisses, das von der ersten Erfassungsabstand-
und -geschwindigkeitsmessschaltung
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Radarvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben. Es wird nun angenommen, dass drei Ziele mit höherem S/N-Verhältnis erfasst werden. Für diese drei Ziele mit höherem S/N-Verhältnis wird Ausdruck (14) wie folgt dargestellt.When next The operation of the radar apparatus according to the fifth embodiment will be described. It is now assumed that three targets with higher S / N ratio are detected become. For these three goals with higher S / N ratio Expression (14) is represented as follows.
Ausdruck (14) für das Ziel 1 mit höherem S/N-Verhältnis: Expression (14) for the target 1 with higher S / N ratio:
Ausdruck (14) für das Ziel 2 mit höherem S/N-Verhältnis: Expression (14) for the target 2 with higher S / N ratio:
Ausdruck (14) für das Ziel 3 mit höherem S/N-Verhältnis: Expression (14) for target 3 with higher S / N ratio:
In diesen Ausdrücken sind die Unbekannten die neun werte v1, v2, v3, r1, r2, r3, Δα2, Δα3 und Δα4. Demgegenüber sind die gemessenen Werte insgesamt die neuen Werte ΔΦ1,l, ΔΦ2,l und ΔΦ3,l (l = 1, 2, 3). Die Anzahl der Unbekannten ist gleich der der beobachteten Werte, so dass es möglich ist, Δαl durch Lösen der simultanen Gleichung zu schätzen.In these terms, the unknowns are the nine values v 1 , v 2 , v 3 , r 1 , r 2 , r 3 , Δα 2 , Δα 3 and Δα 4 . On the other hand, the measured values as a whole are the new values ΔΦ 1, l , ΔΦ 2, l and ΔΦ 3, l (l = 1, 2, 3). The number of unknowns is equal to that of the observed values, so that it is possible to estimate Δα l by solving the simultaneous equation.
Unter der Annahme, dass die Anzahl von Zielen mit höherem S/N-Verhältnis gleich N ist, ist die Anzahl der Unbekannten gleich 2N + 3, und die Anzahl von beobachteten Werten ist 3N. In dem Fall, in welchem N gleich drei oder mehr ist, ist die Anzahl von beobachteten Werten als die der Unbekannten, so dass die Unbekannten geschätzt werden können. Es ist zu beachten, dass die simultane Gleichung das Produkt aus dem Abstand und Δαl enthält, so dass die simultane Gleichung eine nichtlineare Gleichung ist. Daher wird die Unbekannte durch die nichtlinear optimierende Weise geschätzt. Das normalerweise bekannte Verfahren kann für die nichtlinear optimierende Weise verwendet werden. Die anderen Vorgänge sind identisch mit den Operationen bei dem vierten Ausführungsbeispiel.Assuming that the number of targets with higher S / N ratio is N, the number of unknowns is 2N + 3, and the number of observed values is 3N. In the case where N is three or more, the number of observed values is that of the unknown, so that the unknowns can be estimated. It should be noted that the simultaneous equation contains the product of the distance and Δα l , so that the simultaneous equation is a non-linear equation. Therefore, the unknown is estimated by the nonlinear optimizing manner. The normally known method can be used for the non-linear optimizing manner. The other operations are identical to the operations in the fourth embodiment.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Arbeitsweise der Abtaststartsendefrequenz-Schätzschaltung
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel möglich, selbst für den Fall, dass die Stabilität der Radarvorrichtung nicht ausreichend hoch ist und die Interabtastveränderung der Sendefrequenz zu der Zeit des Abtaststarts nicht ignoriert werden kann, eine Verbesserung des Erfassungsvermögens aufgrund der kohärenten Interabtastintegration ähnlich wie bei dem vorstehenden dritten Ausführungsbeispiel zu realisieren.As As described above, it is possible according to the fifth embodiment, even in the case, that stability the radar device is not high enough and the inter-sampling change the transmission frequency at the time of the sampling start are not ignored can improve the detection capability due to the coherent inter-sample integration much like to realize in the above third embodiment.
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