JP2005241259A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 漏れ電波がある環境においても対象物の距離を測定できるパルスレーダ装置の提供。
【解決手段】 パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、あらかじめ対象物が無い環境において前記受信部からの信号を記憶するための記憶装置と、前記受信部からの信号と記憶装置の信号とを比較して対象物の存在を判断するための比較器と、前記比較器により対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物に向けて電波を送信し、対象物からの反射波を受信し、電波を送信した時間と、電波を受信した時間と、の時間遅延より対象物までの距離を算出するパルス方式のレーダ装置に関するものである。

従来からのパルスレーダ装置としては、例えば、特開平７−７２２３７号公報に記載されているものがある。このパルスレーダ装置１０１は、パルス信号を送出するパルス信号送出手段１０５ａ及び反射パルスを受信する反射パルス信号受信手段１０５ｂを有するレーダヘッド１０５と、大別して反射パルス信号受信手段１０５ｂの受信する信号をサンプリングするサンプリング手段１０６Ａ及びサンプリング結果をサンプリング点毎に順次加算して記憶する記憶手段１０６Ｂを有する演算記憶手段１０６と、主に記憶手段１０６Ｂの記憶するデータの内容から反射パルスの有無を判定する機能を有する判定手段１０７と、レーダ装置全般、すなわちパルス信号送出手段１０５ａの駆動を制御する機能、演算記憶手段１０６のサンプリング手段１０６Ａ及び記憶手段１０６Ｂの起動を制御する機能、さらに判定手段１０７の起動を制御する機能を有するパルス制御部１０８と、を備えて構成されている
このように構成されたパルスレーダ装置１０１は、パルス信号送出手段１０５ａ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受信手段１０５ｂ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が、パルス信号送出手段１０５ａの送出タイミング後の一定の１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各々に対応する加算手段に与える。そこで、加算手段が送出手段による信号の所定の送出回数分ずつこの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、判定手段が加算手段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である。

しかしながら、このパルスレーダ装置１０１は、パルス信号送出手段１０５ａからの反射信号ではない信号がレーダ回路内で受信した信号、もしくはレーダのレドム内で受信される信号等のいわゆる漏れ電波によって、対象物による反射波を検出できない場合があった。
特開平７−７２２３７号公報

本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、漏れ電波がある環境においても対象物の距離を測定できるパルスレーダ装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本願発明は、パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、あらかじめ対象物が無い環境において前記受信部からの出力信号を記憶するための記憶装置と、前記受信部からの出力信号と記憶装置の出力信号とを比較して対象物の存在を判断するための比較器と、前記比較器により対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるものである。

パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断することができる受信信号切替手段と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断した際に前記受信部からの出力信号を記憶する記憶装置と、前記受信部によって受信した出力信号と前記記憶装置の出力信号を比較して対象物の存在の有無を判断する比較器と、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した波形との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるものである。

パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、前記受信部からの出力信号を記憶するための第１の記憶部を有する記憶装置と、前記記憶装置が記憶した信号の次に出力された前記受信部からの出力信号と前記記憶装置の出力信号とを比較して前記対象物の存在の有無を判断するための比較器と、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるものである。

あらかじめ対象物が無い環境において前記受信部からの出力信号を記憶するための第２の記憶部を有する記憶装置を備え、起動時は前記第２の記憶部からの出力信号と前記受信部との出力信号を比較して前記対象物の存在を判断し、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記第１の記憶部が記憶した次に出力された前記受信部からの出力信号と前記第１の記憶部の出力信号とを比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するのが好ましい。

前記受信アンテナからの入力信号を遮断することができる信号切替手段と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断した際に前記受信部からの出力信号を記憶するための第３の記憶部を有する記憶装置と、を備え、前記比較器は、起動時に前記第３の記憶部からの出力信号と前記受信部からの出力信号とを比較して前記対象物の有無を判断し、前記比較器により対象物の存在があると判断された場合は、前記第１の記憶部が記憶した信号の次に出力された前記受信部からの出力信号と前記第１の記憶部の出力信号とを比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するのが好ましい。

本願発明のパルスレーダ装置においては、パルスレーダ装置の内部回路からの漏れ電波による誤検出を減らすことができる。

図１は、本願の請求項１に対応した第１の実施形態であるパルスレーダ装置１である。このものは、図１に示すように、パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部２と、送信部２を制御するためのパルス制御部３と、受信アンテナ４ａを有し、前記対象物からの反射波を受信するための受信部４と、あらかじめ対象物が無い環境において受信部４の出力信号を記憶する記憶装置５と、受信部４からの出力信号と記憶装置５の出力信号を比較し対象物の存在を判断するための比較器６と、比較器６により対象物の存在があると判断された場合、パルス制御部３と比較器６が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出する距離測定部７と、を備えている。

次に、この実施形態の動作について、図２に示す波形に基づいて説明する。

図２（ａ）は、受信部４の出力信号である。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示しており、対象物がある場合の出力信号である。この出力信号は、対象物からの反射波以外の電波、例えば、送信部内の回路の漏れ電波を受信アンテナ４ａが受信した信号も含まれている。

図２（ｂ）は、記憶装置５に記憶される信号である。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示している。この図は、例えば、パルスレーダ装置１の製造時に対象物の無い状態、又は、パルスレーダ装置１の前面に適当な電波吸収材を設置するなどの手段によって受信アンテナ４ａに入力される電波を遮断した状態での受信部４からの出力信号を記憶装置５に記憶したものである。すなわち、この信号は、送信部内の回路の漏れ電波を含んだ信号になっている。

図２（ｃ）は、図２（ａ）の信号と、図２（ｂ）の信号と、を比較器６に入力して、比較器６が信号処理したものである。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示している。この信号は、図２（ａ）の信号から送信部内の回路の漏れ電波を除去したものである。

従って、このように構成されたパルスレーダ装置１は、受信アンテナ４ａによって受信した信号のみを抽出することができるので、パルスレーダ装置１の内部回路からの漏れ電波による対象物の誤検出を減らすことができる。

図３、図４は、本願の請求項２に対応した第２の実施形態であるパルスレーダ装置１である。この実施形態は、前述した第１の実施形態とは、受信信号切替器８を付加したものであり、これ以外の構成要素は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

受信信号切替器８は、スイッチ８ａを有し、受信アンテナ４ａと受信部４との間の信号経路の間に設けられ、受信アンテナ４ａからの入力信号を遮断することができるものである。

次に、この実施形態の動作について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、パルスレーダ装置１の電源（図示せず）を入れると動作が開始(Ｓ1)される。パルスレーダ装置１の動作が開始されると、受信信号切替器８により受信アンテナ４ａからの入力信号が受信部４に入力されないようになる（Ｓ２）。記憶装置５は、この状態の受信部４かの出力信号を記憶する（Ｓ３）。

次に、受信信号切替器８により受信アンテナ４ａからの入力信号が受信部４に入力されるようにする（Ｓ４）。この状態で、比較器６が、受信部４の出力信号と記憶装置５に記憶された出力信号を比較（Ｓ５）する。そして、その結果より対象物の存在判定をおこなう（Ｓ６）。

次に、距離測定部７が、パルス制御部３と比較器６が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出する。

このように構成されたパルスレーダ装置１は、受信信号切替器８のスイッチ８ａを制御することにより、受信アンテナ４ａの入力信号が受信部４に入力されない状態、すなわち、内部漏れ電波による信号を受信部４が任意に出力することができる。

従って、受信アンテナ４ａからの信号が受信部４に入力される状態での受信部４の出力信号と記憶装置５に記憶された信号を比較器６が比較することによって外部対象物による反射信号のみを抽出することができるので、パルスレーダ装置１の内部回路からの漏れ電波による対象物の誤検出を減らすことができる。

図５、図６は、本願の請求項３に対応した第３の実施形態であるパルスレーダ装置１である。この実施形態は、前述した第１の実施形態とは、記憶装置５の機能が違うものであり、それら以外の構成要素は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

記憶装置５は、受信部４から出力信号を一時的に記憶し、記憶した信号を次の受信部４から出力信号が出力されるタイミングで後述の比較器６に出力すると共に、この受信部４から出力信号を記憶する第１の記憶部５ａを有している。

図６（ａ）は、受信部４の出力信号である。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示しており、対象物がある場合の出力信号である。この信号は、対象物からの反射波以外の電波、例えば、送信部内の回路の漏れ電波を受信アンテナ４ａが受信した信号も含まれている。

図６（ｂ）は、第１の記憶部５ａに記憶される信号である。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示している。この図は、図６（ａ）で示した、受信部４が出力した信号の前回のタイミング出力された信号である。

図６（ｃ）は、比較器６に入力された図６（ａ）、図６（ｂ）の信号を信号処理したものである。この図は、横軸に時間、縦軸に信号の大きさを示している。この信号は、図６（ｂ）の信号から図６（ａ）の信号を引いたものである。

このように構成されたパルスレーダ装置１は、記憶装置５に記憶した前回のタイミングの受信部４からの出力信号が比較器６に入力され、これと受信部４の出力信号とを比較することによって、受信部４からの出力信号は、前回のタイミングからの差分情報のみを抽出することができる。

従って、対象物がパルスレーダ装置１に対して移動している場合に、内部漏れ電波に加えて、対象物とは関係しない外部雑音の影響も除去されず、誤検出を減らすことができる。

図７、図８は、本願の請求項４に対応した第４の実施形態であるパルスレーダ装置１である。この実施形態は、前述した第３の実施形態とは、記憶装置５の機能を変え、記憶信号切替器９を付加したものであり、それら以外の構成要素は第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。

記憶装置５は、受信部４から出力信号を一時的に記憶し、記憶した信号を次の受信部４から出力信号が出力されるタイミングで後述の比較器６に出力すると共に、この受信部４から出力信号を記憶する第１の記憶部５ａと、あらかじめ対象物が無い環境において受信部４からの信号を記憶するための第２の記憶部５ｂと、を備えている。

記憶信号切替器９は、第１の記憶部５ａの出力、又は、第２の記憶部５ｂａの出力のどちらか一方を比較器６に入力するためのものである。

次に、この実施形態の動作について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、パルスレーダ装置１の電源（図示せず）を入れると動作が開始(Ｓ1)され、記憶信号切替器９により、第２の記憶部５ｂからの信号が比較器６に入力される（Ｓ２）。そして、比較器６は、第２の記憶部５ｂの信号と、受信部４の出力信号とを比較して対象物の有無を判定する（Ｓ３）。

次に、比較器６が、対象物がないと判定した場合（Ｓ４）、記憶信号切替器９は、その状態を維持する。すなわち、第２の記憶部５ｂａからの信号が比較器６に入力される。

また、比較器６が、対象物があると判定した場合（Ｓ４）、記憶信号切替器９により、第１の記憶部５ａからの信号が比較器６に入力（Ｓ５）され、受信部４からの出力信号と比較する。そして、距離測定部７は、パルス制御部３と比較器６が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出する。

従って、このように構成されたパルスレーダ装置１は、静止物体の誤検出を減らすとともに移動物体の誤検出を減らすことができるようになる。

図９、図１０は、本願の請求項５に対応した第５の実施形態であるパルスレーダ装置１である。この実施形態は、前述した第３の実施形態とは、記憶装置５及び記憶信号切替器９の機能を変え、受信信号切替器８を付加したものであり、それら以外の構成要素は第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。

記憶装置５は、受信部４から出力信号を一時的に記憶し、記憶した信号を次の受信部４から出力信号が出力されるタイミングで後述の比較器６に出力すると共に、この受信部４から出力信号を記憶する第１の記憶部５ａと、後述する受信信号切替器８が受信アンテナ４ａからの入力信号を遮断した場合の受信部４の出力信号を記憶する第３の記憶部５ｃを備えている。

受信信号切替器８は、スイッチ８ａを有し、受信アンテナ４ａと受信部４との間の信号経路の間に設けられ、受信アンテナ４ａからの入力信号を遮断することができるものである。

記憶信号切替器９は、第１の記憶部５ａの出力、又は、第３の記憶部５ｃの出力のどちらか一方を比較器６に入力するためのものである。

次に、この実施形態の動作について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、パルスレーダ装置１の電源（図示せず）を入れると動作が開始(Ｓ1)され、受信信号切替器８が受信アンテナ４ａからの信号を遮断し、その状態の受信部４の出力信号を第３の記憶部５ｃが記憶する（Ｓ２）。そして、比較器６は、第３の記憶部５ｃからの入力信号と受信部４からの出力信号を比較して対象物の有無を判定する（Ｓ３）。

次に、比較器６が、対象物がないと判定した場合（Ｓ４）、記憶信号切替器９は、その状態を維持する。すなわち、第３の記憶部５ｃからの信号が比較器６に入力される。

また、比較器６が、対象物があると判定した場合（Ｓ４）、記憶信号切替器９により、第１の記憶部５ａからの信号が比較器６に入力（Ｓ５）され、受信部４からの出力信号と比較する。そして、距離測定部７は、パルス制御部３と比較器６が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出する。

従って、このように構成されたパルスレーダ装置１は、静止物体の誤検出を減らすと共に、移動物体の誤検出を減らすことができるようになる。

第１の実施形態のブロック図である。 （ａ）は同上の受信部の出力波形、（ｂ）は記憶装置に記憶される信号の波形、（ｃ）は比較器の出力波形である。 第２の実施形態のブロック図である。 同上の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態のブロック図である。 （ａ）は同上の受信部の出力波形、（ｂ）は記憶装置に記憶される信号の波形、（ｃ）は比較器の出力波形である。 第４の実施形態のブロック図である。 同上の動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態のブロック図である。 同上の動作を示すフローチャートである。 特開平７−７２２３７号公報に記載された従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１ パルスレーダ装置
２ 送信部
３ パルス制御部
４ 受信部
４ａ 受信アンテナ
５ 記憶装置
５ａ 第１の記憶部
５ｂ 第２の記憶部
５ｃ 第３の記憶部
６ 比較器
７ 距離測定部
８ 受信信号切替器
９ 記憶信号切替器

Claims (5)

1. パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、あらかじめ対象物が無い環境において前記受信部からの出力信号を記憶するための記憶装置と、前記受信部からの出力信号と記憶装置の信号とを比較して対象物の存在を判断するための比較器と、前記比較器により対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるパルスレーダ装置。
2. パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断することができる受信信号切替手段と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断した際に前記受信部からの出力信号を記憶する記憶装置と、前記受信部によって受信した出力信号と前記記憶装置の出力信号を比較して対象物の存在の有無を判断する比較器と、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した波形との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるパルスレーダ装置。
3. パルス状の電波を対象物に向けて送信するための送信部と、該送信部を制御するためのパルス制御部と、受信アンテナを有し前記対象物からの反射波を受信するための受信部と、前記受信部からの出力信号を記憶するための第１の記憶部を有する記憶装置と、前記記憶装置が記憶した信号の次に出力された前記受信部からの出力信号と前記記憶装置の出力信号とを比較して前記対象物の存在の有無を判断するための比較器と、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記パルス制御部と前記比較器が比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出するための距離測定部と、を備えてなるパルスレーダ装置。
4. あらかじめ対象物が無い環境において前記受信部からの出力信号を記憶するための第２の記憶部を有する記憶装置を備え、起動時は前記第２の記憶部からの出力信号と前記受信部との出力信号を比較して前記対象物の存在を判断し、前記比較器により前記対象物の存在があると判断された場合は、前記第１の記憶部が記憶した信号の次に出力された前記受信部からの出力信号と前記第１の記憶部の出力信号とを比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出することを特徴とする請求項３記載のパルスレーダ装置。
5. 前記受信アンテナからの入力信号を遮断することができる信号切替手段と、前記受信アンテナからの入力信号を遮断した際に前記受信部からの出力信号を記憶するための第３の記憶部を有する記憶装置と、を備え、前記比較器は、起動時に前記第３の記憶部からの出力信号と前記受信部からの出力信号とを比較して前記対象物の有無を判断し、前記比較器により対象物の存在があると判断された場合は、前記第１の記憶部が記憶した信号の次に出力された前記受信部からの出力信号と前記第１の記憶部の出力信号とを比較した信号との時間遅延より対象物までの距離を算出することを特徴とする請求項３記載のパルスレーダ装置。

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