JP2005249731A - スペクトラム拡散レーダ装置における評価方法およびスペクトラム拡散レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペクトラム拡散レーダ装置に対する評価を行う場合、当該評価装置に大量の詳細データを転送するときにそのデータ転送がスムーズに行えないといった問題を解決する。
【解決手段】 通常動作モード時において、スライド単位検出を、送信符号を所定ビットずつスライドさせながら複数回実行して、ターゲット検出処理を行うスペクトラム拡散レーダ装置に対する評価方法であって、評価モードが設定されたとき、前記スライド単位検出の処理を停止する第１ステップと、前記スライド単位検出において取得したスライディング相関値のデータを当該評価手段に転送する第２ステップと、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スペクトラム拡散レーダ装置における評価方法、すなわちスペクトラム拡散方式によるレーダ装置において同装置の性能あるいは機能を評価するための方法であって、特に静的評価方法に関するものである。

スペクトラム拡散レーダ装置は、周知のとおり、送信符号にてキャリアを変調してこれを拡散し送信信号とする一方、レーダの被測定物から反射した受信信号を逆拡散して受信符号を得、これら送信符号と受信符号との相関値に基づいて、該被測定物までの距離を測定するものである。

このようなスペクトラム拡散レーダ装置を開発するに際しては、同装置の性能や機能についての評価が不可欠である。またそのようなスペクトラム拡散レーダ装置をユーザに向けて工場出荷するに際しても、同装置の性能や機能に関する評価試験は重要である。

かかる評価は、被測定物（ターゲット）を静止させた状態で行うので、本発明では上述のように「静的」評価と呼ぶ。一方、「動的」は、スペクトラム拡散レーダ装置が例えば前方を走行中の車両を追尾しながら距離測定を行う通常動作モードに対応する。

なお、スペクトラム拡散通信方式の装置において評価を行う公知技術としては、下記の〔特許文献１〕がある。

この特許文献１に開示される直接拡散通信方式の評価装置は、従来の、直接拡散通信方式の装置を評価する手法によると大電力が必要となると共に該評価装置が大規模になってしまう、という問題を解決することができるようにしたものである。

一方、本発明が解決すべき課題は次節に述べるとおりであって、上記特許文献１の問題点とは異なる。

特許第２５８０８８５号明細書

スペクトラム拡散レーダ装置においては、距離測定を行うプロセスの１つとして重要なものに「スライディング相関演算」プロセスがある。このプロセスでは、送信符号のパターンはそのままで、そのパターンを、１ビットずつ順次スライドさせながら、受信符号との相関演算を毎回実行し、前述の相関値を取得していく。

さらに上記の取得した相関値に対し、いわゆる「電圧平均」演算および「電力平均」演算が施されて「平均化処理」が行われる。この平均化処理はＳ／Ｎの向上のために行われるもので、このようにしてＳ／Ｎを向上させた低ノイズのデータは、いわゆる「ターゲット検出」処理に供される。この処理では上記相関値のピークを割り出し、もしピークがあれば被測定物（ターゲット）との距離を求めてメモリに記憶し、一連の測距シーケンスを完了する。この一連の測距シーケンスは、予め定めた測距レンジ（例えば２００ｍ等）について、時系列的に繰り返される。

以上のようなプロセスを実行するスペクトラム拡散レーダ装置に対する本発明の評価方法は、（ｉ）マイコンによる上記のスライディング相関演算後のデータすなわち詳細データ（生データ）を取得し、（ii）その取得した詳細データを該マイコンからコンピュータ（評価装置）に転送し、（iii）転送された詳細データと該コンピュータにおいてシミュレーションにより得たデータとを比較等して、当該スペクトラム拡散レーダ装置の性能や機能を解析する、という３つの工程を有するものである。

ところで、スペクトラム拡散レーダ装置を既述の「通常動作モード」にすると、送信符号パターンを１スライド単位で時系列的に１ビットシフトしながら、「１スライド単位検出」→「１スライド単位検出」→…のように繰り返されて、上述した一連の測距シーケンスが実行される。

このような測距シーケンスの中で、スペクトラム拡散レーダ装置が「評価モード」に入ると、その測距シーケンスがスムーズに実行できなくなるという不都合が生じることが分かった。そしてこれは、上述した方法における上記工程（ii）に起因することが判明した。その理由は、上記工程（ｉ）のスライディング相関演算において取得した詳細データのデータ量が余りにも大量で、上記マイコンから上記コンピュータへの転送バスの転送速度では追い付けず、データ転送の停滞を引き起こしてしまうことにある。

ちなみに上記「通常動作モード」では、上記スライディング相関演算において取得した大量の詳細データは引き続いて一定チップ数毎に平均値がとられた上で（平均処理済みのデータは廃棄）、さらにピーク検出に供されるので、大量の詳細データが滞留してターゲット検出処理に支障を及ぼすということはない。

したがって本発明は、上記問題点に鑑み、スペクトラム拡散レーダ装置の「通常動作モード」中に上記「評価モード」に入っても、その評価モードに不可欠な詳細データの転送がスムーズに行える評価方法を提供することを目的とするものである。

図１は本発明に係る評価方法の基本ステップを表す図である。

図示するとおり、本発明に係る評価方法は基本的に、第１ステップＳ１１と第２ステップＳ１２とを含んでなる。これについてさらに詳しく説明する。

まず本発明は次のような評価方法を前提とするものである。すなわち、通常動作モード時において、送信符号の送出とスライディング相関演算とを含むスライド単位検出を、その送信符号を所定ビット（例えば１ビット）ずつスライドさせながら複数回実行して、ターゲット検出処理を行うようなスペクトラム拡散レーダ装置に対して適用する評価方法である。

そしてこのような評価方法において、本発明を特徴づける第１の基本ステップＳ１１と第２の基本ステップＳ１２は、次のとおりである。

第１ステップＳ１１では、スペクトラム拡散レーダ装置に対して評価モードが設定されたとき、この設定の後に実行すべき上記のスライド単位検出の処理を停止し、
第２ステップＳ１２では、上記の停止中にその設定時にスライド単位検出において取得したスライディング相関値を表すデータ群を当該評価手段に転送し、
第３ステップＳ１３において、その評価手段により目的とする評価を行う。なお、この評価手段とは、本発明にて言及する評価を実施する装置すなわち評価装置（あるいは評価システム）のことである。

本発明の評価方法によれば、スペクトラム拡散レーダ装置から送出される大量のスライディング相関値を表すデータ群によって、評価装置等へ転送し切れないデータが滞留し、目的とする評価ができなくなる、といった問題を回避することができる。

本発明によりもたらされる効果を明確にするため、まず初めに、スペクトラム拡散レーダ装置について図を参照しながら説明する。

図１１は一般的なスペクトラム拡散レーダ装置を示すブロック図である。

本図において、スペクトラム拡散レーダ装置１０は、図示する主要な構成ブロック１１〜１９を含んでなる。

まず符号生成部１１は所定の送信符号を生成し、これを拡散部１２に入力する。この拡散部１２において、キャリア発生部１３からのキャリアをその送信符号により変調し、変調された送信信号をターゲットＴＧすなわち被測定物に向けて送信アンテナ１４より放射する。

一方該レーダ装置１０の受信側では、上記ターゲットＴＧからの反射波を受信アンテナ１５で受け、この受信信号を復調部１６にて上記キャリアを用いてダウンコンバートした後、逆拡散部１７に入力する。ここでは、上記符号生成部１１からの上記送信符号にて上記受信信号を逆拡散（乗算）し、受信符号を得る。

その後、上記の送信符号と受信符号とを相関取得部１８に入力し、前述したスライディング相関演算を両符号に対して行う。このとき、上記送信符号を１ビット（１チップ）ずつ順次スライドさせる。なお、ここで言う送信符号は、予め定めた測定距離（測定レンジ）以上の長さを持った符号である。

かくして得られたスライディング相関値は、次段のターゲット検出処理部１９に供給される。このターゲット検出処理部１９では、Ａ／Ｄサンプル操作や既述の平均化処理等を行うため、これを例えばマイコンにて構成している。本発明に係る評価方法は、このターゲット検出処理部１９と連携する、コンピュータ（ＰＣ）からなる評価装置によって実施される。

図２は本発明で用いる評価装置の位置付けを示す図である。

本図における参照番号２０がその評価装置を表しており、データ転送バス２１を介して前述のターゲット検出処理部（マイコン）１９に接続している。このマイコン内には、Ａ／Ｄサンプル部１９ａやＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１９ｂ等が形成され、またメモリ１９ｃ等が内蔵されている。このＬＰＦ部１９ｂは既述した平均化処理に供される。これをもう少し詳しく次に説明する。なお、マイコン１９の出力ＯＵＴは、例えば追突防止アラーム発生やクルーズコントロールシステム等に利用される。

図３は図２におけるターゲット検出処理部１９で実行される処理のイメージを表す図である。ただし、２００チップ（ｃｐ）の５回電圧平均をとり（図３の３）参照）、さらに５回の電力平均をとる（図３の２）参照）例を示す。

図３の１）は一連の測距シーケンスの一測距単位（“１ｓｅｔ”）が４連続している様子を示す。この“１ｓｅｔ”において、予め定めた既述の測距レンジ（例えば０ｍ→２００ｍ）がカバーされ、この測距レンジが繰り返される。

その測距レンジの一単位を拡大して展開すると、図３の２）に示すように“５００ｓｌｉｄｅ”が５回連続し、後述の電圧平均に加えてさらなるノイズ除去が行われる。

この“５００ｓｌｉｄｅ”の一単位を拡大して展開すると、図３の３）に示すごとくなる。“５００ｓｌｉｄｅ”の１つである“１ｓｌｉｄｅ”は、２００チップ（ｃｐ）の５連続からなり、全体で１０００（＝５×２００）チップ（ｃｐ）である。

２００チップ分の相関値は、４）に示すＡ／Ｄサンプルタイミング（１）によって毎回サンプリングされ、５サンプルで“１ｓｌｉｄｅ”をなす。そして既述の送信符号を１ビット（“１ｃｐ”）ずらして次の“１ｓｌｉｄｅ”が同様に開始する。さらにまた１ビット（１ｃｐ）ずらして最後に５００ｓｌｉｄｅに至って終了する。これがスライディング相関演算であり、ノイズ除去（既述のＳ／Ｎの向上）のために、“１ｓｌｉｄｅ”ずつの電圧平均がＬＰＦ部１９ｂ（図２）によってとられる。このタイミングは、５）のＡ／Ｄサンプルタイミング（２）に従う。

図３の３）に示す１ｃｐが実距離で例えば１０ｃｍに相当するとすれば、５００ｓｌｉｄｅ分で５０ｍ（＝５００×１０ｃｍ）であり、同図の１）の“１ｓｅｔ”は２５０ｍ（＝５０ｍ×５）に相当する。

今仮に、説明を単純にするため、５ｃｍ先にターゲットＴＧが存在したとすると（往復１０ｃｍ）、図３の３）の２番目に現れる“１ｓｌｉｄｅ”のスライディング相関値がピークを示すことになる。この相関特性の例をグラフで示すと以下のとおりである。

図４は相関特性の一例を示すグラフである。本グラフの縦軸はスライディング相関値を示し、横軸はターゲットＴＧとの距離を示す。

本グラフの例では、相関値のスレッショルドＴＨを超えるピークが４つ現れている。つまり、左端の直接波によるものを除くと、３つのピークすなわちターゲット（ＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３）がそれぞれの距離に存在していることを示している。

上記の図４および前述の図３によって、スライディング相関演算の概要を示したが、もう少し具体的にフローチャートで示すと図５および図６のようになる。

図５は通常動作モードでのフローチャート（その１）であり、
図６は同フローチャート（その２）である。

符号生成部１１より送信符号（ｃｏｄｅ）ｃ（Ｎ）を出力する（ステップＳ２１）。このＮは、図３の例を用いると、図３の３）に示す５００ｓｌｉｄｅに相当するＮ＝５００である。

ステップＳ２２で初期値を設定した値、ｊを１ずつカウントアップする（ステップＳ２４）。このカウントアップはｊ＝５００を超えるまで（ステップＳ２７のＮＯ）続行する。

上記のようにｊを１ずつカウントアップして順次、受信符号ｒ（Ｎ）とのスライディング相関演算（ステップＳ２５）および電圧平均処理（ステップＳ２６）を行う。これは図３の例によれば３）に相当する。

以上の動作を、図３の２）の例によれば５回繰り返して（ステップＳ２８とＳ２３）、電力平均処理が行われる。その５回は、ステップＳ２８のＭをＭ＝５と設定することに相当する。

かくして電力平均処理（ステップＳ３１、図６）が完了すると、図４に示す相関値のピークを探索する。これがターゲット検出であり（ステップＳ３２）、その結果はメモリに記憶される（ステップＳ３３）。このメモリは図２に示すメモリ１９ｃである。

さらに、図３の１）の例によれば４つの“１ｓｅｔ”を繰り返す（ステップＳ３４のｎ＝４）。

次に本発明の主題である評価装置２０（図２）による「評価モード」について説明する。図１において既に説明したように、本発明の特徴をなす２つの基本ステップは、スペクトラム拡散レーダ装置１０に対して評価モードが設定されたとき、この設定の後に実行すべきスライド単位検出の処理を停止する第１ステップおよび、この停止中にその設定時にスライド単位検出において取得したスライディング相関値を表すデータ群を当該評価手段（２０）に転送する第２ステップである。

ここでの「スライド単位検出」は、図３の例を参照すると、同図３）の“１ｓｌｉｄｅ”分の検出（スライディング相関演算と電圧平均処理）に相当するものであり、特に同図４）のＡ／Ｄサンプルタイミング（１）で取得した２００ｃｐ毎のデジタルデータが、詳細データ（生データ）として、評価装置２０にとっては重要である。しかしその２００ｃｐ分のデータ１つをとっても、１チップが例えば１Ｇｂｐｓオーダであることを考えれば、相当なデータ量となり、既述したように従来は、データ転送バス２１でのネックを生じ、転送データの停滞を招いてスムーズな評価が行えなかった。これを解消したのが上記の第１ステップＳ１１と第２ステップＳ１２である。これを図解的に示すと、図７のようになる。

図７は図１のステップを図解的に説明するための図である。

本図の上段は「通常動作モード」に相当し、下段は「評価モード」に相当する。

例えば時刻ｔ０において評価装置（コンピュータ）２０より、評価モード開始コマンドがターゲット検出処理部（マイコン）１９に与えられると、繰り返し実行された「スライド単位検出」３１はそれよりあと時刻ｔ１より停止され、そのとき（ｔ０→ｔ１）、マイコン１９に蓄積された既述の詳細データ（生データ）が、時刻ｔ２以降コンピュータ２０にデータ転送バス２１を通して送られる（「データ転送」３２）。時刻ｔ１→ｔ２は、マイコン１９内でのデータ転送開始準備期間である。なお、上記のマイコン１９内における詳細データの蓄積は、メモリ１９ｃ（図２）の所定エリアに行えばよい。大量のデータの転送は、本来の「スライド単位検出」を停止している間（「検出停止」）に行う。そして送信符号の生成が、例えば図５のｃ（３４）で停止されたならば、上記データ転送３２の終了後は、ｃ（３５）からその生成を開始すればよい。以上のような処理フローを、図５および図６のように表すと図８および図９のようになる。

図８は評価モードでのフローチャート（その１）であり、
図９は同フローチャート（その２）である。

図８を図５と比較すると、ステップＳ２４が“ｊ＝１”となり、ステップＳ２３，Ｓ２７およびＳ２８がスルーとなったことである。

そして図９では、図６のステップＳ３２，Ｓ３３およびＳ３４に代えて、ステップＳ４１，Ｓ４２およびＳ４３が実行される。

ステップＳ４１は、図３の３）と４）に示すＡ／Ｄサンプルデータの取得を行い、ステップＳ４２は、図１のステップＳ１２および図７の３２に相当する「データ転送」を行い、ステップＳ４３は図１のステップＳ１３に示す本来の評価・解析を行う。このような図８および図９に示す一連の評価モードを、図３に即して描き直すと図１０のようになる。

図１０は本発明に係る評価モードを図３に即して表す図である。

１）にて送信符号を生成し、
２）にて逆拡散符号を得、これらの相関演算をして、
３）にてその電圧平均をとり、
４）にてさらにその電力平均をとってノイズを低減したアナログデータとなし、
５）Ａ／Ｄサンプリングにて対応するデジタルデータに変換すると同時にメモリに蓄積し、
６）そのメモリの蓄積データを、データ転送バス２１を介して評価装置（コンピュータ）２０に送る。

なおこれまでの説明では、１つの「スライド単位検出」期間で取得したスライディング相関値を、上記「データ転送」の対象としてきたが、連続する複数の「スライド単位検出」期間で取得したスライディング相関値のデータ群をその対象としてもよい。

ただし、そのスライド単位検出の数は、マイコン１９からコンピュータ２０へデータ転送する際にデータ転送バス２１に許容されるデータ量を超えない範囲で定める必要がある。

以上、本発明の評価方法を、マイコン１９とコンピュータ２０とを組み合せたシステムのもとで説明してきたが、本発明の特徴はこのマイコン１９のみについても見出すことができる。これはマイコン１９内のＲＯＭに通常内蔵されるプログラムに、本発明の評価方法の特徴を見出すことができるからである。このプログラムは、第１のプログラムＰ１と第２のプログラムＰ２であり、これらをセットにして該ＲＯＭに保持する。

上記第１のプログラムＰ１は、第１動作モード時において、送信符号の送出とスライディング相関演算とを含むスライド単位検出を、該送信符号を所定ビットずつスライドさせながら複数回実行して、ターゲット検出処理を行うプログラムである。

また上記第２のプログラムＰ２は、第２動作モードが設定されたとき、この設定の後に実行すべきスライド単位検出３１の処理を停止する第１ステップと、この停止中にその設定時にスライド単位検出３１において取得したスライディング相関値を表すデータ群を外部に転送する第２ステップと、を実行するプログラムである。

ここに上記の第１動作モードは、既述した「通常動作モード」に相当し、上記の第２動作モードは、既述した「評価モード」に相当する。

本発明によれば、スペクトラム拡散レーダ装置の評価試験のみならず、前述した特許文献１に開示されるような直接拡散通信方式を用いた通信機を、データ転送バスを介して外部の装置により評価し試験するような場合にも、応用することができる。

本発明に係る評価方法の基本ステップを表す図である。 本発明で用いる評価装置の位置付けを示す図である。 図２におけるターゲット検出処理部１９で実行される処理のイメージを表す図である。 相関特性の一例を示すグラフである。 通常動作モードでのフローチャート（その１）である。 通常動作モードでのフローチャート（その２）である。 図１のステップを図解的に説明するための図である。 評価モードでのフローチャート（その１）である。 評価モードでのフローチャート（その２）である。 本発明に係る評価モードを図３に即して表す図である。 一般的なスペクトラム拡散レーダ装置を示すブロック図である。

符号の説明

１０…スペクトラム拡散レーダ装置
１１…符号生成部
１２…拡散部
１３…キャリア発生部
１６…復調部
１７…逆拡散部
１８…相関取得部
１９…ターゲット検出処理部（マイコン）
１９ａ…Ａ／Ｄサンプル部
１９ｂ…ＬＰＦ部
１９ｃ…メモリ
２０…評価装置（コンピュータ）
２１…データ転送バス
３１…スライド単位検出
３２…データ転送

Claims (5)

1. 通常動作モード時において、送信符号の送出とスライディング相関演算とを含むスライド単位検出を、該送信符号を所定ビットずつスライドさせながら複数回実行して、ターゲット検出処理を行うスペクトラム拡散レーダ装置に対する評価方法であって、
   前記スペクトラム拡散レーダ装置に対して評価モードが設定されたとき、この設定の後に実行すべき前記スライド単位検出の処理を停止する第１ステップと、この停止中にその設定時に前記スライド単位検出において取得したスライディング相関値を表すデータ群を当該評価手段に転送する第２ステップと、を有することを特徴とするスペクトラム拡散レーダ装置の評価方法。
2. 前記第２ステップにおいて転送すべきデータ群を、連続する複数の前記スライド単位検出において取得したスライディング相関値を表すデータ群とすることを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
3. アナログの前記スライディング相関値を所定のＡ／Ｄサンプルタイミングでデジタルに変換したデータ群を、前記データ群とすることを特徴とする請求項１または２に記載の評価方法。
4. 前記複数のスライド単位検出の数は、前記スペクトラム拡散レーダ装置から前記評価手段へデータ転送する際に許容されるデータ量を超えない範囲で定めることを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
5. 第１動作モード時において、送信符号の送出とスライディング相関演算とを含むスライド単位検出を、該送信符号を所定ビットずつスライドさせながら複数回実行して、ターゲット検出処理を行う第１のプログラムと、
   第２動作モードが設定されたとき、この設定の後に実行すべき前記スライド単位検出の処理を停止する第１ステップと、この停止中にその設定時に前記スライド単位検出において取得したスライディング相関値を表すデータ群を外部に転送する第２ステップと、を実行する第２のプログラムと、を有することを特徴とするスペクトラム拡散レーダ装置。

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