JP2001116830A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車に搭載されるレーダシステムのよう
に、複数の検知エリアを同時に必要とするシステムに適
用することができるレーダ装置を得る。 【解決手段】 短距離に存在する目標を検知したい短距
離用方向１４には、パルス幅が短い短距離検知用送信波
２３を放射し、中程の距離に存在する目標を検知したい
中距離用方向１５には、パルス幅が中間の中距離検知用
送信波２４を放射し、長距離に存在する目標を検知した
い長距離用方向１６には、パルス幅が長い長距離検知用
送信波２５を放射することにより、１台のレーダ装置
を、複数の検知エリアを有するレーダ装置として機能さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、最大検知距離の
異なる複数の検知エリアを有するレーダ装置に関し、特
に自動車等の車両に搭載され例えば車間距離警報発生シ
ステムを構成するのに適したレーダ装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーダ装置として、例えば、吉田
孝 監修，「改訂 レーダ技術」，電子情報通信学会
編，１９９６年，第一頁に記載されたパルスレーダ装置
がある。図４は従来のパルスレーダ装置による距離測定
の原理を示す模式図である。図４において、パルスレー
ダ装置３４は、電波を短い時間で区切って目標４０に向
けて送信する送信機３５と送信アンテナ３６ａ、目標４
０より戻ってくる反射波を受信する受信アンテナ３６ｂ
と受信機３７、及び指示器３８より構成されている。な
お、指示器３８は、電波送受信時に送信機３５より出力
された同期パルスと受信機３７からの受信電波を共に信
号処理して、目標までの距離、レーダ装置と目標とが相
対運動している場合は相対速度、目標の位置角度などを
表示する。

【０００３】ここで、パルスレーダ装置の測距機能に注
目すると、目標４０との間の距離をＲ、電波が送信アン
テナ３６ａから送信された時間と目標４０で反射されて
受信アンテナ３６ｂで受信されるまでの時間との差、す
なわち時間差をＴとしたとき、距離Ｒと時間差Ｔとの間
に式（１）が成立する。 Ｒ＝ＣＴ／２ ・・・・ （１） ここで、Ｃは光速である。従って、パルスレーダ装置３
４は電波を送信した時間と、その電波が目標４０に反射
して受信されるまでの時間との時間差Ｔを計測して上記
（１）式より距離を測定する。パルスレーダにおいて
は、探知しようとする距離が決まると、送信パルスがそ
の覆域の最大距離の往復に要する時間を周期とし、繰り
返し送信される。従って最初のパルスが最大距離の目標
から再放射され、レーダに戻ってくるまで次のパルスは
送信されない。また、最小検知距離は送信パルスが出て
から、送受信切換器３９の動作が受信状態に回復するま
での時間で決定され、概ね送信パルス幅に比例する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は上
記のように構成されているので、最大検知距離を増大さ
せるには送信パルス幅を広くする必要があった。このた
め近距離の目標で反射された反射波は、送信パルスが送
信されている最中にレーダ装置へ戻り、受信機への切換
えが行われていないために受信することが不可能であ
り、近距離の目標を探知できないといった問題があっ
た。また、当然、近距離の目標を検知するために送信パ
ルス幅を短くすれば、最大検知距離が低下すると言った
問題があった。さらに、例えば自動車に搭載して死角に
当たる方向の目標を検知するレーダ装置の場合、１台の
自動車に死角は複数存在し、各死角によって必要とする
最大検知距離が異なるのが普通である。また、自動車の
前方は死角には当たらないが、車間距離制御を行う場合
は必要となる検知エリアである。このように複数の検知
エリアを同時に必要とする車載用レーダにおいては、短
距離検知か長距離検知かどちらかを犠牲にしなくてはな
らないと言った問題があった。

【０００５】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、短距離に存在する目標を検知したい方
向には、パルス幅が短い短距離検知用送信波を放射し、
長距離に存在する目標を検知したい方向には、パルス幅
が長い長距離検知用送信波を放射するようにして、即ち
各方向について設定した最大検知距離に応じたパルス幅
の送信波をそれぞれの方向に放射するようにして、１台
のレーダ装置で、最大検知距離の異なる複数の検知エリ
アの目標を検知可能にしたレーダ装置を得ることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ装
置は、一周期毎に、パルス幅が異なる複数の送信パルス
を所定の間隔で発生するように構成されると共に、複数
の送信パルスの各パルス幅が、目標を検知する方向とし
て予め設定された複数の目標検知方向のそれぞれについ
て、設定された最大目標検知距離に基づいて決定されて
いる送信パルス発生装置、送信パルスの発生と同期し
て、各目標検知方向に、それぞれの方向の最大目標検知
距離に応じたパルス幅の送信パルスを放射すると共に放
射された方向の目標からの反射波を受けることができる
ように構成されたアンテナ装置、及びこのアンテナ装置
で受けた反射波を処理して各目標検知方向毎に目標に関
する情報を出力するように構成された信号処理装置を備
えたものである。

【０００７】また、アンテナ装置は、複数の目標検知方
向のそれぞれについて独立した複数のアンテナと、パル
ス幅が異なる複数の送信パルスの発生と同期して、各送
信パルスが対応した目標検知方向に放射されるように、
複数のアンテナの接続を切り換えるアンテナ切り換え器
とを備えているものである。さらに、送信パルス発生装
置は、それぞれが周波数変調された複数の送信パルスを
発生するように構成され、信号処理装置は、アンテナ装
置で受けた反射波をパルス圧縮した後信号処理するよう
に構成されているものである。また、送信パルスは、周
波数が直線状に増加するように周波数変調され、信号処
理される反射波は、遅延時間が周波数に対して直線状に
変化する分散型遅延線を用いてパルス圧縮されているも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１によるレーダ装置を示す構成図、図２は各部の信号波
形を説明する説明図である。図１において、１は発振
器、２はパルス発生器、３はＦＭ変調器、４は搬送波発
振器、５はアップコンバータ、６は短距離検知用アンテ
ナ、７は中距離検知用アンテナ、８は長距離検知用アン
テナ、９はアンテナ切り換え器、１０は分散型遅延線、
１１はミキサ、１２は９０度移相器、１３は信号処理回
路、Ｃはサーキュレータである。上記の構成において、
発振器１は、ＣＷの発振器である。パルス発生器２は、
図２（ａ）に示すパルスを発生すると共に、発振器１の
信号を変調し、図２（ｂ）に示す信号をＦＭ変調器３へ
出力する。

【０００９】パルス発生器２は、１周期Ｔ毎に短パルス
１７、中パルス１８、長パルス１９を発生する。ここ
で、短パルス１７のパルス幅は、目標を検知する方向と
して予め設定された複数の目標検知方向のうち短距離用
方向１４について、設定された最大目標検知距離に基づ
いて決定されている。同様に、中パルス１８のパルス幅
は、中距離用方向１５について、設定された最大目標検
知距離に基づいて決定されている。また、長パルス１９
のパルス幅は、長距離用方向１６について、設定された
最大目標検知距離に基づいて決定されている。さらに、
短パルス１７と中パルス１８との間隔Ａ１は、後述する
短距離検知用送信波２３によって短距離用方向１４の最
大検知距離にある目標を検知することが出来る間隔に設
定されている。同様に、中パルス１８と長パルス１９と
の間隔Ａ２は、後述する中距離検知用送信波２４によっ
て中距離用方向１５の最大検知距離にある目標を検知す
ることが出来る間隔に、長パルス１９と短パルス１７と
の間隔Ａ３は、後述する長距離検知用送信波２５によっ
て長距離用方向１６の最大検知距離にある目標を検知す
ることが出来る間隔に設定されている。

【００１０】次に、短パルス１７、中パルス１８、長パ
ルス１９は、それぞれＦＭ変調器３により周波数が時間
に対して、例えば直線状に増加するようにＦＭ変調され
る。図２（ｃ）は、ＦＭ変調器３の出力であるＦＭ変調
短パルス２０、ＦＭ変調中パルス２１、ＦＭ変調長パル
ス２２を示している。なお、周波数が時間に対して直線
状に増加する傾きは、各パルスについて同一である。従
って、パルス幅が長い程周波数変動量Δｆは大きくな
る。これらのＦＭ変調パルスは、アップコンバータ５に
より搬送波発振器４の信号と共にアップコンバートさ
れ、短距離検知用送信波２３、中距離検知用送信波２
４、長距離検知用送信波２５が生成される。図２（ｄ）
はこれらの送信波を示している。なお、図２において、
（ｄ），（ｅ）の時間軸の尺度は、（ａ）〜（ｃ）と異
なっている。

【００１１】次に、アンテナ切り換え器９は、短パルス
１７が発生すると同時に、短距離検知用アンテナ６が動
作する様にスイッチングされ、短距離検知用送信波２３
が送信される。同様に、中パルス１８が発生すると同時
に、中距離検知用アンテナ７にスイッチングされ中距離
検知用送信波２４が、長パルス１９が発生すると同時
に、長距離検知用アンテナ８がスイッチングされ長距離
検知用送信波２５が送信される。これにより短距離用方
向１４へは短距離検知用送信波２３が送信され、短距離
検知用アンテナ６で短距離反射波２９を受信する。同様
に、中距離用方向１５へは中距離検知用送信波２４が送
信され、中距離検知用アンテナ７で中距離反射波３０を
受信し、長距離用方向１６へは長距離検知用送信波２５
が送信され、長距離検知用アンテナ８で長距離反射波３
１を受信する。これらの反射波は、遅延時間が周波数に
対して直線状に変化する分散型遅延線１０を用いて復調
される。この復調により短距離反射波２９は短距離復調
波２６となる。同様に中距離反射波３０は中距離復調波
２７に、長距離反射波３１は長距離復調波２８に復調さ
れる。

【００１２】これらの復調波は、信号処理回路１３によ
り、短距離復調波２６の尖頭値と短距離検知用送信波２
３の送信開始時との時間差を計測することで、短距離検
知範囲内に存在する目標までの距離が計測される。ま
た、発振器１の信号を等分配し、片方の信号に移相器１
２で９０度の位相差をつけ、それらをミキサ１１で短距
離復調波２６とミキシングすることによりＩ−Ｑ信号が
得られる。Ｉ−Ｑ信号は信号処理回路１３に入力され、
Ｉ−Ｑ検波器を用いてドップラーシフトを検出すること
により、短距離検知範囲内に存在する目標との相対速度
が計算される。同様に、中距離検知範囲内に存在する目
標については、中距離復調波２７の尖頭値と中距離検知
用送信波２４の送信開始時との時間差で目標までの距離
が、中距離復調波２７より求まるＩ−Ｑ信号から目標と
の相対速度が計算され、長距離検知範囲内に存在する目
標については、長距離復調波２８の尖頭値と長距離検知
用送信波２５の送信開始時との時間差で目標までの距離
が、長距離復調波２８より求まるＩ−Ｑ信号から目標と
の相対速度が計算される。

【００１３】なお、実施の形態１では、３個のアンテナ
の送信波放射方向が同じになっているが、各アンテナの
送信波放射方向は自由に設定できる。

【００１４】実施の形態２．図３は実施の形態２を説明
する説明図であり、図１に示す実施の形態１のシステム
を車両用として自動車に適用したものである。図３にお
いて、短距離検知用アンテナ６は自車両３２の側方に設
置され、短距離用方向１４を自車両３２の真横とし、短
距離検知用送信波２３を送り、短距離反射波２９を受信
できる検知範囲を自車両３２から隣の車線３３のみとし
ている。また、中距離検知用アンテナ７は自車両３２の
斜め４５度後側方に設置され、中距離用方向１５を自車
両３２の４５度後側方とし、中距離検知用送信波２４を
送り、中距離反射波３０を受信できる検知範囲を自車両
３２から斜め４５度後側方の車線３３のみとしている。
さらに、長距離検知用アンテナ８は自車両３２の真後ろ
に設置し、長距離用方向１６を自車両３２の真後ろと
し、長距離検知用送信波２５を送り、長距離反射波３１
を受けられる検知範囲を自車両３２から後方としてい
る。なお、後方の検知範囲は、システムの機能によって
異なるが、この例では３０ｍとしている。

【００１５】以上の構成により自車両の真横方向、斜め
４５度方向、真後ろ方向の３方向を必要とする範囲のみ
で検知することができる。なお、上記実施の形態２で
は、自車両の真横方向、斜め４５度方向、真後ろ方向の
３方向としているが、自車両の前方を加えてもよく、さ
らに、自車両の左側も検知できるようにしてもよい。シ
ステムの機能に合わせて自由に設定することが出来る。

【００１６】上記実施の形態１及び実施の形態２では、
短距離検知用アンテナ６，中距離検知用アンテナ７及び
長距離検知用アンテナ８をそれぞれ独立したアンテナと
しているが、１個のアンテナで共用してもよい。例え
ば、１個のアンテナを機械的に回転させるとか、或いは
電子走査アンテナを使って、ある方向で短距離検知用送
信波の送受を行い、他の方向で中距離検知用送信波の送
受を行い、さらに他の方向で長距離検知用送信波の送受
を行ってもよい。また、実施の形態１及び実施の形態２
では、パルス圧縮レーダを用いているので、次のような
利点がある。即ち、例えば中距離検知用送信波が何らか
の理由で中距離検知範囲外の物体から反射されたとき、
反射波の戻ってくる時間の関係から長距離反射波とほぼ
同時に長距離検知用アンテナに受信された場合でも、受
信し圧縮された時のパルス幅が違うので、識別が容易で
あるという利点がある。しかし、パルス圧縮レーダでな
い通常のパルスレーダであっても、発明が解決しようと
する課題は解決することができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、一周期
毎に、パルス幅が異なる複数の送信パルスを所定の間隔
で発生するように構成されると共に、複数の送信パルス
の各パルス幅が、目標を検知する方向として予め設定さ
れた複数の目標検知方向のそれぞれについて、設定され
た最大目標検知距離に基づいて決定されている送信パル
ス発生装置、送信パルスの発生と同期して、各目標検知
方向に、それぞれの方向の最大目標検知距離に応じたパ
ルス幅の送信パルスを放射すると共に放射された方向の
目標からの反射波を受けることができるように構成され
たアンテナ装置、及びこのアンテナ装置で受けた反射波
を処理して各目標検知方向毎に目標に関する情報を出力
するように構成された信号処理装置を備えたものである
から、複数の検知エリアを同時に必要とするレーダシス
テムにおいて、短距離検知か長距離検知かどちらかを犠
牲にしなくてはならないと言った課題が解決されるとい
う効果を有する。

【００１８】また、送信パルス発生装置は、それぞれが
周波数変調された複数の送信パルスを発生するように構
成され、信号処理装置は、アンテナ装置で受けた反射波
をパルス圧縮した後信号処理するように構成されている
ものであるから、それぞれの復調波のパルス幅も変わる
ことから、他の検知範囲からの復調波との分離が容易に
できる。これにより車載用レーダのような、複数の検知
エリアを同時に必要とするシステムに適用することが可
能になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図
である。

【図２】 各部の信号波形を説明する説明図である。

【図３】 実施の形態２を説明する説明図である。

【図４】 従来のパルスレーダ装置による距離測定の原
理を示す模式図である。

【符号の説明】 １ 発振器、２ パルス発生器、３ ＦＭ変調器、４
搬送波発振器、５ アップコンバータ、６ 短距離検知
用アンテナ、７ 中距離検知用アンテナ、８ 長距離検
知用アンテナ、９ アンテナ切り換え器、１０ 分散型
遅延線、１１ ミキサ、１２ ９０度移相器、１３ 信
号処理回路、１４ 短距離用方向、１５ 中距離用方
向、１６ 長距離用方向、１７ 短パルス、１８ 中パ
ルス、１９ 長パルス、２０ ＦＭ変調短パルス、２１
ＦＭ変調中パルス、２２ ＦＭ変調長パルス、２３
短距離検知用送信波、２４ 中距離検知用送信波、２５
長距離検知用送信波、２６ 短距離復調波、２７ 中
距離復調波、２８ 長距離復調波、２９ 短距離反射
波、３０ 中距離反射波、３１ 長距離反射波、３２
自車両、３３ 車線、Ｃ サーキュレータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一周期毎に、パルス幅が異なる複数の送
   信パルスを所定の間隔で発生するように構成されると共
   に、上記複数の送信パルスの各パルス幅が、目標を検知
   する方向として予め設定された複数の目標検知方向のそ
   れぞれについて、設定された最大目標検知距離に基づい
   て決定されている送信パルス発生装置、 上記送信パルスの発生と同期して、上記各目標検知方向
   に、それぞれの方向の最大目標検知距離に応じたパルス
   幅の送信パルスを放射すると共に放射された方向の目標
   からの反射波を受けることができるように構成されたア
   ンテナ装置、 及びこのアンテナ装置で受けた反射波を処理して各目標
   検知方向毎に目標に関する情報を出力するように構成さ
   れた信号処理装置を備えたことを特徴とするレーダ装
   置。
2. 【請求項２】 アンテナ装置は、複数の目標検知方向の
   それぞれについて独立した複数のアンテナと、パルス幅
   が異なる複数の送信パルスの発生と同期して、各送信パ
   ルスが対応した目標検知方向に放射されるように、上記
   複数のアンテナの接続を切り換えるアンテナ切り換え器
   とを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーダ
   装置。
3. 【請求項３】 送信パルス発生装置は、それぞれが周波
   数変調された複数の送信パルスを発生するように構成さ
   れ、信号処理装置は、アンテナ装置で受けた反射波をパ
   ルス圧縮した後信号処理するように構成されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。
4. 【請求項４】 送信パルスは、周波数が直線状に増加す
   るように周波数変調され、信号処理される反射波は、遅
   延時間が周波数に対して直線状に変化する分散型遅延線
   を用いてパルス圧縮されていることを特徴とする請求項
   ３記載のレーダ装置。