JP2004264258A - 異常検出機能を備えたレーダ装置 - Google Patents

異常検出機能を備えたレーダ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】雑音フロアレベル異常検出の機能を備えたレーダ装置。
【解決手段】ＣＰＵ１２から変調信号発生器１０への指令により、ＦＭ変調を停止するかまたは変調幅を限りなく小さくしたときの６０ｋＨｚ 以上の領域のレベルを測定することにより、雑音フロアレベル異常を検出する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異常検出機能を備えたレーダ装置、特に、雑音フロアレベル異常検出機能を備えたＦＭ−ＣＷレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＭ−ＣＷレーダでは、上り傾斜の区間と下り傾斜の区間からなる三角波が繰り返す変調信号で周波数変調された送信波を前方へ放射し、ターゲットからの反射波と送信波の一部とでビート信号を生成する。下り傾斜区間におけるビート信号の周波数をｆｂ （下）、上り傾斜区間におけるビート信号の周波数をｆｂ （上）とすると、ターゲットとの距離に起因するビート周波数ｆｒ とターゲットの相対速度に起因するビート周波数ｆｄ は
ｆｒ ＝（ｆｂ （下）＋ｆｂ （上））／２ （１）
ｆｄ ＝（ｆｂ （下）−ｆｂ （上））／２ （２）
により算出される。これらからさらに、ターゲットの距離Ｒとターゲットの相対速度Ｖは、
Ｒ＝ｃ・ｆｒ ・Ｔ／４ΔＦ （３）
Ｖ＝ｃ・ｆｄ ／２ｆｏ （４）
（ただし、ｃ：光速；Ｔ：三角波の周期；ΔＦ：周波数変調幅（周波数偏移幅）；ｆｏ ：中心周波数）
で計算することができる。したがって、ビート信号をフーリエ変換することによって周波数ドメイン上のビート信号のスペクトルに現われるピークからｆｂ （下）およびｆｂ （上）の値を決定し、（１）〜（４）式により、ターゲットとの距離および相対速度が決定される。
【０００３】
ビート信号のフーリエ変換結果において、雑音フロアレベルに異常があると、ピークの検出を誤るおそれがあるので、この雑音フロアレベルの異常を検出する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、雑音フロアレベルの異常の検出機能を備えたレーダ装置を安価に提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーダ装置は、周波数変調された送信波とその反射波のビート信号のフーリエ交換結果に現われるピークを解析することによって物標との距離および相対速度を計測する計測手段と、送信波の周波数変調を実質的に停止する手段と、周波数変調が実質的に停止されている間のフーリエ変換結果に基づき、雑音フロアレベルの異常を検出する雑音フロアレベル異常検出手段とを具備する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る異常検出機能を備えたＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示す。
【０００７】
図１において、変調信号発生器１０はＣＰＵ１２からの指令により、上り傾斜の区間と下り傾斜の区間からなる三角波が繰り返す変調信号を発生する。電圧制御発振器１４はこの三角波で周波数変調された連続信号からなる送信波を生成する。電圧制御発振器１４の出力の一部は分岐手段１６において分岐されて受信側へ供給され、大部分はアンテナ１８から前方へ放射される。前方に存在するターゲットで反射された反射波がアンテナ２０で受信され、ミキサ２２において送信波の一部と混合されてビート信号が生成される。ミキサ２２において生成されたビート信号はアンプ２４で増幅され、フィルタ２６で不要成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器２８でディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１２へ供給される。ＣＰＵ１２ではディジタル化されたビート信号に高速フーリエ変換の演算を施して周波数ドメインに変換した後、例えば前述の式（１）〜（４）に従って、各ターゲットとの距離Ｒおよび相対速度Ｖを算出する。
【０００８】
ＣＰＵ１２から変調信号発生器１０の指令によりＦＭ変調を停止するかまたは変調幅を限りなく小さくすると、フーリエ変換結果のスペクトル上には相対速度に基づく（ドップラー周波数のピークのみが現われる。例えば送信周波数が７６．５ＧＨｚ の場合、この相対速度の上限を４００ｋｍ／ｈと見積ってもその周波数は５７ｋＨｚ 以下となる、したがって、このときに例えば６０ｋＨｚ 以上の領域にはピークが存在しないはずであるから、この領域の信号レベルの測定を行なうことにより、雑音フロアレベルの異常を検出することができる。
【０００９】
この測定を数回行ない、それらのデータから雑音フロアレベルの平均値とバラツキを求め、それらの値から雑音フロアレベルの存在範囲を計算し、計算された結果が任意の設定値範囲から外れた場合に異常と判定する。
【００１０】
また、雑音フロアレベルのピーク値を求め、その値が任意の設定値範囲から外れた場合に異常と判定することでも異常を判定することができる。
【００１１】
任意の設定値外（異常）という判定結果が連続して数回得られた場合に、最終的に“雑音フロア異常”と判定することが望ましい。
【００１２】
判定処理により雑音フロアレベルが異常と検出された場合、その後数回の検出処理を行ない、その検出頻度が任意の値より大きかった場合に、最終的に“雑音フロア異常”と判定することでも良い。
【００１３】
得られた雑音のピーク大きさに応じて、最終的に“雑音フロア異常”と判定するまでの連続回数や頻度の閾値を変化させればさらに正確な検出が可能である。
【００１４】
雑音フロアレベル異常の検出の際には、アンプ２４のゲインを通常の測定時よりも高くすれば、精度の良い判定ができる。アンプ２４のゲインを変更するには、ＡＧＣアンプであればゲインの設定値を変えれば良い。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、周波数変調波異常の検出、雑音ピークの検出、雑音フロアレベルの異常の検出などの異常検出機能を備えたレーダ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＦＭ−ＣＷレーダの構成を示す図である。

Claims (10)

  1. 周波数変調された送信波とその反射波のビート信号のフーリエ交換結果に現われるピークを解析することによって物標との距離および相対速度を計測する計測手段と、
    送信波の周波数変調を実質的に停止する手段と、
    周波数変調が実質的に停止されている間のフーリエ変換結果に基づき、雑音フロアレベルの異常を検出する雑音フロアレベル異常検出手段とを具備する、異常検出機能を備えたレーダ装置。
  2. 前記異常検出手段は、前記フーリエ変換結果のうち、所定の周波数の領域について雑音フロアレベルの異常を検出する請求項１記載のレーダ装置。
  3. 前記異常検出手段は、
    複数回測定された信号レベルから、雑音フロアレベルの存在範囲を決定する手段と、
    決定された雑音フロアレベルの存在範囲に基いて雑音フロアレベルの異常を検出する手段とを具備する請求項１または２記載のレーダ装置。
  4. 前記異常検出手段は、測定された信号レベルのピーク値が所定の範囲外であるとき、雑音フロアレベル異常と判定する請求項１または２記載のレーダ装置。
  5. 雑音フロアレベル異常が所定の回数連続して検出されたとき、最終的に雑音フロアレベル異常とされる請求項３または４記載のレーダ装置。
  6. 雑音フロアレベル異常が所定値以上の頻度で検出されたとき、最終的に雑音フロアレベル異常とされる請求項３または４記載のレーダ装置。
  7. 得られた雑音のピークの大きさに応じて前記所定の回数または所定値が可変される請求項５または６記載のレーダ装置。
  8. 所定の周波数よりも高い周波数の領域について雑音フロアレベルの検出が行なわれる請求項１または２記載のレーダ装置。
  9. アンプのゲインを通常の測定時よりも高くして雑音フロアレベルの検出が行なわれる請求項１〜８のいずれか１項記載のレーダ装置。
  10. ＡＧＣアンプの設定値を変更することによりアンプのゲインが高くされる請求項９記載のレーダ装置。
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