JP2004226133A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2次元スキャナを用いて車両周囲に存在する障害物の検出や先行車までの距離の測定を行うレーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーダ装置には、特許文献1に開示されているようなマイクロスキャナなどの2次元スキャナを使用する方法が知られている。この2次元スキャナを用いた方法では、正弦波信号によりスキャナのミラーを駆動させるため、直線的な走査を行うラスタースキャンとは異なり、正弦波的な走査のリサージュスキャンを行うことになる。従来のレーダ装置によりリサージュスキャンを行ったときの走査結果を図13に示す。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−101474号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーダ装置を用いてリサージュスキャンを行った場合には、図13に示すように、縦方向および横方向ともに正弦波の最大振幅付近に照射する時間の割合が大きく、走査領域の中央付近の観測ポイントが疎になる傾向がある。
【0005】
本発明は、走査領域の中央付近の観測ポイント数を多くするレーダ装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーダ装置は、2次元走査を行うために送出する信号の送出間隔を、縦・横に振動するスキャナの縦振動信号および横振動信号のいずれか一方の信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、時間変調される信号送出間隔の位相を、時間変調に用いる振動信号の位相と整数分の1波長ずらすことを特徴とする。
【0007】
【発明の効果】
本発明によるレーダ装置によれば、信号送出間隔を、縦・横に振動するスキャナの縦振動信号および横振動信号のいずれか一方の信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、時間変調される信号送出間隔の位相を、時間変調に用いる振動信号の位相と整数分の1波長ずらすので、観測ポイントが密となる部分を走査領域内の中央付近に配置することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明によるレーダ装置の一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態におけるレーダ装置1は、信号送信部2と、信号受信部3と、信号処理部4とを備える。信号送信部2は、スキャナ駆動部5と、スキャナ6と、レーザダイオード7と、反射ミラー10と、温度検出部25とを備える。レーザダイオード7は、後述する信号処理部4から送信される発光命令信号に基づいて、赤外線レーザ光(以下、レーザ光と呼ぶ)を送出する。送出されたレーザ光は、反射ミラー10で反射されてスキャナ6に入射される。スキャナ駆動部5がスキャナ6を縦・横に振動させることにより、レーザ光を用いた2次元スキャンが行われる。スキャナ駆動部5とスキャナ6については後述する。また、スキャナ温度検出部25は、スキャナ6の温度を検出する。検出した温度は、スキャナ6の共振周波数を補正するために用いられる。
【0009】
信号受信部3は、フォトダイオード8と光学レンズ9とを備える。信号送信部2から送出されたレーザ光は、物標で反射して、光学レンズ9を介してフォトダイオード8で受光される。反射レーザ光をフォトダイオード8で受光すると、受光した旨の信号が信号処理部4の距離検出部4dに送信される。
【0010】
信号処理部4は、CPU、ROM、RAM等により構成され、内部で行う機能上、送信パルス発生部4aと、送信方位検出部4bと、駆動信号調整部4cと、距離検出部4dと、先行車認識ロジック部4eと、送信トリガ変調部4fとを有し、物標までの距離や物標の方位、形状などを算出する。送信パルス発生部4aは、信号送信部2のレーザダイオード7にレーザ光を送出させるための発光命令信号を発生する。送信パルス発生部4aで発生された信号は、送信トリガ変調部4fにて、後述する方法により時間変調された後、レーザダイオード7に送られる。
【0011】
距離検出部4dは、送信トリガ変調部4fで時間変調された信号が送出されてから、信号受信部3のフォトダイオード8が物標に反射して戻ってきたレーザ光を受光し、受光した信号が信号処理部4に送られてくるまでの時間差に基づいて、物標までの距離を算出する。距離の算出では、回路内の信号送受信の遅延時間を考慮に入れた補正が行われる。
【0012】
図2は、レーザダイオード7からレーザ光を送出させるために信号処理部4から送信されるトリガ信号(発光命令)と、レーザダイオード7から送出される発光パルスと、フォトダイオード8が反射光を受光したときの受光信号との時間関係を示す図である。レーザ光を送出させるために、信号処理部4からパルス幅τのトリガ信号が信号送信部2に送信されると、信号送信部2のレーザダイオード7は、トリガ信号に同期してパルス幅τの赤外線パルス光(以下、パルス光と呼ぶ)を所定の方向に向けて送出する。送出されたパルス光は物標が存在する場合には物標で反射して、信号受信部3の光学レンズ9を通してフォトダイオード8で受光される。パルス光を送出してから反射光が受光されるまでの時間をΔt、光速をcとすると、レーダ装置と物標までの距離Dは次式(1)にて算出される。
D=c・Δt/2 …(1)
上述したように、実際の距離算出に際しては、式(1)で算出される距離Dに対して、回路内の信号送受信の遅延時間などにより生じる計測距離の誤差を考慮した補正が行われる。
【0013】
信号処理部4内の送信方位検出部4bは、送信トリガ変調部4fがレーザダイオード7に送信トリガ信号を送出したことを検出した時点でのスキャナ6内のミラー面の角度に基づいて、レーザ光の送出方位を検出する。パルス光の送受信は、信号送信部2のスキャナ駆動部5によりスキャナ6を駆動させてパルス光を送出する方向を変えながら所定回数行われる。このとき、信号送信部2から送出されたパルス光の中には、物標が存在せずに反射しないものもある。従って、物標に反射して信号受信部3で受光したパルス光の送出時点でのスキャナ6のミラー面の角度に基づいて、物標の方位を算出する。
【0014】
駆動信号調整部4cは、スキャナ6を駆動するための縦駆動信号と横駆動信号の振幅を制御するための縦駆動制御信号および横駆動制御信号をスキャナ駆動部5に送る。スキャナ駆動部5は、この制御信号に基づいてスキャナ6を駆動させる。先行車認識ロジック4eは、所定の観測時間内にスキャナ6を用いて行われる2次元走査により得られた物標までの距離・方位等の2次元情報に基づいて、車両認識ロジックなどを用いて先行車の同定を行う。得られた先行車情報や障害物情報などは、自車両と先行車両との距離が設定車間距離となるように先行車追従制御を行うACCコントローラ(Adaptive Cruise Control)としての車両側CPUに送信される。
【0015】
なお、本実施の形態におけるレーダ装置の特徴である送信トリガ変調部4fの構成については、図5を用いて後述する。
【0016】
図3は、スキャナ6の詳細な構成を示す図である。本実施の形態では、スキャナ6として、ダブルジンバル型マイクロスキャナを用いる。ミラー11は、両側から2本の横梁12Aを介してミラーサポート部13に支えられており、横梁12Aを含むミラーサポート部13全体が、横梁12Aと直交する向きの2本の縦梁12Bにより挟み込まれる形でスキャナ台座基板14に支えられている。スキャナ台座基板14の外側には、2対の永久磁石15が配置されており、縦方向および横方向の磁界がスキャナ基板14の全体に印加される。
【0017】
ミラー11の裏面外枠とミラーサポート部13の裏面外枠には、図示しないコイルが配線されている。このコイルに流す電流量と永久磁石15から印加される磁界によってミラー11の端部およびミラーサポート部13の端部にローレンツ力が発生する。これにより、横梁12A,縦梁12Bをそれぞれ軸とする縦振動,横振動の共振振動が発生してミラー11を2次元に駆動することができるので、ミラー11で反射したレーザ光を用いた2次元走査を行うことができる。
【0018】
図4は、スキャナ駆動部5の詳細な構成を示す図である。スキャナ駆動部5は、縦駆動信号発生器16と、横駆動信号発生器17と、利得可変増幅器18a,18bとを備える。以下、縦駆動信号発生器16により発振される正弦波の縦振動信号を縦駆動信号、横駆動信号発生器17により発振される正弦波の横振動信号を横駆動信号と呼ぶ。縦駆動信号発生器16で発振された縦駆動信号の正弦波は、信号処理部4から入力される制御信号に応じた周波数に調整されて、利得可変増幅器18aに出力される。同様に、横駆動信号発生器17で発振された横駆動信号の正弦波は、信号処理部4から入力される制御信号に応じた周波数に調整されて、利得可変増幅器18bに出力される。
【0019】
利得可変増幅器18aは、縦駆動信号発生器16から入力された縦駆動信号を、信号処理部4から送られてくる縦振動振幅制御信号に基づいて増幅する。同様に、利得可変増幅器18bは、横駆動信号発生器17から入力された横駆動信号を、信号処理部4から送られてくる横振動振幅制御信号に基づいて増幅する。増幅された縦駆動信号および横駆動信号は、スキャナ6に送られる。
【0020】
なお、縦駆動信号発生器16と横駆動信号発生器17で発振される縦横の駆動信号は、スキャナ6の共振周波数付近の周波数に初期設定されている。この共振周波数は、スキャナ6の1次共振、2次共振などのいずれの共振周波数でもよいが、スキャナ6の周辺温度の変化等の影響によって遷移することがあるので、スキャナ6の温度に応じて補正する必要がある。すなわち、スキャナ6の温度変化によって、スキャナ6の共振周波数が変化し、スキャン領域(観測領域)が減少することがあるため、温度検出部25により検出したスキャナ6の温度に基づいて、温度変化分に対応する共振周波数変化を考慮した補正を行う。スキャナ6の温度変化と共振周波数の変化との関係は、予め実験等により求めておく。これにより、スキャナ6の温度が変化することによって、スキャン領域が減少するのを防ぐことができる。
【0021】
本実施の形態におけるレーダ装置では、レーザダイオード7から送出されるレーザ光の送出間隔を、スキャナ6を駆動するための縦駆動信号または横駆動信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、時間変調される送出間隔の位相を時間変調を行うのに用いる駆動信号の位相と整数分の1波長だけずらす。この制御は、主に送信トリガ変調部4fで行われる。
【0022】
図5は、送信トリガ変調部4fの構成を示す図である。送信トリガ変調部4fは、可変遅延回路26と、振幅増幅器27と、周波数逓倍器28と、位相シフタ29とを備える。位相シフタ29には、信号処理部4の駆動信号調整部4cからスキャナ6を駆動するための駆動信号、すなわち、縦駆動信号および横駆動信号のうちの一方の駆動信号が入力される。位相シフタ29は、入力された駆動信号の位相と整数分の1波長だけ位相をずらした信号を周波数逓倍器28に出力する。
【0023】
周波数逓倍器28は、位相シフタ29から入力された信号の周波数を駆動信号調整部4cから入力された駆動信号の周波数の整数倍として、振幅増幅器27に出力する。振幅増幅器27は、振幅調整信号に基づいて信号の振幅調整を行う。
可変遅延回路26は、送信パルス発生部4aで発生される送信パルス信号を、位相シフタ29、周波数逓倍器28、振幅増幅器27によって上述した処理が行われた信号に基づいて遅延させたタイミングにて、トリガ信号として信号送信部2内のレーザダイオード7に出力する。
【0024】
図6(a)は、従来のレーダ装置により送出されるパルス光の送出間隔を示す図であり、図6(b)は、本実施の形態におけるレーダ装置により送出されるパルス光の送出間隔を示す図である。従来のレーダ装置では、パルス光の送出間隔はT0で一定であるが、本実施の形態におけるレーダ装置では、上述したように、パルス光の送出間隔をスキャナ6を駆動するための縦駆動信号または横駆動信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、パルス光の送出間隔の位相を、時間変調を行うのに用いる駆動信号の位相と整数分の1波長だけずらしたものとする。
【0025】
図6(b)に示すように、最初のパルス光の送出間隔をT0とすると、次のパルス光の送出間隔T1は、次式(2)にて表される。
T1=T0−A・sin(ω・t0) …(2)
ただし、t0は、最初のパルス光の送出から時間間隔T0経過後に次のパルス光を送出した時の時間であり、Aは定数である。また、スキャナ6を駆動するための駆動信号の周波数の整数倍をfとすると、ω=2πfの関係が成り立つ。
【0026】
同様に、時間t0にパルス光を送出してから時間間隔T1経過後に次のパルス光を送出した時間をt1とすると、次のパルス光を送出するまでの時間間隔T2は、次式(3)で表される。
T2=T0−A・sin(ω・t1) …(3)
【0027】
図7は、パルス光の送出間隔を上述した方法により制御した場合の、パルス光の発光番号と発光間隔との関係を示した図である。パルス光の発光番号は、最初のパルス光の発光番号を1として、以後、順番に番号を付したものである。ここでは、最初のパルス光(発光番号1のパルス光)の送出間隔T0を100μ秒とし、パルス光の送出間隔の変動振幅値である定数Aの値を40(μ秒)とする。
従って、パルス光の発光間隔は、60μ秒〜140μ秒の範囲となる。ただし、発光間隔の最小値は、レーザダイオード7の破損を防止するために、デューティー比で定まる最小発光間隔を下回らないように定める必要がある。
【0028】
図8は、信号送出部2から送出されるパルス光の発光間隔をスキャナ6を駆動するための縦駆動信号の周波数の2倍で時間変調するとともに、位相を縦駆動信号の位相と1/4波長(90度)ずらした場合に、スキャナ6によって2次元走査を行った時の結果を示す図である。図9は、パルス光の発光間隔をスキャナ6を駆動するための横駆動信号の周波数の2倍で時間変調するとともに、位相を横駆動信号の位相と1/4波長(90度)ずらした場合に、スキャナ6によって2次元走査を行った時の結果を示す図である。
【0029】
パルス光の送出間隔が一定である従来のレーダ装置を用いて2次元走査を行った場合の結果を図12に示す。図12と図8を比較して分かるように、縦駆動信号の周波数を用いてパルス光の送出間隔の時間変調を行った場合には、縦方向の中央付近、すなわち、縦方向のスキャン角度=0度付近に観測ポイントが密の領域を発生させることができる。また、図12と図9を比較して分かるように、横駆動信号の周波数を用いてパルス光の送出間隔の時間変調を行った場合には、横方向の中央付近、すなわち、横方向のスキャン角度=0度を中心とした領域の観測ポイントを密とさせることができる。
【0030】
レーザダイオード7は、送信トリガ変調部4fから入力されるトリガ信号に基づいてパルス光を送出するが、パルス光が送出されて測距を開始した後に、スキャナ6の共振周波数が、周辺温度の変化などの影響により遷移することがある。
従って、所定の2次元走査領域内で観測を行うためには、スキャナ6の共振周波数の変化に応じて、スキャナ6の駆動条件を変更する必要がある。この制御方法を図11の制御フローチャートを用いて説明する。
【0031】
図11に示すフローチャートによる制御は、測距を開始してから適宜行うものである。従って、所定の時間ごとに行ってもよいし、所定の制御前、または制御後ごとに行うようにしてもよい。以下、ステップS10から順に説明していく。
【0032】
ステップS10では、パルス光を送出する方向、すなわちスキャン角度が適正か否かを判定する。スキャン角度が適正であると判定すると本フローチャートによる処理を終了し、測距を継続する。適正ではないと判定するとステップS11に進む。ステップS11では、スキャナ温度検出部25によりスキャナ6の温度を検出する。スキャナ6の温度を検出するとステップS12に進む。
【0033】
ステップS12では、駆動周波数初期設定時の温度と、ステップS11で検出したスキャナ6の温度との差Δtが、所定値ΔTmp以下であるか否かを判定する。温度変化Δtが、所定値ΔTmp以下であると判定するとステップS14に進み、所定値ΔTmpより大きいと判定するとステップS13に進む。ステップS13では、スキャナ6の温度変化が大きいので、駆動周波数の微調整や振幅変調は行わずに、縦・横駆動周波数の再設定を行う。すなわち、ステップS11で検出した温度に基づいて、縦・横駆動周波数の再設定を行い、ステップS10に戻る。
【0034】
一方、ステップS14では、駆動信号の振幅増幅率に余裕があるか否かを判定する。すなわち、走査観測領域が限られていることから、駆動信号の振幅増幅率にも制限があるので、現在の振幅増幅率と所定の制限値とを比較することにより、振幅増幅率に余裕があるか否かを判定する。振幅増幅率に余裕があると判定するとステップS15に進み、余裕がないと判定するとステップS16に進む。ステップS15では、駆動信号の振幅増幅率を増加させて、ステップS10に戻る。一方、ステップS16では、駆動信号の振幅を調整することができないので、縦駆動周波数と横駆動周波数とをそれぞれ調整して、ステップS10に戻る。
【0035】
図11に示すフローチャートによる制御によれば、測距開始後に、スキャナ6の温度変化に伴って共振周波数が変動しても、随時、駆動信号の振幅増幅率や駆動周波数の調整を行うので、所定の2次元走査領域内で観測を行うことができる。これにより、2次元観測領域が減少することなく、均一なスキャン動作を維持することができる。
【0036】
図14は、従来のレーダ装置によって、直線的なラスタースキャンを行ったときの走査結果を示す図である。ラスタースキャンを行った場合には、縦方向または横方向への画一的なスキャンしか行うことができず、観測ポイントが疎となる領域が多くなる。これに対して、本実施の形態におけるレーダ装置によれば、縦・横の振動により2次元のリサージュスキャンを行う場合において、送出するパルス光の送出間隔を制御することにより、走査領域内の観測ポイントの疎と密となる部分を制御することができるので、所望の2次元スキャンを行うことができる。
【0037】
本実施の形態におけるレーダ装置によれば、2次元走査を行うために送出されるパルス光の送出間隔をスキャナの縦振動信号および横振動信号のうちのいずれか一方の信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、時間変調される信号送出間隔の位相を、時間変調に用いる振動信号の位相と整数分の1波長ずらすようにしたので、観測ポイントが密となる部分を走査領域の中央付近に設定することができる。
【0038】
また、温度検出部25によりスキャナ6の温度を検出し、検出した温度に基づいて、縦振動信号および横振動信号の周波数を補正するので、スキャナ6の温度が変化することにより、スキャナ6の共振周波数が変化してスキャン領域が減少するのを防ぐことができる。
【0039】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、パルス光の送出間隔を制御する際に、図8に示す例では、縦駆動信号の周波数の2倍で時間変調するとともに、縦駆動信号の位相に対する位相差を90度とし、図9に示す例では、横駆動信号の周波数の2倍で時間変調するとともに、横駆動信号の位相に対する位相差を90度としたが、変調周波数の倍率は2倍に限定されることはないし、位相ずれ量も90度に限定されることはない。例えば、横駆動信号の位相に対する位相ずれを45度として2次元走査を行うと、図10に示すように、横方向のスキャン角度の中央付近の観測ポイントを疎とすることができる。すなわち、変調周波数の倍率や位相ずれ量を変えることにより、観測ポイントの密集度や密集位置を変更することができるので、路面の起伏や曲線路など路面状況に応じた2次元走査を行うことができる。
【0040】
同様に、式(2)や式(3)中の定数A(パルス光の送出間隔の変動振幅値)を変化させることにより、走査領域内の観測ポイントの密集度を変化させることもできる。
【0041】
また、スキャナ6を駆動する方法として、電磁方式を挙げて説明したが、静電方式、圧電方式、磁歪膜方式などの他の駆動方法を用いてもよい。さらに、赤外光を用いるレーザレーダ以外に、可視光を用いるレーザレーダ、電波を用いる電波レーダ、超音波を用いる超音波レーダ、その他のレーダ装置に採用することもできる。
【0042】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、信号送出部2が信号送出装置を、スキャナ6がスキャナを、信号受信部3が信号受信装置を、信号処理部4内の送信トリガ変調部4fが送出間隔制御装置を、温度検出部25が温度検出装置を、信号処理部4内の駆動信号調整部4cが補正装置をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーダ装置の一実施の形態の構成を示す図
【図2】光パルスの送受信信号のタイミングを示す図
【図3】一実施の形態におけるレーダ装置のスキャナの構成を示す図
【図4】一実施の形態におけるレーダ装置のスキャナ駆動部の構成を示す図
【図5】一実施の形態におけるレーダ装置の送信トリガ変調部の構成を示す図
【図6】図6(a)は、従来のレーダ装置により送出されるパルス光の送出間隔を示す図、図6(b)は、一実施の形態におけるレーダ装置により送出されるパルス光の送出間隔を示す図
【図7】パルス光の発光番号と発光間隔との関係を示す図
【図8】縦駆動信号の周波数を用いてパルス光の送出間隔の時間変調を行った場合の2次元走査結果を示す図
【図9】横駆動信号の周波数を用いて(位相ずれ90度)パルス光の送出間隔の時間変調を行った場合の2次元走査結果を示す図
【図10】横駆動信号の周波数を用いて(位相ずれ45度)、パルス光の送出間隔の時間変調を行った場合の2次元走査結果を示す図
【図11】スキャン角度の調整を行うときの制御手順を示すフローチャート
【図12】パルス光の送出間隔を一定としたときの2次元走査結果を示す図
【図13】従来のレーダ装置によってリサージュスキャンを行った時の捜査結果を示す図
【図14】従来のレーダ装置によってラスタースキャンを行った時の捜査結果を示す図
【符号の説明】
1…レーダ装置、2…信号送信部、3…信号受信部、4…信号処理部、4a…送信パルス発生部、4b…送信方位検出部、4c…駆動信号調整部、4d…距離検出部、4e…先行車認識ロジック部、4f…送信トリガ変調部、5…スキャナ駆動部、6…スキャナ、7…レーザダイオード、8…フォトダイオード、9…光学レンズ、10…反射ミラー、11…ミラー面、12A…横梁、12B…縦梁、13…ミラーサポート部、14…スキャナ台座基板、15…永久磁石、16…縦駆動信号発生器、17…横駆動信号発生器、18a,18b…利得可変増幅器、25…温度検出部、26…可変遅延回路、27…振幅増幅器、28…周波数逓倍器、29…位相シフタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar device that detects an obstacle existing around a vehicle and measures a distance to a preceding vehicle using a two-dimensional scanner.
[0002]
[Prior art]
As a radar apparatus, a method using a two-dimensional scanner such as a micro scanner disclosed in Patent Document 1 is known. In the method using the two-dimensional scanner, since a mirror of the scanner is driven by a sine wave signal, a Lissajous scan of a sine wave scan is performed unlike a raster scan that performs a linear scan. FIG. 13 shows a scanning result when a Lissajous scan is performed by a conventional radar device.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 9-101474
[Problems to be solved by the invention]
However, when Lissajous scan is performed using a conventional radar apparatus, as shown in FIG. 13, the ratio of the time for irradiating near the maximum amplitude of the sine wave in both the vertical and horizontal directions is large, and the center of the scanning area is large. Nearby observation points tend to be sparse.
[0005]
The present invention provides a radar apparatus that increases the number of observation points near the center of a scanning area.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the radar device of the present invention, the transmission interval of a signal transmitted for performing two-dimensional scanning is set to a time that is an integral multiple of the frequency of one of a vertical vibration signal and a horizontal vibration signal of a scanner that vibrates vertically and horizontally. It is characterized in that the phase of the signal transmission interval that is modulated and time-modulated is shifted from the phase of the vibration signal used for time modulation by an integral number of wavelengths.
[0007]
【The invention's effect】
According to the radar apparatus of the present invention, the signal transmission interval is time-modulated and time-modulated at an integral multiple of the frequency of one of the vertical vibration signal and the horizontal vibration signal of the scanner that vibrates vertically and horizontally. Since the phase of the signal transmission interval is shifted from the phase of the vibration signal used for time modulation by an integer wavelength, a portion where the observation points are dense can be arranged near the center in the scanning area.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a radar device according to the present invention. The radar device 1 according to one embodiment includes a
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
The distance detecting unit 4d receives the laser light returned by the
[0012]
FIG. 2 shows a trigger signal (light emission command) transmitted from the
D = c · Δt / 2 (1)
As described above, when calculating the actual distance, the distance D calculated by the equation (1) is corrected in consideration of the error of the measured distance caused by the delay time of signal transmission and reception in the circuit.
[0013]
The transmission
[0014]
The drive signal adjusting unit 4 c sends a vertical drive control signal and a horizontal drive control signal for controlling the amplitude of the vertical drive signal and the horizontal drive signal for driving the
[0015]
Note that the configuration of the transmission trigger modulation unit 4f, which is a feature of the radar device according to the present embodiment, will be described later with reference to FIG.
[0016]
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the
[0017]
A coil (not shown) is wired to the back outer frame of the
[0018]
FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
[0019]
The variable gain amplifier 18 a amplifies the vertical drive signal input from the vertical
[0020]
The vertical and horizontal drive signals oscillated by the vertical
[0021]
In the radar device according to the present embodiment, the transmission interval of the laser beam transmitted from the
[0022]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the transmission trigger modulation unit 4f. The transmission trigger modulator 4f includes a
[0023]
The
The
[0024]
FIG. 6A is a diagram showing a transmission interval of the pulse light transmitted by the conventional radar device, and FIG. 6B is a diagram showing a transmission interval of the pulse light transmitted by the radar device in the present embodiment. FIG. In the conventional radar device, the transmission interval of the pulse light is constant at T0. However, in the radar device of the present embodiment, as described above, the transmission interval of the pulse light is set to the vertical drive signal for driving the
[0025]
As shown in FIG. 6B, assuming that the transmission interval of the first pulse light is T0, the transmission interval T1 of the next pulse light is expressed by the following equation (2).
T1 = T0−A · sin (ω · t0) (2)
Here, t0 is the time when the next pulse light is transmitted after the elapse of the time interval T0 from the transmission of the first pulse light, and A is a constant. Further, assuming that an integer multiple of the frequency of the drive signal for driving the
[0026]
Similarly, assuming that the time at which the next pulse light is transmitted after the elapse of the time interval T1 after the transmission of the pulse light at time t0 is t1, the time interval T2 until the next pulse light is transmitted is given by the following equation (3). Is represented by
T2 = T0−A · sin (ω · t1) (3)
[0027]
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the light emission number and the light emission interval of the pulse light when the transmission interval of the pulse light is controlled by the method described above. The light emission number of the pulse light is such that the light emission number of the first pulse light is set to 1 and thereafter the numbers are sequentially assigned. Here, the transmission interval T0 of the first pulse light (pulse light of emission number 1) is set to 100 μsec, and the value of the constant A, which is the fluctuation amplitude value of the transmission interval of the pulse light, is set to 40 (μsec).
Therefore, the light emission interval of the pulse light is in the range of 60 μs to 140 μs. However, the minimum value of the light emission interval needs to be determined so as not to fall below the minimum light emission interval determined by the duty ratio in order to prevent the
[0028]
FIG. 8 shows that the light emission interval of the pulse light sent from the
[0029]
FIG. 12 shows the result when two-dimensional scanning is performed using a conventional radar device in which the pulse light transmission interval is constant. As can be seen by comparing FIG. 12 and FIG. 8, when time modulation of the pulse light transmission interval is performed using the frequency of the vertical drive signal, the vicinity of the center in the vertical direction, that is, the vertical scan angle = A region where observation points are dense near 0 degrees can be generated. As can be seen from a comparison between FIG. 12 and FIG. 9, when the time modulation of the pulse light transmission interval is performed using the frequency of the horizontal drive signal, the vicinity of the center in the horizontal direction, that is, the horizontal scan is performed. Observation points in a region centered on angle = 0 degrees can be made dense.
[0030]
The
Therefore, in order to perform observation within a predetermined two-dimensional scanning area, it is necessary to change the driving conditions of the
[0031]
The control according to the flowchart shown in FIG. 11 is appropriately performed after the distance measurement is started. Therefore, it may be performed at predetermined time intervals, or may be performed before or after predetermined control. Hereinafter, description will be made in order from step S10.
[0032]
In step S10, it is determined whether the direction in which the pulse light is transmitted, that is, whether the scan angle is appropriate. If it is determined that the scan angle is appropriate, the processing according to this flowchart ends, and the distance measurement is continued. If it is determined that it is not appropriate, the process proceeds to step S11. In step S11, the temperature of the
[0033]
In step S12, it is determined whether or not the difference Δt between the temperature at the time of initial setting of the driving frequency and the temperature of the
[0034]
On the other hand, in step S14, it is determined whether or not the amplitude amplification factor of the drive signal has a margin. That is, since the scanning observation area is limited, the amplitude amplification factor of the drive signal is also limited. Therefore, by comparing the current amplitude amplification factor with a predetermined limit value, there is a margin in the amplitude amplification factor. It is determined whether or not. If it is determined that there is room in the amplitude amplification factor, the process proceeds to step S15, and if it is determined that there is no room, the process proceeds to step S16. In step S15, the amplitude amplification factor of the drive signal is increased, and the process returns to step S10. On the other hand, in step S16, since the amplitude of the drive signal cannot be adjusted, the vertical drive frequency and the horizontal drive frequency are respectively adjusted, and the process returns to step S10.
[0035]
According to the control shown in the flowchart of FIG. 11, even if the resonance frequency fluctuates with the temperature change of the
[0036]
FIG. 14 is a diagram showing a scanning result when a linear raster scan is performed by a conventional radar device. When a raster scan is performed, only a uniform scan in the vertical or horizontal direction can be performed, and the area where observation points are sparse is increased. On the other hand, according to the radar apparatus of the present embodiment, when performing two-dimensional Lissajous scan by vertical and horizontal vibrations, by controlling the transmission interval of the pulse light to be transmitted, the observation within the scanning area can be performed. Since the sparse and dense points can be controlled, a desired two-dimensional scan can be performed.
[0037]
According to the radar apparatus of the present embodiment, the transmission interval of the pulse light transmitted for performing two-dimensional scanning is set to an integral multiple of the frequency of one of the longitudinal vibration signal and the lateral vibration signal of the scanner. Time-modulated and the phase of the time-modulated signal transmission interval is shifted from the phase of the vibration signal used for time-modulation by an integral number of wavelengths, so that the part where the observation points are dense is located near the center of the scanning area. Can be set.
[0038]
Further, the temperature of the
[0039]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, when controlling the transmission interval of the pulsed light, in the example shown in FIG. 8, time modulation is performed at twice the frequency of the vertical drive signal, and the phase difference with respect to the phase of the vertical drive signal is set to 90 degrees. In the example shown, time modulation is performed at twice the frequency of the horizontal drive signal, and the phase difference with respect to the phase of the horizontal drive signal is set to 90 degrees. However, the magnification of the modulation frequency is not limited to twice, and the phase shift is not performed. The amount is not limited to 90 degrees. For example, when two-dimensional scanning is performed with a phase shift of 45 degrees with respect to the phase of the horizontal drive signal, observation points near the center of the horizontal scan angle can be made sparse, as shown in FIG. In other words, by changing the magnification of the modulation frequency and the amount of phase shift, the density and position of observation points can be changed, so that two-dimensional scanning can be performed according to road surface conditions such as undulations and curved roads. it can.
[0040]
Similarly, the density of observation points in the scanning area can be changed by changing the constant A (variation amplitude value of the pulse light transmission interval) in Expressions (2) and (3).
[0041]
Further, the method of driving the
[0042]
The correspondence between the components of the claims and the components of the embodiment is as follows. That is, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a radar device according to the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a timing of an optical pulse transmission / reception signal; FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a scanner of the radar device in an embodiment; FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a scanner driving unit of the radar device according to one embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a transmission trigger modulation unit of the radar device according to one embodiment. ) Is a diagram showing a transmission interval of pulse light transmitted by the conventional radar device, and FIG. 6B is a diagram showing a transmission interval of pulse light transmitted by the radar device in one embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a light emission number and a light emission interval of a pulse light. FIG. 8 is a diagram showing a two-dimensional scanning result in a case where a pulse light transmission interval is time-modulated using the frequency of a vertical drive signal. Using the frequency of the horizontal drive signal (without phase FIG. 10 is a diagram showing a two-dimensional scanning result when time modulation of the pulse light transmission interval is performed. FIG. 10: Time modulation of the pulse light transmission interval using the frequency of the horizontal drive signal (45 ° phase shift). FIG. 11 is a flowchart showing a control procedure when adjusting a scan angle. FIG. 12 is a view showing a two-dimensional scanning result when a pulse light transmission interval is fixed. FIG. 13 is a diagram showing a search result when a Lissajous scan is performed by a conventional radar device. FIG. 14 is a diagram showing a search result when a raster scan is performed by a conventional radar device.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radar apparatus, 2 ... Signal transmission part, 3 ... Signal reception part, 4 ... Signal processing part, 4a ... Transmission pulse generation part, 4b ... Transmission azimuth detection part, 4c ... Drive signal adjustment part, 4d ... Distance detection part, 4e: preceding vehicle recognition logic section, 4f: transmission trigger modulation section, 5: scanner drive section, 6: scanner, 7: laser diode, 8: photodiode, 9: optical lens, 10: reflection mirror, 11: mirror surface, 12A: horizontal beam, 12B: vertical beam, 13: mirror support unit, 14: scanner base board, 15: permanent magnet, 16: vertical drive signal generator, 17: horizontal drive signal generator, 18a, 18b: variable gain amplifier, 25: temperature detector, 26: variable delay circuit, 27: amplitude amplifier, 28: frequency multiplier, 29: phase shifter
Claims (5)
縦横に振動することにより、前記信号送出装置から送出された前記信号を用いて2次元走査を行うスキャナと、
前記スキャナを介して送出された前記信号の反射信号を受信する信号受信装置と、
前記信号の送出間隔を前記スキャナの縦振動信号および横振動信号のうちのいずれか一方の信号の周波数の整数倍で時間変調するとともに、前記時間変調される信号送出間隔の位相を、前記時間変調に用いる振動信号の位相と整数分の1波長ずらす送出間隔制御装置とを備えることを特徴とするレーダ装置。A signal transmission device for transmitting a signal,
A scanner that performs two-dimensional scanning using the signal sent from the signal sending device by vibrating vertically and horizontally,
A signal receiving device that receives a reflected signal of the signal transmitted through the scanner,
The signal transmission interval is time-modulated at an integral multiple of the frequency of one of the longitudinal vibration signal and the horizontal vibration signal of the scanner, and the phase of the time-modulated signal transmission interval is time-modulated. A transmission interval control device that shifts the phase of the vibration signal used for the above by 1 / integer wavelength.
前記送出間隔制御装置は、前記スキャナによる2次元走査の観測点を変更するために、前記時間変調される信号送出間隔の変動振幅値を変化させることを特徴とするレーダ装置。The radar device according to claim 1,
The radar device, wherein the transmission interval control device changes a fluctuation amplitude value of the time-modulated signal transmission interval in order to change an observation point of two-dimensional scanning by the scanner.
前記送出間隔制御装置は、前記スキャナによる2次元走査の観測点を変更するために、前記時間変調される信号送出間隔の位相を変更することを特徴とするレーダ装置。The radar device according to claim 1 or 2,
The radar apparatus, wherein the transmission interval control device changes a phase of the time-modulated signal transmission interval in order to change an observation point of two-dimensional scanning by the scanner.
前記スキャナの温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置により検出した温度に基づいて、前記縦振動信号および前記横振動信号の周波数を補正する補正装置とをさらに備えることを特徴とするレーダ装置。The radar device according to claim 1,
A temperature detection device for detecting the temperature of the scanner,
A radar device further comprising: a correction device that corrects the frequencies of the longitudinal vibration signal and the lateral vibration signal based on the temperature detected by the temperature detection device.
前記信号送出装置から送出される信号は、赤外線パルス光であることを特徴とするレーダ装置。The radar device according to any one of claims 1 to 4,
The signal transmitted from the signal transmission device is infrared pulse light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003011714A JP2004226133A (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Radar device |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105629261A (en) * | 2016-01-29 | 2016-06-01 | 大连楼兰科技股份有限公司 | No-scanning automobile crashproof laser radar system based on structured light, and working method thereof |
CN110068807A (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-30 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | The modulation of airborne laser radar pulse rate |
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2003
- 2003-01-21 JP JP2003011714A patent/JP2004226133A/en active Pending
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EP3517998A1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Leica Geosystems AG | Airborne lidar pulse rate modulation |
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