JP2003222670A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信信号に漏れ込み信号が含まれていても、
近距離において正しく物体を検出し、距離を測定できる
パルスレーダ装置を得る。 【解決手段】 複数の物体からの反射波を所定レベルと
比較するコンパレータ手段４０４、その出力をサンプリ
ングし、その結果をサンプリングタイミング毎に所定回
数分積算する第１の積算手段４０５、各サンプリングタ
イミングにおける積算結果を所定時間毎に読み出してサ
ンプリング方向の微分を演算する微分演算手段４０６、
各サンプリングタイミング毎に微分演算出力から設定さ
れた基準値との差の絶対値を求める差分演算手段４０
７、その絶対値を所定回数分だけサンプリングタイミン
グ毎に積算する第２の積算手段４０８、その積算出力か
らピークを検出するピーク検出手段４０９、その検出出
力からターゲットまでの距離を算出し、ターゲットの有
無を判断する測距・検出手段４１０を備える。

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、電波を送信し、
その送信した電波が物体に反射した反射波を受信するこ
とによって物体の有無を検出し、検出された物体までの
距離を計測するパルスレーダ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルスレーダ装置としては、特開
平７−７２２３７号公報にて提案されているものがあ
る。この装置は、図２３に示すように、制御手段１０２
の制御の元にパルス信号送出手段１０１によってパルス
状の信号を周期的に出力する。そして、物標からの反射
パルスを反射パルス信号受信手段１０３によって連続的
に受信し、2値化手段によって2値化する。そしてサンプ
リング手段１０４が、パルス信号送出手段１０１の送出
タイミング後、一定の１つ又は複数のサンプリング点毎
に2値化信号をサンプリングして０又は１のサンプリン
グ値を得て、これをサンプリング点それぞれの点に対応
する加算・記憶手段１０５に与える。そこで、加算・記
憶手段１０５がパルス信号送出手段１０１による信号の
所定の送出回数分ずつ０又は１のサンプリング値を加算
する。所定回数分の加算処理が終了すると、判定手段１
０６が加算・記憶手段１０５毎の加算値を加算回数で除
算して得られる正規化加算値を所定の閾値と比較し、そ
の大小に基づいて外部の物標からの反射信号が存在する
か否かを判定し、これに基づいて外部の物標の有無を判
定するものから構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のパルスレーダ装置は、送信・受信のアイソ
レーションが悪く、いわゆる漏れ波形が存在する場合、
あるいはレドームがある場合、次のような理由により、
上記の装置を用いて１０ｍ未満の距離に存在する物体の
検出、およびその物体までの距離の測定を行うことは困
難である。すなわち、提案されている装置では、その送
信パルス幅が距離にして10mに相当する66.7nsであるの
で、図２に示すように10mよりも近い距離に物体が存在
する場合、漏れ波形あるいは２次レドームによる反射波
と物体による反射波の波形が重なり合った波形が検出さ
れる。そのため、非送信中の受信レベル、いわゆるノイ
ズレベルをもとに閾値を設定したのでは、漏れ波形の立
ち上がりしか検出できず、本当に検出したい反射波の立
ち上がりを検出することができない。

【０００４】こういった課題への対策として、W. Weidm
ann and D. Steinbuch, "High Resolution Radar for S
hort Range Automotive Applications", 28th European
Microwave Conference Amsterdam, 1998に記載のよう
にパルス幅を350psといった非常に短いものにする方法
や特開平１０−６２５１８号公報に記載のように送信波
形を利用して漏れ波形を打ち消してしまう方法が提案さ
れている。しかしながら、この文献に記載されているよ
うに送信パルス幅を350psまで短くすると、物体までの
距離が約5cm以下の場合しか漏れ波形と反射波の波形が
重ならないので上述の課題は解決されるものの、その占
有帯域幅が非常に広くなるので、現行の電波法の範囲で
は使用できないという問題点がある。また、上記の特開
平１０−６２５１８号公報のように送信波形を利用して
漏れ波形を打ち消す方法の場合、個体差あるいは使用条
件の違いによる送信と漏れ波形の受信までの時間間隔の
違い、漏れ波形の大きさの違いなどに対応することが難
しく状況に合わせて調整しなければならないという課題
がある。

【０００５】この発明は、このような課題を解決すべく
考案されたものであり、送受間の漏れ信号あるいはレド
ームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反
射信号と、移動しているターゲットからの反射信号との
位相差が変化すると受信信号が変化することを利用し
て、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対
して固定されたターゲットからの反射信号が存在して
も、現行の電波法の範囲内で正しく物体を検出できるパ
ルスレーダを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るパ
ルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段
と、該送信手段によって送信した電波が複数の物体に反
射した反射波を受信しその受信信号を出力する受信手段
と、該受信手段からの信号をあらかじめ設定した所定レ
ベルとの比較により２値化するコンパレータ手段と、送
信からの所定の時間間隔で上記コンパレータ手段の出力
をサンプリングし、そのサンプリング結果をサンプリン
グタイミング毎に所定回数分積算する第１の積算手段
と、各サンプリングタイミングにおける上記第１の積算
手段の積算結果を所定時間毎に読み出し、積算結果のサ
ンプリング方向の微分を演算する微分演算手段と、各サ
ンプリングタイミング毎に上記微分演算手段からの出力
をもとに設定された基準値との差の絶対値を求める差分
演算手段と、該差分演算手段の出力を所定回数分だけサ
ンプリングタイミング毎に積算する第２の積算手段と、
該第２の積算手段からの出力をもとにピークを検出する
ピーク検出手段と、該ピーク検出手段からの出力をもと
にターゲットまでの距離を算出し、ターゲットの有無を
判断する測距・検出手段と、上記電波の送信、受信、信
号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段とを
備えたものである。

【０００７】請求項２の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記微分演算手段からの出力をもとに設定される基
準値は、前回の該微分演算手段からの出力とするもので
ある。

【０００８】請求項３の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記微分演算手段からの出力をもとに設定される基
準値は、あらかじめ設定した回数分の該微分演算手段の
出力の平均値とするものである。

【０００９】請求項４の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記微分演算手段は、注目するサンプリングタイミ
ングにおける上記第１の積算手段の出力と、その隣のサ
ンプリングタイミングにおける該第１の積算手段の出力
との差を求めるものである。

【００１０】請求項５の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記微分演算手段は、注目するサンプリングタイミ
ングにおける上記第１の積算手段の出力と、その隣のサ
ンプリングタイミングおよびその隣々のサンプリングタ
イミングにおける該第１の積算手段の出力との差をそれ
ぞれ求め、それらの和を求めるものである。

【００１１】請求項６の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記ピーク検出手段は、各サンプリングタイミング
における上記第２の積算手段の積算結果において、極大
となるサンプリングタイミングのうち、あらかじめ設定
した値を超えるサンプリングタイミングを出力するもの
である。

【００１２】請求項７の発明に係るパルスレーダ装置
は、検出しきい値を設定する検出しきい値設定手段を備
え、上記ピーク検出手段は、各サンプリングタイミング
における上記第２の積算手段の積算結果において、極大
となるサンプリングタイミングのうち、該第２の積算手
段の積算結果をもとに、上記検出しきい値設定手段が設
定した検出しきい値を超えるサンプリングタイミングを
出力するものである。

【００１３】請求項８の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記検出しきい値設定手段は、１つあるいは複数の
サンプリングタイミングにおける上記第２の積算手段に
よる積算結果の平均値を求め、その平均値をノイズレベ
ルとするノイズレベル設定手段と、該ノイズレベル設定
手段によるノイズレベルをもとに検出しきい値を算出す
る検出しきい値算出手段とを有するものである。

【００１４】請求項９の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記測距・検出手段は、上記ピーク検出手段が出力
するサンプリングタイミングでの上記第２の積算手段に
よる積算結果、およびその前後のサンプリングタイミン
グでの該第２の積算手段による積算結果をもとに距離を
算出する距離算出手段と、該距離算出手段の算出結果に
基づきターゲットが存在するか否かを判定する検出判定
手段とを有するものである。

【００１５】請求項１０の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記第１の積算手段の積算結果に応じて、受信信号
のグランドレベルを変更するグランドレベル変更手段を
備えたものである。

【００１６】請求項１１の発明に係るパルスレーダ装置
は、上記第１の積算手段によるサンプリングタイミング
毎の積算結果の平均値を求め、該平均値が所定の範囲を
超えている場合、グランドレベルを変更する信号を上記
グランドレベル変更手段へ出力するグランドレベル制御
手段を備えたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図に基づいて説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
パルスレーダ装置の構成を概略的に示すブロック図であ
る。図１において、４０１はパルス状の電波を送信する
送信手段、４０２は電波の送信、受信、信号処理のタイ
ミング制御を行うタイミング制御手段、４０３は送信手
段４０１によって送信した電波が複数の物体に反射した
反射波を受信しその受信信号を出力する受信手段、４０
４は受信手段４０３からの信号をあらかじめ設定した所
定レベルとの比較により２値化するコンパレータ手段、
４０５は送信からの所定の時間間隔でコンパレータ手段
４０４の出力をサンプリングし、そのサンプリング結果
をサンプリングタイミング毎に所定回数分積算する第１
の積算手段、４０６各サンプリングタイミングにおける
第１の積算手段４０５の積算結果を所定時間毎に読み出
し、積算結果のサンプリング方向の微分を演算する微分
演算手段、４０７は各サンプリングタイミング毎に微分
演算手段４０６からの出力をもとに設定された基準値と
の差の絶対値を求める差分演算手段、４０８は差分演算
手段４０７の出力を所定回数分だけサンプリングタイミ
ング毎に積算する第２の積算手段、４０９は第２の積算
手段４０８からの出力をもとにピークを検出するピーク
検出手段、４１０はピーク検出手段４０９からの出力を
もとにターゲットまでの距離を算出し、ターゲットの有
無を判断する測距・検出手段である。

【００１８】図２は、この発明の実施の形態１によるパ
ルスレーダ装置の構成の具体的な一例を示すブロック図
である。本実施の形態におけるパルスレーダ装置は、図
２に示すように、大きく５つの部分から構成される。す
なわち、所定幅（例えば９６ｎｓ）のパルス状の電磁波
（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期（例え
ば１０２４ｎｓ）で送信する送信手段５０１、およびそ
の電磁波の周辺対象物による反射波を受信する受信手段
５０２から構成されるRFモジュール１、受信手段５０２
により受信した信号が飽和しないように、後述のＣＰＵ
５による指示に基づきグランドレベルを変更するための
グランドレベル変更手段５１３としての加算器回路２、
加算器回路２の出力を２値化するためのコンパレータ手
段５０３としてのコンパレータ回路３、タイミング制御
手段５１０および第１の積算手段５０４からなるフィー
ルド・プログラマブル・ゲートアレイ（以下、ＦＰＧＡ
と称する。）、微分演算手段５０５、差分演算手段５０
６、第２の積算手段５０７、ピーク検出手段５０８、距
離算出手段５１１、検出判定手段５１２およびグランド
レベル制御手段５１４を実現するＣＰＵから構成され
る。なお、距離算出手段５１１、検出判定手段５１２は
測距・検出手段５０９を構成する。

【００１９】ＲＦモジュール１のの具体的な構成を図３
に示す。受信側局部発振器（RxLO）２２による10.8375G
Hzの信号は、Mixer１１にて送信側局部発振器（TxLO）
１２による1.225GHzの信号とミキシングされ、その後Mo
dulator１３にて送信信号に基づいてパルス状の信号と
なる。次のDoubler１４にて２逓倍され、続くFilter１
５にて24.125GHzの信号となり、Txアンテナ７より電波
として外部に放射される。外部の物体により反射された
電波は、Rxアンテナ６より受信され、RxRFAmp１６によ
り増幅された後、Mixer１７により、受信側局部発振器R
xLO２２からの信号とミキシングされ中間周波数まで落
とされる。その後、RxIFAmp１８、Filter１９、RxIFAmp
２０を経由し、Detector２１にて包絡線検波され受信信
号となる。

【００２０】タイミング制御手段５１０および第１の積
算手段５０４で構成されるＦＰＧＡ４の内部構成を図４
に、その動作に関するタイミングチャートを図５に示
す。このＦＰＧＡ４は、タイミング制御回路４１、シフ
トレジスタ４２、シフトレジスタ４２の各ビットに対応
した加算器４３〜４６と積算用レジスタ４７〜５０によ
り構成している。タイミング制御回路４１は、ＦＰＧＡ
４外部に接続した発振器（図示せず）によるクロック信
号（例えば１２５ＭＨｚ＝８ｎｓ周期）に基づき、送信
手段５０１が電磁波放射をOn/Offするための送信信号
（例えば、幅９６ｎｓ、周期１０２４ｎｓ）、後述のシ
フトレジスタ４２に対してビットシフトするタイミング
を伝えるシフト信号、加算器４３〜４６に対して加算タ
イミングを伝える加算信号、積算用レジスタ４７〜５０
に対して加算器４３〜４６の出力を保持するタイミング
を伝える積算信号および積算処理終了をＣＰＵ５に対し
て伝える積算処理終了信号を生成する。シフトレジスタ
４２は、タイミング制御回路４１のシフト信号に基づき
１ビットずつシフトしながら、コンパレータ回路３の出
力する２値化データを記憶していく。加算器４３〜４６
は、タイミング制御回路４１からの加算信号に従って各
ビットの２値化データ（０又は１）と積算用レジスタ４
７〜５０の内容をそれぞれ加算する。積算用レジスタ４
７〜５０は、加算器４３〜４６による出力を積算データ
として保持し、ＣＰＵ５からの要求があるときには、レ
ジスタの内容を出力する。

【００２１】次に、このＦＰＧＡの動作を、図５を参照
して説明する。まず、外部クロック信号に基づき、送信
信号を立ち上げ１０クロック後に立ち下げる。送信信号
の立ち上げと同時にクロック信号に同期したシフト信号
をシフトレジスタ４２のビット数だけ出力する。このシ
フト信号に基づき、シフトレジスタ４２はコンパレータ
回路３の出力する２値化データを各ビットに保持してい
く。続いて、シフトレジスタ４２のビット数分のシフト
信号を出力した後、加算/積算信号を出力する。この信
号に基づいて、加算器４３〜４６、積算用レジスタ４７
〜５０はそれぞれ加算、積算データの保持を行う。そし
て、所定回数（例えば１０００回）この動作を繰り返し
た後、ＣＰＵ５に対して積算処理終了信号を出力する。
この積算処理終了信号を受信すると、ＣＰＵ５は各積算
用レジスタ４７〜５０の内容を読み出す。

【００２２】続いて、微分演算手段５０５、差分演算手
段５０６、第2の積算手段５０７、ピーク検出手段５０
８、距離算出手段５１１、検出判定手段５１２およびグ
ランドレベル制御手段５１４を実現するＣＰＵ５におけ
る処理について説明する。ＣＰＵ５では、図６に示すよ
うに、まずステップ８０１にてＣＰＵ５内部の初期化を
行う。続いてステップ８０２でデータの初期化を行った
後、ステップ８０３でＦＰＧＡからの積算処理終了信号
を待つ。ＦＰＧＡからの積算処理終了信号を受信する
と、ステップ８０４で各サンプリングタイミングでの積
算結果をFPGA[i][j]という２次元配列に格納していく。
ここで、ｉ（＝０〜Ｎ；Ｎはシフトレジスタのビット
数）はサンプリングタイミングを、ｊ（＝０〜５９；第
２の積算手段５０７での積算回数を６０回とした場合）
は格納の順番を示す。

【００２３】ＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号の受信
回数が所定回数（ここでは、６０回）に達すると、ステ
ップ８０５からステップ８０６以降の処理、すなわち、
グランドレベル制御処理（ステップ８０６）、微分演算
処理（ステップ８０７）、差分演算処理（ステップ８０
８）、第２の積算処理（ステップ８０９）、ピーク検出
処理（ステップ８１０）、距離算出処理（ステップ８１
１）、検出判定処理（ステップ８１２）を行う。その
後、ステップ８１３にて処理周期である50msが経過した
か否かを確認し、もし経過していれば、ステップ８０２
に戻って同じ動作を繰り返す。

【００２４】ステップ８０６のグランドレベル制御処理
について、より詳細に説明する。図７に示すように、図
中Ａの位置にしきい値を設定して2値化した場合、周辺
物体の有無に関わらず常時１となり物体を検出できな
い。グランドレベル制御処理は、受信信号のグランドレ
ベルを調整することで、受信信号全体を上下させ、しき
い値が図中Ｂの位置に来るようにするための処理であ
る。

【００２５】図８にグランドレベル制御処理のフローチ
ャートを示す。ステップ１００１から１００９の処理に
て、各サンプリングタイミングにおける６０回分の積算
値の和Sum[i]を求める。次のステップ１０１０で各サン
プリングタイミングにおける積算値の和Sum[i]の平均値
SumMeanを算出する。ステップ１０１０にてSumMeanとあ
らかじめ設定した値SUMMEAN1を比較し、SUMMEAN1のほう
が小さい場合、ステップ１０１２でグランドレベル変更
手段５１３である加算器回路２への指示値を減らす。

【００２６】一方、SUMMEAN1より大きい場合、ステップ
１０１１にてSumMeanとSUMMEAN2(ただしSUMMEAN1>SUMME
AN2)とを比較し、SUMMEAN2のほうが大きい場合、ステッ
プ１０１４でグランドレベル変更手段５１３である加算
器回路２への指示値を増やす。また、SUMMEAN２のほう
が小さい場合は、ステップ１０１３にて前回の指示値を
そのまま保持する。そして、ステップ１０１５にて指示
値をＤ／Ａ変換してＣＰＵから出力し、加算器回路２に
て受信信号と加算することで、受信信号のグランドレベ
ルを調整する。なお、本実施の形態では、受信信号のグ
ランドレベルを変更することで、しきい値の位置を調整
しているが、しきい値自体を制御してもかまわない。

【００２７】次に、微分演算処理（ステップ８０７）、
差分演算処理（ステップ８０８）、第２の積算処理（ス
テップ８０９）について詳細に説明する。周辺物体とレ
ーダとの相対的な距離が変化している場合、図９に示す
ように、漏れ込み信号成分と周辺物体からの反射信号成
分が重畳されている部分に相当するサンプリングタイミ
ングでは、信号の大きさが変化する。よって、ＦＰＧＡ
からの積算データ（第１の積算処理）に対して、サンプ
リング方向に微分をとる。つまり、注目するサンプリン
グタイミングにおける積算データとその隣のサンプリン
グタイミングにおける積算データとの差を求めると、漏
れ込み信号成分と周辺物体からの反射信号成分が強めあ
う場合には、図１０（ａ）のようになる。一方、漏れ込
み信号成分と周辺物体からの反射信号成分が弱めあう場
合には、図１０（ｂ）のようになる。よって、周辺物体
とレーダとの相対的な距離が変化している場合には、微
分値はプラスからマイナス、マイナスからプラスへ変化
することになる。

【００２８】したがって、微分演算手段からの出力をも
とに設定される基準値を、前回の微分値とする時、今回
の微分値との差を求め、その絶対値を積算していけば、
図１１のようになるので、これからピークを求め、あら
かじめ設定したしきい値と比較することで周辺物体を検
出する。

【００２９】上記を実現するために、まずステップ８０
７の微分演算処理では、図１２のフローチャートに示す
ように処理を行い、各サンプリングタイミングにおける
微分値を算出する。次のステップ８０８の差分演算処理
では、図１３のフローチャートに示すような処理を行
い、各サンプリングタイミングにおける送信タイミング
毎の微分値の差分を算出する。ステップ８０９第２の積
算処理では、図１４のフローチャートに示すような処理
を行い、各サンプリングタイミングにおける微分値の差
分を積算する。

【００３０】ステップ８１０ピーク検出処理では、図１
５のフローチャートに示すような処理を行い、第２の積
算処理の出力を用い、極大となるサンプリングタイミン
グを求め、そのうち、あらかじめ設定した検出しきい値
ThSumを超えるサンプリングタイミングPeak[PeakNo]を
出力する。

【００３１】続くステップ８１１距離算出処理では、図
１６のフローチャートに示すような処理を行い、距離を
算出する。すなわち、まずステップ１７０１で、ステッ
プ８１０で演算したPeakNoが０か否かを判定する。Peak
Noが０の場合は、あらかじめ設定した値を超えるピーク
が存在しなかったということなので、検出距離DetDist
[0]、DetDist[1]を最大距離DETDIST_MAXとする（ステッ
プ１７１２）。一方、PeakNoが０より大きい場合は、ス
テップ１７０２にて、１つ目のピークPeak[0]の両隣の
サンプリングタイミングにおける第２積算値を比較し、
左隣のサンプリングタイミングにおける第２積算値が、
右隣の第２積算値よりも大きい場合には、ステップ１７
０３へ進む。

【００３２】ステップ１７０３では、Peak[0]の他、Pea
k[0]-2、Peak[0]-1、Peak[0]+1のサンプリングタイミン
グにおける第２積算値を使用し、加重平均をとる。ま
た、左隣のサンプリングタイミングにおける第２積算値
が、右隣の第２積算値よりも小さい場合には、ステップ
１７０４へ進み、Peak[0]の他、Peak[0]-1、Peak[0]+
1、Peak[0]+2のサンプリングタイミングにおける第２積
算値を使用し、加重平均をとる。ステップ１７０５で
は、１サンプリングに相当する距離DIST_UNITを乗じ、
単位を[m/256]とするために、256を乗ずる。ステップ１
７０６では、もう１つピークが存在するかを否かを判定
し、存在する場合には、ステップ１７０７へ進み、上記
同様の処理を行う。２つ目のピークが存在しない場合に
は、DetDist[1]を最大距離DETDIST_MAXとする（ステッ
プ１７１１）。なお、ここでは、２つまでのピークを求
める場合について示したが、それ以上を求める場合でも
処理は同様である。また、ここでは、ピーク前後の第２
積算値について加重平均を用いたが、それ以外の方法を
用いて、距離の補間を行ってもよい。

【００３３】ステップ８１２検出判定処理では、図１７
のフローチャートに示すようなカウンタ処理を行うこと
で、ある程度安定して検出距離が算出された場合のみ、
検出フラグを設定することで、何らかのノイズによる誤
検出を防止している。

【００３４】以上より、本実施の形態によれば、漏れ込
み信号成分と反射信号成分の位相差によって発生する、
各サンプリングタイミングにおける信号の大きさの変化
開始点を微分をとることにより検出し、さらにその前回
の微分値との差分をとり、積算し検出することで周辺物
体までの距離を算出するので、送受間の漏れ信号あるい
はレドームなどレーダに対して固定されたターゲットか
らの反射信号といった、いわゆる漏れ込み信号成分が存
在しても、正しく物体を検出できる。つまり、送受間の
漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固定され
たターゲットからの反射信号と、移動しているターゲッ
トからの反射信号との位相差が変化すると受信信号が変
化することを利用して、物体検出と測距を行うので、近
距離において受信信号に漏れ込み信号が含まれていて
も、正しく物体を検出し、距離を測定することができ
る。

【００３５】また、ピークとなるサンプリングタイミン
グにおける第２の積算値およびその前後のサンプリング
タイミングにおける第２の積算値を用いて補間し、距離
を算出するので、粗いサンプリング間隔でも、距離計測
の分解能を向上させることができる。

【００３６】さらに、全体としての受信信号の大きさに
応じてそのグランドレベルを調整することで2値化する
際のしきい値が自動的に適正なところに設定されるの
で、取付け状態が異なり漏れ込み信号成分が異なる場合
でも、レーダに対して特別な調整あるいは変更をするこ
となく使用することができる。

【００３７】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２について説明する。本実施の形態は、上記実施の形
態１におけるＣＰＵ内の処理を変更したものであり、そ
の他の部分、すなわちＲＦモジュール、加算器回路、コ
ンパレータ回路、ＦＰＧＡの内容は上記実施の形態１と
同様のものである。その処理の概要を図１８に示す。

【００３８】本実施の形態におけるＣＰＵの処理につい
て説明する。図１８に示すように、まずステップ１９０
１にてＣＰＵ内部の初期化を行う。続いてステップ１９
０２でデータの初期化を行った後、ステップ１９０３で
ＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号を待つ。ＦＰＧＡ４
からの積算処理終了信号を受信すると、ステップ１９０
４で各サンプリングタイミングでの積算結果をFPGA[ｉ]
[j]という２次元配列に格納していく。ここで、ｉ（＝
０〜Ｎ；Ｎはシフトレジスタのビット数）はサンプリン
グタイミングを、ｊ（＝０〜５９；第２の積算手段５０
７での積算回数を６０回とした場合）は格納の順番を示
す。

【００３９】ＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号の受信
回数が所定回数（ここでは、６０回）に達すると、ステ
ップ１９０５からステップ１９０６以降の処理、すなわ
ち、グランドレベル制御処理（ステップ１９０６）、微
分演算処理（ステップ１９０７）、平均値算出処理（ス
テップ１９０８）、差分演算処理（ステップ１９０
９）、第２の積算処理（ステップ１９１０）、ピーク検
出処理（ステップ１９１１）、距離算出処理（ステップ
１９１２）、検出判定処理（ステップ１９１３）を行
う。その後、ステップ１９１４にて処理周期である50ms
が経過したか否かを確認し、もし経過していれば、ステ
ップ１９０２に戻って同じ動作を繰り返す。

【００４０】以降、上記実施の形態１と異なる処理であ
る、微分演算処理（ステップ１９０７）、平均値算出処
理（ステップ１９０８）、差分演算処理（ステップ１９
０９）、ピーク検出処理（ステップ１９１１）について
説明する。

【００４１】微分演算処理（ステップ１９０７）では、
ＦＰＧＡ４からの積算データ（第１の積算処理）に対し
て、サンプリング方向に微分をとる。つまり、注目する
サンプリングタイミングにおける積算データとその隣の
サンプリングタイミングにおける積算データとの差、お
よび注目するサンプリングタイミングにおける積算デー
タとその隣々のサンプリングタイミングにおける積算デ
ータとの差を求め、それぞれの和を算出する。このよう
にすることで、ノイズレベルに対する信号レベル、すな
わちＳ／Ｎを向上できる。上記を実現するために、ステ
ップ１９０７の微分演算処理では、図１９のフローチャ
ートに示すように処理を行い、各サンプリングタイミン
グにおける微分値を算出する。

【００４２】次に平均値算出処理（ステップ１９０８）
および差分演算処理（ステップ１９０９）について説明
する。上記実施の形態１では、各サンプリングタイミン
グでの微分値の前回値を基準値とし、今回の微分値との
差分を求めたが、本実施の形態では、特定回数分の微分
値の平均値を基準値とし、各サンプリングタイミングに
おける各時間での微分値の差分を求める。こうすること
で、相対速度が小さく時間的な変化が少ない場合でも微
分値の差分が得られるようになり、相対速度が小さい物
体であっても検出しやすくなる。

【００４３】上記を実現するために、ステップ１９０８
の平均値算出処理では、図２０のフローチャートに示す
ように処理を行う。すなわち、ステップ２１０２〜２１
０５で、特定のサンプリングタイミングｉにおける60回
分の微分値Diff[i][0]〜Diff[i][59]の平均値AveDiff
[i]を算出する。以下、他のサンプリングタイミングに
ついても同様に平均値を算出する。

【００４４】ステップ１９０９の差分演算処理では、図
２１のフローチャートに示すように処理を行う。すなわ
ち、ステップ２２０２〜２２０４にて特定のサンプリン
グタイミングｉにおける60回分の微分値の平均値AveDif
f[i]と微分値Diff[i][j] (j=0〜59)の差分DiffSub[i]
[j]を求める。以下、他のサンプリングタイミングにつ
いても同様に平均値との差分を算出する。

【００４５】次に検出しきい値設定処理（ステップ１９
１１）およびピーク検出処理（ステップ１９１２）につ
いて説明する。検出しきい値設定処理およびピーク検出
処理は、実施の形態１におけるピーク検出処理に相当す
るものであり、レーダの使用環境が変化してノイズレベ
ルが変化しても自動的にそれを学習し、特別な変更なく
使用できるようにするためのものである。

【００４６】検出しきい値設定処理について説明する。
本処理では、図２２に示すように、まずステップ２３０
１にて、微分変化積算値（第２の積算処理出力）Sum[i]
（ただし、i = M1〜M2）の平均値AveSumを求める。M1、
M2については、通常物体が存在しない範囲を選択する。
また、M1=M2としてどれか１つのサンプリングタイミン
グにおける変化積算値をそのままAveSumとしても良い。
次にステップ２３０２にて、AveSumに所定値を加え、検
出しきい値ThSumValとする。この加算する量は、ノイズ
レベルのばらつきからあらかじめ設定しておいても良い
し、AveSumとSum[i]とのばらつきの最大値を算出しその
値を用いて設定しても良い。

【００４７】ステップ１９１２のピーク検出処理は、図
１５のステップ１６０８においてThSumをThSumValに変
更した処理を行う。

【００４８】以上より、本実施の形態によれば、漏れ込
み信号成分と反射信号成分の位相差によって発生する、
各サンプリングタイミングにおける信号の大きさの変化
開始点を微分をとることにより検出し、さらにその時間
的な平均値との差分をとり、積算し検出することで周辺
物体までの距離を算出するので、送受間の漏れ信号ある
いはレドームなどレーダに対して固定されたターゲット
からの反射信号といった、いわゆる漏れ込み信号成分が
存在しても、正しく物体を検出でき、さらに相対速度が
小さく時間的な変化が少ない場合でも微分値の差分が得
られるようになり、相対速度が小さい物体であっても検
出しやすくなる。

【００４９】また、注目するサンプリングタイミングの
隣および隣々のサンプリングタイミングでの積算値との
差をとり、その和を微分値とすることにより、ノイズレ
ベルに対する信号レベル、すなわちＳ／Ｎを向上でき
る。

【００５０】また、ノイズレベルの変動に応じて微分変
化積算値に対するしきい値を変更するので、同一レーダ
であっても使用場所の移動などにより使用条件が異なっ
てノイズレベルが増減した場合でも、レーダに対して特
別な調整あるいは変更をすることなく使用することがで
きる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、パルス状の電波を送信する送信手段と、該送信手段
によって送信した電波が複数の物体に反射した反射波を
受信しその受信信号を出力する受信手段と、該受信手段
からの信号をあらかじめ設定した所定レベルとの比較に
より２値化するコンパレータ手段と、送信からの所定の
時間間隔で上記コンパレータ手段の出力をサンプリング
し、そのサンプリング結果をサンプリングタイミング毎
に所定回数分積算する第１の積算手段と、各サンプリン
グタイミングにおける上記第１の積算手段の積算結果を
所定時間毎に読み出し、積算結果のサンプリング方向の
微分を演算する微分演算手段と、各サンプリングタイミ
ング毎に上記微分演算手段からの出力をもとに設定され
た基準値との差の絶対値を求める差分演算手段と、該差
分演算手段の出力を所定回数分だけサンプリングタイミ
ング毎に積算する第２の積算手段と、該第２の積算手段
からの出力をもとにピークを検出するピーク検出手段
と、該ピーク検出手段からの出力をもとにターゲットま
での距離を算出し、ターゲットの有無を判断する測距・
検出手段と、上記電波の送信、受信、信号処理のタイミ
ング制御を行うタイミング制御手段とを備えたので、送
受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固
定されたターゲットからの反射信号といった、いわゆる
漏れ込み信号成分が存在しても、正しく物体を検出で
き、正確な距離の測定が可能になるという効果がある。

【００５２】また、請求項２の発明によれば、上記微分
演算手段からの出力をもとに設定される基準値は、前回
の該微分演算手段からの出力とするので、漏れ込み信号
成分が存在しても、正しく物体を検出するのに寄与でき
るとい効果がある。

【００５３】また、請求項３の発明によれば、上記微分
演算手段からの出力をもとに設定される基準値は、あら
かじめ設定した回数分の該微分演算手段の出力の平均値
とするので、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレ
ーダに対して固定されたターゲットからの反射信号とい
った、いわゆる漏れ込み信号成分が存在しても、正しく
物体を検出でき、さらに相対速度が小さく時間的な変化
が少ない場合でも微分値の差分が得られるようになり、
相対速度が小さい物体であっても検出しやすくなるとい
う効果がある。

【００５４】また、請求項４の発明によれば、上記微分
演算手段は、注目するサンプリングタイミングにおける
上記第１の積算手段の出力と、その隣のサンプリングタ
イミングにおける該第１の積算手段の出力との差を求め
るので、漏れ込み信号成分が存在しても、正しく物体を
検出するのに寄与できるとい効果がある。

【００５５】また、請求項５の発明によれば、上記微分
演算手段は、注目するサンプリングタイミングにおける
上記第１の積算手段の出力と、その隣のサンプリングタ
イミングおよびその隣々のサンプリングタイミングにお
ける該第１の積算手段の出力との差をそれぞれ求め、そ
れらの和を求めるので、Ｓ／Ｎを向上できるという効果
がある。

【００５６】また、請求項６の発明によれば、上記ピー
ク検出手段は、各サンプリングタイミングにおける上記
第２の積算手段の積算結果において、極大となるサンプ
リングタイミングのうち、あらかじめ設定した値を超え
るサンプリングタイミングを出力するので、漏れ込み信
号成分が存在しても、正しく物体を検出するのに寄与で
きるという効果がある。

【００５７】また、請求項７の発明によれば、検出しき
い値を設定する検出しきい値設定手段を備え、上記ピー
ク検出手段は、各サンプリングタイミングにおける上記
第２の積算手段の積算結果において、極大となるサンプ
リングタイミングのうち、該第２の積算手段の積算結果
をもとに、上記検出しきい値設定手段が設定した検出し
きい値を超えるサンプリングタイミングを出力するの
で、同一レーダであっても使用場所の移動などにより使
用条件が異なってノイズレベルが増減した場合でも、レ
ーダに対して特別な調整あるいは変更をすることなく使
用することができるという効果がある。

【００５８】また、請求項８の発明によれば、上記検出
しきい値設定手段は、１つあるいは複数のサンプリング
タイミングにおける上記第２の積算手段による積算結果
の平均値を求め、その平均値をノイズレベルとするノイ
ズレベル設定手段と、該ノイズレベル設定手段によるノ
イズレベルをもとに検出しきい値を算出する検出しきい
値算出手段とを有するので、同一レーダであっても使用
場所の移動などにより使用条件が異なってノイズレベル
が増減した場合でも、レーダに対して特別な調整あるい
は変更をすることなく使用することができるという効果
がある。

【００５９】また、請求項９の発明によれば、上記測距
・検出手段は、上記ピーク検出手段が出力するサンプリ
ングタイミングでの上記第２の積算手段による積算結
果、およびその前後のサンプリングタイミングでの該第
２の積算手段による積算結果をもとに距離を算出する距
離算出手段と、該距離算出手段の算出結果に基づきター
ゲットが存在するか否かを判定する検出判定手段とを有
するので、粗いサンプリング間隔でも、距離計測の分解
能を向上させることができるという効果がある。

【００６０】また、請求項１０の発明によれば、上記第
１の積算手段の積算結果に応じて、受信信号のグランド
レベルを変更するグランドレベル変更手段を備えたの
で、取付け状態が異なり漏れ込み信号成分が異なる場合
でも、レーダに対して特別な調整あるいは変更をするこ
となく使用することができるという効果がある。

【００６１】さらに、請求項１１の発明によれば、上記
第１の積算手段によるサンプリングタイミング毎の積算
結果の平均値を求め、該平均値が所定の範囲を超えてい
る場合、グランドレベルを変更する信号を上記グランド
レベル変更手段へ出力するグランドレベル制御手段を備
えたので、取付け状態が異なり漏れ込み信号成分が異な
る場合でも、レーダに対して特別な調整あるいは変更を
することなく使用することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるパルスレーダ
装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるパルスレーダ
装置の構成の具体例を示すブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１におけるＲＦモジュ
ールの構成を示すブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態１におけるＦＰＧＡA
内の構成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態１におけるＦＰＧＡ内
の動作を説明するための図である。

【図６】 この発明の実施の形態１におけるＣＰＵ内の
処理の概略を説明するためのフローチャートである。

【図７】 この発明の実施の形態１におけるグランドレ
ベル制御について説明するための図である。

【図８】 この発明の実施の形態１におけるグランドレ
ベル制御処理を説明するためのフローチャートである。

【図９】 位相差の変化により受信信号が変化すること
を説明するための図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１における微分演算
処理を説明するための図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１における第２の積
算処理を説明するための図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１における微分演算
処理を説明するためのフローチャートである。

【図１３】 この発明の実施の形態１における差分演算
処理を説明するためのフローチャートである。

【図１４】 この発明の実施の形態１における第２の積
算処理を説明するためのフローチャートである。

【図１５】 この発明の実施の形態１におけるピーク検
出処理を説明するためのフローチャートである。

【図１６】 この発明の実施の形態１における距離算出
処理を説明するためのフローチャートである。

【図１７】 この発明の実施の形態１における検出判定
処理を説明するためのフローチャートである。

【図１８】 この発明の実施の形態２におけるＣＰＵ内
の処理の概略を説明するためのフローチャートである。

【図１９】 この発明の実施の形態２における微分演算
処理を説明するためのフローチャートである。

【図２０】 この発明の実施の形態２における平均値算
出処理を説明するためのフローチャートである。

【図２１】 この発明の実施の形態２における差分演算
処理を説明するためのフローチャートである。

【図２２】 この発明の実施の形態２における検出しき
い値設定処理を説明するためのフローチャートである。

【図２３】 従来のパルスレーダ装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２４】 従来のパルスレーダ装置における漏れ波と
反射波について説明するための図である。

【符号の説明】

１ ＲＦモジュール、２ 加算器回路、３ コンパレー
タ回路、４ フィールド・プログラマブル・ゲートアレ
イ（ＦＰＧＡ）、５ ＣＰＵ、５０１ 送信手段、５０
２ 受信手段、５０３ コンパレータ手段、５０４ 第
１の積算手段、５０５ 微分演算手段、５０６ 差分演
算手段、５０７ 第２の積算手段、５０８ ピーク検出
手段、５０９ 測距・検出手段、５１０ タイミング制
御手段、５１１ 距離算出手段、５１２ 検出判定手
段、５１３ グランドレベル変更手段、５１４ グラン
ドレベル制御手段、４０１ 送信手段、４０２ タイミ
ング制御手段、４０３ 受信手段、４０４ コンパレー
タ手段、４０５ 第１の積算手段、４０６ 微分演算手
段、４０７ 差分演算手段、４０８ 第２の積算手段、
４０９ ピーク検出手段、４１０ 測距・検出手段。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス状の電波を送信する送信手段と、 該送信手段によって送信した電波が複数の物体に反射し
   た反射波を受信しその受信信号を出力する受信手段と、 該受信手段からの信号をあらかじめ設定した所定レベル
   との比較により２値化するコンパレータ手段と、 送信からの所定の時間間隔で上記コンパレータ手段の出
   力をサンプリングし、そのサンプリング結果をサンプリ
   ングタイミング毎に所定回数分積算する第１の積算手段
   と、 各サンプリングタイミングにおける上記第１の積算手段
   の積算結果を所定時間毎に読み出し、積算結果のサンプ
   リング方向の微分を演算する微分演算手段と、 各サンプリングタイミング毎に上記微分演算手段からの
   出力をもとに設定された基準値との差の絶対値を求める
   差分演算手段と、 該差分演算手段の出力を所定回数分だけサンプリングタ
   イミング毎に積算する第２の積算手段と、 該第２の積算手段からの出力をもとにピークを検出する
   ピーク検出手段と、 該ピーク検出手段からの出力をもとにターゲットまでの
   距離を算出し、ターゲットの有無を判断する測距・検出
   手段と、 上記電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行
   うタイミング制御手段とを備えたことを特徴とするパル
   スレーダ装置。
2. 【請求項２】 上記微分演算手段からの出力をもとに設
   定される基準値は、前回の該微分演算手段からの出力と
   することを特徴とする請求項１記載のパルスレーダ装
   置。
3. 【請求項３】 上記微分演算手段からの出力をもとに設
   定される基準値は、あらかじめ設定した回数分の該微分
   演算手段の出力の平均値とすることを特徴とする請求項
   １記載のパルスレーダ装置。
4. 【請求項４】 上記微分演算手段は、注目するサンプリ
   ングタイミングにおける上記第１の積算手段の出力と、
   その隣のサンプリングタイミングにおける該第１の積算
   手段の出力との差を求めることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載のパルスレーダ装置。
5. 【請求項５】 上記微分演算手段は、注目するサンプリ
   ングタイミングにおける上記第１の積算手段の出力と、
   その隣のサンプリングタイミングおよびその隣々のサン
   プリングタイミングにおける該第１の積算手段の出力と
   の差をそれぞれ求め、それらの和を求めることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載のパルスレーダ装
   置。
6. 【請求項６】 上記ピーク検出手段は、各サンプリング
   タイミングにおける上記第２の積算手段の積算結果にお
   いて、極大となるサンプリングタイミングのうち、あら
   かじめ設定した値を超えるサンプリングタイミングを出
   力することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
   のパルスレーダ装置。
7. 【請求項７】 検出しきい値を設定する検出しきい値設
   定手段を備え、上記ピーク検出手段は、各サンプリング
   タイミングにおける上記第２の積算手段の積算結果にお
   いて、極大となるサンプリングタイミングのうち、該第
   ２の積算手段の積算結果をもとに、上記検出しきい値設
   定手段が設定した検出しきい値を超えるサンプリングタ
   イミングを出力することを特徴とする請求項１〜５のい
   ずれかに記載のパルスレーダ装置。
8. 【請求項８】 上記検出しきい値設定手段は、１つある
   いは複数のサンプリングタイミングにおける上記第２の
   積算手段による積算結果の平均値を求め、その平均値を
   ノイズレベルとするノイズレベル設定手段と、該ノイズ
   レベル設定手段によるノイズレベルをもとに検出しきい
   値を算出する検出しきい値算出手段とを有することを特
   徴とする請求項７記載のパルスレーダ装置。
9. 【請求項９】 上記測距・検出手段は、上記ピーク検出
   手段が出力するサンプリングタイミングでの上記第２の
   積算手段による積算結果、およびその前後のサンプリン
   グタイミングでの該第２の積算手段による積算結果をも
   とに距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段の
   算出結果に基づきターゲットが存在するか否かを判定す
   る検出判定手段とを有することを特徴とする請求項６〜
   ８のいずれかに記載のパルスレーダ装置。
10. 【請求項１０】 上記第１の積算手段の積算結果に応じ
    て、受信信号のグランドレベルを変更するグランドレベ
    ル変更手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９のい
    ずれかに記載のパルスレーダ装置。
11. 【請求項１１】 上記第１の積算手段によるサンプリン
    グタイミング毎の積算結果の平均値を求め、該平均値が
    所定の範囲を超えている場合、グランドレベルを変更す
    る信号を上記グランドレベル変更手段へ出力するグラン
    ドレベル制御手段を備えたことを特徴とする請求項１０
    記載のパルスレーダ装置。