JP2006125947A - Radar system - Google Patents

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Takeshi Yokoyama
健 横山
Hideaki Shimoda
秀昭 下田
Tomohiro Mototani
智宏 本谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the distance and direction to an object by a simple constitution. <P>SOLUTION: This radar system has first and second transmission/reception circuit for transmitting transmission waves and receiving reception waves reflected from the object. The first transmission/reception circuit receives reception waves of transmission waves transmitted by the first transmission/reception circuit and reflected from the object and receives reception waves of transmission waves transmitted by the second transmission/reception circuit and reflected from the object, and the second transmission/reception circuit receives reception waves of transmission waves transmitted by the second transmission/reception circuit and reflected from the object. Through the use of the first and second transmission/reception circuit, the distances from the first and second transmission/reception circuits to the object are computed. By applying the laws of cosines to the computed distances to the object, the angles formed by the straight lines connecting the transmission/reception circuits to the object and the straight line connecting the two transmission/reception circuits to each other are computed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、送信波が送信されて受信波が受信されるまでの伝搬遅延時間に基づいて前記対象物までの距離と方向とを算出するレーダー装置に関するものである。   The present invention relates to a radar apparatus that calculates a distance and a direction to an object based on a propagation delay time from when a transmission wave is transmitted until a reception wave is received.

電磁波やレーザ等によるレーダー装置で、物体までの距離だけでなく、その物体がどの方位(角度)にあるかを検知する方法としていくつかの方法が提案されている。 Several methods have been proposed as a method for detecting not only the distance to an object but also in which direction (angle) the object is in a radar device using electromagnetic waves, lasers, or the like.

例えば、送信信号を左右に掃引し、受信波を受信するタイミングから物体の距離と角度の情報を得ている(例えば、特許文献1参照。)また、複数の異なる方向にレーダービームを送信し、物体から反射してきた各レーダービームが受信されるタイミングを計測することで距離と角度の情報を得るものもある(例えば、特許文献2参照。)。
特開平3−6473号公報 特開平3−57429号公報
For example, the transmission signal is swept left and right, and information on the distance and angle of the object is obtained from the timing of receiving the received wave (see, for example, Patent Document 1). Also, a radar beam is transmitted in a plurality of different directions, There is also one that obtains distance and angle information by measuring the timing at which each radar beam reflected from an object is received (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 3-6473 Japanese Patent Laid-Open No. 3-57429

しかし、特許文献1及び特許文献2が示す発明では、送信信号の左右への掃引や複数ビームの送信には、機械的又は電気的な方法によってそのシステムを構成する必要があり、これらはシステムの複雑化や高価格化を招いていた。本発明では、上記問題点を鑑み、簡易な構成で対象物までの距離及び方向を検出することを目的とする。   However, in the inventions disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is necessary to configure the system by a mechanical or electrical method in order to sweep the transmission signal to the left and right or to transmit a plurality of beams. It has been complicated and expensive. In view of the above problems, an object of the present invention is to detect a distance and a direction to an object with a simple configuration.

本発明に係るレーダー装置は、送信波を送信し対象物で反射された受信波を受信する第1及び第2の送受信回路を有し、前記第1の送受信回路は第1の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波を受信すると共に前記第2の送受信回路が送信した送信波が対象物で反射された受信波を受信し、第2の送受信回路は当該第2の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波を受信することを特徴とする。前記第1及び第2の送受信回路を用いて前記第1及び第2の送受信回路から対象物までの距離を算出し、算出した対象物までの距離と前記2つの送受信回路の距離とで形成される三角形に三角関数を適用することで、送受信回路及び対象物を結ぶ直線と、2つの送受信回路を相互に結ぶ直線との成す角度を算出する。距離を用いて方向を算出するので、簡易な構成で対象物までの距離及び方向を検出することが可能になる。   A radar apparatus according to the present invention includes first and second transmission / reception circuits that transmit transmission waves and receive reception waves reflected by an object. The first transmission / reception circuit transmits the first transmission / reception circuit. The transmitted wave received by the object is received and the transmitted wave transmitted by the second transceiver circuit is received by the object, and the second transceiver circuit receives the second wave. The transmission wave transmitted by the transmission / reception circuit is received by the reception wave reflected by the object. The distance from the first and second transmission / reception circuits to the object is calculated using the first and second transmission / reception circuits, and the distance between the calculated object and the distance between the two transmission / reception circuits is formed. By applying a trigonometric function to the triangle, an angle formed by a straight line connecting the transmission / reception circuit and the object and a straight line connecting the two transmission / reception circuits is calculated. Since the direction is calculated using the distance, it is possible to detect the distance and direction to the object with a simple configuration.

図1は、本発明に係るレーダー装置が対象物の距離及び方向を測定する模式図である。図1では、距離dをおいて分離して配置された2つの送受信回路11及び12が、放射状に送信波を送信し、対象物A及びBで反射された受信波を受信している様子を示す。送受信回路11及び12から送信波が送信されて対象物A及びBで反射され、その反射された受信波が送受信回路11及び12で受信されるまでの伝搬遅延時間に基づいて送受信回路11から対象物A及びBまでの距離a1、b1と、送受信回路12から対象物A及びBまでの距離a2、b2と、が算出される。   FIG. 1 is a schematic diagram in which a radar apparatus according to the present invention measures the distance and direction of an object. In FIG. 1, two transmission / reception circuits 11 and 12 arranged separately at a distance d transmit a transmission wave radially and receive reception waves reflected by the objects A and B. Show. Transmission waves are transmitted from the transmission / reception circuits 11 and 12 and reflected by the objects A and B, and the transmission / reception circuits 11 and 12 receive the reflected reception waves from the transmission / reception circuits 11 and 12 based on the propagation delay time. Distances a1 and b1 to the objects A and B and distances a2 and b2 from the transmission / reception circuit 12 to the objects A and B are calculated.

このとき、送受信回路11及び12が、対象物A及びBで反射された受信波のすべてを受信した場合、距離d、a1、b1、a2、b2の関係は、例えば余弦定理を用いて次のように表される。

Figure 2006125947
但し、∠A12とは、送受信回路11及び12と対象物Aで形成される三角形の頂点のうち、送受信回路11を頂点とする角度を表す。∠A21は送受信回路11及び12と対象物Aで形成される三角形の頂点のうちの送受信回路12を頂点とする角度、∠B12は送受信回路11及び12と対象物Bで形成される三角形の頂点のうちの送受信回路11を頂点とする角度、∠B21は送受信回路11及び12と対象物Bで形成される三角形の頂点のうちの送受信回路12を頂点とする角度である。 At this time, when the transmission / reception circuits 11 and 12 receive all of the reception waves reflected by the objects A and B, the relationship between the distances d, a1, b1, a2, and b2 is expressed as follows using, for example, the cosine theorem. It is expressed as follows.
Figure 2006125947
However, ∠A12 represents an angle having the transmission / reception circuit 11 as a vertex among the vertices of a triangle formed by the transmission / reception circuits 11 and 12 and the object A. ∠A21 is the angle of the vertex of the transmission / reception circuit 12 among the vertices of the triangle formed by the transmission / reception circuits 11 and 12 and the object A, and ∠B12 is the vertex of the triangle formed by the transmission / reception circuits 11 and 12 and the object B Is an angle with the transmission / reception circuit 11 as a vertex, and ∠B21 is an angle with the transmission / reception circuit 12 as a vertex among the vertices of a triangle formed by the transmission / reception circuits 11 and 12 and the object B.

また、距離d、a1、b1、a2、b2の関係からは、式(5)及び式(6)によって表される点C並びに式(7)及び式(8)によって表される点Dも算出される。すなわち、本来実在しない点C、点Dも検出候補として算出されてしまう。そこで、本発明に係るレーダー装置では、本来実在しない点C、点Dについての式(5)、式(6)、式(7)及び式(8)を排除している。   Further, from the relationship between the distances d, a1, b1, a2, and b2, the point C represented by the equations (5) and (6) and the point D represented by the equations (7) and (8) are also calculated. Is done. That is, points C and D that do not actually exist are also calculated as detection candidates. Therefore, in the radar device according to the present invention, the equations (5), (6), (7), and (8) for the points C and D that do not actually exist are excluded.

まず、送受信回路11は、自ら送信した送信波が対象物A、Bで反射された受信波を受信して、信号処理回路は、距離a1、b1を算出する。次に、送受信回路12は、自ら送信した送信波が対象物A、Bで反射された受信波を受信して、信号処理回路は、距離a2、b2を算出する。このとき、送受信回路11でも送受信回路12の送信した送信波が対象物A、Bで反射された受信波を受信する。送受信回路11は送受信回路12からの受信波であると認識し、信号処理回路は送受信回路12の送信したタイミングから距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)を算出する。距離(a2+a1)を算出することで、送受信回路11で算出された距離a1が送受信回路12で算出された距離a2と同一の対象物Aで反射されたものであることが識別できる。距離(b2+b1)からも同様に、送受信回路11で算出された距離b1が送受信回路12で算出された距離b2と同一の対象物Bで反射されたものであることが識別できる。   First, the transmission / reception circuit 11 receives a reception wave in which a transmission wave transmitted by itself is reflected by the objects A and B, and the signal processing circuit calculates distances a1 and b1. Next, the transmission / reception circuit 12 receives the reception wave in which the transmission wave transmitted by itself is reflected by the objects A and B, and the signal processing circuit calculates the distances a2 and b2. At this time, the transmission / reception circuit 11 also receives a reception wave in which the transmission wave transmitted from the transmission / reception circuit 12 is reflected by the objects A and B. The transmission / reception circuit 11 recognizes the received wave from the transmission / reception circuit 12, and the signal processing circuit calculates the distance (a2 + a1) and the distance (b2 + b1) from the timing transmitted by the transmission / reception circuit 12. By calculating the distance (a2 + a1), it is possible to identify that the distance a1 calculated by the transmission / reception circuit 11 is reflected by the same object A as the distance a2 calculated by the transmission / reception circuit 12. Similarly, from the distance (b2 + b1), it can be identified that the distance b1 calculated by the transmission / reception circuit 11 is reflected by the same object B as the distance b2 calculated by the transmission / reception circuit 12.

上記のように、本発明のレーダー装置は、図1の例では、距離a1、b1、a2、b2、a2+a1、b2+b1を算出する。このように、距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)を検出することで、距離(a2+b1)及び距離(a1+b2)に相当する点C及び点Dを排除できる。すなわち、対象物の候補を点A及び点Bに絞り込み、式(5)、式(6)、式(7)及び式(8)を排除することができる。これにより、式(1)、式(2)、式(3)、式(4)を用いて、角度∠A12、角度∠A21、角度∠B12、角度∠B21を算出し、対象物A及びBの方向を算出することができる。なお、上では、余弦定理の例で説明したが、正弦定理を用いて角度を算出してもよい。また、上記では対象物が2つの例について示したが、3つ以上でもよい。以上説明したように、距離を用いて方向を算出することができる。   As described above, the radar apparatus of the present invention calculates the distances a1, b1, a2, b2, a2 + a1, and b2 + b1 in the example of FIG. Thus, by detecting the distance (a2 + a1) and the distance (b2 + b1), the point C and the point D corresponding to the distance (a2 + b1) and the distance (a1 + b2) can be excluded. That is, the candidates for the object can be narrowed down to the points A and B, and the expressions (5), (6), (7), and (8) can be excluded. Accordingly, the angle ∠A12, the angle ∠A21, the angle ∠B12, and the angle ∠B21 are calculated using the equations (1), (2), (3), and (4), and the objects A and B are calculated. Can be calculated. In the above, the example of the cosine theorem has been described, but the angle may be calculated using the sine theorem. In the above description, two examples of the object are shown, but three or more objects may be used. As described above, the direction can be calculated using the distance.

具体的には、本発明に係るレーダー装置は、放射状に送信波を送信し、前記送信波が対象物で反射された受信波を受信する分離して配置された2つの送受信回路と、前記送信波が送信されて受信波が受信されるまでの伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記対象物までの距離及び前記対象物の方向を算出する信号処理回路とを備え、前記2つの送受信回路のうちの一方は、自ら送信した送信波が前記対象物で反射された受信波を受信し、前記2つの送受信回路のうちの他方は、前記2つの送受信回路の送信した送信波がそれぞれ前記対象物で反射された受信波を受信し、前記信号処理回路は、前記一方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記一方の送受信回路と前記対象物との距離を算出し、前記他方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記他方の送受信回路と前記対象物との距離及び前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離を算出し、前記2つの送受信回路の距離、算出した前記一方の送受信回路と前記対象物との距離、算出した前記他方の送受信回路と前記対象物との距離及び算出した前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離から、前記一方の送受信回路又は前記他方の送受信回路からの前記対象物の方向を算出することを特徴とするレーダー装置。   Specifically, the radar device according to the present invention includes two transmission / reception circuits arranged separately to transmit a transmission wave radially and receive a reception wave reflected by an object, and the transmission A signal processing circuit that calculates a propagation delay time from when a wave is transmitted until a received wave is received, and calculates a distance to the object and a direction of the object based on the calculated propagation delay time. One of the two transmission / reception circuits receives a reception wave in which the transmission wave transmitted by itself is reflected by the object, and the other of the two transmission / reception circuits transmits the two transmission / reception circuits. Each of the transmission waves receives a reception wave reflected by the object, and the signal processing circuit calculates a propagation delay time of the reception wave received by the one transmission / reception circuit, and based on the calculated propagation delay time Sending / receiving one of the above Calculating a distance between a path and the object, calculating a propagation delay time of a received wave received by the other transmission / reception circuit, and calculating the distance between the other transmission / reception circuit and the object based on the calculated propagation delay time. The distance and the distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit through the object are calculated, the distance between the two transmission / reception circuits, the calculated distance between the one transmission / reception circuit and the object, From the distance between the other transmission / reception circuit and the object and the calculated distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object, the one transmission / reception circuit or the other transmission / reception circuit A radar device that calculates a direction of an object.

この発明は、前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離を求めることにより、複数の対象物がある場合でも、僅か2つの送受信回路を用いるだけの簡易な構成で対象物までの距離と方向を算出することができる。   The present invention obtains a distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object, so that even when there are a plurality of objects, the configuration is simple using only two transmission / reception circuits. The distance and direction to the object can be calculated.

本発明に係るレーダー装置では、前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なるタイミングの前記送信波を送信することが好ましい。   In the radar device according to the present invention, it is preferable that the two transmission / reception circuits transmit the transmission waves at different timings in the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit.

この発明は、前記一方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波と前記他方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波とを、タイミングの差異を用いて識別することができる。前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路が異なるタイミングで送信波を送信すれば、各送受信回路で前記一方の送受信回路からの受信波と前記他方の送受信回路からの受信波とフィルタなどの手段を用いることなく識別できるので、本発明に係るレーダー装置を簡易に構成できる。   The present invention provides a timing difference between a received wave reflected by an object and a received wave reflected by an object transmitted from the one transceiver circuit and a received wave reflected by the object transmitted from the other transceiver circuit. Can be identified. If the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit transmit transmission waves at different timings, means such as a reception wave from the one transmission / reception circuit, a reception wave from the other transmission / reception circuit, and a filter in each transmission / reception circuit Therefore, the radar apparatus according to the present invention can be easily configured.

本発明に係るレーダー装置では、前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なる変調周波数の前記送信波を送信することが好ましい。   In the radar device according to the present invention, it is preferable that the two transmission / reception circuits transmit the transmission waves having different modulation frequencies between the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit.

この発明は、前記一方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波と前記他方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波とを、変調周波数の差異を用いて識別することができる。前記一方の送受信回路の送信波からの受信波と前記他方の送受信回路の送信波からの受信波とを変調周波数で識別すれば、前記一方の送受信回路及び前記他方の送受信回路が同時に送信できる。2つの送受信回路が同時に送信波を送信することで、レーダー装置が移動する場合でも、送信波を送信する際の送受信回路同士の相対的な位置が固定されるので、信号処理回路が算出する対象物までの距離及び方向の精度を向上することができる。   The present invention provides a difference in modulation frequency between a reception wave in which a transmission wave transmitted by the one transmission / reception circuit is reflected by an object and a reception wave in which a transmission wave transmitted by the other transmission / reception circuit is reflected by an object. Can be used to identify. If the reception wave from the transmission wave of the one transmission / reception circuit and the reception wave from the transmission wave of the other transmission / reception circuit are identified by the modulation frequency, the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit can transmit simultaneously. Since the two transmitter / receiver circuits transmit the transmission wave at the same time, even when the radar device moves, the relative position between the transmitter / receiver circuits when transmitting the transmission wave is fixed, so the signal processing circuit calculates The accuracy of the distance to the object and the direction can be improved.

本発明に係るレーダー装置では、前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なる符号列の送信波を送信することが好ましい。   In the radar apparatus according to the present invention, it is preferable that the two transmission / reception circuits transmit transmission waves having different code strings between the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit.

この発明は、前記一方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波と前記他方の送受信回路の送信した送信波が対象物で反射された受信波とを、送信波に含まれる符号列の差異を用いて識別することができる。前記一方の送受信回路からの受信波と他方の送受信回路からの受信波とを符号列で識別することにより、同一変調周波数の送信波を同時に送信する2つの送受信回路を用いることができる。   The transmission wave includes a reception wave in which the transmission wave transmitted from the one transmission / reception circuit is reflected by an object and a reception wave in which the transmission wave transmitted from the other transmission / reception circuit is reflected by the object. Can be identified using the difference in the code string. By identifying the reception wave from the one transmission / reception circuit and the reception wave from the other transmission / reception circuit by a code string, two transmission / reception circuits that simultaneously transmit transmission waves of the same modulation frequency can be used.

前記他方の送受信回路は、前記2つの送受信回路の送信した送信波のうち前記一方の送受信回路の送信した送信波を直接受信し、前記信号処理回路は、前記直接受信した前記送信波の直接受信タイミングと既知である前記2つの送受信回路の距離とに基づいて前記一方の送受信回路から送信波が送信された送信タイミングを算出し、前記他方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間のうちの前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの伝搬遅延時間を前記送信タイミングに基づいて算出するようにしてもよい。   The other transmission / reception circuit directly receives a transmission wave transmitted from the one transmission / reception circuit among transmission waves transmitted from the two transmission / reception circuits, and the signal processing circuit directly receives the transmission wave received directly. Based on the timing and the known distance between the two transmission / reception circuits, the transmission timing at which the transmission wave is transmitted from the one transmission / reception circuit is calculated, and the propagation delay time of the reception wave received by the other transmission / reception circuit is calculated. A propagation delay time from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object may be calculated based on the transmission timing.

この発明は、信号処理回路は、レーダー装置内での信号処理時間を補正することなく送受信回路から送信されたタイミングを取得することができるので、より正確な伝搬遅延時間が算出できる。   According to the present invention, since the signal processing circuit can acquire the timing transmitted from the transmission / reception circuit without correcting the signal processing time in the radar apparatus, more accurate propagation delay time can be calculated.

前記信号処理回路は、前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離に基づいて方向を算出可能な対象物のうちの実際には存在しない対象物を排除し、前記2つの送受信回路の距離と、前記一方の送受信回路と前記対象物との距離と、前記他方の送受信回路と前記対象物との距離とから、余弦定理を用いて前記一方の送受信回路又は前記他方の送受信回路からの前記対象物の方向を算出することが好ましい。   The signal processing circuit eliminates an object that does not actually exist among objects whose direction can be calculated based on a distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object, Based on the distance between two transmission / reception circuits, the distance between the one transmission / reception circuit and the object, and the distance between the other transmission / reception circuit and the object, the one transmission / reception circuit or the other using the cosine theorem It is preferable to calculate the direction of the object from the transmission / reception circuit.

この発明は、送受信回路及び対象物を結ぶ直線と、2つの送受信回路を結ぶ直線との成す角度を、それぞれの対象物までの距離に余弦定理を適用することで算出することができる。   In the present invention, the angle formed by the straight line connecting the transmission / reception circuit and the object and the straight line connecting the two transmission / reception circuits can be calculated by applying the cosine theorem to the distance to each object.

本発明に係るレーダー装置では、前記信号処理回路の算出した前記距離と方向を直交座標系に変換する変換回路をさらに備えることが好ましい。   The radar apparatus according to the present invention preferably further includes a conversion circuit that converts the distance and direction calculated by the signal processing circuit into an orthogonal coordinate system.

この発明は、信号処理回路で算出された距離と角度を、X−Y座標に変換することができる。   According to the present invention, the distance and angle calculated by the signal processing circuit can be converted into XY coordinates.

本発明によれば、距離を用いて方向を算出するので、簡易な構成で対象物までの距離及び方向を検出することができる。   According to the present invention, since the direction is calculated using the distance, the distance and direction to the object can be detected with a simple configuration.

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

(実施形態1)
図2は、本実施形態に係るレーダー装置の一例を示す回路図である。本実施形態に係るレーダー装置は、放射状に送信波104及び204を送信し、送信波104及び204が対象物A及びBで反射された受信波105及び205を受信する分離して配置された2つの送受信回路11及び12と、送信波104及び204が送信されて受信波105及び205が受信されるまでの伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて対象物A及びBまでの距離と当該距離から対象物A及びBの方向を算出する信号処理回路13と、を備えるレーダー装置であって、2つの送受信回路11及び12のうちの一方の送受信回路12は、自ら送信した送信波204が対象物A及びBで反射された受信波205を受信し、2つの送受信回路11及び12のうちの他方の送受信回路11は、2つの送受信回路11及び12の送信した送信波104及び204がそれぞれ対象物A及びBで反射された受信波105及び205を受信し、信号処理回路13は、一方の送受信回路12で受信した受信波205の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて一方の送受信回路12と対象物A及びBとの距離を算出し、他方の送受信回路11で受信した受信波105及び205の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて他方の送受信回路11と対象物A及びBとの距離及び一方の送受信回路12から対象物A及びBを経た他方の送受信回路11までの距離を算出し、2つの送受信回路11及び12の距離、算出した一方の送受信回路12と対象物A及びBとの距離、算出した他方の送受信回路11と対象物A及びBとの距離並びに算出した一方の送受信回路12から対象物A及びBを経た他方の送受信回路11までの距離から、一方の送受信回路12又は他方の送受信回路11からの対象物A及びBの方向を算出する。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the radar apparatus according to the present embodiment. The radar apparatus according to the present embodiment transmits the transmission waves 104 and 204 radially, and the transmission waves 104 and 204 are separately disposed so as to receive the reception waves 105 and 205 reflected by the objects A and B. The transmission / reception circuits 11 and 12 and the transmission delay time until the transmission waves 104 and 204 are transmitted and the reception waves 105 and 205 are received are calculated, and the objects A and B are calculated based on the calculated propagation delay time. And a signal processing circuit 13 for calculating the direction of the objects A and B from the distance, and one of the two transmission / reception circuits 11 and 12 has transmitted by itself. The transmission wave 204 receives the reception wave 205 reflected by the objects A and B, and the other transmission / reception circuit 11 of the two transmission / reception circuits 11 and 12 has two transmission / reception circuits 11. 12 and 12 receive the received waves 105 and 205 reflected by the objects A and B, respectively, and the signal processing circuit 13 propagates the propagation delay of the received wave 205 received by one of the transmitting and receiving circuits 12. The time is calculated, the distance between one transmission / reception circuit 12 and the objects A and B is calculated based on the calculated propagation delay time, and the propagation delay times of the received waves 105 and 205 received by the other transmission / reception circuit 11 are calculated. Based on the calculated propagation delay time, the distance between the other transmission / reception circuit 11 and the objects A and B and the distance from the one transmission / reception circuit 12 to the other transmission / reception circuit 11 via the objects A and B are calculated. The distance between the two transmission / reception circuits 11 and 12, the calculated distance between one transmission / reception circuit 12 and the objects A and B, and the calculated distance between the other transmission / reception circuit 11 and the objects A and B. From a distance of from one transceiver circuit 12 which is calculated each time to the other transceiver circuit 11 via the object A and B, to calculate the direction of the object A and B from one transceiver circuit 12 or the other of the transmitting and receiving circuit 11.

送受信回路12は、パルス信号202を出力するパルス発生回路41と、発振波209を出力する発振器42と、発振波209を分配する分配器43と、パルス発生回路41からのパルス信号202の有無で分配器43からの発振波209の通過と遮断とを切替えて変調パルス信号203を出力するパルス変調器44と、パルス変調器44から出力された変調パルス信号203を増幅する増幅器45と、変調パルス信号203を送信波204として放射状に送信する送信アンテナ46と、送信波204が対象物A、Bで反射された受信波205を受信して変調パルス信号206を出力する受信アンテナ47と、受信アンテナ47が出力した変調パルス信号206を増幅する増幅器48と、分配器42で分配された発振波209で変調パルス信号206を復調してパルス信号207を出力する復調器49と、復調器49から出力されたパルス信号207を増幅する増幅器50と、パルス信号207を検知して信号処理回路13に出力する比較器51と、を含む。   The transmission / reception circuit 12 includes a pulse generation circuit 41 that outputs a pulse signal 202, an oscillator 42 that outputs an oscillation wave 209, a distributor 43 that distributes the oscillation wave 209, and the presence / absence of the pulse signal 202 from the pulse generation circuit 41. A pulse modulator 44 that outputs a modulated pulse signal 203 by switching between passing and blocking of the oscillation wave 209 from the distributor 43, an amplifier 45 that amplifies the modulated pulse signal 203 output from the pulse modulator 44, and a modulated pulse A transmission antenna 46 that transmits the signal 203 radially as a transmission wave 204; a reception antenna 47 that receives the reception wave 205 of the transmission wave 204 reflected by the objects A and B; and outputs a modulated pulse signal 206; 47. The amplifier 48 amplifies the modulation pulse signal 206 output from the signal 47 and the oscillation wave 209 distributed by the distributor 42. Demodulator 49 that demodulates 206 and outputs pulse signal 207, amplifier 50 that amplifies pulse signal 207 output from demodulator 49, and comparator 51 that detects pulse signal 207 and outputs it to signal processing circuit 13. And including.

送受信回路11は、パルス信号102を出力するパルス発生回路21と、発振波109を出力する発振器22と、発振器22の発振波109を分配する分配器23と、パルス発生回路21からのパルス信号102の有無で分配器23からの発振波109の通過と遮断とを切替えて変調パルス信号103を出力するパルス変調器24と、パルス変調器24から出力された変調パルス信号103を増幅する増幅器25と、変調パルス信号103を送信波104として放射状に送信する送信アンテナ26と、送信波104が対象物で反射された受信波105及び受信波205を受信して変調パルス信号106及び206を出力する受信アンテナ27と、受信アンテナ27が出力した変調パルス信号106及び206を増幅する増幅器28と、分配器23で分配された発振波109で変調パルス信号106及び206を復調してパルス信号107及び207を出力する復調器29と、復調器29から出力されたパルス信号107及び207を増幅する増幅器30と、パルス信号107及び207を検知して信号処理回路13に出力する比較器31と、を含む。   The transmission / reception circuit 11 includes a pulse generation circuit 21 that outputs a pulse signal 102, an oscillator 22 that outputs an oscillation wave 109, a distributor 23 that distributes the oscillation wave 109 of the oscillator 22, and a pulse signal 102 from the pulse generation circuit 21. A pulse modulator 24 that outputs and outputs a modulated pulse signal 103 by switching between passing and blocking of the oscillation wave 109 from the distributor 23, and an amplifier 25 that amplifies the modulated pulse signal 103 output from the pulse modulator 24. A transmission antenna 26 that transmits the modulated pulse signal 103 radially as a transmission wave 104; and a reception that receives the reception wave 105 and the reception wave 205 reflected from the object by the transmission wave 104 and outputs the modulation pulse signals 106 and 206. An antenna 27, an amplifier 28 for amplifying the modulated pulse signals 106 and 206 output from the receiving antenna 27, and a distributor A demodulator 29 that demodulates the modulated pulse signals 106 and 206 with the oscillation wave 109 distributed at 3 and outputs pulse signals 107 and 207; and an amplifier 30 that amplifies the pulse signals 107 and 207 output from the demodulator 29; And a comparator 31 that detects the pulse signals 107 and 207 and outputs them to the signal processing circuit 13.

信号処理回路13は、送信波104及び204が送信されて受信波105及び205が受信されるまでの伝搬遅延時間に基づいて対象物A及びBまでの距離と当該距離から対象物A及びBの方向を算出するものである。パルス発生回路21又は41が出力するパルス信号102又は202と、信号処理回路13に入力するパルス信号107又は207との間には時間差Toが生じている。これは、時間差Toに相当する距離に対象物が存在することを示す。対象物までの往復距離は(9)式から算出することができる。

Figure 2006125947
但し、Lは距離(m)、Toはレーダー装置が送信波を送信してから受信波を受信するまでの時間(sec)、cは光速(m/sec)である。なお、予めレーダー装置内の各回路での伝搬遅延時間を測定しておき、検出した時間をレーダー装置が送信波を送信してから、受信波を受信するまでの時間に換算することで、対象物までの伝搬遅延時間を算出することが好ましい。 The signal processing circuit 13 determines the distance to the objects A and B based on the propagation delay time from when the transmission waves 104 and 204 are transmitted to when the reception waves 105 and 205 are received, and from the distance to the objects A and B. The direction is calculated. There is a time difference To between the pulse signal 102 or 202 output from the pulse generation circuit 21 or 41 and the pulse signal 107 or 207 input to the signal processing circuit 13. This indicates that the object is present at a distance corresponding to the time difference To. The round-trip distance to the object can be calculated from equation (9).
Figure 2006125947
Where L is the distance (m), To is the time (sec) from when the radar device transmits the transmission wave to receiving the reception wave, and c is the speed of light (m / sec). In addition, the propagation delay time in each circuit in the radar device is measured in advance, and the detected time is converted into the time from when the radar device transmits the transmission wave to when the reception wave is received. It is preferable to calculate the propagation delay time to the object.

信号処理回路13に含まれる時間を算出する回路には、パルスカウント方式やフリップフロップ回路方式等が適用できる。パルスカウント方式は、パルス発生回路21又は41でパルス信号102又は202を出力したときをスタートタイミングとし、信号処理回路13にパルス信号107又は207が入力したときをストップタインミングとして、その間にカウントされたパルス数から、時間を算出するものである。   A pulse count method, a flip-flop circuit method, or the like can be applied to the circuit that calculates the time included in the signal processing circuit 13. In the pulse counting method, when the pulse signal 102 or 202 is output by the pulse generation circuit 21 or 41, the start timing is set, and when the pulse signal 107 or 207 is input to the signal processing circuit 13, the stop timing is counted. Time is calculated from the number of pulses.

図3は、信号処理回路に含まれる時間を算出する回路の一例を示す回路図である。図3に示す回路はセットリセット型のフリップフロップ方式を用いている。図2に示した比較器31及び51のパルス信号107及び207は入力端子61に入力され、増幅器62で増幅された後、波形整形回路63で波形整形される。RZ符号変換回路(不図示)からの信号が入力端子64からフリップフロップ回路65のセット端子に入力される。波形整形回路63からの信号はフリップフロップ回路65のリセット端子に入力される。送信波が送信されて受信波が受信されるまでの時間が短いと、フリップフロップ回路65のセットからリセットまでの時間が短く、送信波が送信されて受信波が受信されるまでの時間が長いと、フリップフロップ回路65のセットからリセットまでの時間が長くなり、このフリップフロップ回路65の出力を低域通過フィルタ66で平滑化すると、出力端子67には対象物までの伝搬遅延時間に対応した直流レベルが出力される。   FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a circuit for calculating the time included in the signal processing circuit. The circuit shown in FIG. 3 uses a set-reset type flip-flop system. The pulse signals 107 and 207 of the comparators 31 and 51 shown in FIG. 2 are input to the input terminal 61, amplified by the amplifier 62, and then shaped by the waveform shaping circuit 63. A signal from an RZ code conversion circuit (not shown) is input from the input terminal 64 to the set terminal of the flip-flop circuit 65. A signal from the waveform shaping circuit 63 is input to the reset terminal of the flip-flop circuit 65. If the time from when the transmission wave is transmitted until the reception wave is received is short, the time from setting to reset of the flip-flop circuit 65 is short, and the time from when the transmission wave is transmitted until reception is received is long. When the output from the flip-flop circuit 65 is smoothed by the low-pass filter 66, the output terminal 67 corresponds to the propagation delay time to the object. DC level is output.

ここで、対象物が2つのときは、図2に示す信号処理回路13に入力するパルス信号107又は207が1つのフレーム内に2つとなる。フリップフロップ回路方式の場合は、フリップフロップ回路65のリセット端子に2度入力されるが、2度目のリセット入力でフリップフロップ回路65が動作することはない。このため、1つのセット端子に対して複数個のリセット端子を用意し、パルス信号107又は207が新たに入力される度に異なるリセット端子に入力される分岐回路をリセット端子の入力側に設けることが好ましい。フリップフロップ回路を複数個用意してもよい。このような構成にすることで、2つの送受信回路で受信した複数の対象物からの受信波の伝搬遅延時間をそれぞれ算出することができる。パルスカウント方式でも、ストップタイミングが2度存在することになるが、フリップフロップ回路と同様に複数個備えるなどして複数の受信波を受信できるような構成にすることが好ましい。   Here, when there are two objects, two pulse signals 107 or 207 are input to the signal processing circuit 13 shown in FIG. 2 in one frame. In the case of the flip-flop circuit system, the signal is input twice to the reset terminal of the flip-flop circuit 65, but the flip-flop circuit 65 does not operate at the second reset input. For this reason, a plurality of reset terminals are prepared for one set terminal, and a branch circuit that is input to a different reset terminal every time the pulse signal 107 or 207 is newly input is provided on the input side of the reset terminal. Is preferred. A plurality of flip-flop circuits may be prepared. With such a configuration, it is possible to calculate propagation delay times of received waves from a plurality of objects received by two transmission / reception circuits. Even in the pulse count method, there are two stop timings. However, it is preferable that a plurality of received waves be received by providing a plurality of stop timings as in the flip-flop circuit.

送信波104及び204のクロック周期は10MHz以下が望ましい。レーダー装置から対象物までの最大検知距離を16mとすると、1の送信波が送信されて距離16mのところにある対象物で反射されて戻ってくるまでに、次の送信波が送信されると最大検知距離での対象物を検知できなくなる。最大検知距離16mに対象物が存在すると、対象物までの送信波の往復時間が106nsecとなる。106nsecを1周期とするクロック周波数は、9.4MHzである。従って、送信波のクロック周期が10MHz以下であれば、最大検知距離は16m以上を確保することができる。   The clock period of the transmission waves 104 and 204 is desirably 10 MHz or less. If the maximum detection distance from the radar device to the object is 16 m, when the next transmission wave is transmitted before one transmission wave is transmitted and reflected by the object at a distance of 16 m, it returns. The object at the maximum detection distance cannot be detected. When an object is present at a maximum detection distance of 16 m, the round-trip time of a transmission wave to the object is 106 nsec. The clock frequency with one cycle of 106 nsec is 9.4 MHz. Therefore, if the clock period of the transmission wave is 10 MHz or less, the maximum detection distance can be ensured to be 16 m or more.

送信波すなわちパルス信号102又は202のパルス幅は2nsec以下が望ましい。レーダー装置から対象物までの最小検知距離を30cmとすると、1の送信波が送信されて距離30cmのところにある対象物で反射されて戻ってくるまでに、1の送信波の送信が完了しないと最小検知距離での対象物を検知できなくなる。最小検知距離30cmでは、送信波の往復時間が2nsecとなる。従って、パルス信号102又は202のパルス幅が2nsec以下であれば、最小検知距離は30cm以下を確保することができる。   The pulse width of the transmission wave, that is, the pulse signal 102 or 202 is desirably 2 nsec or less. If the minimum detection distance from the radar device to the object is 30 cm, transmission of one transmission wave is not completed until one transmission wave is transmitted and reflected back from the object at a distance of 30 cm. The object at the minimum detection distance cannot be detected. At a minimum detection distance of 30 cm, the round trip time of the transmission wave is 2 nsec. Therefore, if the pulse width of the pulse signal 102 or 202 is 2 nsec or less, the minimum detection distance can be ensured to be 30 cm or less.

次に、送信波104及び204が送信されて受信波105及び205が受信されるまでの伝搬遅延時間から対象物A及びBとの距離を算出する方法について図4、図1及び図2を用いて説明する。図4は、本実施形態に係るレーダー装置が送受信する信号の第一例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。図4に示すレーダー装置は、2つの送受信回路11及び12は、一方の送受信回路12と他方の送受信回路11とで異なるタイミングの送信波104及び204を送信する。(a)ではトリガー信号101が示されており、時刻t1に出力されている。(b)ではトリガー信号201が示されており、時刻t5に出力されている。(c)ではパルス信号102が時刻t1から時間差Ttの後の時刻t2に出力されている。(d)ではパルス信号202が時刻t5から時間差Ttの後の時刻t6に出力されている。なお、パルス信号102、202が出力されるまでに時間差Ttを要しているが、これは送受信回路11、12がそれぞれトリガー信号を受けてパルス信号を出力するため、処理に遅延が生じるからである。この遅延によって生じる時間差Ttは固定的なものであり、後述するように、信号処理回路13によって把握されている。   Next, a method for calculating the distance from the objects A and B from the propagation delay time until the transmission waves 104 and 204 are transmitted and the reception waves 105 and 205 are received will be described with reference to FIGS. I will explain. FIG. 4 is a first example of signals transmitted and received by the radar apparatus according to the present embodiment, (a) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, (e) and (F) shows the received pulse signal. In the radar apparatus shown in FIG. 4, two transmission / reception circuits 11 and 12 transmit transmission waves 104 and 204 having different timings in one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11. In (a), the trigger signal 101 is shown and is output at time t1. In (b), a trigger signal 201 is shown and is output at time t5. In (c), the pulse signal 102 is output at time t2 after time difference Tt from time t1. In (d), the pulse signal 202 is output at time t6 after the time difference Tt from time t5. Note that a time difference Tt is required until the pulse signals 102 and 202 are output. This is because the transmission / reception circuits 11 and 12 receive the trigger signal and output the pulse signal, which causes a delay in processing. is there. The time difference Tt caused by this delay is fixed and is grasped by the signal processing circuit 13 as will be described later.

(e)では、(c)に示したパルス信号102が対象物Aで反射されたパルス信号107が時刻t3で受信されており、(c)に示したパルス信号102が対象物Bで反射されたパルス信号107が時刻t4で受信されている。このとき、時刻t2から時刻t3までの時間差Ta11が、送信波104が対象物Aで反射された受信波105を送受信回路11で受信するまでの伝搬遅延時間である。信号処理回路13は、トリガー信号101のタイミング及びパルス信号107のタイミングが分かると共に、上述の時間差Ttを事前に把握しているので、時間差Ta11を算出することができ、そして算出した時間差Ta11に基づいて距離a1の往復である距離(2×a1)を算出できる。また、時刻t2から時刻t4までの時間差Tb11が、送信波104が対象物Bで反射された受信波105を送受信回路11で受信するまでの伝搬遅延時間であり、信号処理回路13は、同様にして時間差Tb11を求め、当該時間差Tb11に基づいて距離b1の往復である距離(2×b1)を算出できる。 In (e), the pulse signal 107 in which the pulse signal 102 shown in (c) is reflected by the object A is received at time t3, and the pulse signal 102 shown in (c) is reflected by the object B. The pulse signal 107 received at time t4. At this time, a time difference Ta11 from time t2 to time t3 is a propagation delay time until the transmission / reception circuit 11 receives the reception wave 105 in which the transmission wave 104 is reflected by the object A. Since the signal processing circuit 13 knows the timing of the trigger signal 101 and the timing of the pulse signal 107 and grasps the time difference Tt in advance, the signal processing circuit 13 can calculate the time difference Ta11 and based on the calculated time difference Ta11. Thus, a distance (2 × a1) that is a round trip of the distance a1 can be calculated. The time difference Tb11 from time t2 to time t4 is a propagation delay time until the transmission wave 104 is received by the transmission / reception circuit 11 when the transmission wave 104 is reflected by the object B, and the signal processing circuit 13 is similarly configured. Thus, the time difference Tb11 is obtained, and the distance (2 × b1) that is the round trip of the distance b1 can be calculated based on the time difference Tb11.

さらに(e)では、(d)に示したパルス信号202が対象物Aで反射されたパルス信号207が時刻t9で、(d)に示したパルス信号202が対象物Bで反射されたパルス信号207が時刻t10で受信されている。このとき、時刻t6から時刻t9までの時間差Ta21が、送信波204が対象物Aで反射された受信波205を送受信回路11で受信するまでの伝搬遅延時間である。信号処理回路13は、トリガー信号201のタイミング及びパルス信号207のタイミングが分かると共に、上述の時間差Ttを把握しているので、時間差Ta21を算出することができ、そして算出した時間差Ta21に基づいて図1に示した距離(a2+a1)を算出できる。また、時刻t6から時刻t10までの時間差Tb21が、送信波204が対象物Bで反射された受信波205を送受信回路11で受信するまでの伝搬遅延時間である。信号処理回路13は、同様にして時間差Tb21を求め、当該時間差Tb21に基づいて図1に示した距離(b2+b1)を算出できる。   Further, in (e), a pulse signal 207 obtained by reflecting the pulse signal 202 shown in (d) on the object A is a time t9, and a pulse signal obtained by reflecting the pulse signal 202 shown in (d) on the object B at time t9. 207 is received at time t10. At this time, a time difference Ta21 from time t6 to time t9 is a propagation delay time until the transmission / reception circuit 11 receives the reception wave 205 in which the transmission wave 204 is reflected by the object A. Since the signal processing circuit 13 knows the timing of the trigger signal 201 and the timing of the pulse signal 207 and grasps the above-described time difference Tt, the signal processing circuit 13 can calculate the time difference Ta21, and based on the calculated time difference Ta21. 1 can be calculated (a2 + a1). A time difference Tb21 from time t6 to time t10 is a propagation delay time until the transmission / reception circuit 11 receives the reception wave 205 in which the transmission wave 204 is reflected by the object B. Similarly, the signal processing circuit 13 obtains the time difference Tb21 and can calculate the distance (b2 + b1) shown in FIG. 1 based on the time difference Tb21.

(f)では、(d)に示したパルス信号202が対象物Aで反射されたパルス信号207が時刻t7で受信されており、(d)に示したパルス信号202が対象物Bで反射されたパルス信号207が時刻t8で受信されている。このとき、時刻t6から時刻t7までの時間差Ta22が、送信波204が対象物Aで反射された受信波205を送受信回路12で受信するまでの伝搬遅延時間である。信号処理回路13は、トリガー信号201のタイミング及びパルス信号207のタイミングが分かると共に、上述の時間差Ttを把握しているので、時間差Ta22を算出することができ、そして算出した時間差Ta22に基づいて図1に示した距離a2の往復である距離(2×a2)を算出できる。また、時刻t6から時刻t8までの時間差Tb22が、送信波204が対象物Bで反射された受信波205を送受信回路12で受信するまでの伝搬遅延時間であり、信号処理回路13は、同様にして時間差Tb22を求め、当該時間差Tb22に基づいて図1に示した距離b2の往復である距離(2×b2)を算出できる。   In (f), a pulse signal 207 in which the pulse signal 202 shown in (d) is reflected by the object A is received at time t7, and the pulse signal 202 shown in (d) is reflected by the object B. The pulse signal 207 received at time t8. At this time, a time difference Ta22 from time t6 to time t7 is a propagation delay time until the transmission / reception circuit 12 receives the reception wave 205 in which the transmission wave 204 is reflected by the object A. Since the signal processing circuit 13 knows the timing of the trigger signal 201 and the timing of the pulse signal 207 and grasps the above-described time difference Tt, the signal processing circuit 13 can calculate the time difference Ta22, and based on the calculated time difference Ta22, FIG. The distance (2 × a2) that is the round trip of the distance a2 shown in FIG. A time difference Tb22 from time t6 to time t8 is a propagation delay time until the transmission wave 204 is received by the transmission / reception circuit 12 when the transmission wave 204 is reflected by the object B, and the signal processing circuit 13 similarly Thus, the time difference Tb22 is obtained, and the distance (2 × b2) that is the round trip of the distance b2 shown in FIG. 1 can be calculated based on the time difference Tb22.

図4に示すように、時刻t5は、時刻t4よりも遅い時刻となっており、かつ時刻t7、t8、t9、t10は、次に送信される送信波の送受信回路11のトリガー信号(不図示)よりも早い。すなわち、各送受信回路が受信波を受信した後に、次の送信波を送信している。このように、2つの送受信回路11及び12が一方の送受信回路12と他方の送受信回路と11とで異なるタイミングの送信波を送信することで、送受信回路11が受信したパルス信号107及び207を信号処理回路13で識別することができる。異なるタイミングの送信波は、トリガー信号101及び201を出力するタイミングで制御できるので、他の回路を用いることなく信号処理回路13のみでパルス信号107及び207が識別できる。   As shown in FIG. 4, the time t5 is later than the time t4, and the times t7, t8, t9, and t10 are trigger signals (not shown) of the transmission / reception circuit 11 for the transmission wave to be transmitted next. Faster than). That is, after each transmission / reception circuit receives a reception wave, the next transmission wave is transmitted. As described above, the two transmission / reception circuits 11 and 12 transmit the transmission waves having different timings in the one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11, and thus the pulse signals 107 and 207 received by the transmission / reception circuit 11 are signaled. It can be identified by the processing circuit 13. Since transmission waves at different timings can be controlled at the timing of outputting the trigger signals 101 and 201, the pulse signals 107 and 207 can be identified only by the signal processing circuit 13 without using other circuits.

さらに、送信波104及び204が送信されて受信波105及び205が受信されるまでの伝搬遅延時間から対象物A及びBまでの距離の関係を算出する方法について図5、図1及び図2を用いて説明する。図5は、本実施形態に係るレーダー装置が送受信する信号の第二例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。図5に示すレーダー装置は、2つの送受信回路11及び12は、一方の送受信回路12と他方の送受信回路11とで異なる変調周波数の送信波104及び204を送信する。図5に示すレーダー装置は前述の図4とほぼ同様であるが、図5(b)では、トリガー信号201がトリガー信号101と同時刻の時刻t1に出力されており、図5(d)ではパルス信号102と同時刻の時刻t2にパルス信号202が出力されている。さらに図5(e)では、時刻t2から時刻t3までが時間差Ta11、時刻t2から時刻t4までが時間差Tb11、時刻t2から時刻t9までが時間差Ta21、時刻t2から時刻t10までが時間差Tb21となっている。また、図5(f)では、時刻t2から時刻t7までが時間差Ta22、時刻t2から時刻t8までが時間差Tb22となっている。図4で説明したように、上記時間差に基づいて各距離を算出することができる。   Further, FIG. 5, FIG. 1 and FIG. 2 show a method for calculating the relationship between the distances from the propagation delay time until the transmission waves 104 and 204 are transmitted and the reception waves 105 and 205 are received to the objects A and B. It explains using. FIG. 5 is a second example of signals transmitted and received by the radar apparatus according to the present embodiment, (a) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, (e) and (F) shows the received pulse signal. In the radar apparatus shown in FIG. 5, two transmission / reception circuits 11 and 12 transmit transmission waves 104 and 204 having different modulation frequencies in one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11. The radar apparatus shown in FIG. 5 is almost the same as FIG. 4 described above, but in FIG. 5B, the trigger signal 201 is output at the same time t1 as the trigger signal 101, and in FIG. The pulse signal 202 is output at time t2 at the same time as the pulse signal 102. Further, in FIG. 5E, the time difference Ta11 from time t2 to time t3, the time difference Tb11 from time t2 to time t4, the time difference Ta21 from time t2 to time t9, and the time difference Tb21 from time t2 to time t10. Yes. In FIG. 5F, the time difference Ta22 from time t2 to time t7 is the time difference Tb22 from time t2 to time t8. As described with reference to FIG. 4, each distance can be calculated based on the time difference.

送信波104及び204の変調周波数が異なれば、変調パルス信号106及び206を変調周波数ごとに分離することにより、パルス信号107とパルス信号207とを識別することができる。変調パルス信号106及び206の分離は、例えば、周波数分離フィルタを用いることができる。この場合は、変調パルス信号106及び206のそれぞれを復調するための復調器29及び発振器22が必要になる。また、変調パルス信号106及び206のそれぞれを復調して、パルス信号107とパルス信号207とを分離して出力する復調器29を用いてもよい。この場合も変調パルス信号106を復調することのできる発振器が必要になる。このように、変調周波数ごとに分離して、信号処理回路13にパルス信号107及び207を別々に入力することができる。   If the modulation frequencies of the transmission waves 104 and 204 are different, the pulse signal 107 and the pulse signal 207 can be identified by separating the modulation pulse signals 106 and 206 for each modulation frequency. For example, a frequency separation filter can be used to separate the modulated pulse signals 106 and 206. In this case, the demodulator 29 and the oscillator 22 for demodulating the modulated pulse signals 106 and 206 are required. Further, a demodulator 29 that demodulates each of the modulated pulse signals 106 and 206 and separates and outputs the pulse signal 107 and the pulse signal 207 may be used. Also in this case, an oscillator capable of demodulating the modulated pulse signal 106 is required. In this manner, the pulse signals 107 and 207 can be separately input to the signal processing circuit 13 by being separated for each modulation frequency.

以上説明したように、前記一方の送受信回路12からの受信波205と他方の送受信回路11からの受信波105とを変調周波数で識別することにより、送信波を同時に送信する送受信回路11及び12を用いることができる。同時に送信波を送信することで、レーダー装置が移動する場合でも、送信波104及び204を送信する際の送受信回路同士の相対的な位置が固定されるので、信号処理回路13が算出する対象物までの距離及び方向の精度を向上することができる。   As described above, the transmission / reception circuits 11 and 12 that simultaneously transmit transmission waves are identified by identifying the reception wave 205 from the one transmission / reception circuit 12 and the reception wave 105 from the other transmission / reception circuit 11 by the modulation frequency. Can be used. By transmitting the transmission wave at the same time, even when the radar apparatus moves, the relative position between the transmission / reception circuits when transmitting the transmission waves 104 and 204 is fixed, so that the object calculated by the signal processing circuit 13 The accuracy of the distance and direction can be improved.

なお、送受信回路11及び12から送信波を送信するタイミングは異なってもよい。変調周波数及びタイミングが異なることで、送受信回路11及び12から送信波を送信するタイミングに合わせて発振器22の発信波を出力するタイミングを変えれば、異なる変調周波数の受信波を、1つの発振器22、1つの復調器29及び1つの比較器31でそれぞれ処理することができる。   Note that the transmission timings of the transmission waves from the transmission / reception circuits 11 and 12 may be different. Since the modulation frequency and timing are different, if the timing of outputting the transmission wave of the oscillator 22 is changed in accordance with the timing of transmission of the transmission wave from the transmission / reception circuits 11 and 12, a reception wave having a different modulation frequency is converted into one oscillator 22, One demodulator 29 and one comparator 31 can perform processing.

さらに、図5に示すレーダー装置は、2つの送受信回路11及び12は、一方の送受信回路12と他方の送受信回路11とで異なる符号列の送信波を送信してもよい。例えば、信号処理回路13の出力するトリガー信号101を「11010100」とし、トリガー信号201を「11010101」としてもよい。また、パルス発生回路21及び41から出力するパルス信号102又は202を符号列とすることもできる。信号処理回路13は、符号列「1101010」に続く信号が0であるか1であるかを識別することによって、パルス信号107とパルス信号207とを識別することができる。識別は、比較器31で行なってもよく、この場合は、パルス信号107とパルス信号207とを分離して信号処理回路13に入力すればよい。なお、符号列「11010101」及び「11010100」は任意の桁でよく、符号列のいずれで識別してもよい。ただし、他の無線信号を受信した場合に備えて、送受信回路を識別する符号列である旨を示す例えば「1101010」のような特定の符号列の後を識別用の符号列とすることが好ましい。さらに、M系列又はGold系列等の周期性のある疑似ランダム系列であってもよく、疑似ランダム系列を用いることによって復調が容易になる。   Further, in the radar apparatus shown in FIG. 5, the two transmission / reception circuits 11 and 12 may transmit transmission waves of different code strings in one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11. For example, the trigger signal 101 output from the signal processing circuit 13 may be “11010100” and the trigger signal 201 may be “11010101”. Further, the pulse signal 102 or 202 output from the pulse generation circuits 21 and 41 can be a code string. The signal processing circuit 13 can identify the pulse signal 107 and the pulse signal 207 by identifying whether the signal following the code string “1101010” is 0 or 1. The identification may be performed by the comparator 31. In this case, the pulse signal 107 and the pulse signal 207 may be separated and input to the signal processing circuit 13. The code strings “11010101” and “11010100” may be arbitrary digits, and may be identified by any of the code strings. However, it is preferable to use a code string for identification after a specific code string such as “1101010” indicating that it is a code string for identifying a transmission / reception circuit in preparation for receiving another radio signal. . Further, it may be a pseudo-random sequence having periodicity such as an M sequence or a Gold sequence, and demodulation is facilitated by using the pseudo-random sequence.

このように送信波104及び204の符号列が異なれば、送受信のタイミングや変調周波数に関係なくパルス信号107とパルス信号207とを信号処理回路13で識別することができる。送受信回路11及び12に同一の送受信回路を用いることもできるので、部品を共有して回路構成を単純化することができる。   Thus, if the code strings of the transmission waves 104 and 204 are different, the signal processing circuit 13 can identify the pulse signal 107 and the pulse signal 207 regardless of the transmission / reception timing and the modulation frequency. Since the same transmission / reception circuit can be used for the transmission / reception circuits 11 and 12, the circuit configuration can be simplified by sharing components.

なお、図4及び図5に示したパルス信号を出力する時刻t2は、送信アンテナ26及び46の送信したタイミングであってもよい。また、トリガー信号101及び201を出力するタイミングでもよい。さらに、パルス信号107及び207を受信する各時刻は、受信アンテナ27又は47が受信波を受信するタイミングでもよい。また、比較器31又は51でパルス信号107又は207を検知するタイミングでもよい。   Note that the time t2 at which the pulse signal shown in FIGS. 4 and 5 is output may be the timing at which the transmission antennas 26 and 46 transmit. Moreover, the timing which outputs the trigger signals 101 and 201 may be sufficient. Further, each time at which the pulse signals 107 and 207 are received may be a timing at which the reception antenna 27 or 47 receives a reception wave. Alternatively, the timing at which the comparator 31 or 51 detects the pulse signal 107 or 207 may be used.

さらに、信号処理回路13は、一方の送受信回路12と他方の送受信回路11との距離と、一方の送受信回路12と対象物との距離と、他方の送受信回路11と対象物との距離と、一方の送受信回路12から対象物を経た他方の送受信回路11までの距離とから、余弦定理を用いて一方の送受信回路12又は他方の送受信回路11からの対象物A、Bの方向を算出することが好ましい。信号処理回路13は、前述の図1に示されるように、送受信回路12から対象物を経た他方の送受信回路11までの距離がそれぞれ距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)であることから、方向を算出可能な対象物のうちの実際には存在しない対象物を排除し、対象物の候補を点A、Bに絞り込み、算出した距離(2×a1)、距離(2×b1)、距離(2×a2)、距離(2×b2)、距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)に基づいて、距離d、a1、b1、a2及びb2を前述の式(1)〜式(4)(すなわち点A、点Bについての余弦定理の式)に適用し、角度∠A12、角度∠A21、角度∠B12、角度∠B21を算出し、対象物A及びBの方向を算出することができる。   Further, the signal processing circuit 13 includes a distance between the one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11, a distance between the one transmission / reception circuit 12 and the object, a distance between the other transmission / reception circuit 11 and the object, From the distance from one transmission / reception circuit 12 to the other transmission / reception circuit 11 through the object, the direction of the objects A and B from one transmission / reception circuit 12 or the other transmission / reception circuit 11 is calculated using the cosine theorem. Is preferred. As shown in FIG. 1, the signal processing circuit 13 has a distance from the transmission / reception circuit 12 to the other transmission / reception circuit 11 through the object is a distance (a2 + a1) and a distance (b2 + b1). Of the objects that can be calculated, objects that do not actually exist are excluded, candidate objects are narrowed down to points A and B, and the calculated distance (2 × a1), distance (2 × b1), distance (2 × a2), distance (2 × b2), distance (a2 + a1), and distance (b2 + b1), the distances d, a1, b1, a2, and b2 are expressed by the above-described equations (1) to (4) (ie, point A). , The angle ∠A12, the angle ∠A21, the angle 12B12, and the angle ∠B21 are calculated, and the directions of the objects A and B can be calculated.

本発明に係るレーダー装置において、前記信号処理回路は、前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離に略等しくなる前記一方の送受信回路と前記対象物との距離及び前記他方の送受信回路と前記対象物との距離の組み合わせを特定して、方向を算出可能な対象物のうちの実際には存在しない対象物を排除し、前記2つの送受信回路の距離と、前記一方の送受信回路と前記対象物との距離と、前記他方の送受信回路と前記対象物との距離とから、余弦定理を用いて前記一方の送受信回路又は前記他方の送受信回路からの前記対象物の方向を算出することを特徴とする。   In the radar device according to the present invention, the signal processing circuit includes a distance between the one transmission / reception circuit and the target that is substantially equal to a distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit through the target. The combination of the distance between the other transmission / reception circuit and the object is specified, the object that does not actually exist among the objects whose directions can be calculated is excluded, the distance between the two transmission / reception circuits, From the distance between one transmission / reception circuit and the object, and the distance between the other transmission / reception circuit and the object, the object from the one transmission / reception circuit or the other transmission / reception circuit using the cosine theorem The direction is calculated.

信号処理回路13は、前述の図1に示されるように、送受信回路12から対象物を経た他方の送受信回路11までの距離がそれぞれ距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)であることから、算出した距離(a2+a1)と略等しくなる距離a1及び距離a2の組み合わせを特定し、算出した距離(b2+b1)と略等しくなる距離b1及び距離b2の組み合わせを特定して、対象物の候補を点A、Bに絞り込み、算出した距離(2×a1)、距離(2×b1)、距離(2×a2)、距離(2×b2)、距離(a2+a1)及び距離(b2+b1)に基づいて、距離d、a1、b1、a2及びb2を前述の式(1)〜式(4)(すなわち点A、点Bについての余弦定理の式)に適用し、角度∠A12、角度∠A21、角度∠B12、角度∠B21を算出し、対象物A及びBの方向を算出することができる。   As shown in FIG. 1, the signal processing circuit 13 is calculated because the distance from the transmission / reception circuit 12 to the other transmission / reception circuit 11 through the object is a distance (a2 + a1) and a distance (b2 + b1), respectively. A combination of the distance a1 and the distance a2 that is substantially equal to the distance (a2 + a1) is specified, a combination of the distance b1 and the distance b2 that is substantially equal to the calculated distance (b2 + b1) is specified, and the candidate of the object is designated as points A and B. Based on the calculated distance (2 × a1), distance (2 × b1), distance (2 × a2), distance (2 × b2), distance (a2 + a1), and distance (b2 + b1), the distances d and a1 , B1, a2 and b2 are applied to the above-mentioned formulas (1) to (4) (that is, cosine theorem formulas for points A and B), and angle ∠A12, angle ∠A21, angle ∠B12 and angle ∠ B 1 is calculated, it is possible to calculate the direction of the object A and B.

さらに、信号処理回路13は、算出した距離と方向を直交座標系に変換する座標変換回路をさらに備えてもよい。座標変換回路を備えることにより、上記例のようにして算出された距離a1、b1、a2及びb2、角度∠A12、角度∠A21、角度∠B12及び角度∠B21を、X−Y座標に変換することができる。   Furthermore, the signal processing circuit 13 may further include a coordinate conversion circuit that converts the calculated distance and direction into an orthogonal coordinate system. By providing the coordinate conversion circuit, the distances a1, b1, a2, and b2, the angle ∠A12, the angle ∠A21, the angle ∠B12, and the angle ∠B21 calculated as in the above example are converted into XY coordinates. be able to.

(実施形態2)
図6は、実施形態2に係るレーダー装置の一例を示す回路図である。本実施形態に係るレーダー装置は、図2に示したレーダー装置と以下の点が異なる。まず図2に示した信号処理回路13に代えて、信号変換回路300、301及び距離算出回路302を含む信号処理回路15が設けられている。また図2のレーダー装置では、信号処理回路13がトリガー信号101、201を出力していたが、本実施形態では、トリガー信号101、201を出力する独立したタイミング発生回路14が設けられている。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a radar apparatus according to the second embodiment. The radar apparatus according to this embodiment differs from the radar apparatus shown in FIG. First, instead of the signal processing circuit 13 shown in FIG. 2, a signal processing circuit 15 including signal conversion circuits 300 and 301 and a distance calculation circuit 302 is provided. In the radar apparatus of FIG. 2, the signal processing circuit 13 outputs the trigger signals 101 and 201. However, in this embodiment, an independent timing generation circuit 14 that outputs the trigger signals 101 and 201 is provided.

タイミング発生回路14は、図2の場合と同様に、パルス発生回路21、41に対するトリガー信号101、201を発生して出力する。タイミング発生回路14は、この場合、送受信回路11又は送受信回路12の近傍に設けられており、距離算出回路302とは離れた位置に設けられている。   The timing generation circuit 14 generates and outputs trigger signals 101 and 201 for the pulse generation circuits 21 and 41 as in the case of FIG. In this case, the timing generation circuit 14 is provided in the vicinity of the transmission / reception circuit 11 or the transmission / reception circuit 12, and is provided at a position away from the distance calculation circuit 302.

信号変換回路300、301はそれぞれ、送受信回路11、12との入出力インターフェイスとして各送受信回路11、12の付近に配置されている。信号変換回路300、301はそれぞれ、送信波104及び204が送信されて受信波105及び205が受信されるまでの伝搬遅延時間に基づいて対象物までの距離と対象物の方向を算出する距離算出回路302と接続されている。距離算出回路302は、送受信回路11、12とは離れた位置に設けられており、例えば検出された対象物の距離や方向を示す表示装置の近傍に設けられている。   The signal conversion circuits 300 and 301 are arranged in the vicinity of the transmission / reception circuits 11 and 12 as input / output interfaces with the transmission / reception circuits 11 and 12, respectively. The signal conversion circuits 300 and 301 calculate distances to calculate the distance to the object and the direction of the object based on the propagation delay time until the transmission waves 104 and 204 are transmitted and the reception waves 105 and 205 are received, respectively. The circuit 302 is connected. The distance calculation circuit 302 is provided at a position away from the transmission / reception circuits 11 and 12, and is provided, for example, in the vicinity of a display device that indicates the detected distance and direction of the object.

送受信回路11は、信号変換回路300を介してトリガー信号101を受けると、図2の場合と同様に、パルス信号102を発生して送信波104を送出すると共に、対象物から反射された受信波105を受信する。受信された受信波105は、復調器29によって復調処理された後、パルス信号107として比較器31から出力される。また送受信回路11は、後述するように、送受信回路12が送出した送信波204を直接波210として直接受信すると共に、当該送信波204が対象物によって反射された受信波205を受信する。受信されたこれらの信号210、205も、同様にして、復調器29によって復調処理された後、パルス信号207として比較器31から出力される。   When the transmission / reception circuit 11 receives the trigger signal 101 via the signal conversion circuit 300, the transmission / reception circuit 11 generates the pulse signal 102 and transmits the transmission wave 104, and also receives the reception wave reflected from the object, as in FIG. 105 is received. The received wave 105 received is demodulated by the demodulator 29 and then output from the comparator 31 as a pulse signal 107. As will be described later, the transmission / reception circuit 11 directly receives the transmission wave 204 transmitted from the transmission / reception circuit 12 as a direct wave 210 and also receives a reception wave 205 in which the transmission wave 204 is reflected by an object. Similarly, these received signals 210 and 205 are demodulated by the demodulator 29 and then output from the comparator 31 as a pulse signal 207.

信号変換回路300は、トリガー信号101とパルス信号107に基づいて、送信波104を送出してから受信波105を受信するまでの伝搬遅延時間を求め、求められた伝搬遅延時間をディジタル信号310に変換して距離算出回路302に送出する。同様に、信号変換回路300は、送受信回路12から直接受信した直接波210のパルス信号207及び送受信回路12の送信波204に対する受信波205のパルス信号207に基づいて、送受信回路12が送信波204を送出してから受信波205を受信するまでの伝搬遅延時間を求め、求められた伝搬遅延時間をディジタル信号311に変換して距離算出回路302に送出する。   Based on the trigger signal 101 and the pulse signal 107, the signal conversion circuit 300 obtains the propagation delay time from when the transmission wave 104 is transmitted until the reception wave 105 is received, and the obtained propagation delay time is converted into the digital signal 310. The data is converted and sent to the distance calculation circuit 302. Similarly, in the signal conversion circuit 300, the transmission / reception circuit 12 transmits the transmission wave 204 based on the pulse signal 207 of the direct wave 210 directly received from the transmission / reception circuit 12 and the pulse signal 207 of the reception wave 205 with respect to the transmission wave 204 of the transmission / reception circuit 12. The propagation delay time from when the signal is sent to when the received wave 205 is received is obtained, and the obtained propagation delay time is converted into a digital signal 311 and sent to the distance calculation circuit 302.

送受信回路12は、信号変換回路301を介してトリガー信号201を受けると、図2の場合と同様に、パルス波202を発生して送信波204を送出すると共に、対象物から反射された受信波205を受信する。受信された受信波205は、復調器49によって復調処理された後、パルス信号207として比較器51から出力される。   When the transmission / reception circuit 12 receives the trigger signal 201 via the signal conversion circuit 301, the transmission / reception circuit 12 generates the pulse wave 202 and transmits the transmission wave 204 and receives the reception wave reflected from the object, as in FIG. 205 is received. The received wave 205 received is demodulated by the demodulator 49 and then output from the comparator 51 as a pulse signal 207.

信号変換回路301は、トリガー信号201とパルス信号207に基づいて、送信波204を送出してから受信波205を受信するまでの伝搬遅延時間を求め、求められた伝搬遅延時間をディジタル信号312に変換して距離算出回路302に送出する。   Based on the trigger signal 201 and the pulse signal 207, the signal conversion circuit 301 obtains a propagation delay time from when the transmission wave 204 is transmitted until the reception wave 205 is received, and the obtained propagation delay time is converted into the digital signal 312. The data is converted and sent to the distance calculation circuit 302.

このようにして本実施形態においては、各送受信回路11、12の付近に設けられた信号変換回路300、301によって伝搬遅延時間を求め、その伝搬遅延時間をディジタル信号310、311、312として距離算出回路302に出力するようにしたことにより、距離算出回路302と送受信回路11、12との距離がはなれている場合でも、ノイズ耐久性に強いレーダー装置を実現することができる。   In this way, in the present embodiment, the propagation delay time is obtained by the signal conversion circuits 300 and 301 provided in the vicinity of the transmission / reception circuits 11 and 12, and the propagation delay time is calculated as the digital signals 310, 311, and 312 to calculate the distance. By outputting to the circuit 302, even when the distance between the distance calculation circuit 302 and the transmission / reception circuits 11 and 12 is large, it is possible to realize a radar device with high noise durability.

次に、図7及び図6を参照して、信号変換回路300、301における伝搬遅延時間の算出手順を詳述する。図7は、実施形態2に係るレーダー装置が送受信する信号の一例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。この例においても、図4の場合と同様に、レーダー装置は一方の送受信回路12と他方の送受信回路11とで異なるタイミングの送信波104及び204を送信する。   Next, the procedure for calculating the propagation delay time in the signal conversion circuits 300 and 301 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 7 is an example of signals transmitted and received by the radar apparatus according to the second embodiment. (A) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, and (e) and (f). ) Indicates a received pulse signal. Also in this example, similarly to the case of FIG. 4, the radar apparatus transmits the transmission waves 104 and 204 at different timings in one transmission / reception circuit 12 and the other transmission / reception circuit 11.

図7(a)、(c)及び(e)に示すように、トリガー信号101に対して時間差Ttだけ遅れた時刻t2で送受信回路11から送信波104が送信され、その送信波104の受信波105が時刻t3、t4でパルス信号107として信号変換回路300により受信されている。信号変換回路300は、トリガー信号101のタイミングを把握していると共に、時間差Ttを予め把握しているので、送信したパルス信号102と受信したパルス信号107との時間差Ta11、Tb11を算出することができ、この算出した時間差Ta11、Tb11を伝搬遅延時間としてディジタル信号310に変換して距離算出回路302へ出力する。   As shown in FIGS. 7A, 7 </ b> C, and 7 </ b> E, the transmission wave 104 is transmitted from the transmission / reception circuit 11 at time t <b> 2 delayed by the time difference Tt with respect to the trigger signal 101, and the reception wave of the transmission wave 104 is received. 105 is received by the signal conversion circuit 300 as the pulse signal 107 at times t3 and t4. Since the signal conversion circuit 300 knows the timing of the trigger signal 101 and knows the time difference Tt in advance, it can calculate the time differences Ta11 and Tb11 between the transmitted pulse signal 102 and the received pulse signal 107. The calculated time differences Ta11 and Tb11 are converted into digital signals 310 as propagation delay times and output to the distance calculation circuit 302.

図7(b)、(d)及び(f)に示すように、トリガー信号201に対して時間差Ttだけ遅れた時刻t6で送受信回路12から送信波204が送信され、その送信波204の受信波205が時刻t7、t8でパルス信号207として信号変換回路301により受信されている。信号変換回路301は、トリガー信号201のタイミングを把握していると共に、時間差Ttを予め把握しているので、送信したパルス信号202と受信したパルス信号207との時間差Ta22、Tb22を算出することができ、この算出した時間差Ta22、Tb22を伝搬遅延時間としてディジタル信号312に変換して距離算出回路302へ出力する。   As shown in FIGS. 7B, 7 </ b> D, and 7 </ b> F, the transmission wave 204 is transmitted from the transmission / reception circuit 12 at time t <b> 6 delayed by the time difference Tt with respect to the trigger signal 201, and the reception wave of the transmission wave 204 is received. 205 is received by the signal conversion circuit 301 as a pulse signal 207 at times t7 and t8. Since the signal conversion circuit 301 grasps the timing of the trigger signal 201 and grasps the time difference Tt in advance, it can calculate the time differences Ta22 and Tb22 between the transmitted pulse signal 202 and the received pulse signal 207. The calculated time differences Ta22 and Tb22 are converted into digital signals 312 as propagation delay times and output to the distance calculation circuit 302.

図7(e)に示すように、時刻t6で送受信回路12から送信されたパルス信号202は、時刻t11で直接波210がパルス信号207として受信され、また送受信回路12から送信されたパルス信号202の対象物A、Bによる受信波205がパルス信号207として信号変換回路300で時刻t9、t10で受信されている。信号変換回路300は、送受信回路12に対するトリガー信号201を受信していないので、送受信回路12の送信波204が送信された時刻である送信タイミングt6をこのままでは把握することはできない。しかしながら、信号変換回路300は、送受信回路11、12間の距離dを事前に把握しており、その距離dを直接波210が伝搬するのに要する時間差Tdを把握している。この時間差Tdは、図7(e)から分かるように、送信タイミングt6と直接波210を直接受信した時刻である直接受信タイミングt11との時間差である。従って、直接受信したパルス信号の直接受信タイミングt11からこの時間差Tdを引くことにより送受信回路12のパルス信号を送信した送信タイミングt6を算出することができる。   As shown in FIG. 7 (e), the pulse signal 202 transmitted from the transmission / reception circuit 12 at time t6 is the direct signal 210 received as the pulse signal 207 at time t11, and the pulse signal 202 transmitted from the transmission / reception circuit 12 is received. The received waves 205 by the objects A and B are received as a pulse signal 207 by the signal conversion circuit 300 at times t9 and t10. Since the signal conversion circuit 300 has not received the trigger signal 201 for the transmission / reception circuit 12, the transmission timing t6 that is the time when the transmission wave 204 of the transmission / reception circuit 12 is transmitted cannot be grasped as it is. However, the signal conversion circuit 300 knows in advance the distance d between the transmission / reception circuits 11 and 12, and knows the time difference Td required for the direct wave 210 to propagate the distance d. As can be seen from FIG. 7E, the time difference Td is a time difference between the transmission timing t6 and the direct reception timing t11 that is the time when the direct wave 210 is directly received. Accordingly, the transmission timing t6 at which the pulse signal of the transmission / reception circuit 12 is transmitted can be calculated by subtracting this time difference Td from the direct reception timing t11 of the directly received pulse signal.

信号変換回路300は、このようにして求めた送受信回路12の送信タイミングt6と受信波205の受信タイミングt9、t10との時間差を求めることにより、一方の送受信回路12から送信された送信波204が対象物で反射され、他方の送受信回路11で受信されるまでの伝搬遅延時間Ta21、Tb21を算出する。信号変換回路300は、この伝搬遅延時間Ta21、Tb21をディジタル信号311に変換して距離算出回路302へ出力する。   The signal conversion circuit 300 obtains the time difference between the transmission timing t6 of the transmission / reception circuit 12 thus obtained and the reception timings t9 and t10 of the reception wave 205, whereby the transmission wave 204 transmitted from one transmission / reception circuit 12 is obtained. Propagation delay times Ta21 and Tb21 that are reflected by the object and received by the other transmission / reception circuit 11 are calculated. The signal conversion circuit 300 converts the propagation delay times Ta21 and Tb21 into a digital signal 311 and outputs the digital signal 311 to the distance calculation circuit 302.

このように、直接受信した直接波210のタイミング(すなわち直接受信タイミングt11)を用いて一方の送受信回路12の送信タイミング(時刻t6)を算出することで、図6に示したように、信号処理回路15とタイミング発生回路14とを分離することができる。さらに、信号処理回路15は、レーダー装置内での信号処理時間を補正することなく送信アンテナ46から送信されたタイミングを取得することができるので、より正確な伝搬遅延時間が算出できる。   In this way, by calculating the transmission timing (time t6) of one transmission / reception circuit 12 using the timing of the direct wave 210 directly received (that is, the direct reception timing t11), as shown in FIG. The circuit 15 and the timing generation circuit 14 can be separated. Furthermore, since the signal processing circuit 15 can acquire the timing transmitted from the transmission antenna 46 without correcting the signal processing time in the radar apparatus, a more accurate propagation delay time can be calculated.

なお、上記実施形態1及び実施形態2において、送受信回路11のみが送受信回路12から送信された送信波が対象物で反射された受信波を受信しているが、送受信回路12も送受信回路11から送信された送信波が対象物で反射された受信波を受信してもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, only the transmission / reception circuit 11 receives the reception wave in which the transmission wave transmitted from the transmission / reception circuit 12 is reflected by the object. You may receive the received wave in which the transmitted transmission wave was reflected by the target object.

本願発明のレーダー装置は、車両の衝突防止やオートクルーズを目的とした車載用装置に適用することができるほか、固定のレーダー装置としても使用することができる。   The radar device according to the present invention can be applied to a vehicle-mounted device for the purpose of vehicle collision prevention and auto cruise, and can also be used as a fixed radar device.

本発明に係るレーダー装置が対象物の距離及び方向を測定する模式図である。It is a schematic diagram in which the radar apparatus according to the present invention measures the distance and direction of an object. 実施形態1に係るレーダー装置の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating an example of a radar device according to Embodiment 1. FIG. 信号処理回路に含まれる時間を算出する回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit which calculates the time contained in a signal processing circuit. 実施形態1に係るレーダー装置が送受信する信号の第一例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。It is a 1st example of the signal which the radar apparatus based on Embodiment 1 transmits / receives, (a) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, (e) and (f) are Indicates the received pulse signal. 実施形態1に係るレーダー装置が送受信する信号の第二例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。It is a 2nd example of the signal which the radar apparatus based on Embodiment 1 transmits / receives, (a) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, (e) and (f) are Indicates the received pulse signal. 実施形態2に係るレーダー装置の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a radar device according to a second embodiment. 実施形態2に係るレーダー装置が送受信する信号の一例であり、(a)及び(b)はトリガー信号、(c)及び(d)は送信したパルス信号、(e)及び(f)は受信したパルス信号を示す。It is an example of the signal which the radar apparatus which concerns on Embodiment 2 transmits / receives, (a) and (b) are trigger signals, (c) and (d) are transmitted pulse signals, (e) and (f) are received A pulse signal is shown.

符号の説明Explanation of symbols

11、12:送受信回路、13、15:信号処理回路、14:タイミング発生回路、21、41:パルス発生回路、22、42:発振器、23、43:分岐器、24、44:変調器、25、45、28、48、30、50:増幅器、27、47:受信アンテナ、29、49:復調器、31、51:比較器、61:入力端子、62:増幅器、63:波形整形回路、64:入力端子、65:フリップフロップ回路、66:低域通過フィルタ、67:出力端子、101、201:トリガー信号、102、202、107、207:パルス信号、103、203、106、206:変調パルス信号、105、204:送信波、105、205:受信波、300、301:信号変換回路、302:距離算出回路、310、311、312:ディジタル信号、t1〜t11:時刻、To、Tt、Td、Ta11、Tb11、Ta21、Tb21、Ta22、Tb22:時間差


11, 12: Transmission / reception circuit, 13, 15: Signal processing circuit, 14: Timing generation circuit, 21, 41: Pulse generation circuit, 22, 42: Oscillator, 23, 43: Branch, 24, 44: Modulator, 25 45, 28, 48, 30, 50: amplifier, 27, 47: receiving antenna, 29, 49: demodulator, 31, 51: comparator, 61: input terminal, 62: amplifier, 63: waveform shaping circuit, 64 : Input terminal, 65: flip-flop circuit, 66: low-pass filter, 67: output terminal, 101, 201: trigger signal, 102, 202, 107, 207: pulse signal, 103, 203, 106, 206: modulation pulse Signal, 105, 204: Transmission wave, 105, 205: Reception wave, 300, 301: Signal conversion circuit, 302: Distance calculation circuit, 310, 311, 312: Digital signal , T1~t11: Time, To, Tt, Td, Ta11, Tb11, Ta21, Tb21, Ta22, Tb22: the time difference


Claims (7)

放射状に送信波を送信し、前記送信波が対象物で反射された受信波を受信する分離して配置された2つの送受信回路と、
前記送信波が送信されて受信波が受信されるまでの伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記対象物までの距離及び前記対象物の方向を算出する信号処理回路と、を備えるレーダー装置であって、
前記2つの送受信回路のうちの一方は、自ら送信した送信波が前記対象物で反射された受信波を受信し、
前記2つの送受信回路のうちの他方は、前記2つの送受信回路の送信した送信波がそれぞれ前記対象物で反射された受信波を受信し、
前記信号処理回路は、前記一方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記一方の送受信回路と前記対象物との距離を算出し、前記他方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間を算出し、算出した前記伝搬遅延時間に基づいて前記他方の送受信回路と前記対象物との距離及び前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離を算出し、前記2つの送受信回路の距離、算出した前記一方の送受信回路と前記対象物との距離、算出した前記他方の送受信回路と前記対象物との距離及び算出した前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離から、前記一方の送受信回路又は前記他方の送受信回路からの前記対象物の方向を算出することを特徴とするレーダー装置。
Two transmission / reception circuits arranged separately to transmit a transmission wave radially and receive the reception wave reflected by the object;
A signal processing circuit for calculating a propagation delay time from when the transmission wave is transmitted until a reception wave is received, and calculating a distance to the object and a direction of the object based on the calculated propagation delay time; A radar device comprising:
One of the two transmission / reception circuits receives a reception wave in which a transmission wave transmitted by itself is reflected by the object,
The other of the two transmission / reception circuits receives a reception wave in which a transmission wave transmitted by the two transmission / reception circuits is reflected by the object,
The signal processing circuit calculates a propagation delay time of a received wave received by the one transmission / reception circuit, calculates a distance between the one transmission / reception circuit and the object based on the calculated propagation delay time, The propagation delay time of the received wave received by the other transmission / reception circuit is calculated, and the distance between the other transmission / reception circuit and the object and the one transmission / reception circuit pass through the object based on the calculated propagation delay time. Calculating a distance to the other transmission / reception circuit; a distance between the two transmission / reception circuits; a calculated distance between the one transmission / reception circuit and the object; a calculated distance between the other transmission / reception circuit and the object; The direction of the object from the one transmission / reception circuit or the other transmission / reception circuit is calculated from the calculated distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object. Radar apparatus, characterized by.
前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なるタイミングの前記送信波を送信することを特徴とする請求項1に記載のレーダー装置。   2. The radar device according to claim 1, wherein the two transmission / reception circuits transmit the transmission waves at different timings in the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit. 前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なる変調周波数の前記送信波を送信することを特徴とする請求項1に記載のレーダー装置。   2. The radar device according to claim 1, wherein the two transmission / reception circuits transmit the transmission waves having different modulation frequencies between the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit. 前記2つの送受信回路は、前記一方の送受信回路と前記他方の送受信回路とで異なる符号列の送信波を送信することを特徴とする請求項1に記載のレーダー装置。   2. The radar device according to claim 1, wherein the two transmission / reception circuits transmit transmission waves having different code strings between the one transmission / reception circuit and the other transmission / reception circuit. 前記他方の送受信回路は、前記2つの送受信回路の送信した送信波のうち前記一方の送受信回路の送信した送信波を直接受信し、
前記信号処理回路は、前記直接受信した前記送信波の直接受信タイミングと既知である前記2つの送受信回路の距離とに基づいて前記一方の送受信回路から送信波が送信された送信タイミングを算出し、前記他方の送受信回路で受信した受信波の伝搬遅延時間のうちの前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの伝搬遅延時間を前記送信タイミングに基づいて算出することを特徴とする請求項1から4に記載のいずれかのレーダー装置。
The other transmission / reception circuit directly receives the transmission wave transmitted by the one transmission / reception circuit among the transmission waves transmitted by the two transmission / reception circuits,
The signal processing circuit calculates a transmission timing at which a transmission wave is transmitted from the one transmission / reception circuit based on a direct reception timing of the transmission wave received directly and a known distance between the two transmission / reception circuits, The propagation delay time from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object is calculated based on the transmission timing among the propagation delay times of the received wave received by the other transmission / reception circuit. The radar device according to any one of claims 1 to 4.
前記信号処理回路は、前記一方の送受信回路から前記対象物を経た前記他方の送受信回路までの距離に基づいて方向を算出可能な対象物のうちの実際には存在しない対象物を排除し、前記2つの送受信回路の距離と、前記一方の送受信回路と前記対象物との距離と、前記他方の送受信回路と前記対象物との距離とから、余弦定理を用いて前記一方の送受信回路又は前記他方の送受信回路からの前記対象物の方向を算出することを特徴とする請求項1から5に記載のいずれかのレーダー装置。   The signal processing circuit eliminates an object that does not actually exist among objects whose direction can be calculated based on a distance from the one transmission / reception circuit to the other transmission / reception circuit via the object, Based on the distance between two transmission / reception circuits, the distance between the one transmission / reception circuit and the object, and the distance between the other transmission / reception circuit and the object, the one transmission / reception circuit or the other using the cosine theorem The radar device according to claim 1, wherein the direction of the object from the transmission / reception circuit is calculated. 前記信号処理回路の算出した前記距離と方向を直交座標系に変換する変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から6に記載のいずれかのレーダー装置。

The radar apparatus according to claim 1, further comprising a conversion circuit that converts the distance and direction calculated by the signal processing circuit into an orthogonal coordinate system.

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