JP2002181924A

JP2002181924A - レーダー装置

Info

Publication number: JP2002181924A
Application number: JP2000385517A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sayana; 智昭佐梁
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP3473577B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で温度変化および経時変化による変
調感度の変動を低減し、車間距離検知の車載レーダーの
距離測定精度を向上させる。【解決手段】送受信部２０は車間距離検知用の電波の送
受信を行う。レーダー信号処理部３０は電波の反射波を
受信処理し、車間距離情報を得る。変調信号生成部１２
はトリガ信号２１により三角波ディジタルデータ２２を
出力する。ＤＡコンバータ１０は三角波ディジタルデー
タ２２をアナログ信号の三角波変調信号１９に変換出力
する。信号処理部１３はビートＡＤ出力１８を入力し、
ＦＦＴ処理を行い距離速度情報１７を出力する。ＣＰＵ
１４は速度検出パルスおよび走行距離検出パルスによる
自車速情報１６、距離速度情報１７を入力処理し、距離
データ２９およびトリガ信号２１を出力する。メモリ１
５は距離データ２９を蓄積する。方向性結合器６は高周
波増幅出力２６を分波する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーダー装置に関
し、特にミリ波を用いた車間距離検知のための車載用の
レーダー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の交通量増加に伴い、車両の追突防
止のため車両間の距離を高速に測定するレーダー装置が
車両に積載されている。このレーダー装置は、一般には
マイクロ波やミリ波を用いたレーダーとしてＦＭ−ＣＷ
方式のレーダーが使用される。

【０００３】ＦＭ−ＣＷレーダーは、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉ
ｎｕｏｕｓＷａｖｅ：連続波）レーダー送信信号をＦ
Ｍ変調したものである。この連続波を使用したＣＷレー
ダーは移動体の速度を検出する目的に広く使用されてお
り、適当な変調を施すことにより移動体の距離と速度の
同時計測が可能になる。例えば、高周波発振器の周波数
を三角波で変調し送信アンテナから送信すると、目標か
ら反射された受信信号は目標までの距離による時間遅れ
と、目標の相対速度に相当する周波数偏移を受ける。目
標との相対速度がゼロのときは時間遅れのみを受ける
が、目標に対して相対速度がある場合は、この時間遅れ
による周波数偏移にさらに目標の移動によるドップラー
周波数の周波数偏移が重畳される。このドップラー周波
数が重畳された信号を、方向性結合器から取り出した送
信信号の一部とミキシングすることでビート信号が得ら
れる。

【０００４】目標が移動する場合には、ビート信号の周
波数は変調サイクル毎に変化するので、変調の各サイク
ル毎にビート信号を別々に測定することで、目標の距離
と速度とを独立に求めることができる。

【０００５】上述の通り、車間距離検知のための車載レ
ーダー装置では、近距離での測定精度と構成が簡単であ
ることからＦＭ−ＣＷ方式がよく用いられている。この
ＦＭ−ＣＷ方式では、三角波挿引周波数ｆｍ、光速度
ｃ、最大周波数偏移ΔＦ、周波数スイープＤＯＷＮのと
きのビート周波数ｆｂｄ、周波数スイープＵＰのときの
ビート周波数ｆｂｕとすると、車間距離Ｒは（１）式で
求められる。

【０００６】

【数１】

【０００７】また、速度Ｖは（２）式で求められること
になる。

【０００８】

【数２】

【０００９】したがって、距離精度は三角波挿引周波数
ｆｍと最大周波数偏移ΔＦの精度で決まることになる。

【００１０】なお、最大周波数偏移ΔＦは、電圧制御発
振器であるＶＣＯの変調感度に依存するため、変調感度
の温度変化および経時変化による変動の影響をうける。
このため、ほぼ距離精度を保つためには、変調感度の変
動を補正し制御する必要がある。たとえば、三角波挿引
しているＶＣＯの出力をミキサーを用いて周波数変換
し、周波数比較して周波数変調の直線性を確保する方式
があるが、構成が複雑になるため高価になってしまう。

【００１１】なお、ＦＭ変調を行うため、電圧値により
発振周波数を変えるＶＣＯを用いている。

【００１２】このようなレーダー装置の一例として、例
えば特開平１１−１４８９７２号公報記載の「レーダ装
置」が知られている。

【００１３】この公報では、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装
置に関し、送受信用に別々のアンテナを必要とすること
なく送受信間のノイズ成分の回り込みを低減する技術が
記載されている。

【００１４】また、特開平８−２４８１２４号公報記載
の「ＦＭＣＷレーダ装置」が知られている。

【００１５】この公報では、マイクロ波やミリ波を用い
たＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置に関し、連続波信号を周
波数変調し、三角波周波数変調の送信出力周波数を上げ
る掃引時および周波数を下げる掃引時で演算を切り替え
ることにより、所望の受信帯域を選択し、ミキサーで生
じるイメージ帯域を抑圧してイメージ帯域の雑音を低減
させ、かつ他のレーダ装置からの混信を抑制する技術が
記載されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーダ
ー装置は、最大周波数偏移ΔＦが電圧制御発振器である
ＶＣＯの変調感度に依存するため、変調感度の温度変化
および経時変化による変動の影響を受けるという欠点を
有している。

【００１７】また、レーダーの距離精度を保つために変
調感度の変動を補正し制御する必要があるので、構成が
複雑になるという欠点を有している。

【００１８】本発明の目的は、簡易な構成で温度変化お
よび経時変化による変調感度の変動を低減し、かつ距離
測定精度を向上させたレーダー装置を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のレーダー装置
は、車間距離検知用の電波の送受信を行う送受信部と、
前記電波の反射波を受信処理し車間距離情報を得るレー
ダー信号処理部とを備え、車速パルスによる自車速度情
報と前記送受信部から得られるビート信号出力による速
度情報との比較を行い、前記自車速度情報と前記ビート
信号出力による速度情報との差がゼロに近い目標物を路
上に静止しているものと判断し、この路上に静止してい
る目標物の距離を測定し、時間毎の距離の微分値と前記
自車速度情報との速度を比較し、距離の精度の補正を行
うことを特徴としている。

【００２０】車間距離検知用の電波の送受信を行う送受
信部と、前記電波の反射波を受信処理し車間距離情報を
得るレーダー信号処理部とを備え、前記レーダー信号処
理部は、トリガ信号により三角波ディジタルデータを出
力する変調信号生成部と；前記三角波ディジタルデータ
をアナログ信号の三角波変調信号に変換出力するＤＡコ
ンバータと；前記送受信部からのビートＡＤ出力を入力
し、ＦＦＴ（ＦｉｒｓｔＦｏｕｒｉｅＴｒａｎｓｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ：高速フーリエ変換）処理を行い、距
離速度情報を出力する信号処理部と；走行中の自動車
（図示せず）から出力される速度検出パルス及び走行距
離検出パルスによる自車速度情報と前記距離速度情報と
を入力処理し、距離データ及び前記トリガ信号を出力す
るセントラル・プロセッサ・ユニット（以下、ＣＰＵと
記す）と；前記距離データを蓄積するメモリと；を有
し、前記送受信部は、前記レーダー信号処理部からの三
角波変調信号を増幅し、変調増幅出力を出力する第１の
増幅器と；前記変調増幅出力により三角波変調した高周
波出力を、出力する高周波発振器と；前記高周波出力を
増幅して高周波増幅出力を出力する第２の増幅器と；前
記高周波増幅出力を分波した分波送信出力及び高周波変
調信号を出力する方向性結合器と；前記高周波変調信号
の送受分離を行い、送信信号及び受信信号を出力するサ
ーキュレータと；前記分波送信出力及び前記受信信号を
混変調し、ビート信号を出力する受信ミキサと；前記ビ
ート信号を増幅し、ビートアンプ出力を出力するビデオ
アンプと；前記ビートアンプ出力をディジタル化したビ
ートＡＤ出力を出力するＡＤコンバータと；送受共用の
アンテナと；を有していることを特徴としている。

【００２１】前記電波が、ミリ波であることを特徴とし
ている。

【００２２】前記信号処理部は、前記ビート信号を前記
ビデオアンプで増幅し前記ＡＤコンバータで取り込み、
このＡＤコンバータが出力する前記ビートＡＤ出力に対
してＦＦＴによる周波数分析を行うことを特徴としてい
る。

【００２３】また、前記信号処理部は、周波数分析によ
りスペクトラムのピークを見つけ、周波数成分を三角波
の上りと下りでのピークを、同じターゲット（反射体）
からの信号としてペアリングして距離と速度を計算する
ことを特徴としている。

【００２４】前記送受信部が、温度センサ−を内蔵し、
温度情報のテーブルを用いて校正補正値の妥当性を判断
してから校正値に変更を行うことを特徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２６】図１は本発明のレーダー装置の一つの実施
の形態を示すブロック図である。

【００２７】図１に示す本実施の形態は、車間距離検知
用のミリ波の送受信を行う送受信部２０と、ミリ波の反
射波を受信処理し車間距離情報を得るレーダー信号処理
部３０とから構成されている。

【００２８】レーダー信号処理部３０は、トリガ信号２
１により三角波ディジタルデータ２２を出力する変調信
号生成部１２と、この三角波ディジタルデータ２２をア
ナログ信号の三角波変調信号１９に変換出力するＤＡコ
ンバータ１０と、送受信部２０からのビートＡＤ出力１
８を入力し、ＦＦＴ（ＦｉｒｓｔＦｏｕｒｉｅＴｒ
ａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：高速フーリエ変換）処理を
行い、距離速度情報１７を出力する信号処理部１３と、
走行中の自動車（図示せず）から出力される速度検出パ
ルスおよび走行距離検出パルスによる自車速情報１６お
よび距離速度情報１７を入力処理し、距離データ２９お
よびトリガ信号２１を出力するＣＰＵ１４と、距離デー
タ２９を蓄積するメモリ１５とを有している。

【００２９】また、送受信部２０は、レーダー信号処理
部３０からの三角波変調信号１９を増幅し変調増幅出力
２４を出力する増幅器１１と、三角変調した高周波出力
２５を出力する高周波発振器１と、この高周波出力２５
を増幅し高周波増幅出力２６を増幅する増幅器２と、こ
の高周波増幅出力２６を分波した分波送信出力２７およ
び高周波変調信号３２を出力する方向性結合器６と、高
周波変調信号３２の送受分離を行い送信信号３３および
受信信号２８を出力するサーキュレータ４と、分波送信
出力２７および受信信号２８を混変調しビート信号２３
を出力する受信ミキサ７と、ビート信号２３を増幅しビ
ートアンプ出力３を出力するビデオアンプ８と、ビート
アンプ出力３をディジタル化したビートＡＤ出力１８を
出力するＡＤコンバータ９と、送受共用のアンテナ５と
を有している。

【００３０】次に図１を参照して、本実施の形態の動作
をより詳細に説明する。

【００３１】高周波発振器１が出力する高周波出力２５
は送信用の増幅器２によって増幅され、方向性結合器
６、サーキュレータ４を介してアンテナ５から送信され
る。目標の移動体（図示せず）によって反射され、アン
テナ５から入力した受信波はサーキュレータ４を介して
分波され、受信信号２８として受信ミキサ７に出力され
る。受信ミキサ７の局部発振信号は方向性結合器６によ
って高周波増幅出力２６を分波した分波送信出力２７を
用いる。

【００３２】受信ミキサ７が出力するビート信号２３は
ビデオアンプ８を介して所望の信号レベルまで増幅され
たのち、この増幅されたビートアンプ出力３をＡＤコン
バータ９によりビートＡＤ出力１８として出力される。
信号処理部１３はこのビートＡＤ出力１８に対してＦＦ
Ｔによる周波数分析を行い、距離情報および速度情報を
含む距離速度情報１７としてＣＰＵ１４に出力する。

【００３３】ＣＰＵ１４では、走行中の自動車（図示せ
ず）から出力される車速パルス等の速度検出パルスおよ
び走行距離検出パルスによる自車速情報１６およびビー
ト信号２３にもとづきＦＦＴ処理された距離速度情報１
７を入力し、速度情報の比較を行う。自車速情報１６に
よる自車速速度とビート信号２３による速度の差が０に
近い被測定物（ターゲット）情報は、路上で停止してい
るターゲットと判断される。

【００３４】本発明では、この路上に停止しているター
ゲットの距離を測定し、時間毎の距離の微分値から得ら
れるターゲットの速度と自車速の速度とを比較して、距
離の精度の補正を行う。

【００３５】図２は図１の変調動作を示す波形図であ
る。

【００３６】図２（ａ）はＣＰＵが出力するトリガ信号
２１の波形であり、図２（ｂ）はＤＡコンバータ１０が
出力する三角波変調信号１９の波形であり、図２（ｃ）
は送信信号３３の波形を示す。

【００３７】図１、図２を参照すると、ＣＰＵ１４から
トリガ信号２１を送出して変調信号生成部１２で三角波
に相当する三角波ディジタルデータ２２を生成する。Ｄ
Ａコンバータ１０は三角波ディジタルデータ２２をアナ
ログに変換し、ＤＡ変換した三角波変調信号１９は三角
波になる。

【００３８】このＤＡコンバータ１０が出力する三角波
変調信号１９の三角波を、増幅器１１により増幅した
後、高周波発振器１に周波数変調をかけるため出力す
る。このためアンテナ５から出力される信号の周波数は
図２（ｃ）のように、三角波に応じて周波数変化した送
信信号３３になる。

【００３９】一方、受信信号２８はターゲットの距離の
往復時間に相当する時間差をもった送信信号３３が反射
してアンテナ５に入力し、この受信信号２８と高周波増
幅出力２６の分波送信出力２７である局部発振信号と受
信ミキサ７で混合され、差周波数信号がビート信号２３
として出力される。

【００４０】信号処理部１３は、ビート信号２３をビデ
オアンプ８で増幅しＡＤコンバータ９で取り込み、この
ＡＤコンバータ９が出力するビートＡＤ出力１８に対し
てＦＦＴによる周波数分析を行う。周波数分析によりス
ペクトラムのピークを見つけ、周波数成分を三角波の上
りと下りでのピークを、同じターゲット（反射体）から
の信号としてペアリングして距離と速度を計算すること
になる。

【００４１】なお、通常の日本車の場合は、一般に速度
検出および走行距離の検出パルスが出力されているの
で、車に搭載されている他制御部から自車速の情報を入
力することになる。

【００４２】図３は図１のレーダー装置の距離補正方法
を示すフローチャートである。

【００４３】次に、図１および図３を参照して本実施の
形態の動作をより詳細に説明する。

【００４４】三角波挿引幅補正モードを開始すると（ス
テップ１：Ｓ１）、送受信部２０のレーダーフロントエ
ンド部出力のビート信号であるビートＡＤ出力１８のＦ
ＦＴ処理を行い（ステップ２：Ｓ２）、ＦＦＴ処理の結
果得られたスペクトラムからスペクトラムのピーク値を
検出し（ステップ３：Ｓ３）、被測定物であるターゲッ
トを抽出してこのデータから相対速度を計算する（ステ
ップ４：Ｓ４）。相対速度から自車速と同じ速度で近づ
いてくるターゲットの距離を計算する（ステップ５：Ｓ
５）。

【００４５】この間、ステップ４で計算した相対速度と
自車速情報とを比較し、自車速と被測定物速度とが一致
するかどうかを判定し（ステップ６：Ｓ６）、一致する
ならば路上固定物としてメモリ１５に、ステップ５で計
算した距離および速度のデータを格納する（ステップ
７：Ｓ７）。ステップ６で一致しないならば、ステップ
１に戻る。

【００４６】次のステップ８から、上述の測定をＮ回
（Ｎは２以上の整数）行う。すなわち、送受信部２０の
レーダーフロントエンド部出力のビート信号であるビー
トＡＤ出力１８のＦＦＴ処理を行い（ステップ８：Ｓ
８）、得られたスペクトラムからスペクトラムのピーク
値を検出し（ステップ９：Ｓ９）、被測定物であるター
ゲットを抽出してこのデータから相対速度を計算する
（ステップ１０：Ｓ１０）。相対速度から自車速と同じ
速度で近づいてくるターゲットの距離を計算する（ステ
ップ１１：Ｓ１１）。メモリ１５に格納されている距離
データとステップ１１で計算した距離データとの差分を
とり、ステップ８からステップ１２の処理をＮ回繰り返
す（ステップ１２：Ｓ１２）。

【００４７】ステップ１２でＮ回計算した距離および速
度データを一括してメモリ１５に格納する（ステップ１
３：Ｓ１３）。次のステップで速度データの平均値を算
出する（ステップ１４：Ｓ１４）。ステップ１４で算出
した速度データの平均値と自車速情報とを比較し、補正
値を算出する（ステップ１５：Ｓ１５）。

【００４８】次のステップ１６で、ＤＡコンバータ１０
が出力する三角波変調信号１９の三角波挿引電圧を距離
補正値と同じ比率で変更するように変調信号生成部１２
にデータを送出する（ステップ１６：Ｓ１６）。

【００４９】上述の通り、自車速で近づくターゲットが
存在しない場合はシステムに測定ターゲットなしの情報
を返し、距離補正モードの測定を終了する。自車速と同
じ速度で近づくターゲットは通常の路上固定物であるた
め、測定される距離も時間とともに短くなるはずであ
る。

【００５０】距離の変化値を時間で微分した値としての
速度と車速パルス等で自車速として測定される値は本来
一致するので、距離微分の速度と自車速の測定値を比較
し、誤差を測定することができる。

【００５１】次に、誤差ｐを

【００５２】

【数３】

【００５３】とすると、測定時に用いていたＦＭ−ＣＷ
の三角波変調の振幅Ａに対し、修正した振幅Ａ’は、

【００５４】

【数４】

【００５５】で計算される。

【００５６】ＦＭ−ＣＷ変調の振幅をこのＡ’に変更す
ることにより、誤差の補正をかけることができる。こう
した距離測定を定期的に行うことで、常に安定した距離
精度を保つことが可能となる。

【００５７】なお、（１）式から明らかなように、距離
Ｒの精度は最大周波数偏移ΔＦに反比例するので、ΔＦ
の割合だけ距離も誤測定される。このためΔＦの値の精
度を保つために、三角波の変調振幅を可変し、変調出力
である高周波出力２５のΔＦを一定にすることが必要で
ある。補正前の三角波変調信号１９の三角波振幅Ａに補
正値割合として誤差ｐをかけたＡ’の値にすることで三
角波の振幅を保てる。

【００５８】なお、送受信部２０の変調感度の変動は主
として高周波発振器１の温度による変動が主要因である
ため、レーダーフロントエンド部に温度センサ−を内蔵
し、温度情報のテーブルを用いて校正補正値の妥当性を
判断してから校正値に変更を行うようにする方法を用い
ると、さらに校正値が測定ミス等で異常値になることを
防ぐことができ安定したレーダーシステムを提供するこ
とができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーダー
装置は、ＦＭ−ＣＷレーダーにおいて距離測定精度をハ
ードウェア的な追加回路を用いることなく向上すること
ができるので、簡易な回路構成で距離測定精度の高いレ
ーダー装置を構成できるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーダー装置の一つの実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】図１の変調動作を示す波形図である。

【図３】図１のレーダー装置の距離補正方法を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１高周波発振器２増幅器３ビートアンプ出力４サーキュレータ５アンテナ６方向性結合器７受信ミキサ８ビデオアンプ９ＡＤコンバータ１０ＤＡコンバータ１１増幅器１２変調信号生成部１３信号処理部１４ＣＰＵ１５メモリ１６自車速情報１７距離速度情報１８ビートＡＤ出力１９三角波変調信号２０送受信部２１トリガ信号２２三角波ディジタルデータ２３ビート信号２４変調増幅出力２５高周波出力２６高周波増幅出力２７分波送信出力２８受信信号２９距離データ３０レーダー信号処理部３２高周波変調信号３３送信信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車間距離検知用の電波の送受信を行う送
受信部と、前記電波の反射波を受信処理し車間距離情報
を得るレーダー信号処理部とを備え、車速パルスによる自車速度情報と前記送受信部から得ら
れるビート信号出力による速度情報との比較を行い、前
記自車速度情報と前記ビート信号出力による速度情報と
の差がゼロに近い目標物を路上に静止しているものと判
断し、この路上に静止している目標物の距離を測定し、
時間毎の距離の微分値と前記自車速度情報との速度を比
較し、距離の精度の補正を行うことを特徴とするレーダ
ー装置。
【請求項２】車間距離検知用の電波の送受信を行う送
受信部と、前記電波の反射波を受信処理し車間距離情報
を得るレーダー信号処理部とを備え、前記レーダー信号処理部は、トリガ信号により三角波ディジタルデータを出力する変
調信号生成部と；前記三角波ディジタルデータをアナロ
グ信号の三角波変調信号に変換出力するＤＡコンバータ
と；前記送受信部からのビートＡＤ出力を入力し、ＦＦ
Ｔ（ＦｉｒｓｔＦｏｕｒｉｅＴｒａｎｓｆｏｒｍａ
ｔｉｏｎ：高速フーリエ変換）処理を行い、距離速度情
報を出力する信号処理部と；走行中の自動車（図示せ
ず）から出力される速度検出パルス及び走行距離検出パ
ルスによる自車速度情報と前記距離速度情報とを入力処
理し、距離データ及び前記トリガ信号を出力するセント
ラル・プロセッサ・ユニット（以下、ＣＰＵと記す）
と；前記距離データを蓄積するメモリと；を有し、前記送受信部は、前記レーダー信号処理部からの三角波変調信号を増幅
し、変調増幅出力を出力する第１の増幅器と；前記変調
増幅出力により三角波変調した高周波出力を、出力する
高周波発振器と；前記高周波出力を増幅して高周波増幅
出力を出力する第２の増幅器と；前記高周波増幅出力を
分波した分波送信出力及び高周波変調信号を出力する方
向性結合器と；前記高周波変調信号の送受分離を行い、
送信信号及び受信信号を出力するサーキュレータと；前
記分波送信出力及び前記受信信号を混変調し、ビート信
号を出力する受信ミキサと；前記ビート信号を増幅し、
ビートアンプ出力を出力するビデオアンプと；前記ビー
トアンプ出力をディジタル化したビートＡＤ出力を出力
するＡＤコンバータと；送受共用のアンテナと；を有し
ていることを特徴とするレーダー装置。
【請求項３】前記電波が、ミリ波であることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載のレーダー装置。
【請求項４】前記信号処理部は、前記ビート信号を前
記ビデオアンプで増幅し前記ＡＤコンバータで取り込
み、このＡＤコンバータが出力する前記ビートＡＤ出力
に対してＦＦＴによる周波数分析を行うことを特徴とす
る請求項２又は請求項３記載のレーダー装置。
【請求項５】請求項４記載の前記信号処理部は、周波
数分析によりスペクトラムのピークを見つけ、周波数成
分を三角波の上りと下りでのピークを、同じターゲット
（反射体）からの信号としてペアリングして距離と速度
を計算することを特徴とするレーダー装置。
【請求項６】前記送受信部が、温度センサ−を内蔵
し、温度情報のテーブルを用いて校正補正値の妥当性を
判断してから校正値に変更を行うことを特徴とする請求
項１、２、３、４又は５記載のレーダー装置。