JP2004301588A

JP2004301588A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2004301588A
Application number: JP2003093206A
Authority: JP
Inventors: Makoto Toge; 誠峠
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】従来のレーダ装置においては、受信機及びカオス信号処理部の回路における経時的な性能劣化、あるいは瞬時的な受信信号レベル変動の影響が距離測定精度に影響していた。
【解決手段】従来のレーダ装置における送信信号の立ち上がりエッジをトリガとして受信信号を処理した加算カーブに加えて、送信信号の立ち下がりエッジをトリガとして受信信号を処理した加算カーブを用い、この２つの加算カーブの交点を求めることにより目標までの距離を算出する手段を備えることにより、回路自身の性能劣化、及び瞬時的な受信信号レベル変動対しても高精度で距離算出を行うことが可能となる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周期性の低いランダム信号であるカオスコードを用いたレーダ装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置は、ノイズ信号源で発生させたランダム信号を、例えば、１と−１の２値信号に変換して送信信号として送信し、目標物に反射して戻ってきた信号を受信信号として受信し、受信機内では、この送信信号の任意の時点を基準時点とし、この基準時点からこの送信信号の極性が負から正に変化する時点すなわちゼロクロス点までの時間差分をシフトした複数の受信信号を加算し、平均化する。この平均化された信号は、基準時点から特定時間離れた時点において、負から正へと急峻に変化するカーブを持ち、この急峻に変化する時点が目標物までの距離を示している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
三菱電機ニューリリース開発Ｎｏ．１１１、２００１年２月１４日発表、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＥｌｅｃｔｒｉｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／２００１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のレーダ装置においては、受信機及びカオス信号処理部の回路における経時的な性能劣化、あるいは瞬時的な受信信号レベル変動の影響が距離測定精度に影響していた。
【０００５】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、この影響を軽減し、距離測定精度の向上を図ったレーダ装置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】
この発明によるレーダ装置は、周期性の低いランダム信号であるカオスコードを発生するノイズ信号源と、ノイズ信号源からの信号を２値化し送信信号とする２値化回路と、２値化された信号を高周波に重畳して電波として目標物に照射するための送信機及び送信アンテナを備えた電波送信部と、目標物から反射してきた電波を受信するための受信アンテナ及び受信機を備えた電波受信部と、送信信号の周波数に対して充分に早い周期で動作するレジスタシフトクロック発生部と、電波受信部で受信した信号をシフトレジスタクロック発生部のシフトレジスタクロックの立ち上がり又は立ち下がりで複数のレジスタに格納し、これらレジスタ間でシフト動作するレジスタ群と、レジスタ群に格納されている電波受信部からの受信信号を、送信信号の立ち上がりと立ち下がり時点で記憶する複数のＤフリップフロップから成るＤフリップフロップ群と、Ｄフリップフロップ群から送出されるデータを送信信号の立ち上がりで加算し、立ち下がりで減算する複数の加減算器から成る加減算器群とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明による実施の形態１のレーダ装置を示した図である。図１において、ノイズ信号源１は周期性の低いランダム信号であるカオスコードを発生するノイズ源であり、この信号を２値化回路２に介することによって、＋１と−１の２値に変換し、この２値信号を送信機３に送り、送信アンテナ４を介して、送信波５として目標物６に対して照射する。この目標物６にて反射された電波は受信波７として受信アンテナ８を介して受信機９にて受信され、受信信号としてカオス信号処理部１０ａに送られる。また、１２はカオス信号処理部１０ａに対してレジスタシフト用のクロックを発生するレジスタシフトクロック発生部である。
【０００８】
図２は、この発明による実施の形態１のレーダ装置におけるカオス信号処理部１０ａを示した図である。このカオス信号処理部１０ａは、図２に示したとおり、送信信号の周波数に対して充分に早い周期で動作するレジスタシフトクロック発生部１２のレジスタシフトクロックをトリガとして、受信機９からの受信信号１３をレジスタ群１１に格納しシフトを行い、２値化回路２からの送信信号１５の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジによりＤフリップフロップ群１４を通して、加減算器群２６に送る機能を有している。
【０００９】
図３は、この加減算器群２６に格納されているデータｋ個を時間軸上に並ぶデータとして置き換えたものであり、実施の形態１のレーダ装置における動作原理を図３にて説明する。時間軸上のある１点を基準時刻とし、この基準時刻から最初に訪れる送信信号Ｔ：１７の立ち上がり若しくは立ち下がりエッジまでの時間であるＤ１、次の立ち上がり又は立ち下がりエッジまでの時間であるＤ２、同じく３番目のエッジまでの時間であるＤ３、同じくｎ番目のエッジまでの時間であるＤｎを計測し、受信信号Ｒ１８をＤ１からＤｎまでの各々の時間分だけシフトした受信信号である受信信号ＲＤ１：２７、受信信号ＲＤ２：２８、受信信号ＲＤ３：２９〜受信信号ＲＤｎ：３０（ｎは任意の正の整数）を生成する。
【００１０】
この時、立ち上がりエッジまでの時間をシフトして生成した受信信号は加算、立ち下がりエッジまでの時間をシフトして生成した受信信号は減算を行い、このｎ個の受信信号の加算と減算により加算カーブＹＤ：３１を得る。
この加算カーブＹＤ：３１と加算値０軸上との交点２５は、基準時刻からの経過時間をＴ［ｓ］、目標物６までの距離をＲ［ｍ］、光速をＣ［ｍ／ｓ］とした場合、数１にて表される関係式が成り立つ。
【００１１】
【数１】

【００１２】
つまり、目標物６までの距離Ｒは、基準時刻からの経過時間Ｔを求めることにより算出される。
【００１３】
また、この加算カーブＹＤ：３１は、時間Ｔの前後において、負のピーク値から、正のピーク値に急峻に変化する性質を持っており、加算値０軸上との交点２５付近における加算カーブＹＤ：３１の傾きをＱとすると、負のピーク値と正のピーク値の時間間隔をＳとして、その傾きＱは数２にて表される。
【００１４】
【数２】

【００１５】
この実施の形態１によれば、目標物までの距離を決める加算カーブの交点付近の傾きを急峻にすることが可能であり、レーダ装置の受信機及びカオス信号処理部の回路における経時的な性能劣化、あるいは瞬時的な受信信号レベルの変動が発生した場合でも、交点の変動量が従来の方式より少なくなり、距離測定精度の劣化を防ぐことができ、高い精度の距離測定を維持することが可能である。
【００１６】
実施の形態２．
図４は、この発明による実施の形態２のレーダ装置を示した図である。図４において、ノイズ信号源１は周期性の低いランダム信号であるカオスコードを発生するノイズ源であり、この信号を２値化回路２を通すことによって、＋１と−１の２値に変換し、この２値信号を送信機３に送り、送信アンテナ４を介して、送信波５として目標物６に対して照射する。この目標物６にて反射した電波は受信波７として受信アンテナ８を介して、受信機９にて受信され、受信信号としてカオス信号処理部１０ｂに送られる。
【００１７】
図５は、この発明による実施の形態２のレーダ装置におけるカオス信号処理部１０ｂの回路を示した図である。このカオス信号処理部１０ｂは、図５に示したとおり、加算器群（＋）１６は、送信信号１５の立ち上がりエッジで受信信号１３を加算し、加算器群（−）３２は送信信号１５の立ち下がりエッジで受信信号１３を減算する機能を有している。
【００１８】
図６は、この発明による実施の形態２のレーダ装置における動作原理（１）を示した図である。また、図７は、この発明による実施の形態２のレーダ装置における動作原理（２）を示した図である。この動作を図６、図７にて説明する。
図６において、時間軸上のある１点を基準時刻とし、この基準時刻から最初に訪れる送信信号Ｔ１７の立ち上がりエッジまでの時間であるＰ１、次の立ち上がりエッジまでの時間であるＰ２、同じく３番目のエッジまでの時間であるＰ３、同じくｎ番目のエッジまでの時間であるＰｎを計測し、受信信号Ｒ：１８をＰ１からＰｎまでの各々の時間分だけシフトした受信信号である受信信号ＲＰ１：１９、受信信号ＲＰ２：２０、受信信号ＲＰ３：２１〜受信信号ＲＰｎ：２２（ｎは任意の正の整数）を生成し、このｎ個の受信信号の加算により加算カーブＹＰ２３を得る。
【００１９】
同様にして、図７において、時間軸上のある１点を基準時刻とし、この基準時刻から最初に訪れる送信信号Ｔ１７の立ち下がりエッジまでの時間であるＮ１、次の立ち下がりエッジまでの時間であるＮ２、同じく３番目のエッジまでの時間であるＮ３、同じくｎ番目のエッジまでの時間であるＮｎを計測し、受信信号Ｒ１８をＮ１からＮｎまでの各々の時間分だけシフトした受信信号である受信信号ＲＮ１：３３、受信信号ＲＮ２：３４、受信信号ＲＮ３：３５〜受信信号ＲＮｎ：３６（ｎは任意の正の整数）を生成し、このｎ個の受信信号の加算により加算カーブＹＮ３７を得る。
【００２０】
この結果、図８は、この発明による実施の形態２のレーダ装置における加算カーブに関する動作原理を示した図である。この発明によれば、送信信号の立ち下がりのタイミングで加算した加算カーブＹＮ３７と、送信信号の立ち上がりのタイミングで加算した加算カーブＹＰ２３の２つの加算カーブを得られるが、この２つを加算、又は比較することによりその交点３８を求めることができ、この交点３８と基準時刻との差より目標物までの距離Ｒを算出することができる。この時のこの交点３８付近における傾きＱＸは、上記２つのカーブの傾きの差となるので、数３で表される。
【００２１】
【数３】

【００２２】
この実施の形態２によれば、２つの加算カーブを利用し、２つカーブの交点を求め、数１より目標までの距離Ｒを算出しているため、レーダ装置の受信機及びカオス信号処理部の回路における経時的な性能劣化、瞬時的な受信信号レベルの変動が発生した場合でも、２つのカーブが同じ方向へ変位するとした場合は、距離測定精度の劣化を防ぐことができ、高い精度の距離測定を維持することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、レーダ装置の受信機及びカオス信号処理部の性能劣化、及び瞬時的な受信信号レベルの変化に影響を受けずに目標物までの距離を高精度で測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１のレーダ装置を示した図である。
【図２】この発明による実施の形態１のレーダ装置におけるカオス信号処理部の回路を示した図である。
【図３】この発明による実施の形態１のレーダ装置における動作原理を示した図である。
【図４】この発明による実施の形態２のレーダ装置を示した図である。
【図５】この発明による実施の形態２のレーダ装置におけるカオス信号処理部の回路を示した図である。
【図６】この発明による実施の形態２のレーダ装置における動作原理（１）を示した図である。
【図７】この発明による実施の形態２のレーダ装置における動作原理（２）を示した図である。
【図８】この発明による実施の形態２のレーダ装置における加算カーブに関する動作原理を示した図である。
【符号の説明】
１ノイズ信号源、２２値化回路、３送信機、４送信アンテナ、５送信波、６目標物、７受信波、８受信アンテナ、９受信機、１０カオス信号処理部、１１レジスタ群、１２レジスタシフトクロック、１３受信信号、１４Ｄフリップフロップ群、１５送信信号、
１６加算器（＋）群、１７送信信号Ｔ、１８受信信号Ｒ、
１９受信信号ＲＰ１、２０受信信号ＲＰ２、２１受信信号ＲＰ３、
２２受信信号ＲＰｎ、２３加算カーブＹＰ、２４ピーク間隔Ｓ、
２５加算値０軸上との交点、２６加減算器群、２７受信信号ＲＤ１、
２８受信信号ＲＤ２、２９受信信号ＲＤ３、３０受信信号ＲＤｍ、
３１加算カーブＹＤ、３２加算器（−）群、３３受信信号ＲＮ１、
３４受信信号ＲＮ２、３５受信信号ＲＮ３、３６受信信号ＲＮｎ、
３７加算カーブＹＮ、３８２つの加算カーブの交点。

Claims

周期性の低いランダム信号であるカオスコードを発生するノイズ信号源と、
このノイズ信号源からの信号を２値化し送信信号とする２値化回路と、
この２値化された信号を高周波に重畳して電波として目標物に照射するための送信機及び送信アンテナを備えた電波送信部と、
目標物から反射してきた電波を受信するための受信アンテナ及び受信機を備えた電波受信部と、
上記送信信号の周波数に対して充分に早い周期で動作するレジスタシフトクロック発生部と、
上記電波受信部で受信した信号をこのシフトレジスタクロック発生部のシフトレジスタクロックの立ち上がり又は立ち下がりで複数のレジスタに格納し、これらレジスタ間でシフト動作するレジスタ群と、
このレジスタ群に格納されている上記電波受信部からの受信信号を、上記送信信号の立ち上がりと立ち下がり時点で記憶する複数のＤフリップフロップから成るＤフリップフロップ群と、
このＤフリップフロップ群から送出されるデータを上記送信信号の立ち上がりで加算し、立ち下がりで減算する複数の加減算器から成る加減算器群と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
周期性の低いランダム信号であるカオスコードを発生するノイズ信号源と、
このノイズ信号源からの信号を２値化し送信信号とする２値化回路と、
この２値化された信号を高周波に重畳して電波として目標物に照射するための送信機及び送信アンテナを備えた電波送信部と、
目標物から反射してきた電波を受信するための受信アンテナ及び受信機を備えた電波受信部と、
上記送信信号の周波数に対して充分に早い周期で動作するレジスタシフトクロック発生部と、
上記電波受信部で受信した信号をこのシフトレジスタクロック発生部のシフトレジスタクロックの立ち上がり又は立ち下がりで複数のレジスタに格納し、これらレジスタ間でシフト動作するレジスタ群と、
このレジスタ群に格納されている上記電波受信部からの受信信号を、上記送信信号の立ち上がりと立ち下がり時点で記憶する複数のＤフリップフロップから成るＤフリップフロップ群と、
このＤフリップフロップ群から送出されるデータを上記送信信号の立ち上がりで加算する複数の加減算器から成る第一の加減算器群と
上記Ｄフリップフロップ群から送出されるデータを上記送信信号の立ち下がりで加算する複数の加減算器から構成される第二の加減算器群と
上記受信信号を上記送信信号の立ち上がりで加算した加算カーブと、上記受信信号を上記送信信号の立ち下がりで加算した加算カーブとを比較し、その交点を求める交点検出回路と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。