JP2002014165A - スキャン式レーダの信号処理方法 - Google Patents
スキャン式レーダの信号処理方法Info
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- JP2002014165A JP2002014165A JP2000201476A JP2000201476A JP2002014165A JP 2002014165 A JP2002014165 A JP 2002014165A JP 2000201476 A JP2000201476 A JP 2000201476A JP 2000201476 A JP2000201476 A JP 2000201476A JP 2002014165 A JP2002014165 A JP 2002014165A
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- Japan
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- peak
- signal processing
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- angle
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 正確にペアリングを行うことができ、ターゲ
ットの有無の判定を誤らないスキャン式レーダの信号処
理方法を提供する。 【解決手段】 反射されたビームのピークデータからタ
ーゲットの大きさを予測し、予測されたターゲットの大
きさに基づいて該ピークデータをグループ分けし、該グ
ループ分けしてまとめたピークデータ毎に、ビームの角
度、ピークの周波数、および反射されたビームのピーク
のパワーをそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にもつ座標にプロ
ットし、プロットして得られた三角錐の重心から前記タ
ーゲットのビーム角度を求め、さらに該三角錐の重心か
ら前記ターゲットの大きさを再度求め、ほぼ同じ大きさ
とほぼ同じ角度を持った上昇区間と下降区間のピークデ
ータをペアリングする。
ットの有無の判定を誤らないスキャン式レーダの信号処
理方法を提供する。 【解決手段】 反射されたビームのピークデータからタ
ーゲットの大きさを予測し、予測されたターゲットの大
きさに基づいて該ピークデータをグループ分けし、該グ
ループ分けしてまとめたピークデータ毎に、ビームの角
度、ピークの周波数、および反射されたビームのピーク
のパワーをそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にもつ座標にプロ
ットし、プロットして得られた三角錐の重心から前記タ
ーゲットのビーム角度を求め、さらに該三角錐の重心か
ら前記ターゲットの大きさを再度求め、ほぼ同じ大きさ
とほぼ同じ角度を持った上昇区間と下降区間のピークデ
ータをペアリングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスキャン式レーダの
信号処理方法に関し、特に、受信信号と送信信号とのビ
ート信号が周波数分析されてターゲットに対して得られ
た三角波状のＦＭ−ＣＷ波の上昇区間及び下降区間のピ
ーク周波数のペアリングに関する。
信号処理方法に関し、特に、受信信号と送信信号とのビ
ート信号が周波数分析されてターゲットに対して得られ
た三角波状のＦＭ−ＣＷ波の上昇区間及び下降区間のピ
ーク周波数のペアリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＭ−ＣＷ方式レーダは車両に搭載さ
れ、三角波状の周波数変調された連続の送信波を出力し
てターゲットである前方の車両との距離を求めている。
即ち、レーダからの送信波が前方の車両で反射され、反
射波の受信信号と送信信号とのビート信号（レーダ信
号）を得る。このビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）して周波数分析を行う。周波数分析されたビート信
号はターゲットに対してパワーが大きくなるピークが生
じるが、このピークに対応する周波数をピーク周波数と
呼ぶ。ピーク周波数は距離に関する情報を有し、前方車
両との相対速度によるドップラ効果のために、前記三角
波状のＦＭ−ＣＷ波の上昇区間と下降区間とではこのピ
ーク周波数は異なる。そして、この上昇区間と下降区間
のピーク周波数から前方の車両との距離が得られる。ま
た、前方の車両が複数存在する場合は各車両に対して一
対の上昇区間と下降区間のピーク周波数が生じる。この
上昇区間と下降区間の一対のピーク周波数を形成するこ
とをペアリングという。
れ、三角波状の周波数変調された連続の送信波を出力し
てターゲットである前方の車両との距離を求めている。
即ち、レーダからの送信波が前方の車両で反射され、反
射波の受信信号と送信信号とのビート信号（レーダ信
号）を得る。このビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）して周波数分析を行う。周波数分析されたビート信
号はターゲットに対してパワーが大きくなるピークが生
じるが、このピークに対応する周波数をピーク周波数と
呼ぶ。ピーク周波数は距離に関する情報を有し、前方車
両との相対速度によるドップラ効果のために、前記三角
波状のＦＭ−ＣＷ波の上昇区間と下降区間とではこのピ
ーク周波数は異なる。そして、この上昇区間と下降区間
のピーク周波数から前方の車両との距離が得られる。ま
た、前方の車両が複数存在する場合は各車両に対して一
対の上昇区間と下降区間のピーク周波数が生じる。この
上昇区間と下降区間の一対のピーク周波数を形成するこ
とをペアリングという。
【０００３】このペアリングは従来は、上昇区間と下降
区間で単にピーク周波数の低い順に行ったり、あるいは
上昇区間と下降区間で単にピーク周波数のパワーが大き
い順に行っている。
区間で単にピーク周波数の低い順に行ったり、あるいは
上昇区間と下降区間で単にピーク周波数のパワーが大き
い順に行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】スキャン式レーダの場
合、図１に示すように、自車からのビームは所定の角度
で前方をスキャンし、その反射波を用いて前方車両との
距離および相対速度を検出している。図１のように前方
に２台の車両がある場合、それぞれから反射波が帰って
くる。
合、図１に示すように、自車からのビームは所定の角度
で前方をスキャンし、その反射波を用いて前方車両との
距離および相対速度を検出している。図１のように前方
に２台の車両がある場合、それぞれから反射波が帰って
くる。
【０００５】また、電波レーダの場合、電波の反射は特
定の箇所から帰ってくるのではなく、ターゲットの面で
反射して帰ってくる。ターゲットの面が鏡面であればあ
るほど反射波は特定の範囲に絞られる。ターゲットが車
両であれば、車両の側部の突起物や車両下部のデファレ
ンスギアなどの突起物からの反射波も帰って来る。その
場合、図２に示すように、三角波状のＦＭ−ＣＷ波の上
昇区間に複数のピーク周波数が現れ（図２(a) ）、下降
区間にも同様に複数のピーク周波数が現れ（図２(b) ）
てしまう。前方の車両との車間距離や相対速度を求める
ためには、同じターゲットまたは同じ部分からの反射波
の上昇時と下降時のピーク周波数をペアリングする必要
がある。
定の箇所から帰ってくるのではなく、ターゲットの面で
反射して帰ってくる。ターゲットの面が鏡面であればあ
るほど反射波は特定の範囲に絞られる。ターゲットが車
両であれば、車両の側部の突起物や車両下部のデファレ
ンスギアなどの突起物からの反射波も帰って来る。その
場合、図２に示すように、三角波状のＦＭ−ＣＷ波の上
昇区間に複数のピーク周波数が現れ（図２(a) ）、下降
区間にも同様に複数のピーク周波数が現れ（図２(b) ）
てしまう。前方の車両との車間距離や相対速度を求める
ためには、同じターゲットまたは同じ部分からの反射波
の上昇時と下降時のピーク周波数をペアリングする必要
がある。
【０００６】図２において、ターゲットが複数存在する
とき、例えば図２(a) に示すように上昇区間に周波数が
それぞれｆa kHz とｆa'kHz であるピークａとａ’の２
つが存在する。一方、図２(b) に示すように下降区間に
周波数がそれぞれｆb kHz とｆb'kHz であるピークｂと
ｂ’の２つが存在する。この場合、上昇区間のピークａ
の周波数ｆa と下降区間のピークｂの周波数ｆb が同一
のターゲットからのピーク周波数であるとすると、ピー
ク周波数ｆa とｆb をペアリングすれば前方車両との正
確な距離と相対速度を得ることができる。しかし、例え
ば周波数の低い順にペアリングするとピークａの周波数
ｆa とピークｂ’の周波数ｆb'をペアリングしてしま
い、前方車両との正確な距離と相対速度を得ることがで
きないことになる。
とき、例えば図２(a) に示すように上昇区間に周波数が
それぞれｆa kHz とｆa'kHz であるピークａとａ’の２
つが存在する。一方、図２(b) に示すように下降区間に
周波数がそれぞれｆb kHz とｆb'kHz であるピークｂと
ｂ’の２つが存在する。この場合、上昇区間のピークａ
の周波数ｆa と下降区間のピークｂの周波数ｆb が同一
のターゲットからのピーク周波数であるとすると、ピー
ク周波数ｆa とｆb をペアリングすれば前方車両との正
確な距離と相対速度を得ることができる。しかし、例え
ば周波数の低い順にペアリングするとピークａの周波数
ｆa とピークｂ’の周波数ｆb'をペアリングしてしま
い、前方車両との正確な距離と相対速度を得ることがで
きないことになる。
【０００７】従って、本発明の目的は、上記問題を解決
し、正確にペアリングを行うことができ、ターゲットの
識別を誤らないスキャン式レーダの信号処理方法を提供
することである。また、そのために上昇区間及び下降区
間においてピークが生じたビームの角度を正確に求める
ことである。また、ターゲットの大きさを正確に求める
ことである。
し、正確にペアリングを行うことができ、ターゲットの
識別を誤らないスキャン式レーダの信号処理方法を提供
することである。また、そのために上昇区間及び下降区
間においてピークが生じたビームの角度を正確に求める
ことである。また、ターゲットの大きさを正確に求める
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明スキャン式レーダの信号処理方法によると、
反射されたビームのピークデータからターゲットの大き
さを予測し、予測されたターゲットの大きさに基づいて
該ピークデータをグループ分けし、該グループ分けして
まとめたピークデータ毎に、ビームの角度、ピークの周
波数、および反射されたビームのピークのパワーをそれ
ぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にもつ座標にプロットし、プロッ
トして得られた三角錐の重心から前記ターゲットのビー
ム角度を求め、さらに該三角錐の重心から前記ターゲッ
トの大きさを再度求め、ほぼ同じ大きさとほぼ同じ角度
を持った上昇区間と下降区間のピークデータをペアリン
グする。そして、ペアリングされたピークデータの周波
数から、先行車両との車間距離と相対速度を求める。
め、本発明スキャン式レーダの信号処理方法によると、
反射されたビームのピークデータからターゲットの大き
さを予測し、予測されたターゲットの大きさに基づいて
該ピークデータをグループ分けし、該グループ分けして
まとめたピークデータ毎に、ビームの角度、ピークの周
波数、および反射されたビームのピークのパワーをそれ
ぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にもつ座標にプロットし、プロッ
トして得られた三角錐の重心から前記ターゲットのビー
ム角度を求め、さらに該三角錐の重心から前記ターゲッ
トの大きさを再度求め、ほぼ同じ大きさとほぼ同じ角度
を持った上昇区間と下降区間のピークデータをペアリン
グする。そして、ペアリングされたピークデータの周波
数から、先行車両との車間距離と相対速度を求める。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図３は本発明に係るスキャン
式レーダ信号処理方法を用いた車間距離制御装置の構成
の概要を示した図である。図３においテ、レーダセンサ
部はレーダアンテナ１、走査機構２、及び信号処理回路
３を備えている。車間距離制御ＥＣＵ７は、ステアリン
グセンサ４、ヨーレートセンサ５、車速センサ６、およ
びレーダセンサ部の信号処理回路３からの信号を受け、
警報機８、ブレーキ９、スロットル１０等を制御する。
また、車間距離制御ＥＣＵ７はレーダセンサ部の信号処
理回路３にも信号を送る。
図面を参照して説明する。図３は本発明に係るスキャン
式レーダ信号処理方法を用いた車間距離制御装置の構成
の概要を示した図である。図３においテ、レーダセンサ
部はレーダアンテナ１、走査機構２、及び信号処理回路
３を備えている。車間距離制御ＥＣＵ７は、ステアリン
グセンサ４、ヨーレートセンサ５、車速センサ６、およ
びレーダセンサ部の信号処理回路３からの信号を受け、
警報機８、ブレーキ９、スロットル１０等を制御する。
また、車間距離制御ＥＣＵ７はレーダセンサ部の信号処
理回路３にも信号を送る。
【００１０】図４は、図３の信号処理回路３の構成を示
したものである。信号処理回路３は、走査角制御部１
１、レーダ信号処理部１２、制御対象認識部１３を備え
ている。レーダ信号処理部１２はレーダアンテナ１から
の反射信号をＦＥＴ処理し、パワースペクトルを検出
し、ターゲットとの距離および相対速度を算出し、制御
対象認識部１３にそのデータを送信する。制御対象認識
部１３は、レーダ信号処理部から受信したターゲットと
の距離、相対速度、および車間距離制御ＥＣＵ７から受
信したステアリングセンサ４、ヨーレートセンサ５、車
速センサ６等から得られた車両情報に基づいて走査角制
御部１１に走査角を指示すると共に、制御対象となるタ
ーゲットを判別して車間距離制御ＥＣＵ７に送信する。
走査角制御部１１は、固定式レーダの場合はカーブ走行
時の走査角等を制御し、本発明のようにスキャン式レー
ダの場合はスキャン走査角度を制御するものである。本
発明はスキャン式レーダの場合の信号処理装置に関す
る。
したものである。信号処理回路３は、走査角制御部１
１、レーダ信号処理部１２、制御対象認識部１３を備え
ている。レーダ信号処理部１２はレーダアンテナ１から
の反射信号をＦＥＴ処理し、パワースペクトルを検出
し、ターゲットとの距離および相対速度を算出し、制御
対象認識部１３にそのデータを送信する。制御対象認識
部１３は、レーダ信号処理部から受信したターゲットと
の距離、相対速度、および車間距離制御ＥＣＵ７から受
信したステアリングセンサ４、ヨーレートセンサ５、車
速センサ６等から得られた車両情報に基づいて走査角制
御部１１に走査角を指示すると共に、制御対象となるタ
ーゲットを判別して車間距離制御ＥＣＵ７に送信する。
走査角制御部１１は、固定式レーダの場合はカーブ走行
時の走査角等を制御し、本発明のようにスキャン式レー
ダの場合はスキャン走査角度を制御するものである。本
発明はスキャン式レーダの場合の信号処理装置に関す
る。
【００１１】図５はレーダの送信信号と受信信号の例を
示した図である。レーダアンテナ１からは実線で示され
ているように、周波数偏移幅Δｆで中心周波数がｆo の
三角波状のＦＭ−ＣＷ波が送信信号として送信される。
この送信波はターゲットで反射されて、点線で示された
反射波を受信信号として受信する。そして、図４のレー
ダ信号処理部１２では三角波の上昇区間と下降区間で送
信信号と受信信号とのビートをとり、ＦＦＴ処理をして
上昇区間と下降区間のビート信号について周波数分析が
行われ、ターゲットに対する上昇区間のピーク周波数ｆ
UPと下降区間のピーク周波数ｆDNとそのパワーが検出さ
れ、これらピーク周波数からターゲットとの距離および
相対速度を算出する。
示した図である。レーダアンテナ１からは実線で示され
ているように、周波数偏移幅Δｆで中心周波数がｆo の
三角波状のＦＭ−ＣＷ波が送信信号として送信される。
この送信波はターゲットで反射されて、点線で示された
反射波を受信信号として受信する。そして、図４のレー
ダ信号処理部１２では三角波の上昇区間と下降区間で送
信信号と受信信号とのビートをとり、ＦＦＴ処理をして
上昇区間と下降区間のビート信号について周波数分析が
行われ、ターゲットに対する上昇区間のピーク周波数ｆ
UPと下降区間のピーク周波数ｆDNとそのパワーが検出さ
れ、これらピーク周波数からターゲットとの距離および
相対速度を算出する。
【００１２】図６は複数のターゲットがある場合に、Ｆ
ＦＴ処理により得られた周波数分析結果に基づいてピー
ク周波数のペアリングをどのように行うかを説明するた
めの図である。図の例では、３つのターゲットがあり、
上昇区間には周波数がそれぞれｆUPａ，ｆUPｂ，ｆUPｃ
であるピークａ1 、ｂ1 、ｃ1 があり、下降区間には周
波数がそれぞれｆDNａ，ｆDNｂ，ｆDNｃであるピークａ
2 、ｂ2 、ｃ2 がある。なお、ノイズがピーク周波数と
して検出されるのを回避するため、閾値を設けてある。
ＦＴ処理により得られた周波数分析結果に基づいてピー
ク周波数のペアリングをどのように行うかを説明するた
めの図である。図の例では、３つのターゲットがあり、
上昇区間には周波数がそれぞれｆUPａ，ｆUPｂ，ｆUPｃ
であるピークａ1 、ｂ1 、ｃ1 があり、下降区間には周
波数がそれぞれｆDNａ，ｆDNｂ，ｆDNｃであるピークａ
2 、ｂ2 、ｃ2 がある。なお、ノイズがピーク周波数と
して検出されるのを回避するため、閾値を設けてある。
【００１３】この場合、上昇区間のビートと下降区間の
ビートではピーク周波数が３つづつ同じ数だけあるの
で、単にピーク周波数の低いものからペアリングを行
う。即ち、ターゲットａ，ｂ，ｃに対してそれぞれ（ａ
1,ａ2 ）、（ｂ1,ｂ2 ）、（ｃ1,ｃ2 ）のように組み合
わせてピーク周波数のペアリングが行われる。なお、上
記ペアリングの場合、ペアリングされたピーク周波数の
うち、ペアとなったピーク周波数の強度の差が所定値以
上の場合には、誤ってペアリングされて異常な結果が出
るのを避けるため、ペアリングの関係を切るペアカット
を行い、そのペアのピーク周波数に関してはターゲット
の認定から削除する。
ビートではピーク周波数が３つづつ同じ数だけあるの
で、単にピーク周波数の低いものからペアリングを行
う。即ち、ターゲットａ，ｂ，ｃに対してそれぞれ（ａ
1,ａ2 ）、（ｂ1,ｂ2 ）、（ｃ1,ｃ2 ）のように組み合
わせてピーク周波数のペアリングが行われる。なお、上
記ペアリングの場合、ペアリングされたピーク周波数の
うち、ペアとなったピーク周波数の強度の差が所定値以
上の場合には、誤ってペアリングされて異常な結果が出
るのを避けるため、ペアリングの関係を切るペアカット
を行い、そのペアのピーク周波数に関してはターゲット
の認定から削除する。
【００１４】ターゲットと自車との距離ｒと、相対速度
ｖは以下の式から導かれる。 ｒ＝｛（ｆUP＋ｆDN）／２｝×ｋ ｖ＝｛（ｆUP−ｆDN）／２｝×ｋ （ｋは係数） 上記式からわかるように、相対速度ｖが大きい場合、ピ
ーク周波数ｆUPとピーク周波数ｆDNは大きな差を有す
る。
ｖは以下の式から導かれる。 ｒ＝｛（ｆUP＋ｆDN）／２｝×ｋ ｖ＝｛（ｆUP−ｆDN）／２｝×ｋ （ｋは係数） 上記式からわかるように、相対速度ｖが大きい場合、ピ
ーク周波数ｆUPとピーク周波数ｆDNは大きな差を有す
る。
【００１５】ターゲットと自車との距離ｒと、相対速度
ｖを算出するため上記のようにピーク周波数ｆUPとピー
ク周波数ｆDNを検出しなければならないが、そのために
はｆ UPとｆDNがペアであること、即ち、同一ターゲット
からの受信信号であることを確認しなければならない。
その確認のためにｆUPとｆDNの強度の比較を行い、ほぼ
同じレベルであれば同一ターゲットであると判定し、ｆ
UPとｆDNをペアであるとして上記式により距離ｒと相対
速度ｖを算出している。
ｖを算出するため上記のようにピーク周波数ｆUPとピー
ク周波数ｆDNを検出しなければならないが、そのために
はｆ UPとｆDNがペアであること、即ち、同一ターゲット
からの受信信号であることを確認しなければならない。
その確認のためにｆUPとｆDNの強度の比較を行い、ほぼ
同じレベルであれば同一ターゲットであると判定し、ｆ
UPとｆDNをペアであるとして上記式により距離ｒと相対
速度ｖを算出している。
【００１６】図７は上記従来の場合のペアリング処理の
制御のフローチャートを示した図である。なお、このフ
ローチャートに示した制御および動作は図４のレーダ信
号処理部１２により行われる。図７において制御の動作
が開始されると（Ｓ１）、レーダの送信信号と受信信号
とのビート信号のＦＦＴ処理が行われ（Ｓ２）、ピーク
の抽出が行われて上昇区間のピーク周波数ｆUPと下降区
間のピーク周波数ｆDN及びそのパワーが検出される（Ｓ
３）。次にピーク抽出が行われたターゲットが新規なも
のであるかどうか判断される（Ｓ４）。この判断は検出
されたピーク周波数とその強度から、前回検出したター
ゲットと同じかどうか判断する。即ち、前回と今回のピ
ーク周波数とパワーが大きく異なっていない場合は新規
ターゲットでないと判断される。新規ターゲットでない
と判断された場合（Ｎｏ）、前回のターゲットと同じタ
ーゲットから得られたとみなされた今回のピーク周波数
ｆUPとｆDNを優先的に組み合わせ、ターゲットとの距離
及び相対速度を算出する（Ｓ５）。次にピーク周波数ｆ
UPとｆDNのパワーが比較され（Ｓ６）、比較の結果パワ
ーの差が大かどうか判断される（Ｓ７）。パワーの差が
大と判断された場合（Ｙｅｓ）、例えばパワーの差が
３．４ｄＢ以上の場合、誤ったペアリングである恐れが
あるのでこのデータ、即ち、上記算出されたターゲット
との距離及び相対速度のデータは削除され（Ｓ８）、距
離や相対速度は更新されない。一方、パワーの差が大と
判断されなかった場合（Ｎｏ）はデータが更新される
（Ｓ９）。
制御のフローチャートを示した図である。なお、このフ
ローチャートに示した制御および動作は図４のレーダ信
号処理部１２により行われる。図７において制御の動作
が開始されると（Ｓ１）、レーダの送信信号と受信信号
とのビート信号のＦＦＴ処理が行われ（Ｓ２）、ピーク
の抽出が行われて上昇区間のピーク周波数ｆUPと下降区
間のピーク周波数ｆDN及びそのパワーが検出される（Ｓ
３）。次にピーク抽出が行われたターゲットが新規なも
のであるかどうか判断される（Ｓ４）。この判断は検出
されたピーク周波数とその強度から、前回検出したター
ゲットと同じかどうか判断する。即ち、前回と今回のピ
ーク周波数とパワーが大きく異なっていない場合は新規
ターゲットでないと判断される。新規ターゲットでない
と判断された場合（Ｎｏ）、前回のターゲットと同じタ
ーゲットから得られたとみなされた今回のピーク周波数
ｆUPとｆDNを優先的に組み合わせ、ターゲットとの距離
及び相対速度を算出する（Ｓ５）。次にピーク周波数ｆ
UPとｆDNのパワーが比較され（Ｓ６）、比較の結果パワ
ーの差が大かどうか判断される（Ｓ７）。パワーの差が
大と判断された場合（Ｙｅｓ）、例えばパワーの差が
３．４ｄＢ以上の場合、誤ったペアリングである恐れが
あるのでこのデータ、即ち、上記算出されたターゲット
との距離及び相対速度のデータは削除され（Ｓ８）、距
離や相対速度は更新されない。一方、パワーの差が大と
判断されなかった場合（Ｎｏ）はデータが更新される
（Ｓ９）。
【００１７】Ｓ４において新規ターゲットであると判断
された場合（Ｙｅｓ）、周波数の低い順に組み合わせて
ペアリングを行って距離及び相対速度を検出する（Ｓ１
０）。次に各組み合わせにおけるパワーを比較し（Ｓ１
１）、比較の結果パワーの差が大かどうか判断される
（Ｓ１２）。パワーの差が大と判断された場合（Ｙｅ
ｓ）、例えばこの場合は新規ターゲットであるためパワ
ーの差に幅を持たせて８．０ｄＢ以上の場合、誤ったペ
アリングである恐れがあるのでこのデータは削除され
（Ｓ１３）、距離や相対速度は更新されない。一方、パ
ワーの差が大と判断されなかった場合（Ｎｏ）はデータ
が更新される（Ｓ９）。
された場合（Ｙｅｓ）、周波数の低い順に組み合わせて
ペアリングを行って距離及び相対速度を検出する（Ｓ１
０）。次に各組み合わせにおけるパワーを比較し（Ｓ１
１）、比較の結果パワーの差が大かどうか判断される
（Ｓ１２）。パワーの差が大と判断された場合（Ｙｅ
ｓ）、例えばこの場合は新規ターゲットであるためパワ
ーの差に幅を持たせて８．０ｄＢ以上の場合、誤ったペ
アリングである恐れがあるのでこのデータは削除され
（Ｓ１３）、距離や相対速度は更新されない。一方、パ
ワーの差が大と判断されなかった場合（Ｎｏ）はデータ
が更新される（Ｓ９）。
【００１８】図８は本発明の信号処理方法によるペアリ
ングの際の信号処理の実施形態を示した図である。本発
明によれば、ターゲットからの反射波のピークを同一角
度または近い角度毎に組み合わせて距離および相対速度
を得ようとするものである。同時に、周波数の近いも
の、反射レベルの差が近いものも考慮する。図８の
（ａ）と（ｂ）は、それぞれ上昇区間と下降区間に現れ
る反射波のピークを示したものであり、横軸はそのピー
クを得た時のビームの角度であり、縦軸はピークのパワ
ーベルを表している。図８（ａ）は上昇区間のピークを
表したものであり、ビーム角度がそれぞれθa1、θa0、
θa2においてピークａ1 、ａ0 、ａ2 が現れ、そのとき
の周波数がｆa1、ｆa0、ｆa2であるとする。一方、図８
（ｂ）は下降区間のピークを表したものであり、ビーム
角度がそれぞれθb1、θb0、θb2においてピークｂ1 、
ｂ0 、ｂ2 が現れ、そのときの周波数がｆb1、ｆb0、ｆ
b2であるとする。
ングの際の信号処理の実施形態を示した図である。本発
明によれば、ターゲットからの反射波のピークを同一角
度または近い角度毎に組み合わせて距離および相対速度
を得ようとするものである。同時に、周波数の近いも
の、反射レベルの差が近いものも考慮する。図８の
（ａ）と（ｂ）は、それぞれ上昇区間と下降区間に現れ
る反射波のピークを示したものであり、横軸はそのピー
クを得た時のビームの角度であり、縦軸はピークのパワ
ーベルを表している。図８（ａ）は上昇区間のピークを
表したものであり、ビーム角度がそれぞれθa1、θa0、
θa2においてピークａ1 、ａ0 、ａ2 が現れ、そのとき
の周波数がｆa1、ｆa0、ｆa2であるとする。一方、図８
（ｂ）は下降区間のピークを表したものであり、ビーム
角度がそれぞれθb1、θb0、θb2においてピークｂ1 、
ｂ0 、ｂ2 が現れ、そのときの周波数がｆb1、ｆb0、ｆ
b2であるとする。
【００１９】上記の場合、ビーム角度θa1がθb1と、θ
a0がθb0と、θa2がθb2とそれぞれ互いに近い角度であ
るとすると、ピーク周波数ｆa1とｆb1、ｆa0とｆb0、ｆ
a2とｆb2をペアリングすることによって、正確なペアリ
ングを行うことができ、車間距離および相対速度を正確
に検出することができる。図９、図１０は本発明の方法
によるペアリング処理の制御及び動作のフローチャート
を示した図である。なお、このフローチャートに示した
制御及び動作は図４のレーダ信号処理部１４で行われ
る。
a0がθb0と、θa2がθb2とそれぞれ互いに近い角度であ
るとすると、ピーク周波数ｆa1とｆb1、ｆa0とｆb0、ｆ
a2とｆb2をペアリングすることによって、正確なペアリ
ングを行うことができ、車間距離および相対速度を正確
に検出することができる。図９、図１０は本発明の方法
によるペアリング処理の制御及び動作のフローチャート
を示した図である。なお、このフローチャートに示した
制御及び動作は図４のレーダ信号処理部１４で行われ
る。
【００２０】図９、図１０において制御の動作が開始さ
れると、図１１に示すように、自車Ａからビームが発射
されスキャンする。図１１において、θ0 〜θ4 はビー
ムが発射される角度を示す。そして、各ビーム毎に上昇
区間のビート信号をサンプリングする（Ｓ１）、また同
時に下降区間のビート信号をサンプリングする（Ｓ
２）。次に上昇区間のビート信号をＦＦＴ処理し（Ｓ
３）、次いで下降区間のビート信号をＦＦＴ処理する
（Ｓ４）。そして、ＦＦＴ処理された信号から各角度
（θ0 〜θ4 ）のビームにおける上昇区間のピークデー
タを抽出し（Ｓ５）、次いで各角度（θ0 〜θ4 ）のビ
ームにおける下降区間のピークデータを抽出する（Ｓ
６）。図１２はある角度のビームにおけるある区間、例
えば角度θx のビームにおける上昇区間のＦＦＴ処理さ
れた信号を示したグラフで、このグラフから角度θx の
ビームの上昇区間のピークデータ、即ち、ピークａのパ
ワーとその周波数ｆa 、およびピークｂのパワーとその
周波数ｆb が抽出される。同様に他のビーム角度の上昇
区間のピークデータを抽出する。また、各ビーム角度の
下降区間におけるピークデータも同じように抽出され
る。
れると、図１１に示すように、自車Ａからビームが発射
されスキャンする。図１１において、θ0 〜θ4 はビー
ムが発射される角度を示す。そして、各ビーム毎に上昇
区間のビート信号をサンプリングする（Ｓ１）、また同
時に下降区間のビート信号をサンプリングする（Ｓ
２）。次に上昇区間のビート信号をＦＦＴ処理し（Ｓ
３）、次いで下降区間のビート信号をＦＦＴ処理する
（Ｓ４）。そして、ＦＦＴ処理された信号から各角度
（θ0 〜θ4 ）のビームにおける上昇区間のピークデー
タを抽出し（Ｓ５）、次いで各角度（θ0 〜θ4 ）のビ
ームにおける下降区間のピークデータを抽出する（Ｓ
６）。図１２はある角度のビームにおけるある区間、例
えば角度θx のビームにおける上昇区間のＦＦＴ処理さ
れた信号を示したグラフで、このグラフから角度θx の
ビームの上昇区間のピークデータ、即ち、ピークａのパ
ワーとその周波数ｆa 、およびピークｂのパワーとその
周波数ｆb が抽出される。同様に他のビーム角度の上昇
区間のピークデータを抽出する。また、各ビーム角度の
下降区間におけるピークデータも同じように抽出され
る。
【００２１】次に上記抽出したピークデータからターゲ
ットの大きさを予測する（Ｓ７）。図１３のマップに示
すように、ターゲットの大きさに応じてＦＦＴ処理した
信号のパワーが異なってくる。図１３のマップにおい
て、横軸は周波数を表し、縦軸はパワーを表している。
このグラフにおいて、ターゲットが大きい場合、例えば
トラックの場合には信号のパワーは大きくなる。また、
乗用車の場合はパワーはトラックの場合より小さくな
り、バイクの場合にはさらにパワーは小さくなる。図１
３のマップに示す値は事前に測定され、ＲＯＭ等に記憶
されている。そして、上記記憶されたデータと前記抽出
されたピークデータのパワーを比較し、ターゲットの大
きさを予測する。例えば、ある抽出されたピークデータ
を図１３に示すマップのパワーの大きさと比較し、その
ピークデータのパワーが図１３のマップのトラックのパ
ワーより大きければターゲットはトラックであると予測
される。同様に、各ピークデータを図１３のマップのパ
ワーと比較し、そのピークデータがトラックのものであ
るか、乗用車のものであるか、またはバイクのものであ
るかを予測する。そして、各ピークデータを例えばトラ
ック、乗用車、バイクのように大きさに応じてグループ
分けする（Ｓ８）。なお、この場合分け方は３種類とし
たが、４種類以上または２種類に分けてもよい。
ットの大きさを予測する（Ｓ７）。図１３のマップに示
すように、ターゲットの大きさに応じてＦＦＴ処理した
信号のパワーが異なってくる。図１３のマップにおい
て、横軸は周波数を表し、縦軸はパワーを表している。
このグラフにおいて、ターゲットが大きい場合、例えば
トラックの場合には信号のパワーは大きくなる。また、
乗用車の場合はパワーはトラックの場合より小さくな
り、バイクの場合にはさらにパワーは小さくなる。図１
３のマップに示す値は事前に測定され、ＲＯＭ等に記憶
されている。そして、上記記憶されたデータと前記抽出
されたピークデータのパワーを比較し、ターゲットの大
きさを予測する。例えば、ある抽出されたピークデータ
を図１３に示すマップのパワーの大きさと比較し、その
ピークデータのパワーが図１３のマップのトラックのパ
ワーより大きければターゲットはトラックであると予測
される。同様に、各ピークデータを図１３のマップのパ
ワーと比較し、そのピークデータがトラックのものであ
るか、乗用車のものであるか、またはバイクのものであ
るかを予測する。そして、各ピークデータを例えばトラ
ック、乗用車、バイクのように大きさに応じてグループ
分けする（Ｓ８）。なお、この場合分け方は３種類とし
たが、４種類以上または２種類に分けてもよい。
【００２２】このようにグループ分けすると、例えば、
トラックは４〜６のビームでピークデータが得られ、乗
用車は３〜４のビームでピークデータが得られ、バイク
が２ビームでピークデータが得られる。そして上昇区
間、下降区間における各ターゲット毎のピークデータを
それぞれ１つのグループにまとめ、図１４に示すように
座標にプロットする（Ｓ９）。図１４に示す座標は、ｘ
軸をビーム角度、ｙ軸を周波数、ｚ軸をパワーとしてい
る。この座標において、上昇区間および下降区間別に１
つのグループにまとめたピークデータをプロットする。
ここで矢印の長さはパワーの大きさを示し、矢印の立つ
点は角度と周波数を表している。プロットされたピーク
データの両端の角度の周波数の最も低いもの（α、β）
と、周波数の最も高いもの（γ）で底面を作り、最大パ
ワー（δ）を頂点とする三角錐を作る。この三角錐は各
パワーの頂点を結んだ形となっている。
トラックは４〜６のビームでピークデータが得られ、乗
用車は３〜４のビームでピークデータが得られ、バイク
が２ビームでピークデータが得られる。そして上昇区
間、下降区間における各ターゲット毎のピークデータを
それぞれ１つのグループにまとめ、図１４に示すように
座標にプロットする（Ｓ９）。図１４に示す座標は、ｘ
軸をビーム角度、ｙ軸を周波数、ｚ軸をパワーとしてい
る。この座標において、上昇区間および下降区間別に１
つのグループにまとめたピークデータをプロットする。
ここで矢印の長さはパワーの大きさを示し、矢印の立つ
点は角度と周波数を表している。プロットされたピーク
データの両端の角度の周波数の最も低いもの（α、β）
と、周波数の最も高いもの（γ）で底面を作り、最大パ
ワー（δ）を頂点とする三角錐を作る。この三角錐は各
パワーの頂点を結んだ形となっている。
【００２３】次に、この三角錐の重心の角座標値に基づ
いて角度を算出する。三角錐の重心の角座標の求め方に
ついて図１５を参照して説明する。図１１（ａ）に示す
ようにα、β、γにより形成される三角形の重心Ｇをま
ず求める。三角形の頂点α、β、γと各辺の中点を結
び、その交点が重心Ｇとなる。次に図１１（ｂ）に示す
ように、Ｇとδを結んだ直線上の１／４の点が三角錐の
重心ｇとなり、この点の角座標値を求める。そして上記
求めた角座標値に基づいて角度を算出する。そしてこの
角度を上昇区間と下降区間のそれぞれについて求める
（Ｓ１０）。上記α、β、γ、δにより形成される三角
錐は、ターゲットの反射レベルにより形成されているた
め、三角錐自体がターゲットからの反射エネルギー分布
を示している。そのため、エネルギーの分布を物体の質
量と想定することにより、 三角錐の重心→ターゲットの質量の中心 →エネルギーの中心 →ターゲットの中心 ということになる。質量はエネルギーに比例するので、
上記関係が成り立つ。
いて角度を算出する。三角錐の重心の角座標の求め方に
ついて図１５を参照して説明する。図１１（ａ）に示す
ようにα、β、γにより形成される三角形の重心Ｇをま
ず求める。三角形の頂点α、β、γと各辺の中点を結
び、その交点が重心Ｇとなる。次に図１１（ｂ）に示す
ように、Ｇとδを結んだ直線上の１／４の点が三角錐の
重心ｇとなり、この点の角座標値を求める。そして上記
求めた角座標値に基づいて角度を算出する。そしてこの
角度を上昇区間と下降区間のそれぞれについて求める
（Ｓ１０）。上記α、β、γ、δにより形成される三角
錐は、ターゲットの反射レベルにより形成されているた
め、三角錐自体がターゲットからの反射エネルギー分布
を示している。そのため、エネルギーの分布を物体の質
量と想定することにより、 三角錐の重心→ターゲットの質量の中心 →エネルギーの中心 →ターゲットの中心 ということになる。質量はエネルギーに比例するので、
上記関係が成り立つ。
【００２４】一方、この三角錐の重心のパワーの座標値
をもとに再度ターゲットの大きさを計算する。この大き
さも上昇区間と下降区間のそれぞれについて求める（Ｓ
１１）。以上により、ターゲット毎にその大きさ、ビー
ム角度が求められ、ほぼ同じ大きさとほぼ同じ角度を持
ったピークデータをペアリングし（Ｓ１２）、その上昇
区間および下降区間におけるピークデータの周波数を求
め、ターゲットと自車との車間距離および相対速度を検
出する（Ｓ１３）。そして、検出したデータに基づいて
自車の直前の先行車両を識別してターゲットを決定する
（Ｓ１４）。
をもとに再度ターゲットの大きさを計算する。この大き
さも上昇区間と下降区間のそれぞれについて求める（Ｓ
１１）。以上により、ターゲット毎にその大きさ、ビー
ム角度が求められ、ほぼ同じ大きさとほぼ同じ角度を持
ったピークデータをペアリングし（Ｓ１２）、その上昇
区間および下降区間におけるピークデータの周波数を求
め、ターゲットと自車との車間距離および相対速度を検
出する（Ｓ１３）。そして、検出したデータに基づいて
自車の直前の先行車両を識別してターゲットを決定する
（Ｓ１４）。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、ターゲットの角度と大
きさを的確に求めることができ、それによりペアリング
を正確に行うことができ、先行車両との車間距離と相対
速度を正確に求めることができる。
きさを的確に求めることができ、それによりペアリング
を正確に行うことができ、先行車両との車間距離と相対
速度を正確に求めることができる。
【図１】スキャン式レーダで前方をスキャンする場合の
ビームの形状を示した図である。
ビームの形状を示した図である。
【図２】三角波状のＦＭ−ＣＷレーダ波の上昇区間およ
び下降区間における反射波のピークを示した図である。
び下降区間における反射波のピークを示した図である。
【図３】本発明に係るスキャン式レーダ信号処理方法を
用いた車間距離制御装置の構成の概要を示した図であ
る。
用いた車間距離制御装置の構成の概要を示した図であ
る。
【図４】図３の信号処理回路の構成を示した図である。
【図５】レーダの送信信号と受信信号の例を示した図で
ある。
ある。
【図６】複数のターゲットがある場合、ＦＦＴ処理によ
り得られた周波数分析結果に基づいてピーク周波数のペ
アリングをどのように行うか説明するための図である。
り得られた周波数分析結果に基づいてピーク周波数のペ
アリングをどのように行うか説明するための図である。
【図７】従来のペアリンング処理の制御のフローチャー
トを示した図である。
トを示した図である。
【図８】本発明信号処理方法によるペアリングの際の信
号処理の実施形態を示した図である。
号処理の実施形態を示した図である。
【図９】本発明信号処理方法によるペアリング処理の制
御および動作のフローチャートを示した図である。
御および動作のフローチャートを示した図である。
【図１０】本発明信号処理方法によるペアリング処理の
制御および動作のフローチャートを示した図である。
制御および動作のフローチャートを示した図である。
【図１１】スキャン式レーダで前方をスキャンする場合
のビームの形状と、ビームの角度を示した図である。
のビームの形状と、ビームの角度を示した図である。
【図１２】ある角度のビームにおけるある区間のＦＦＴ
処理された信号を示すグラフである。
処理された信号を示すグラフである。
【図１３】ターゲットの大きさを予測するために用いら
れるマップ示す図である。
れるマップ示す図である。
【図１４】１つのまとめたピークデータをプロットする
座標と、座標にプロットして形成された三角錐を示す図
である。
座標と、座標にプロットして形成された三角錐を示す図
である。
【図１５】三角錐の角座標の求め方を説明する図であ
る。
る。
１…レーダアンテナ ２…走査機構 ３…信号処理回路 ４…ステアリングセンサ ５…ヨーレートセンサ ６…車速センサ ７…車間距離制御ＥＣＵ ８…警報器 ９…ブレーキ １０…スロットル １１…走査角制御部 １２…レーダ信号処理部 １３…制御対象認識部
Claims (6)
- 【請求項１】 所定の角度で順次ビームを発射してスキ
ャンを行うスキャン式レーダの信号処理方法であって、
反射されたビームのピークデータからターゲットの大き
さを予測し、予測されたターゲットの大きさに基づいて
該ピークデータをグループ分けし、該グループ分けして
まとめたピークデータ毎に、ビームの角度、ピークの周
波数、および反射されたビームのピークのパワーをそれ
ぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸にもつ座標にプロットし、プロッ
トして得られた三角錐の重心から前記ターゲットのビー
ム角度を求める、スキャン式レーダの信号処理方法。 - 【請求項２】 さらに前記三角錐の重心から前記ターゲ
ットの大きさを求める、請求項１に記載のスキャン式レ
ーダの信号処理方法。 - 【請求項３】 前記三角錐の重心から求めたターゲット
のビーム角度とターゲットの大きさに基づき、ほぼ同じ
大きさとほぼ同じ角度を持った上昇区間と下降区間のピ
ークデータをペアリングする、請求項２に記載のスキャ
ン式レーダの信号処理方法。 - 【請求項４】 前記ペアリングされたピークデータの周
波数から、先行車両との車間距離と相対速度を求める、
請求項３に記載のスキャン式レーダの信号処理方法。 - 【請求項５】 前記ターゲットのビーム角度は、前記三
角錐の重心の角座標値に基づいて算出される、請求項１
に記載のスキャン式レーダの信号処理方法。 - 【請求項６】 前記ターゲットの大きさは、前記三角錐
の重心のパワー座標値に基づいて算出される、請求項２
に記載のスキャン式レーダの信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000201476A JP3635228B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | スキャン式レーダの信号処理方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000201476A JP3635228B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | スキャン式レーダの信号処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002014165A true JP2002014165A (ja) | 2002-01-18 |
| JP3635228B2 JP3635228B2 (ja) | 2005-04-06 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3635228B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6690319B2 (en) * | 2001-11-08 | 2004-02-10 | Fujitsu Ten Limited | Scan type radar device |
| JP2004132734A (ja) * | 2002-10-08 | 2004-04-30 | Fujitsu Ten Ltd | 車載用レーダ装置 |
| JP2004198323A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Denso Corp | 車両用物体認識装置 |
| WO2005050250A1 (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | レーダ |
| EP1589352A2 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | Fujitsu Ten Limited | Target identifying apparatus, target identifying method, and target identifying program |
| KR100645771B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2006-11-13 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 레이더 |
| US7136753B2 (en) | 2002-12-05 | 2006-11-14 | Denso Corporation | Object recognition apparatus for vehicle, inter-vehicle control apparatus, and distance measurement apparatus |
| CN103245944A (zh) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | 株式会社电装 | 车载雷达设备 |
| JP2017203671A (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
| US10534069B2 (en) | 2016-06-16 | 2020-01-14 | Fujitsu Ten Limited | Radar device and signal processing method |
| US11061130B2 (en) | 2018-06-11 | 2021-07-13 | Denso Ten Limited | Radar apparatus and target detecting method |
| CN115421135A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-02 | 中国人民解放军海军工程大学 | 雷达/光电复合单站弹丸脱靶量测量方法、系统及终端 |
| WO2023005716A1 (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-02 | 北京万集科技股份有限公司 | 一种运动方向测量方法及激光雷达系统 |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000201476A patent/JP3635228B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7496449B2 (en) | 2002-12-05 | 2009-02-24 | Denso Corporation | Inter-vehicle control apparatus and distance measurement apparatus |
| US7136753B2 (en) | 2002-12-05 | 2006-11-14 | Denso Corporation | Object recognition apparatus for vehicle, inter-vehicle control apparatus, and distance measurement apparatus |
| US7761236B2 (en) | 2002-12-05 | 2010-07-20 | Denso Corporation | Object recognition apparatus for vehicle and distance measurement apparatus |
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| US7675457B2 (en) | 2003-11-18 | 2010-03-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radar system |
| KR100773240B1 (ko) * | 2003-11-18 | 2007-11-02 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 레이더 |
| EP1589352A3 (en) * | 2004-04-21 | 2007-03-21 | Fujitsu Ten Limited | Target identifying apparatus, target identifying method, and target identifying program |
| EP1589352A2 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | Fujitsu Ten Limited | Target identifying apparatus, target identifying method, and target identifying program |
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| CN103245944A (zh) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | 株式会社电装 | 车载雷达设备 |
| JP2013164390A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Denso Corp | レーダ装置 |
| JP2017203671A (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
| US10534069B2 (en) | 2016-06-16 | 2020-01-14 | Fujitsu Ten Limited | Radar device and signal processing method |
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| CN115421135A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-02 | 中国人民解放军海军工程大学 | 雷达/光电复合单站弹丸脱靶量测量方法、系统及终端 |
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