JP2001174549A - レーダー装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーダー装置の測距精度を向上する。
【解決手段】 送出信号に同期した複数の周波数の正弦
波信号を発生し、それらの正弦波信号の中から反射信号
の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選択
し、選択した正弦波信号における反射信号の立ち上がり
時点の信号レベルを検出する。そして、検出した信号レ
ベルに基づいて逆三角関数により送出信号と反射信号の
位相差を演算し、演算した位相差に基づいて障害物まで
の距離を演算する。これにより、コサイン波信号の波形
の傾きが大きい範囲を用いて位相差を演算するので、正
確な位相差を演算することができ、測距精度が向上す
る。
波信号を発生し、それらの正弦波信号の中から反射信号
の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選択
し、選択した正弦波信号における反射信号の立ち上がり
時点の信号レベルを検出する。そして、検出した信号レ
ベルに基づいて逆三角関数により送出信号と反射信号の
位相差を演算し、演算した位相差に基づいて障害物まで
の距離を演算する。これにより、コサイン波信号の波形
の傾きが大きい範囲を用いて位相差を演算するので、正
確な位相差を演算することができ、測距精度が向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーダー装置に関
し、特に、その測距精度を改善したものである。
し、特に、その測距精度を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】障害物の方位と距離を検出するレーダー
装置が知られている（例えば、特開平７−３３３３３６
号公報参照）。この種のレーダー装置では、光あるいは
電磁波の信号を送出して障害物で反射された信号を受信
し、送出信号と受信信号との位相差の期間だけ抵抗器と
コンデンサーの直列回路の充電または放電を行い、コン
デンサーの端子電圧に応じた距離を障害物までの距離と
している。
装置が知られている（例えば、特開平７−３３３３３６
号公報参照）。この種のレーダー装置では、光あるいは
電磁波の信号を送出して障害物で反射された信号を受信
し、送出信号と受信信号との位相差の期間だけ抵抗器と
コンデンサーの直列回路の充電または放電を行い、コン
デンサーの端子電圧に応じた距離を障害物までの距離と
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーダー装置では、抵抗器とコンデンサーの直列回路の
充放電特性、つまり指数関数に沿って変化するコンデン
サーの端子電圧に基づいて距離を検出しているので、端
子電圧変化の傾きが小さい範囲では、位相差の期間、す
なわち充放電時間に対する端子電圧の精度が悪くなり、
測距精度が低下するという問題がある。
レーダー装置では、抵抗器とコンデンサーの直列回路の
充放電特性、つまり指数関数に沿って変化するコンデン
サーの端子電圧に基づいて距離を検出しているので、端
子電圧変化の傾きが小さい範囲では、位相差の期間、す
なわち充放電時間に対する端子電圧の精度が悪くなり、
測距精度が低下するという問題がある。
【０００４】従来のレーダー装置ではまた、抵抗器の抵
抗値とコンデンサーの容量のバラツキや、温度変化によ
るバラツキにより充放電特性の時定数が変化するため、
測距誤差を生じるという問題がある。
抗値とコンデンサーの容量のバラツキや、温度変化によ
るバラツキにより充放電特性の時定数が変化するため、
測距誤差を生じるという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、レーダー装置の測距精度
を向上することにある。
を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一実施の形態の各部の出
力信号を示す図２に対応づけて本発明を説明すると、 （１） 請求項１の発明は、所定周期で光または電磁波
の信号（図２ｂ）を送出する信号送出手段と、送出信号
（図２ｂ）が障害物で反射された信号（図２ｃ）を受信
する信号受信手段と、送出信号（図２ｂ）に同期した複
数の周波数の正弦波信号（図２ｆ〜ｈ）を発生する信号
発生手段と、複数の正弦波信号（図２ｆ〜ｈ）の中か
ら、反射信号（図２ｃ）の立ち上がり時点前後の波形の
傾きが大きいものを選択する正弦波選択手段と、正弦波
選択手段により選択された正弦波信号における反射信号
（図２ｃ）の立ち上がり時点の信号レベルを検出する信
号レベル検出手段と、信号レベル検出手段により検出さ
れた信号レベルに基づいて、逆三角関数により送出信号
（図２ｂ）と反射信号（図２ｃ）の位相差（図２ｄ）を
演算する位相差演算手段と、位相差演算手段により演算
された位相差（図２ｄ）に基づいて障害物までの距離を
演算する距離演算手段とを備える。 （２） 請求項２のレーダー装置の正弦波信号は、送出
信号（図２ｂ）と同一周波数の正弦波信号（図２ｇ）、
送出信号（図２ｂ）の周波数を分周した正弦波信号（図
２ｆ）、送出信号（図２ｂ）の周波数を逓倍した正弦波
信号（図２ｈ）である。 （３） 請求項３のレーダー装置は、信号発生手段によ
って、送出信号（図２ｂ）と同一周波数の正弦波信号
（図２ｇ）と、送出信号（図２ｂ）を１／２周期に分周
した正弦波信号（図２ｆ）と、送出信号（図２ｂ）を２
倍周期に逓倍した正弦波信号（図２ｈ）とを発生するよ
うにしたものである。 （４） 請求項４のレーダー装置を車両に用いられ、送
出信号（図２ｂ）を車両前方の二次元範囲に掃引する掃
引手段を備える。
力信号を示す図２に対応づけて本発明を説明すると、 （１） 請求項１の発明は、所定周期で光または電磁波
の信号（図２ｂ）を送出する信号送出手段と、送出信号
（図２ｂ）が障害物で反射された信号（図２ｃ）を受信
する信号受信手段と、送出信号（図２ｂ）に同期した複
数の周波数の正弦波信号（図２ｆ〜ｈ）を発生する信号
発生手段と、複数の正弦波信号（図２ｆ〜ｈ）の中か
ら、反射信号（図２ｃ）の立ち上がり時点前後の波形の
傾きが大きいものを選択する正弦波選択手段と、正弦波
選択手段により選択された正弦波信号における反射信号
（図２ｃ）の立ち上がり時点の信号レベルを検出する信
号レベル検出手段と、信号レベル検出手段により検出さ
れた信号レベルに基づいて、逆三角関数により送出信号
（図２ｂ）と反射信号（図２ｃ）の位相差（図２ｄ）を
演算する位相差演算手段と、位相差演算手段により演算
された位相差（図２ｄ）に基づいて障害物までの距離を
演算する距離演算手段とを備える。 （２） 請求項２のレーダー装置の正弦波信号は、送出
信号（図２ｂ）と同一周波数の正弦波信号（図２ｇ）、
送出信号（図２ｂ）の周波数を分周した正弦波信号（図
２ｆ）、送出信号（図２ｂ）の周波数を逓倍した正弦波
信号（図２ｈ）である。 （３） 請求項３のレーダー装置は、信号発生手段によ
って、送出信号（図２ｂ）と同一周波数の正弦波信号
（図２ｇ）と、送出信号（図２ｂ）を１／２周期に分周
した正弦波信号（図２ｆ）と、送出信号（図２ｂ）を２
倍周期に逓倍した正弦波信号（図２ｈ）とを発生するよ
うにしたものである。 （４） 請求項４のレーダー装置を車両に用いられ、送
出信号（図２ｂ）を車両前方の二次元範囲に掃引する掃
引手段を備える。
【０００７】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。
【０００８】
【発明の効果】（１） 以上説明したように請求項１の
発明によれば、送出信号に同期した複数の周波数の正弦
波信号を発生し、それらの正弦波信号の中から反射信号
の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選択
し、選択した正弦波信号における反射信号の立ち上がり
時点の信号レベルを検出する。そして、検出した信号レ
ベルに基づいて逆三角関数により送出信号と反射信号の
位相差を演算し、演算した位相差に基づいて障害物まで
の距離を演算するようにしたので、抵抗器とコンデンサ
ーの直列回路の充放電により位相差を求めていた従来の
レーダー装置に比べ、抵抗器やコンデンサーのバラツキ
や温度変化に起因した誤差を解消することができる上
に、コサイン波信号の波形の傾きが大きい範囲を用いて
位相差を演算するので、正確な位相差を演算することが
でき、それにより測距精度が向上する。 （２） 請求項２の発明によれば、正弦波信号を、送出
信号と同一周波数の正弦波信号、送出信号の周波数を分
周した正弦波信号、送出信号の周波数を逓倍した正弦波
信号としたので、それらの中から反射信号の立ち上がり
時点前後の波形の傾きが大きいものを選択することがで
き、位相差をより正確に演算することができ、それによ
り測距精度が向上する。 （３） 請求項３の発明によれば、送出信号と同一周波
数の正弦波信号と、送出信号を１／２周期に分周した正
弦波信号と、送出信号を２倍周期に逓倍した正弦波信号
とを発生するようにしたので、請求項２の上記効果に加
え、送出信号を１／２周期に分周した正弦波信号によ
り、１８０度位相が異なる位相差演算結果の中から正し
い位相差を求めることができる。 （４） 請求項４の発明によれば、車両前方の先行車や
障害物までの距離と方位を正確に求めることができ、追
従制御や車間制御の制御性能を向上させることができ
る。
発明によれば、送出信号に同期した複数の周波数の正弦
波信号を発生し、それらの正弦波信号の中から反射信号
の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選択
し、選択した正弦波信号における反射信号の立ち上がり
時点の信号レベルを検出する。そして、検出した信号レ
ベルに基づいて逆三角関数により送出信号と反射信号の
位相差を演算し、演算した位相差に基づいて障害物まで
の距離を演算するようにしたので、抵抗器とコンデンサ
ーの直列回路の充放電により位相差を求めていた従来の
レーダー装置に比べ、抵抗器やコンデンサーのバラツキ
や温度変化に起因した誤差を解消することができる上
に、コサイン波信号の波形の傾きが大きい範囲を用いて
位相差を演算するので、正確な位相差を演算することが
でき、それにより測距精度が向上する。 （２） 請求項２の発明によれば、正弦波信号を、送出
信号と同一周波数の正弦波信号、送出信号の周波数を分
周した正弦波信号、送出信号の周波数を逓倍した正弦波
信号としたので、それらの中から反射信号の立ち上がり
時点前後の波形の傾きが大きいものを選択することがで
き、位相差をより正確に演算することができ、それによ
り測距精度が向上する。 （３） 請求項３の発明によれば、送出信号と同一周波
数の正弦波信号と、送出信号を１／２周期に分周した正
弦波信号と、送出信号を２倍周期に逓倍した正弦波信号
とを発生するようにしたので、請求項２の上記効果に加
え、送出信号を１／２周期に分周した正弦波信号によ
り、１８０度位相が異なる位相差演算結果の中から正し
い位相差を求めることができる。 （４） 請求項４の発明によれば、車両前方の先行車や
障害物までの距離と方位を正確に求めることができ、追
従制御や車間制御の制御性能を向上させることができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を、車両前方の先行車や障
害物の方位と距離を検出するための車両用レーダー装置
に適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は車
両用に限定されるものではない。また、この一実施の形
態では光学式のレーザーレーダー装置を例に上げて説明
するが、本発明は光学式に限定されず、例えば電波式の
ミリ波レーダー装置、あるいは電磁波を用いたレーダー
装置にも適用することができる。
害物の方位と距離を検出するための車両用レーダー装置
に適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は車
両用に限定されるものではない。また、この一実施の形
態では光学式のレーザーレーダー装置を例に上げて説明
するが、本発明は光学式に限定されず、例えば電波式の
ミリ波レーダー装置、あるいは電磁波を用いたレーダー
装置にも適用することができる。
【００１０】図１は一実施の形態の構成を示す図であ
り、図２は各部の出力信号を示すタイムチャートであ
る。一実施の形態の車両用レーダー装置は、光信号送出
回路１から車両前方に光信号を送出し、車両前方の先行
車や障害物で反射された光信号を反射信号受信回路２で
受信する。
り、図２は各部の出力信号を示すタイムチャートであ
る。一実施の形態の車両用レーダー装置は、光信号送出
回路１から車両前方に光信号を送出し、車両前方の先行
車や障害物で反射された光信号を反射信号受信回路２で
受信する。
【００１１】基準信号発生回路３は、水晶発振器あるい
は温度補償回路を備えた発振器などを備え、図２ａに示
すように正確な所定周波数の矩形波クロック信号を発生
する。光信号送出回路１は、図２ｂに示すようにクロッ
ク信号に同期して光信号を送出する。制御回路４は光方
向変更機構５を駆動制御して光信号送出回路１から送出
された光信号を左右および上下に掃引し、車両前方を二
次元に走査する。反射信号受信回路２は、図２ｃに示す
ように先行車や障害物からの反射光を受光して電気信号
に変換する。
は温度補償回路を備えた発振器などを備え、図２ａに示
すように正確な所定周波数の矩形波クロック信号を発生
する。光信号送出回路１は、図２ｂに示すようにクロッ
ク信号に同期して光信号を送出する。制御回路４は光方
向変更機構５を駆動制御して光信号送出回路１から送出
された光信号を左右および上下に掃引し、車両前方を二
次元に走査する。反射信号受信回路２は、図２ｃに示す
ように先行車や障害物からの反射光を受光して電気信号
に変換する。
【００１２】車両前方の先行車や障害物からの反射信号
は、送出信号に対して先行車や障害物までの距離に応じ
た遅れを有している。位相差検出回路６は、送出信号
（図２ｂ）と反射信号（図２ｃ）との位相差θ（図２
ｄ）を検出し、位相差信号の立ち下がりエッジにおい
て、すなわち反射信号（２ｃ）の立ち上がり時点におい
てパルス信号（図２ｅ）を出力する。詳細を後述する
が、このパルス信号をＡ／Ｄ変換指令およびサンプルホ
ールド指令として用いる。
は、送出信号に対して先行車や障害物までの距離に応じ
た遅れを有している。位相差検出回路６は、送出信号
（図２ｂ）と反射信号（図２ｃ）との位相差θ（図２
ｄ）を検出し、位相差信号の立ち下がりエッジにおい
て、すなわち反射信号（２ｃ）の立ち上がり時点におい
てパルス信号（図２ｅ）を出力する。詳細を後述する
が、このパルス信号をＡ／Ｄ変換指令およびサンプルホ
ールド指令として用いる。
【００１３】分周変換回路７は、基準信号発生回路３の
クロック信号（図２ａ）を１／２周期に分周し、図２ｆ
に示すようなクロック信号の立ち上がりに同期したコサ
イン波信号に変換して出力する。つまり、クロック信号
（図２ａ）の２周期の間に分周変換回路７の出力信号が
１周期変化する。変換回路８は、クロック信号（図２
ａ）を図２ｇに示すようなクロック信号の立ち上がりに
同期したコサイン波信号に変換して出力する。つまり、
変換回路８の出力信号の周期はクロック信号と同一周期
である。
クロック信号（図２ａ）を１／２周期に分周し、図２ｆ
に示すようなクロック信号の立ち上がりに同期したコサ
イン波信号に変換して出力する。つまり、クロック信号
（図２ａ）の２周期の間に分周変換回路７の出力信号が
１周期変化する。変換回路８は、クロック信号（図２
ａ）を図２ｇに示すようなクロック信号の立ち上がりに
同期したコサイン波信号に変換して出力する。つまり、
変換回路８の出力信号の周期はクロック信号と同一周期
である。
【００１４】逓倍変換回路９は、クロック信号（図２
ａ）を２倍周期に逓倍し、図２ｈに示すようなクロック
信号の立ち上がりに同期したコサイン波信号に変換して
出力する。つまり、クロック信号（図２ａ）の１周期の
間に逓倍変換回路９の出力信号が２周期変化する。な
お、送信信号（図２ｂ）はクロック信号（図２ａ）に同
期しているから、分周変換回路７、変換回路８、逓倍変
換回路９の各コサイン波信号（図２ｆ、図２ｇ、図２
ｈ）は送信信号（図２ｂ）に同期している。
ａ）を２倍周期に逓倍し、図２ｈに示すようなクロック
信号の立ち上がりに同期したコサイン波信号に変換して
出力する。つまり、クロック信号（図２ａ）の１周期の
間に逓倍変換回路９の出力信号が２周期変化する。な
お、送信信号（図２ｂ）はクロック信号（図２ａ）に同
期しているから、分周変換回路７、変換回路８、逓倍変
換回路９の各コサイン波信号（図２ｆ、図２ｇ、図２
ｈ）は送信信号（図２ｂ）に同期している。
【００１５】この実施の形態では、変換回路７〜９の出
力信号が送出信号（図２ｂ）の立ち上がりに同期した余
弦波形であるから敢えて”コサイン波”と呼ぶが、正弦
波（サイン波）の９０度位相のずれた波形である。な
お、コサイン波あるいはサイン波を用いるのは、それら
の波形の周期と振幅（電圧）が既知である限り、任意の
時点の信号レベル（検出電圧）に基づいて逆三角関数に
より位相を容易に演算できるからである。
力信号が送出信号（図２ｂ）の立ち上がりに同期した余
弦波形であるから敢えて”コサイン波”と呼ぶが、正弦
波（サイン波）の９０度位相のずれた波形である。な
お、コサイン波あるいはサイン波を用いるのは、それら
の波形の周期と振幅（電圧）が既知である限り、任意の
時点の信号レベル（検出電圧）に基づいて逆三角関数に
より位相を容易に演算できるからである。
【００１６】Ａ／Ｄ変換器１０は、位相差検出回路６か
らのＡ／Ｄ変換指令（図２ｅ）に応答して分周変換回路
７の出力信号をＡ／Ｄ変換する。一方、サンプルホール
ド回路１１、１２、１３はそれぞれ、位相差検出回路６
からのサンプルホールド指令に応答して分周変換回路
７、変換回路８、逓倍変換回路９の出力信号を保持す
る。
らのＡ／Ｄ変換指令（図２ｅ）に応答して分周変換回路
７の出力信号をＡ／Ｄ変換する。一方、サンプルホール
ド回路１１、１２、１３はそれぞれ、位相差検出回路６
からのサンプルホールド指令に応答して分周変換回路
７、変換回路８、逓倍変換回路９の出力信号を保持す
る。
【００１７】図３は、クロック信号（図２ａ）１周期分
の分周変換回路７の出力信号（ａ）、変換回路８の出力
信号（ｂ）および逓倍変換回路９の出力信号（ｃ）を示
す。Ａ／Ｄ変換器１０は、上述したように、位相差信号
（図２ｄ）の立ち下がり時点に位相差検出回路６から出
力されるＡ／Ｄ変換指令（図２ｅ）に応答して、つまり
反射信号（図２ｃ）の立ち上がり時点で、分周変換回路
７の出力信号をＡ／Ｄ変換する。
の分周変換回路７の出力信号（ａ）、変換回路８の出力
信号（ｂ）および逓倍変換回路９の出力信号（ｃ）を示
す。Ａ／Ｄ変換器１０は、上述したように、位相差信号
（図２ｄ）の立ち下がり時点に位相差検出回路６から出
力されるＡ／Ｄ変換指令（図２ｅ）に応答して、つまり
反射信号（図２ｃ）の立ち上がり時点で、分周変換回路
７の出力信号をＡ／Ｄ変換する。
【００１８】信号選択回路１４は、反射信号（図２ｃ）
の立ち上がり時点のＡ／Ｄ変換器１０の出力電圧、すな
わち分周変換回路７の出力電圧（図３ａ）に基づいて切
換回路１５を制御し、変換回路７〜９の内のいずれかの
出力信号を選択する。
の立ち上がり時点のＡ／Ｄ変換器１０の出力電圧、すな
わち分周変換回路７の出力電圧（図３ａ）に基づいて切
換回路１５を制御し、変換回路７〜９の内のいずれかの
出力信号を選択する。
【００１９】この実施の形態では、振幅と周期が既知の
コサイン波信号を用い、図２ｄ〜ｆに示すように、位相
差信号の立ち下がり時点、すなわち反射信号の立ち上が
り時点のコサイン波信号の電圧を検出し、コサイン波信
号の逆三角関数に検出電圧を代入して位相差θを演算す
る。さらに、車両前方の先行車や障害物までの距離は送
出信号と反射信号との位相差θに比例するから、光の伝
搬速度から位相差θに応じた距離を演算する。
コサイン波信号を用い、図２ｄ〜ｆに示すように、位相
差信号の立ち下がり時点、すなわち反射信号の立ち上が
り時点のコサイン波信号の電圧を検出し、コサイン波信
号の逆三角関数に検出電圧を代入して位相差θを演算す
る。さらに、車両前方の先行車や障害物までの距離は送
出信号と反射信号との位相差θに比例するから、光の伝
搬速度から位相差θに応じた距離を演算する。
【００２０】ところが、図４に示すように、コサイン波
はＸ〜Ｙの期間では電圧変化が小さく、検出電圧から求
めた位相差θには大きな誤差が含まれる。一方、コサイ
ン波のＹ〜Ｚの期間では電圧変化が大きく、検出電圧か
ら求めた位相差θは正確である。
はＸ〜Ｙの期間では電圧変化が小さく、検出電圧から求
めた位相差θには大きな誤差が含まれる。一方、コサイ
ン波のＹ〜Ｚの期間では電圧変化が大きく、検出電圧か
ら求めた位相差θは正確である。
【００２１】そこで、この実施の形態では、クロック信
号に同期した周波数の異なる３種類のコサイン波信号を
用い、位相差信号の立ち下がり時点、すなわち反射信号
の立ち上がり時点の前後において波形の傾きが大きいコ
サイン波信号を選択し、選択したコサイン波信号におけ
る反射信号立ち上がり時点の電圧を検出し、選択したコ
サイン波信号の逆三角関数に検出電圧を代入して位相差
θを演算する。なお、上述したように送出信号（図２
ｂ）はクロック信号（図２ａ）に同期しているから、ク
ロック信号に同期した３種類のコサイン波信号は送出信
号に同期している。
号に同期した周波数の異なる３種類のコサイン波信号を
用い、位相差信号の立ち下がり時点、すなわち反射信号
の立ち上がり時点の前後において波形の傾きが大きいコ
サイン波信号を選択し、選択したコサイン波信号におけ
る反射信号立ち上がり時点の電圧を検出し、選択したコ
サイン波信号の逆三角関数に検出電圧を代入して位相差
θを演算する。なお、上述したように送出信号（図２
ｂ）はクロック信号（図２ａ）に同期しているから、ク
ロック信号に同期した３種類のコサイン波信号は送出信
号に同期している。
【００２２】クロック信号に同期した周波数の異なる３
種類のコサイン信号は、クロック信号を１／２周期に分
周した図３ａに示すコサイン波信号（分周変換回路７の
出力信号）と、クロック信号と同一周期の図３ｂに示す
コサイン波信号（変換回路８の出力信号）と、クロック
信号を２倍周期に逓倍した図３ｃに示すコサイン波信号
（逓倍変換回路９の出力信号）である。
種類のコサイン信号は、クロック信号を１／２周期に分
周した図３ａに示すコサイン波信号（分周変換回路７の
出力信号）と、クロック信号と同一周期の図３ｂに示す
コサイン波信号（変換回路８の出力信号）と、クロック
信号を２倍周期に逓倍した図３ｃに示すコサイン波信号
（逓倍変換回路９の出力信号）である。
【００２３】そして、各コサイン波信号の、時間ωｔす
なわち位相差θの変化に対する電圧変化が増加方向また
は減少方向にあって傾きが大きい範囲を用いる。つま
り、図３ａに示すコサイン波信号ではＡの範囲を用い、
図３ｂに示すコサイン波信号ではＢの範囲を用い、図３
ｃに示すコサイン波信号ではＣの範囲を用いる。
なわち位相差θの変化に対する電圧変化が増加方向また
は減少方向にあって傾きが大きい範囲を用いる。つま
り、図３ａに示すコサイン波信号ではＡの範囲を用い、
図３ｂに示すコサイン波信号ではＢの範囲を用い、図３
ｃに示すコサイン波信号ではＣの範囲を用いる。
【００２４】次に、信号選択回路１４によるコサイン波
信号の選択方法を説明する。分周変換回路７の出力信号
の電圧レベルを図３ａに示すように、ΔＶ１、ΔＶ２、
ΔＶ３の範囲に区分する。ΔＶ１の範囲は、電圧変化が
減少方向に一定で波形の傾きが大きい分周変換回路７の
出力信号（図３ａ）の範囲Ａに対応する。また、ΔＶ２
の範囲は、電圧変化が減少方向に一定で波形の傾きが大
きい変換回路８の出力信号（図３ｂ）の範囲Ｂに対応す
る。さらに、ΔＶ３の範囲は、電圧変化が減少方向に一
定で波形の傾きが大きい逓倍変換回路９の出力信号（図
３ｃ）の範囲Ｃに対応する。
信号の選択方法を説明する。分周変換回路７の出力信号
の電圧レベルを図３ａに示すように、ΔＶ１、ΔＶ２、
ΔＶ３の範囲に区分する。ΔＶ１の範囲は、電圧変化が
減少方向に一定で波形の傾きが大きい分周変換回路７の
出力信号（図３ａ）の範囲Ａに対応する。また、ΔＶ２
の範囲は、電圧変化が減少方向に一定で波形の傾きが大
きい変換回路８の出力信号（図３ｂ）の範囲Ｂに対応す
る。さらに、ΔＶ３の範囲は、電圧変化が減少方向に一
定で波形の傾きが大きい逓倍変換回路９の出力信号（図
３ｃ）の範囲Ｃに対応する。
【００２５】ここで、クロック信号の２周期で分周変換
回路７の出力信号を１周期変化させるようにした理由を
説明する。クロック信号と同一周期のコサイン波信号を
用い、反射信号立ち上がり時点のコサイン波信号の電圧
に基づいて逆三角関数により位相差を演算すると、１８
０度位相の異なる演算結果が得られる。この場合、先行
車や障害物までの距離が不明であるから、いずれの値が
正しいかを判別できない。
回路７の出力信号を１周期変化させるようにした理由を
説明する。クロック信号と同一周期のコサイン波信号を
用い、反射信号立ち上がり時点のコサイン波信号の電圧
に基づいて逆三角関数により位相差を演算すると、１８
０度位相の異なる演算結果が得られる。この場合、先行
車や障害物までの距離が不明であるから、いずれの値が
正しいかを判別できない。
【００２６】そこで、この実施の形態では、クロック信
号を１／２周期に分周したコサイン波を用い、位相状態
検出回路１６によって送信信号を送出する時のコサイン
波信号の電圧が減少している状態か、増加している状態
かを検出し、１８０度異なる位相差演算結果の内のいず
れが正しいかを判断する。
号を１／２周期に分周したコサイン波を用い、位相状態
検出回路１６によって送信信号を送出する時のコサイン
波信号の電圧が減少している状態か、増加している状態
かを検出し、１８０度異なる位相差演算結果の内のいず
れが正しいかを判断する。
【００２７】信号選択回路１４および切換回路１５は、
Ａ／Ｄ変換器１０から出力される位相差信号立ち下がり
時、つまり反射信号立ち上がり時の分周変換回路７の出
力電圧がΔＶ３の範囲にある時は、逓倍変換回路９の出
力信号（図３ｃのＣ範囲）を選択する。また、反射信号
立ち上がり時の分周変換回路７の出力電圧がΔＶ２の範
囲にある時は、変換回路８の出力信号（図３ｂのＢ範
囲）を選択する。さらに、反射信号立ち上がり時の分周
変換回路７の出力電圧がΔＶ１の範囲にある時は、分周
変換回路７の出力信号（図３ａのＡ範囲）を選択する。
Ａ／Ｄ変換器１０から出力される位相差信号立ち下がり
時、つまり反射信号立ち上がり時の分周変換回路７の出
力電圧がΔＶ３の範囲にある時は、逓倍変換回路９の出
力信号（図３ｃのＣ範囲）を選択する。また、反射信号
立ち上がり時の分周変換回路７の出力電圧がΔＶ２の範
囲にある時は、変換回路８の出力信号（図３ｂのＢ範
囲）を選択する。さらに、反射信号立ち上がり時の分周
変換回路７の出力電圧がΔＶ１の範囲にある時は、分周
変換回路７の出力信号（図３ａのＡ範囲）を選択する。
【００２８】Ａ／Ｄ変換器１７は、変換回路７〜９の出
力信号の内の、切換回路１５から出力されたコサイン波
信号の反射信号立ち上がり時点の電圧をＡ／Ｄ変換す
る。距離算出回路１８は、選択したコサイン波信号の逆
三角関数にＡ／Ｄ変換器１７からの検出電圧を代入して
位相差θを演算する。さらに、光の伝搬速度に基づいて
位相差θから車両前方の先行車や障害物までの距離を演
算する。
力信号の内の、切換回路１５から出力されたコサイン波
信号の反射信号立ち上がり時点の電圧をＡ／Ｄ変換す
る。距離算出回路１８は、選択したコサイン波信号の逆
三角関数にＡ／Ｄ変換器１７からの検出電圧を代入して
位相差θを演算する。さらに、光の伝搬速度に基づいて
位相差θから車両前方の先行車や障害物までの距離を演
算する。
【００２９】このように、クロック信号に同期して光信
号を送出するとともに、送出信号が障害物で反射された
信号を受信し、送出信号と反射信号との位相差θに基づ
いて障害物までの距離を演算するレーダー装置に、クロ
ック信号に同期した周波数の異なる３種類のコサイン波
信号、すなわちクロック信号を１／２周期に分周したコ
サイン波信号と、クロック信号と同一周期のコサイン波
信号と、クロック信号を２倍周期に逓倍したクロック信
号とを生成し、これらのコサイン波信号の中から反射信
号の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選
択し、選択したコサイン波信号における反射信号立ち上
がり時点の電圧を検出し、選択したコサイン波信号の逆
三角関数に検出電圧を代入して位相差を演算し、その位
相差に基づいて障害物までの距離を演算するようにした
ので、抵抗器とコンデンサーの直列回路の充放電により
位相差を求めていた従来のレーダー装置に比べ、抵抗器
やコンデンサーのバラツキや温度変化に起因した誤差を
解消することができる上に、コサイン波信号の波形の傾
きが大きい範囲を用いて位相差を演算するので、正確な
位相差を演算することができ、それにより測距精度が向
上する。
号を送出するとともに、送出信号が障害物で反射された
信号を受信し、送出信号と反射信号との位相差θに基づ
いて障害物までの距離を演算するレーダー装置に、クロ
ック信号に同期した周波数の異なる３種類のコサイン波
信号、すなわちクロック信号を１／２周期に分周したコ
サイン波信号と、クロック信号と同一周期のコサイン波
信号と、クロック信号を２倍周期に逓倍したクロック信
号とを生成し、これらのコサイン波信号の中から反射信
号の立ち上がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選
択し、選択したコサイン波信号における反射信号立ち上
がり時点の電圧を検出し、選択したコサイン波信号の逆
三角関数に検出電圧を代入して位相差を演算し、その位
相差に基づいて障害物までの距離を演算するようにした
ので、抵抗器とコンデンサーの直列回路の充放電により
位相差を求めていた従来のレーダー装置に比べ、抵抗器
やコンデンサーのバラツキや温度変化に起因した誤差を
解消することができる上に、コサイン波信号の波形の傾
きが大きい範囲を用いて位相差を演算するので、正確な
位相差を演算することができ、それにより測距精度が向
上する。
【００３０】《一実施の形態の変形例》上述した一実施
の形態では所定周波数でオン、オフする光信号を用いた
例を示したが、パルス状の光信号を用いた変形例を説明
する。
の形態では所定周波数でオン、オフする光信号を用いた
例を示したが、パルス状の光信号を用いた変形例を説明
する。
【００３１】図５は変形例の構成を示す図であり、図６
は各部の出力信号を示すタイムチャートである。なお、
図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付
して相違点を中心に説明する。この変形例の車両用レー
ダー装置は、パルス信号送出回路２１からクロック信号
（図６ａ）の立ち上がりに同期して車両前方にパルス状
の光信号を送出し（図６ｂ）、車両前方の先行車や障害
物で反射された光信号を反射信号受信回路２で受信する
（図６ｃ）。
は各部の出力信号を示すタイムチャートである。なお、
図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付
して相違点を中心に説明する。この変形例の車両用レー
ダー装置は、パルス信号送出回路２１からクロック信号
（図６ａ）の立ち上がりに同期して車両前方にパルス状
の光信号を送出し（図６ｂ）、車両前方の先行車や障害
物で反射された光信号を反射信号受信回路２で受信する
（図６ｃ）。
【００３２】パルス検出回路２２は、受信した光パルス
信号のレベルがしきい値設定回路２３のしきい値以上あ
れば、車両前方の先行車や障害物からの反射信号である
と判断し、パルス信号（図６ｄ）を出力する。このパル
ス信号は上述したＡ／Ｄ変換指令およびサンプルホール
ド指令として用いる。なお、受信した光パルス信号のレ
ベルがしきい値より低い場合は、先行車や障害物からの
反射波が存在しないと判断する。また、図６ｅは分周変
換回路７の出力信号を示し、図６ｆは変換回路８の出力
信号を示し、図６ｇは逓倍変換回路９の出力信号を示
す。
信号のレベルがしきい値設定回路２３のしきい値以上あ
れば、車両前方の先行車や障害物からの反射信号である
と判断し、パルス信号（図６ｄ）を出力する。このパル
ス信号は上述したＡ／Ｄ変換指令およびサンプルホール
ド指令として用いる。なお、受信した光パルス信号のレ
ベルがしきい値より低い場合は、先行車や障害物からの
反射波が存在しないと判断する。また、図６ｅは分周変
換回路７の出力信号を示し、図６ｆは変換回路８の出力
信号を示し、図６ｇは逓倍変換回路９の出力信号を示
す。
【００３３】このように、連続した光信号に代えて光パ
ルス信号を用いても上述した一実施の形態と同様な効果
が得られる。
ルス信号を用いても上述した一実施の形態と同様な効果
が得られる。
【００３４】以上の一実施の形態とその変形例の構成に
おいて、光信号送出回路１（パルス信号送出回路２１）
が信号送出手段を、反射信号受信回路２が信号受信手段
を、基準信号発生回路３、分周変換回路７、変換回路８
および逓倍変換回路９が信号発生手段を、位相差検出回
路６（パルス検出回路２２）、Ａ／Ｄ変換器１０および
信号選択回路１４が正弦波選択手段と、位相差検出回路
６（パルス検出回路２２）、サンプルホールド回路１１
〜１３、切換回路１５およびＡ／Ｄ変換器１７が信号レ
ベル検出手段を、距離算出回路１８が位相差演算手段お
よび距離演算手段を、制御回路４および光方向変更機構
５が掃引手段をそれぞれ構成する。
おいて、光信号送出回路１（パルス信号送出回路２１）
が信号送出手段を、反射信号受信回路２が信号受信手段
を、基準信号発生回路３、分周変換回路７、変換回路８
および逓倍変換回路９が信号発生手段を、位相差検出回
路６（パルス検出回路２２）、Ａ／Ｄ変換器１０および
信号選択回路１４が正弦波選択手段と、位相差検出回路
６（パルス検出回路２２）、サンプルホールド回路１１
〜１３、切換回路１５およびＡ／Ｄ変換器１７が信号レ
ベル検出手段を、距離算出回路１８が位相差演算手段お
よび距離演算手段を、制御回路４および光方向変更機構
５が掃引手段をそれぞれ構成する。
【００３５】なお、上述した一実施の形態では、送出信
号と同一周波数および送出信号を分周および逓倍した周
波数の異なる３種類のコサイン波信号を用いて位相差θ
を検出する例を示したが、コサイン波信号の種類は上述
した一実施の形態に限定されず、２種類または４種類以
上としてもよい。また、コサイン波信号に代えてサイン
波信号を用いてもよい。さらに、上述した一実施の形態
では、コサイン波の信号レベルが減少する範囲を用いて
位相差θを検出する例を示したが、コサイン波またはサ
イン波が増加する範囲を用いて位相差θを検出するよう
にしてもよい。
号と同一周波数および送出信号を分周および逓倍した周
波数の異なる３種類のコサイン波信号を用いて位相差θ
を検出する例を示したが、コサイン波信号の種類は上述
した一実施の形態に限定されず、２種類または４種類以
上としてもよい。また、コサイン波信号に代えてサイン
波信号を用いてもよい。さらに、上述した一実施の形態
では、コサイン波の信号レベルが減少する範囲を用いて
位相差θを検出する例を示したが、コサイン波またはサ
イン波が増加する範囲を用いて位相差θを検出するよう
にしてもよい。
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 図１に示す各部の出力信号を示すタイムチャ
ートである。
ートである。
【図３】 クロック信号１周期分の分周変換回路の出力
信号（ａ）、変換回路の出力信号（ｂ）および逓倍変換
回路の出力信号（ｃ）を示すタイムチャートである。
信号（ａ）、変換回路の出力信号（ｂ）および逓倍変換
回路の出力信号（ｃ）を示すタイムチャートである。
【図４】 コサイン波信号による位相差演算精度を説明
する図である。
する図である。
【図５】 一実施の形態の変形例の構成を示す図であ
る。
る。
【図６】 変形例の各部の出力信号を示すタイムチャー
トである。
トである。
１ 光信号送出回路 ２ 反射信号受信回路 ３ 基準信号発生回路 ４ 制御回路 ５ 光方向変更機構 ６ 位相差検出回路 ７ 分周変換回路 ８ 変換回路 ９ 逓倍変換回路 １０ Ａ／Ｄ変換器 １１〜１３ サンプルホールド回路 １４ 信号選択回路 １５ 切換回路 １６ 位相状態検出回路 １７ Ａ／Ｄ変換器 １８ 距離算出回路 ２１ パルス信号送出回路 ２２ パルス検出回路 ２３ しきい値設定回路
Claims (4)
- 【請求項１】所定周期で光または電磁波の信号を送出す
る信号送出手段と、 前記送出信号が障害物で反射された信号を受信する信号
受信手段と、 前記送出信号に同期した複数の周波数の正弦波信号を発
生する信号発生手段と、 前記複数の正弦波信号の中から、前記反射信号の立ち上
がり時点前後の波形の傾きが大きいものを選択する正弦
波選択手段と、 前記正弦波選択手段により選択された正弦波信号におけ
る前記反射信号の立ち上がり時点の信号レベルを検出す
る信号レベル検出手段と、 前記信号レベル検出手段により検出された信号レベルに
基づいて、逆三角関数により前記送出信号と前記反射信
号の位相差を演算する位相差演算手段と、 前記位相差演算手段により演算された位相差に基づいて
障害物までの距離を演算する距離演算手段とを備えるこ
とを特徴とするレーダー装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のレーダー装置において、 前記正弦波信号は、前記送出信号と同一周波数の正弦波
信号、前記送出信号の周波数を分周した正弦波信号、前
記送出信号の周波数を逓倍した正弦波信号であることを
特徴とするレーダー装置。 - 【請求項３】請求項１に記載のレーダー装置において、 前記信号発生手段は、前記送出信号と同一周波数の正弦
波信号と、前記送出信号を１／２周期に分周した正弦波
信号と、前記送出信号を２倍周期に逓倍した正弦波信号
とを発生することを特徴とするレーダー装置。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載のレー
ダー装置は車両に用いられ、前記送出信号を車両前方の
二次元範囲に掃引する掃引手段を備えることを特徴とす
るレーダー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36163499A JP3572394B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | レーダー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36163499A JP3572394B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | レーダー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174549A true JP2001174549A (ja) | 2001-06-29 |
| JP3572394B2 JP3572394B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=18474365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36163499A Expired - Fee Related JP3572394B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | レーダー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3572394B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337286A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Ricoh Co Ltd | 形状計測装置 |
| JP2012093143A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012093142A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102673812B1 (ko) | 2016-07-26 | 2024-06-10 | 삼성전자주식회사 | 라이다 장치 및 거리 측정 방법 |
-
1999
- 1999-12-20 JP JP36163499A patent/JP3572394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337286A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Ricoh Co Ltd | 形状計測装置 |
| JP2012093143A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012093142A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3572394B2 (ja) | 2004-09-29 |
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