JP2003270336A - 周波数変調連続波レーダを使用して多重オブジェクトを検出する方法及び装置 - Google Patents
周波数変調連続波レーダを使用して多重オブジェクトを検出する方法及び装置Info
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- G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車に搭載したＦＭＣＷレーダによって多
重オブジェクトを検出し、距離及び相対速度情報を得る
方法及び装置を提供する。 【解決手段】 小さい勾配差を有する２つのチャープ周
波数掃引を使用する。この差は小さいから、ドップラ周
波数を自動的に排除することによって距離情報を求める
ことができる。従って、複数の各オブジェクト毎の距離
及び相対速度情報を、曖昧さを伴うことなく計算するこ
とができる。
重オブジェクトを検出し、距離及び相対速度情報を得る
方法及び装置を提供する。 【解決手段】 小さい勾配差を有する２つのチャープ周
波数掃引を使用する。この差は小さいから、ドップラ周
波数を自動的に排除することによって距離情報を求める
ことができる。従って、複数の各オブジェクト毎の距離
及び相対速度情報を、曖昧さを伴うことなく計算するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、特に自動車の適応
クルーズコントロール（ＡＣＣ）に使用するために、周
波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダを使用して多重オブ
ジェクトから距離及び速度情報を入手する方法及び装置
に関する。
クルーズコントロール（ＡＣＣ）に使用するために、周
波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダを使用して多重オブ
ジェクトから距離及び速度情報を入手する方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＭＣＷレーダは、小さい相対速度を有
する複数のオブジェクトの距離測定に適している。しか
しながら、自動車ＡＣＣのような応用においては複数の
オブジェクトが存在し、相対速度は、例えば−200ｋｍ
／ｈから＋200ｋｍ／ｈまでのように広範囲に変化す
る。複数のオブジェクトが存在し、しかも速度範囲が広
いので、あるオブジェクトに対応するビート周波数の正
確なペアリングを各ランプにおいて決定することは困難
である。また、あるペアを正しく選択したとしても、速
度範囲が広いのでオブジェクトの距離と相対速度との間
が曖昧になる。この問題を解消するための幾つかの方法
が提唱されているが、これらの方法は複雑であり、実際
的ではない。
する複数のオブジェクトの距離測定に適している。しか
しながら、自動車ＡＣＣのような応用においては複数の
オブジェクトが存在し、相対速度は、例えば−200ｋｍ
／ｈから＋200ｋｍ／ｈまでのように広範囲に変化す
る。複数のオブジェクトが存在し、しかも速度範囲が広
いので、あるオブジェクトに対応するビート周波数の正
確なペアリングを各ランプにおいて決定することは困難
である。また、あるペアを正しく選択したとしても、速
度範囲が広いのでオブジェクトの距離と相対速度との間
が曖昧になる。この問題を解消するための幾つかの方法
が提唱されているが、これらの方法は複雑であり、実際
的ではない。
【０００３】例えば、もしある時点に１つのターゲット
だけが照射されるのであれば、ある勾配とその逆の勾配
とが交互する周波数変調ランプを使用することができ
る。若干の多重ターゲット状況では、一般的には０勾配
を有する第３の周波数ランプが使用され、そして最終的
には、疑いを除去するために第４のシーケンスが必要に
なろう。また、オブジェクトの距離及び相対速度は、各
ランプにおけるビート周波数に関する情報を有している
複雑なルックアップテーブルを使用することによって決
定することができる。
だけが照射されるのであれば、ある勾配とその逆の勾配
とが交互する周波数変調ランプを使用することができ
る。若干の多重ターゲット状況では、一般的には０勾配
を有する第３の周波数ランプが使用され、そして最終的
には、疑いを除去するために第４のシーケンスが必要に
なろう。また、オブジェクトの距離及び相対速度は、各
ランプにおけるビート周波数に関する情報を有している
複雑なルックアップテーブルを使用することによって決
定することができる。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、小さい勾配差を有する２つの
チャープ周波数掃引に基づくアルゴリズムを使用する装
置及び方法に関する。この勾配の差は小さいから、ビー
ト信号の正しいペアリングが各ランプにおいて独特に決
定される。距離情報は、ドップラ周波数を自動的に排除
することによって得ることができる。従って、多重オブ
ジェクトのための距離及び速度情報を、曖昧さを伴うこ
となく計算することができる。
チャープ周波数掃引に基づくアルゴリズムを使用する装
置及び方法に関する。この勾配の差は小さいから、ビー
ト信号の正しいペアリングが各ランプにおいて独特に決
定される。距離情報は、ドップラ周波数を自動的に排除
することによって得ることができる。従って、多重オブ
ジェクトのための距離及び速度情報を、曖昧さを伴うこ
となく計算することができる。
【０００５】本発明による方法は、（ａ）連続波レーダ
信号を生成するステップと、（ｂ）僅かに異なる勾配を
有する１対のチャープ周波数掃引で上記連続波レーダ信
号を変調し、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダ信号
を生成するステップと、（ｃ）上記ＦＭＣＷレーダ信号
を１対のオブジェクトへ向けて送信するステップと、
（ｄ）上記各オブジェクトから反射したレーダ信号を受
信するステップと、（ｅ）上記被送信レーダ信号と上記
反射レーダ信号とを混合してビート信号を得るステップ
と、（ｆ）上記ビート信号をフーリエ変換し、あるオブ
ジェクトに対応するビート信号のピーク周波数の正しい
ペアを各ランプにおいて決定するステップと、（ｇ）上
記ペアから速度を排除することによって距離を計算する
ステップと、（ｈ）上記距離情報を使用して速度を計算
するステップと、（ｉ）各オブジェクトまでの距離及び
／または相対速度を指示するステップとを含む。
信号を生成するステップと、（ｂ）僅かに異なる勾配を
有する１対のチャープ周波数掃引で上記連続波レーダ信
号を変調し、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダ信号
を生成するステップと、（ｃ）上記ＦＭＣＷレーダ信号
を１対のオブジェクトへ向けて送信するステップと、
（ｄ）上記各オブジェクトから反射したレーダ信号を受
信するステップと、（ｅ）上記被送信レーダ信号と上記
反射レーダ信号とを混合してビート信号を得るステップ
と、（ｆ）上記ビート信号をフーリエ変換し、あるオブ
ジェクトに対応するビート信号のピーク周波数の正しい
ペアを各ランプにおいて決定するステップと、（ｇ）上
記ペアから速度を排除することによって距離を計算する
ステップと、（ｈ）上記距離情報を使用して速度を計算
するステップと、（ｉ）各オブジェクトまでの距離及び
／または相対速度を指示するステップとを含む。
【０００６】周波数変調連続波レーダを使用して多重オ
ブジェクトを検出するための本発明による装置は、僅か
に異なる勾配を有する２つのチャープ掃引信号を生成す
る変調器と、上記変調器によって周波数変調連続波レー
ダ信号を生成するＲＦ発振器と、上記レーダ信号を分割
する指向性カップラと、上記カップラに接続され、上記
分割された周波数変調連続波レーダ信号を送信する送信
アンテナと、上記複数の各オブジェクトから反射された
上記被送信レーダ信号の一部分を表す反射レーダ信号を
受信する受信アンテナと、上記カップラ及び上記受信ア
ンテナに接続され、上記被送信レーダ信号及び上記反射
レーダ信号に応答して上記２つの各掃引毎の上記全ての
オブジェクトの情報を含むビート信号を生成するミクサ
及びローパス／バンドパスフィルタと、上記ビート信号
を濾波するローパス／バンドパスフィルタと、上記フィ
ルタに接続され、上記ビート信号をフーリエ変換（通常
はＦＦＴ；高速フーリエ変換）して上記各オブジェクト
毎に距離及び速度を計算し、そして上記各オブジェクト
までの距離を指示する信号プロセッサとを備えている。
ブジェクトを検出するための本発明による装置は、僅か
に異なる勾配を有する２つのチャープ掃引信号を生成す
る変調器と、上記変調器によって周波数変調連続波レー
ダ信号を生成するＲＦ発振器と、上記レーダ信号を分割
する指向性カップラと、上記カップラに接続され、上記
分割された周波数変調連続波レーダ信号を送信する送信
アンテナと、上記複数の各オブジェクトから反射された
上記被送信レーダ信号の一部分を表す反射レーダ信号を
受信する受信アンテナと、上記カップラ及び上記受信ア
ンテナに接続され、上記被送信レーダ信号及び上記反射
レーダ信号に応答して上記２つの各掃引毎の上記全ての
オブジェクトの情報を含むビート信号を生成するミクサ
及びローパス／バンドパスフィルタと、上記ビート信号
を濾波するローパス／バンドパスフィルタと、上記フィ
ルタに接続され、上記ビート信号をフーリエ変換（通常
はＦＦＴ；高速フーリエ変換）して上記各オブジェクト
毎に距離及び速度を計算し、そして上記各オブジェクト
までの距離を指示する信号プロセッサとを備えている。
【０００７】本発明は、自動車ＦＭＣＷレーダにおける
多重オブジェクト検出を提唱する。これらのレーダは、
ＡＣＣ（適応クルーズコントロール）レーダ、ストップ
＆ゴー、衝突回避レーダ、横方向オブジェクト検出レー
ダ等を含む。本発明によるアルゴリズムは、多重オブジ
ェクトの距離及び相対速度を求めることができる。この
アルゴリズムは簡単且つ高速であり（更新時間は100ミ
リ秒より短い）、自動車応用に適している。
多重オブジェクト検出を提唱する。これらのレーダは、
ＡＣＣ（適応クルーズコントロール）レーダ、ストップ
＆ゴー、衝突回避レーダ、横方向オブジェクト検出レー
ダ等を含む。本発明によるアルゴリズムは、多重オブジ
ェクトの距離及び相対速度を求めることができる。この
アルゴリズムは簡単且つ高速であり（更新時間は100ミ
リ秒より短い）、自動車応用に適している。
【０００８】本発明の上述した、及び他の長所は、以下
の添付図面に基づく好ましい実施の形態の説明から明白
になるであろう。
の添付図面に基づく好ましい実施の形態の説明から明白
になるであろう。
【０００９】
【実施の形態】本発明による方法及び装置は、ＡＣＣ
（適応クルーズコントロール）レーダ、ストップ＆ゴ
ー、衝突回避レーダ、横方向オブジェクト検出レーダ等
のような自動車ＦＭＣＷレーダによって多重オブジェク
トを検出するアルゴリズムを使用する。このアルゴリズ
ムは、自動車応用に適する簡単且つ高速（典型的には、
更新時間は100ミリ秒より短い）な技法で、多重オブジ
ェクトの距離及び相対速度を求めることができる。この
アルゴリズムは、小さい勾配差を有する２つのチャープ
周波数掃引に基づいている。この勾配の差は小さいか
ら、１つのオブジェクトに対応するビート信号のピーク
周波数の正しいペアリングを各ランプにおいて決定する
ことは困難ではない。次いで、簡単な計算を通してドッ
プラ周波数を排除して距離情報を得ることができる。従
って、曖昧さを伴うことなく多重オブジェクトの距離及
び速度情報を計算することができる。
（適応クルーズコントロール）レーダ、ストップ＆ゴ
ー、衝突回避レーダ、横方向オブジェクト検出レーダ等
のような自動車ＦＭＣＷレーダによって多重オブジェク
トを検出するアルゴリズムを使用する。このアルゴリズ
ムは、自動車応用に適する簡単且つ高速（典型的には、
更新時間は100ミリ秒より短い）な技法で、多重オブジ
ェクトの距離及び相対速度を求めることができる。この
アルゴリズムは、小さい勾配差を有する２つのチャープ
周波数掃引に基づいている。この勾配の差は小さいか
ら、１つのオブジェクトに対応するビート信号のピーク
周波数の正しいペアリングを各ランプにおいて決定する
ことは困難ではない。次いで、簡単な計算を通してドッ
プラ周波数を排除して距離情報を得ることができる。従
って、曖昧さを伴うことなく多重オブジェクトの距離及
び速度情報を計算することができる。
【００１０】図１は、自動車におけるＦＭＣＷレーダ応
用の概要図である。ＦＭＣＷレーダ（図示してない）を
搭載している第１の自動車１０は、矢印１１で示す方向
に走行している。第１の自動車１０に搭載されたＦＭＣ
Ｗレーダは、レーダ信号１２を前方へ送信する。第２の
自動車１３は第１の自動車１０の前方にあって、矢印１
４で示すように同一方向に走行している。もし第２の自
動車１３がＦＭＣＷレーダの範囲内にあれば、送信され
たレーダ信号１２は第２の自動車に衝突し、反射レーダ
信号１５を生成する。反射レーダ信号１５はＦＭＣＷレ
ーダによって受信され、処理されて、両方の自動車１０
と１３との間の距離及び相対速度が求められる。これら
の距離情報及び相対速度情報は、自動車制御及び安全警
報の目的のために使用される。
用の概要図である。ＦＭＣＷレーダ（図示してない）を
搭載している第１の自動車１０は、矢印１１で示す方向
に走行している。第１の自動車１０に搭載されたＦＭＣ
Ｗレーダは、レーダ信号１２を前方へ送信する。第２の
自動車１３は第１の自動車１０の前方にあって、矢印１
４で示すように同一方向に走行している。もし第２の自
動車１３がＦＭＣＷレーダの範囲内にあれば、送信され
たレーダ信号１２は第２の自動車に衝突し、反射レーダ
信号１５を生成する。反射レーダ信号１５はＦＭＣＷレ
ーダによって受信され、処理されて、両方の自動車１０
と１３との間の距離及び相対速度が求められる。これら
の距離情報及び相対速度情報は、自動車制御及び安全警
報の目的のために使用される。
【００１１】もし第１の自動車１０が従来技術のＦＭＣ
Ｗレーダを搭載していれば、送信されるレーダ波（信
号）１３及び受信されるレーダ波１５は、図２の２ａに
示すような周波数対時間プロットで表すことができる。
被送信信号１２は、ランプアップ（アップチャープ）及
びランプダウン（ダウンチャープ）が交互するように線
形に周波数変調されたＲＦ信号である。オブジェクトか
ら反射した受信信号１５は、被送信信号１２とは時間的
に変位している。２つの信号を混合すると、図２の２ｂ
に示すようなビート信号１６が得られる。これらのビー
ト周波数は次式によって与えられる。 アップチャープの場合：ｆb-up ＝｜ｆr−ｆd｜ ダウンチャープの場合：ｆb-down＝｜ｆr＋ｆd｜ 距離（レンジ）周波数ｆr及びドップラ周波数ｆdは、次
式によって定義される。 ｆr＝（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ） ｆd＝２Ｖ／λ ここに、Ｒはオブジェクト１３とレーダ搭載車１０との
間の距離、ｃはＲＦ波の速度、ｄｆ／ｄｔは搬送波周波
数の変化レート、Ｖは相対速度（接近を正とする）、そ
してλは波長である。
Ｗレーダを搭載していれば、送信されるレーダ波（信
号）１３及び受信されるレーダ波１５は、図２の２ａに
示すような周波数対時間プロットで表すことができる。
被送信信号１２は、ランプアップ（アップチャープ）及
びランプダウン（ダウンチャープ）が交互するように線
形に周波数変調されたＲＦ信号である。オブジェクトか
ら反射した受信信号１５は、被送信信号１２とは時間的
に変位している。２つの信号を混合すると、図２の２ｂ
に示すようなビート信号１６が得られる。これらのビー
ト周波数は次式によって与えられる。 アップチャープの場合：ｆb-up ＝｜ｆr−ｆd｜ ダウンチャープの場合：ｆb-down＝｜ｆr＋ｆd｜ 距離（レンジ）周波数ｆr及びドップラ周波数ｆdは、次
式によって定義される。 ｆr＝（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ） ｆd＝２Ｖ／λ ここに、Ｒはオブジェクト１３とレーダ搭載車１０との
間の距離、ｃはＲＦ波の速度、ｄｆ／ｄｔは搬送波周波
数の変化レート、Ｖは相対速度（接近を正とする）、そ
してλは波長である。
【００１２】図２の２ａに示す従来のＦＭＣＷレーダ信
号は、典型的には77.0ＧＨｚの搬送波周波数を、250Ｈ
ｚのチャープサイクルで周波数変調された150ＭＨｚに
よって周波数変調して生成することができる。即ち、ア
ップチャープは約２ミリ秒で正に150ＭＨｚ変化し、ダ
ウンチャープは約２ミリ秒で負に150ＭＨｚ変化する。
この波形は、25、50、100、及び150ｋｍ／ｈの相対速度
に対してそれぞれ、約3.6、7.1、14.3、及び21.4ｋＨｚ
のドップラ周波数をもたらす。得られる距離（ビート）
周波数は、25、50、100、及び150ｍの距離に対してそれ
ぞれ、12.5、25.0、50.0、及び75.0ｋＨｚである。
号は、典型的には77.0ＧＨｚの搬送波周波数を、250Ｈ
ｚのチャープサイクルで周波数変調された150ＭＨｚに
よって周波数変調して生成することができる。即ち、ア
ップチャープは約２ミリ秒で正に150ＭＨｚ変化し、ダ
ウンチャープは約２ミリ秒で負に150ＭＨｚ変化する。
この波形は、25、50、100、及び150ｋｍ／ｈの相対速度
に対してそれぞれ、約3.6、7.1、14.3、及び21.4ｋＨｚ
のドップラ周波数をもたらす。得られる距離（ビート）
周波数は、25、50、100、及び150ｍの距離に対してそれ
ぞれ、12.5、25.0、50.0、及び75.0ｋＨｚである。
【００１３】ＦＭＣＷレーダを自動車に応用する場合、
距離周波数ｆrの広がりとドップラ周波数ｆdの広がりと
が重畳するために、それらを独自に決定することはでき
ない。距離周波数ｆrは約10乃至80ｋＨｚの広がりで変
化し、ドップラ周波数ｆdは約−20乃至20ｋＨｚの広が
りで変化する。もし２つまたはそれ以上のオブジェクト
が存在すれば、ビート周波数の順序は、各ランプにおけ
る距離だけでは決定されない。即ち、ペアリング（ｆ
b-up-1，ｆb-down-1）及び（ｆb-up-2，ｆb-down -2）は
未知である（“−１”及び“−２”はオブジェクト番号
を表す）。これがペアリングを曖昧にし、距離と速度と
の関係から広いドップラ周波数の範囲をも曖昧にする。
距離周波数ｆrの広がりとドップラ周波数ｆdの広がりと
が重畳するために、それらを独自に決定することはでき
ない。距離周波数ｆrは約10乃至80ｋＨｚの広がりで変
化し、ドップラ周波数ｆdは約−20乃至20ｋＨｚの広が
りで変化する。もし２つまたはそれ以上のオブジェクト
が存在すれば、ビート周波数の順序は、各ランプにおけ
る距離だけでは決定されない。即ち、ペアリング（ｆ
b-up-1，ｆb-down-1）及び（ｆb-up-2，ｆb-down -2）は
未知である（“−１”及び“−２”はオブジェクト番号
を表す）。これがペアリングを曖昧にし、距離と速度と
の関係から広いドップラ周波数の範囲をも曖昧にする。
【００１４】周波数を分離するための１つの公知方法
は、図３の３ａに示すように、送信信号１７のアップチ
ャープ部分とダウンチャープ部分との間に非変調部分１
８を設けることであり、その場合のビート周波数を図３
の３ｂに示す。ドップラ周波数ｆdは非変調期間中に測
定され、それによって距離周波数ｆrとドップラ周波数
ｆ dとの重畳によってもたらされる曖昧さを解消する。
しかしながら、この公知の手順は多重ターゲットの場合
には極めて複雑になる。
は、図３の３ａに示すように、送信信号１７のアップチ
ャープ部分とダウンチャープ部分との間に非変調部分１
８を設けることであり、その場合のビート周波数を図３
の３ｂに示す。ドップラ周波数ｆdは非変調期間中に測
定され、それによって距離周波数ｆrとドップラ周波数
ｆ dとの重畳によってもたらされる曖昧さを解消する。
しかしながら、この公知の手順は多重ターゲットの場合
には極めて複雑になる。
【００１５】本発明による方法及び装置は、複数のチャ
ープを使用することによって、多重オブジェクトを検出
する時のこの“ペアリング”及び“距離と速度”の曖昧
さを解消する。図４の４ａに示すように、デュアルチャ
ープ信号１９及び反射信号２０は、第１の勾配を有する
第１のチャープ部分（ダウンチャープ１）と、第２の勾
配を有する第２のチャープ部分（ダウンチャープ２）と
が交互している。これらのチャープ部分の勾配の差は小
さいので、ビート周波数の順序ｆb-down1（ｎ）及びｆ
b-down2（ｎ）（但し、ｎ＝１、…、Ｎであり、Ｎはタ
ーゲット番号である）は変化しない。図４の４ｂに示す
これらのチャープに対するビート周波数は、以下の方程
式によって表される。 ダウンチャープ１の場合：ｆb-down1＝｜ｆr1＋ｆd｜ ダウンチャープ２の場合：ｆb-down2＝｜ｆr2＋ｆd｜ ｆr1＝｜（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ）｜ ｆr2＝｜（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ）（１＋δ）｜ δは小さいから、ｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの極性は不変
であると考えることができる。上述した始めの２つの方
程式を使用することによって、ｆb-down1とｆb-d own2と
の差が次の方程式によって与えられ、距離Ｒの計算に曖
昧さは伴わなくなる。 ｄｆb＝｜ｆb-down1−ｆb-down2｜＝（２Ｒ／ｃ）｜
（ｄｆ／ｄｔ）｜δ
ープを使用することによって、多重オブジェクトを検出
する時のこの“ペアリング”及び“距離と速度”の曖昧
さを解消する。図４の４ａに示すように、デュアルチャ
ープ信号１９及び反射信号２０は、第１の勾配を有する
第１のチャープ部分（ダウンチャープ１）と、第２の勾
配を有する第２のチャープ部分（ダウンチャープ２）と
が交互している。これらのチャープ部分の勾配の差は小
さいので、ビート周波数の順序ｆb-down1（ｎ）及びｆ
b-down2（ｎ）（但し、ｎ＝１、…、Ｎであり、Ｎはタ
ーゲット番号である）は変化しない。図４の４ｂに示す
これらのチャープに対するビート周波数は、以下の方程
式によって表される。 ダウンチャープ１の場合：ｆb-down1＝｜ｆr1＋ｆd｜ ダウンチャープ２の場合：ｆb-down2＝｜ｆr2＋ｆd｜ ｆr1＝｜（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ）｜ ｆr2＝｜（２Ｒ／ｃ）（ｄｆ／ｄｔ）（１＋δ）｜ δは小さいから、ｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの極性は不変
であると考えることができる。上述した始めの２つの方
程式を使用することによって、ｆb-down1とｆb-d own2と
の差が次の方程式によって与えられ、距離Ｒの計算に曖
昧さは伴わなくなる。 ｄｆb＝｜ｆb-down1−ｆb-down2｜＝（２Ｒ／ｃ）｜
（ｄｆ／ｄｔ）｜δ
【００１６】周波数ｆdは以下の方程式に示されている
ように計算され、周波数ｆr1及びｆr 2は上述した方程式
を使用することによって計算される。 ｆb-down1＜ｆb-down2の場合： ｆd＝ｆb-down1−ｆr1 ｆb-down1＞ｆb-down2の場合：−ｆd＝ｆb-down1−ｆr1 ここに、δは正である。
ように計算され、周波数ｆr1及びｆr 2は上述した方程式
を使用することによって計算される。 ｆb-down1＜ｆb-down2の場合： ｆd＝ｆb-down1−ｆr1 ｆb-down1＞ｆb-down2の場合：−ｆd＝ｆb-down1−ｆr1 ここに、δは正である。
【００１７】自動車における応用では、レーダ源（第１
の自動車）とオブジェクト（第２の自動車等）との間の
距離は正であり、相対速度は、典型的には−50ｋｍ／ｈ
（出発中のオブジェクト）から＋150ｋｍ／ｈ（静止オ
ブジェクトに接近中）までの範囲にわたる。周波数ｆr1
及びｆr2の極性は、チャープがダウンであり、ドップラ
周波数ｆdが−20から20ｋＨｚまでの範囲であることか
ら、常に正（10乃至80ｋＨｚ）である。もしダウンチャ
ープが選択されていれば、ｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの極
性は高い確率で正である。また、速度が正の高い値であ
って衝突をもたらすような最も危険な状態では、明らか
にｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの値は正である。従って、ダ
ウンチャープを選択することは、アップチャープを選択
することよりも良い選択である。
の自動車）とオブジェクト（第２の自動車等）との間の
距離は正であり、相対速度は、典型的には−50ｋｍ／ｈ
（出発中のオブジェクト）から＋150ｋｍ／ｈ（静止オ
ブジェクトに接近中）までの範囲にわたる。周波数ｆr1
及びｆr2の極性は、チャープがダウンであり、ドップラ
周波数ｆdが−20から20ｋＨｚまでの範囲であることか
ら、常に正（10乃至80ｋＨｚ）である。もしダウンチャ
ープが選択されていれば、ｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの極
性は高い確率で正である。また、速度が正の高い値であ
って衝突をもたらすような最も危険な状態では、明らか
にｆr1＋ｆd及びｆr2＋ｆdの値は正である。従って、ダ
ウンチャープを選択することは、アップチャープを選択
することよりも良い選択である。
【００１８】図５の５ａに再掲した図２の２ａに示す従
来のレーダ信号１２と、図５の５ｂに再掲した図４ａに
示す本発明によるレーダ信号１９とを比較されたい。図
５の５ｂにおいては、周波数の偏位が一定に保たれてい
るが、２つのチャープについて持続時間を一定に保つこ
とも可能である。図６は、２つのオブジェクトの検出を
含む状況の概要を示している。第１の自動車２１は、10
0ｋｍ／ｈの速度で矢印２２の方向に走行している。自
動車２１に搭載されているＦＭＣＷレーダユニットは、
第１のオブジェクト２４及び第２のオブジェクト２５へ
向けてレーダ信号２３を送信する。反射レーダ信号２６
はレーダユニットへ戻される。この例では、第１のオブ
ジェクト２４は、矢印２７で示すように第１の自動車２
１と同一方向へ走行している第２の自動車である。第２
の自動車２４は110ｋｍ／ｈで走行しており、また第２
のオブジェクト２５は静止している。
来のレーダ信号１２と、図５の５ｂに再掲した図４ａに
示す本発明によるレーダ信号１９とを比較されたい。図
５の５ｂにおいては、周波数の偏位が一定に保たれてい
るが、２つのチャープについて持続時間を一定に保つこ
とも可能である。図６は、２つのオブジェクトの検出を
含む状況の概要を示している。第１の自動車２１は、10
0ｋｍ／ｈの速度で矢印２２の方向に走行している。自
動車２１に搭載されているＦＭＣＷレーダユニットは、
第１のオブジェクト２４及び第２のオブジェクト２５へ
向けてレーダ信号２３を送信する。反射レーダ信号２６
はレーダユニットへ戻される。この例では、第１のオブ
ジェクト２４は、矢印２７で示すように第１の自動車２
１と同一方向へ走行している第２の自動車である。第２
の自動車２４は110ｋｍ／ｈで走行しており、また第２
のオブジェクト２５は静止している。
【００１９】ビート周波数を、図７の７ａ、７ｂ、及び
７ｃに示す。もし図６のレーダ信号２３を従来のＦＭＣ
Ｗユニットによって生成すれば、２つのオブジェクトの
ためのビート周波数の順序はダウンチャープ（７ａ）と
アップチャープ（７ｂ）とでは異なる。そのため、各オ
ブジェクトに対応するビート周波数を識別するために別
の解析が必要になる。
７ｃに示す。もし図６のレーダ信号２３を従来のＦＭＣ
Ｗユニットによって生成すれば、２つのオブジェクトの
ためのビート周波数の順序はダウンチャープ（７ａ）と
アップチャープ（７ｂ）とでは異なる。そのため、各オ
ブジェクトに対応するビート周波数を識別するために別
の解析が必要になる。
【００２０】もしレーダ信号２３を本発明によるＦＭＣ
Ｗユニットによって生成すれば、ビート周波数の順序
は、ダウンチャープ１（７ａ）とアップチャープ２（７
ｃ）とにおいて同一である。ペアリングは、正確且つ迅
速に行われる。従って、各オブジェクト毎のｄｆb及び
ｆdの計算を行うことができる。
Ｗユニットによって生成すれば、ビート周波数の順序
は、ダウンチャープ１（７ａ）とアップチャープ２（７
ｃ）とにおいて同一である。ペアリングは、正確且つ迅
速に行われる。従って、各オブジェクト毎のｄｆb及び
ｆdの計算を行うことができる。
【００２１】図８は、第３のオブジェクト２８を検出す
る別の例を示している。第３のオブジェクト２８は、矢
印２９で示すように第１の自動車２１と同一方向へ60ｋ
ｍ／ｈで走行している第３の自動車である。ビート周波
数を、図９の９ａ、９ｂ、及び９ｃに示す。もし従来の
ＦＭＣＷを使用すれば、各オブジェクトに対応するビー
ト周波数は識別することができず、付加的な測定が必要
になる（９ａ及び９ｂ参照）。もし本発明によるＦＭＣ
Ｗユニットを使用すれば、ビート周波数の順序は同一に
なり（９ａ及び９ｃ参照）、従ってそれらが識別され
る。
る別の例を示している。第３のオブジェクト２８は、矢
印２９で示すように第１の自動車２１と同一方向へ60ｋ
ｍ／ｈで走行している第３の自動車である。ビート周波
数を、図９の９ａ、９ｂ、及び９ｃに示す。もし従来の
ＦＭＣＷを使用すれば、各オブジェクトに対応するビー
ト周波数は識別することができず、付加的な測定が必要
になる（９ａ及び９ｂ参照）。もし本発明によるＦＭＣ
Ｗユニットを使用すれば、ビート周波数の順序は同一に
なり（９ａ及び９ｃ参照）、従ってそれらが識別され
る。
【００２２】本発明によるＦＭＣＷレーダ方法及び装置
は、自動車における応用に実現できるように簡単且つ迅
速である。図１０に示す本発明による装置３０において
は、チャープ変調器３１が、ＲＦ発振器３２のために勾
配差が小さい（５％乃至30％差）２つのチャープ周波数
掃引を生成する。発振器３２はレーダ信号を生成し、こ
のレーダ信号は指向性カップラ３３によって分割され
る。レーダ信号の第１の部分３４は、送信アンテナ３５
を通して送信される。被送信レーダ信号３６はアンテナ
３５から放射され、オブジェクト３７に衝突して反射レ
ーダ信号３８を生成する。反射信号３８は受信アンテナ
３９によって受信され、受信信号４０はミクサ４１へ送
られる。レーダ信号の第２の部分はカップラ３３からミ
クサ４１へ送られ、受信信号４０と混合された後にロー
パス／バンドパスフィルタ４２を通過し、生成されたビ
ート信号が信号プロセッサ４３へ印加される。プロセッ
サ４３は、各オブジェクト毎に距離及び相対速度を計算
する。対応するオブジェクトのビート周波数の差を使用
して、各オブジェクト毎の距離が計算される。２つの周
波数の振幅を使用することによって、各オブジェクトの
速度を計算することができる。第１のチャープによって
生成されたビート周波数を見た後に、プロセッサ４３に
よって勾配差を適応的に変化させ、動作を最適化するこ
とができる。ハードウェアの限界のために勾配に下限が
存在する場合には、ビート周波数の振幅情報は正しいペ
アを決定するのに有効である。
は、自動車における応用に実現できるように簡単且つ迅
速である。図１０に示す本発明による装置３０において
は、チャープ変調器３１が、ＲＦ発振器３２のために勾
配差が小さい（５％乃至30％差）２つのチャープ周波数
掃引を生成する。発振器３２はレーダ信号を生成し、こ
のレーダ信号は指向性カップラ３３によって分割され
る。レーダ信号の第１の部分３４は、送信アンテナ３５
を通して送信される。被送信レーダ信号３６はアンテナ
３５から放射され、オブジェクト３７に衝突して反射レ
ーダ信号３８を生成する。反射信号３８は受信アンテナ
３９によって受信され、受信信号４０はミクサ４１へ送
られる。レーダ信号の第２の部分はカップラ３３からミ
クサ４１へ送られ、受信信号４０と混合された後にロー
パス／バンドパスフィルタ４２を通過し、生成されたビ
ート信号が信号プロセッサ４３へ印加される。プロセッ
サ４３は、各オブジェクト毎に距離及び相対速度を計算
する。対応するオブジェクトのビート周波数の差を使用
して、各オブジェクト毎の距離が計算される。２つの周
波数の振幅を使用することによって、各オブジェクトの
速度を計算することができる。第１のチャープによって
生成されたビート周波数を見た後に、プロセッサ４３に
よって勾配差を適応的に変化させ、動作を最適化するこ
とができる。ハードウェアの限界のために勾配に下限が
存在する場合には、ビート周波数の振幅情報は正しいペ
アを決定するのに有効である。
【００２３】以上に本発明の好ましい実施の形態を説明
したが、本発明は本発明の思想及び範囲から逸脱するこ
となく上述した実施の形態以外にも実現できることを理
解されたい。
したが、本発明は本発明の思想及び範囲から逸脱するこ
となく上述した実施の形態以外にも実現できることを理
解されたい。
【図１】自動車適応クルーズコントロールのためにＦＭ
ＣＷレーダの使用を示す概要図である。
ＣＷレーダの使用を示す概要図である。
【図２】ａ及びｂは、従来技術の１つの型のＦＭＣＷレ
ーダによって生成される信号の周波数対時間プロットで
ある。
ーダによって生成される信号の周波数対時間プロットで
ある。
【図３】ａ及びｂは、被変調ＣＷを含む従来技術の別の
型のＦＭＣＷレーダによって生成される信号の周波数対
時間プロットである。
型のＦＭＣＷレーダによって生成される信号の周波数対
時間プロットである。
【図４】ａ及びｂは、本発明による小さい勾配差を有す
るデュアルチャープレーダ信号の周波数対時間プロット
である。
るデュアルチャープレーダ信号の周波数対時間プロット
である。
【図５】ａ及びｂは、図２ａに示す従来技術レーダ信号
と、図４ａに示すデュアルチャープレーダ信号との比較
図である。
と、図４ａに示すデュアルチャープレーダ信号との比較
図である。
【図６】２つのオブジェクトを検出する第１の例の概要
図である。
図である。
【図７】ａ、ｂ、及びｃは、図６に示す例の場合に、従
来のＦＭＣＷレーダユニット及び本発明によるＦＭＣＷ
レーダユニットによって生成されるビート信号の周波数
のプロットである。
来のＦＭＣＷレーダユニット及び本発明によるＦＭＣＷ
レーダユニットによって生成されるビート信号の周波数
のプロットである。
【図８】３つのオブジェクトを検出する第２の例の概要
図である。
図である。
【図９】ａ、ｂ、及びｃは、図８に示す例の場合に、従
来のＦＭＣＷレーダユニット及び本発明によるＦＭＣＷ
レーダユニットによって生成されるビート信号の周波数
のプロットである。
来のＦＭＣＷレーダユニット及び本発明によるＦＭＣＷ
レーダユニットによって生成されるビート信号の周波数
のプロットである。
【図１０】本発明によるＦＭＣＷレーダユニットのブロ
ック図である。
ック図である。
１０ 第１の自動車（レーダ搭載車）
１１ 第１の自動車の走行方向
１２ レーダ信号
１３ 第２の自動車
１４ 第２の自動車の走行方向
１５ 反射レーダ信号
１６ ビート信号
１７ 送信信号
１８ 非変調部分
１９ デュアルチャープ信号
２０ 反射信号
２１ 第１の自動車
２２ 第１の自動車の走行方向
２３ レーダ信号
２４ 第１のオブジェクト
２５ 第２のオブジェクト
２６ 反射レーダ信号
２７ 第２のオブジェクトの走行方向
２８ 第３のオブジェクト
２９ 第３のオブジェクトの走行方向
３０ 本発明による装置
３１ チャープ変調器
３２ ＲＦ発振器
３３ 指向性カップラ
３４ 送信されるレーダ信号の第１の部分
３５ 送信アンテナ
３６ 送信されたレーダ信号
３７ オブジェクト
３８ 反射レーダ信号
３９ 受信アンテナ
４０ 受信信号
４１ ミクサ
４２ ローパス／バンドパスフィルタ
４３ 信号プロセッサ
Claims (4)
- 【請求項１】 周波数変調連続波レーダを使用して多重
オブジェクトを検出する方法であって、 ａ．連続波レーダ信号を生成するステップと、 ｂ．僅かに異なる勾配を有する１対のチャープ周波数掃
引によって上記連続波レーダ信号を変調し、周波数変調
された連続波（ＦＭＣＷ）レーダ信号を生成するステッ
プと、 ｃ．上記ＦＭＣＷレーダ信号を、少なくとも１対のオブ
ジェクトに衝突させるように送信するステップと、 ｄ．上記各オブジェクトから反射したレーダ信号を受信
するステップと、 ｅ．上記被送信レーダ信号及び上記反射レーダ信号か
ら、上記各オブジェクト及び上記各掃引に関連付けられ
たビート周波数を決定するステップと、 ｆ．上記ビート信号に基づいて上記各オブジェクトまで
の距離を指示するステップと、を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 上記掃引を交互させることによって、上
記連続波レーダ信号を変調することを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】 上記各掃引は、下向きの勾配を有してい
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 周波数変調された連続波レーダを使用し
て多重オブジェクトを検出する装置であって、 僅かに異なる勾配を有する２つのチャープ周波数掃引を
生成し、上記チャープ周波数掃引によって連続波レーダ
信号を周波数変調するチャープ発振器と、 上記チャープ発振器に接続され、上記周波数変調された
連続波レーダ信号を送信する送信アンテナと、 ２つの各オブジェクトから反射された上記被送信レーダ
信号の一部分を表す反射レーダ信号を受信する受信アン
テナと、 上記被送信レーダ信号の一部分を受信するように接続さ
れ、上記被送信レーダ信号及び上記反射レーダ信号に応
答して上記２つの各掃引毎の分離したビート信号を生成
するミクサと、 上記ミクサに接続され、上記ビート信号に応答して上記
各オブジェクトまでの距離を指示する信号プロセッサ
と、を備えていることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/093,254 US6606052B1 (en) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | Method and apparatus for detecting multiple objects with frequency modulated continuous wave radar |
| US10/093254 | 2002-03-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270336A true JP2003270336A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=27660410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003043622A Pending JP2003270336A (ja) | 2002-03-07 | 2003-02-21 | 周波数変調連続波レーダを使用して多重オブジェクトを検出する方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6606052B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003270336A (ja) |
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| US8717545B2 (en) | 2009-02-20 | 2014-05-06 | Digital Signal Corporation | System and method for generating three dimensional images using lidar and video measurements |
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| US20080288178A1 (en) * | 2001-08-24 | 2008-11-20 | Applera Corporation | Sequencing system with memory |
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| DE102004048191A1 (de) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer bevorstehenden Kollision |
| EP1769747A4 (en) * | 2004-10-20 | 2008-04-09 | Toshiba Kk | ULTRASOUND DOPPLER DIAGNOSTIC DEVICE |
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