JP2006234474A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 状況に応じた最適な測定範囲、および障害物の検出分解能を得ることのできるパルスレーダ装置を提供すること。
【解決手段】 クロック信号遅延分割回路２は、クロック信号発生部１によって生成されたクロック信号に基づいて、クロック信号を任意の時間だけ遅延させた１以上の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成する。送信パルス生成部３は、クロック信号に基づいて送信パルスを生成するとともに、クロック信号遅延分割回路２で生成されたクロック信号列に基づいてレプリカパルスを生成する。相関部７は、電波受信部５によって受信される反射波とレプリカパルスとの相関演算を行う。信号処理部９は、クロック信号遅延分割回路２を制御して、クロック信号列を構成する遅延クロック信号の数、および各遅延クロック信号の遅延量を変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両や船舶といった移動体に搭載され周囲の障害物を検出するパルス照射型のレーダ装置において、受信波から反射パルスを効率よく検出するための技術に関する。

従来のパルスレーダ装置として、特許文献１に記載のレーダ装置がある。このレーダ装置は、２つの基準発振器を含む基準発信源、符号発生回路、スイッチ回路、送信回路、分散型遅延回路、受信回路および距離算出回路等で構成されている。２つの基準発振器は、同一周波数で位相差がπに設定された信号を発振する。符号発生回路はＭ系列符号に相当するパルスを発振し、この符号に対応してスイッチ回路が前記２信号のどちらかの信号を選択して出力する。分散型遅延回路は、基準発信源で生成される送信パルスをそれぞれ送信パルス間隔ΔＴずつ遅延させたパルス群を、符号発生回路で用いる符号数と同じ数だけ形成する。このパルス群と受信パルスとの相関を比較し、相関が取れるパルス群の遅延時間からパルスの送受信の時間差を検出し、障害物までの距離を測定する。
特開２００３−１１４２７４号公報

しかしながら、上記の従来のパルスレーダ装置においては、Ｍ系列符号に対応したパルス群を一定の遅延量ΔＴずつ遅延させて、これらのパルス群と受信パルスとの相関を演算して障害物までの距離を測定している。そのため、移動体の移動状態、例えば、高速移動時と低速移動時の違いによって障害物の検知範囲を容易に変更することが出来ないという課題を有している。また、障害物が存在する可能性のある特定のエリアだけを効率的に走査するということは困難であった。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号は本発明の理解を助けるために図面との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

第１の発明は、移動体に搭載されその移動体の周辺に存在する障害物を検出するためのパルスレーダ装置であって、所定周期の信号を発生するクロック信号発生部と、前記クロック信号発生部によって生成されたクロック信号に基づいて、当該クロック信号を任意の時間だけ遅延させた１以上の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成するクロック信号遅延分割回路と、前記クロック信号発生部によって生成されたクロック信号のタイミングに合わせて所定周波数でパルス変調した送信パルスを生成するとともに、前記クロック信号遅延分割回路で生成されたクロック信号列のタイミングに合わせて相関演算用のレプリカパルスを生成する送信パルス生成部と、前記送信パルス生成部で生成された送信パルスを空間に放射する電波送信部と、前記電波送信部によって空間に放射された送信パルスの反射波を受信する電波受信部と、前記電波受信部によって受信される反射波と前記送信パルス生成部によって生成されるレプリカパルスとの相関演算を行う相関部と、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の遅延量を変化させることによって前記レプリカパルを用いた障害物の検出可能エリアを変化させ、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることによって障害物までの距離の検出精度を変化させる信号処理部とを備えたパルスレーダ装置である。

第２の発明は、第１の発明において、前記信号処理部は、前記移動体の移動速度に応じて、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記信号処理部は、前記移動体の移動速度が第１の速度のときには、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を第１の数とし、前記移動体の移動速度が前記第１の速度よりも高い第２の速度のときには、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を前記第１の数よりも大きな第２の数とすることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、前記信号処理部は、前記相関部における相関演算の結果に応じて、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記信号処理部は、第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列に基づいて第１のエリアに障害物が存在することが確認されたときに、前記クロック信号遅延分割回路に、当該第１のエリアに対応するクロック信号列として、前記第１の数よりも小さい第２の数の遅延クロック信号を合成して成る複数のクロック信号列を順次生成させることを特徴とする。

第６の発明は、第４の発明において、前記信号処理部は、第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列に基づいて第１のエリアに障害物が存在することが確認された後、前記クロック信号遅延分割回路が当該第１のエリアおよびその近傍のエリアに対応するクロック信号列を生成するときに、当該クロック信号遅延分割回路に、前記第１の数よりも小さい第２の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させることを特徴とする。

第７の発明は、第１の発明において、前記信号処理部は、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を、当該クロック信号列を用いたときの障害物検出可能エリアまでの距離に応じて変化させることを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、前記信号処理部は、前記クロック信号遅延分割回路が第１のエリアに対応するクロック信号列を生成するときには、当該クロック信号遅延分割回路に第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させ、前記クロック信号遅延分割回路が前記第１のエリアよりも遠い第２のエリアに対応するクロック信号列を生成するときには、当該クロック信号遅延分割回路に前記第１の数よりも大きい第２の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させることを特徴とする。

本発明のパルスレーダ装置によれば、反射波を検出するためのレプリカパルスのパルス幅、および、タイミングを任意に設定することができる。そして、検出対象や検出条件に応じて反射波の探査領域を絞り込み、効率よく反射波を検出することが可能となる。その結果、例えば、本発明のパルスレーダを搭載した移動体が低速で移動しているときには、反射波の探査範囲を狭くして密に探索するようレプリカパルスを設定して直近の障害物を高い分解能で検出し、高速で移動しているときには、広い探査範囲を粗く探索することでより遠くの障害物を確実に検出することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態のパルスレーダ装置について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態におけるパルスレーダ装置を図１に示す。図１において、クロック信号発生部１は、所定の周期Ｔでタイミング信号を発生する発振器であり、例えば水晶発振器などで構成される。その発振周期については、測定対象や測定条件に応じて設定すればよい。例えば、測定したい対象物までの最大距離がＤｍａｘのとき、Ｔ＞２＊Ｄｍａｘ／ｃ（ｃ：光速）であれば測定可能である。

クロック信号遅延分割回路２は、後述するレプリカパルスを生成するためのトリガ信号を作るものであり、その役割は大きく分けて２つある。一つ目の役割は入力のクロック信号を任意の時間遅延させることである。具体的には、可変型の遅延素子を利用する方法や、配線長を利用した固定型の遅延素子をセレクタ回路やマルチプレクサによって切り替える方法がある。また、クロック信号とフリップフロップなどを利用してデジタル的に遅延させる方法でも良い。２つ目の役割としては、入力のクロック信号を複数のクロック信号に分割することである。

図２にクロック信号遅延分割回路２の回路構成の一例を示す。図２において、入力のクロック信号ｃｌｋは分岐され、４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄにそれぞれ入力される。各可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量は、外部信号（ここでは信号処理部９からの制御信号）によって適宜に変更可能である。クロック信号遅延分割回路２の出力段では、各可変遅延素子２１ａ〜２１ｄにより遅延されたクロック信号（以下、遅延クロック信号と称す）Ｏ１〜Ｏ４が結合されて出力される。このような回路構成とすることで、図３に示すように入力のクロック信号ｃｌｋに対して任意の遅延量を持った４つの遅延クロック信号Ｏ１〜Ｏ４が結合されたクロック信号列（Ｏｕｔ）を生成することが出来る。なお、本実施の形態では、クロック信号遅延分割回路２を構成する可変遅延素子の数を４つとしたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてその数を増減すればよい。

送信パルス生成部３は、例えば局部発振器を用いて構成され、図４（ａ）のように、クロック信号発生部１で生成されるクロック信号４１（図３のｃｌｋ）をトリガとして所定の周波数（例えば２４ＧＨｚ）でパルス変調した送信パルスを生成する。また同時に、図４（ｂ）のように、クロック信号遅延分割回路２で生成されるクロック信号列４２（図３のＯｕｔ）をトリガとして同様のパルス変調を行った信号を、上記送信パルスに対する相関演算用のレプリカパルスとして出力する。ここで、送信パルスのパルス幅については本パルスレーダにおける分解能を決定する要因となり、パルス幅ｗと分解能Ｒの間には、Ｒ＝ｗ＊ｃ／２の関係が成立する。ここでいう分解能とは、障害物までの距離の検出精度に相当し、分解能が高ければ、わずかに距離が離れた２つの障害物を相互に区別して検出することができるが、分解能が低ければ、それらの２つの障害物を相互に区別して検出することはできない。したがって、パルス幅ｗは測定対象や測定条件に応じて適切な値に設定すればよい。

電波送信部４は、アンプ、アンテナ等で構成され、送信パルス生成部３で生成された送信パルスを、最適な出力で空間に放射する。

電波受信部５は、電波送信部４から空間に放射された送信パルスの反射波を受信し、相関部７に出力する。電波受信部５はアンテナ、アンプ、フィルタ等で構成され、アンテナに関しては電波送信部４のアンテナと共用してもよい。

速度検出手段６は、本パルスレーダ装置を搭載する移動体の移動速度を検出する手段である。速度検出手段６としては、加速度センサや、車の場合には車速パルスセンサを利用することが考えられる。ここで検出された移動体の速度は信号処理部９に出力され、クロック信号遅延分割回路２における各可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量、クロック信号の分割数（言い換えると、クロック信号列を構成する遅延クロック信号の数）の決定に利用される。このようにして、移動体の速度に応じて、相関演算に用いるレプリカパルスが変更されることになる。

相関部７は、電波受信部５からの信号（反射波）と送信パルス生成部３からの信号（レプリカパルス）との相関値を求めるものであり、例えば、両信号をミキサによってＩＦ周波数にそれぞれダウンコンバートした後、ゲート回路を利用して反射波とレプリカパルスの論理積を求める方法が挙げられる。この場合、反射波とレプリカパルスのタイミングが一致したときのみ相関出力が得られる。図５にその動作を示す。図５において、５１は電波受信部５からの入力である物体からの反射波を、５２はレプリカパルスをそれぞれ示している。例えば、パルスレーダ装置と対象物の相対位置が変化しない場合には、その反射波の周期は図５に示すように一定となるが、ここで図５のように送信パルスに対するレプリカパルスの遅延量を徐々に増やしながら（すなわち、可変遅延素子２１ａの遅延量を徐々に増やしながら）相関演算を行えば、反射波とレプリカパルスのタイミングが一致するタイミングが訪れ、その時に相関部７からは相関出力５３が出力される。

本パルスレーダ装置は、ある送信パルスを放射してから次の送信パルスを放射するまでの間に、最初に放射した送信パルスの反射波が検出されたかどうかを調べることによって、障害物を検出する。反射波の検出は、上記の相関部７において反射波とレプリカパルスとの相関を調べることによって行う。例えば、ある送信パルスに対する反射波とこの送信パルスを１パルス幅分（ｗ）だけ遅延させたレプリカパルスとの相関が検出された場合には、パルスレーダ装置からほぼｗ＊ｃ／２（ただし、ｃは光速）だけ離れたエリアに障害物が存在することが分かる。同様に、ある送信パルスに対する反射波とこの送信パルスを２パルス幅分（ｗ）だけ遅延させたレプリカパルスとの相関が検出された場合には、パルスレーダ装置からほぼ２ｗ＊ｃ／２（ただし、ｃは光速）だけ離れたエリアに障害物が存在することが分かる。

図６は、パルス幅がｗのレプリカパルスについて、その遅延量と障害物検出可能距離との関係を示した図である。例えば、遅延時間がｗであるレプリカパルスと反射波との相関が検出された場合には、パルスレーダ装置からｗ＊ｃ／２だけ離れたエリアに障害物が存在していることが分かる。以下、このエリアのことを図６に示すようにエリア１と称することとする。また例えば、遅延時間が２ｗであるレプリカパルスと反射波との相関が検出された場合には、パルスレーダ装置から２ｗ＊ｃ／２だけ離れたエリアに障害物が存在していることが分かる。以下、このエリアのことをエリア２と称することとする。同様に、遅延時間が２０ｗであるレプリカパルスと反射波との相関が検出された場合には、パルスレーダ装置から２０ｗ＊ｃ／２だけ離れたエリアに障害物が存在していることが分かる。以下、このエリアのことをエリア２０と称することとする。以下では、本パルスレーダ装置はエリア１〜２０の範囲に存在する対象物の有無およびその距離を測定可能であるものとして説明するが、もちろん本発明はこれに限らない。

なお、前述したように、レプリカパルスはクロック信号遅延分割回路２において生成されたクロック信号列に基づいて生成される。例えば、図６のようなパルス幅ｗのレプリカパルスは、クロック信号遅延分割回路２の４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄのうち、いずれか１つの可変遅延素子だけを用いることによって生成される。一方、例えば４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄのうち、いずれか３つの可変遅延素子を用い、これらの可変遅延素子の遅延量をｗずつずらして設定することで、図７に示すように、パルス幅が３ｗのレプリカパルスを生成することもできる。このレプリカパルスは、パルス幅ｗの３つのレプリカパルス（便宜上、レプリカパルスＡ、Ｂ、Ｃと称す）をｗずつずらして合成したものとも言える。この場合、反射波のタイミングがレプリカパルスＡ〜Ｃのいずれかのタイミングと一致すれば、相関部７からは相関出力５３が出力される。よって、例えば遅延量がそれぞれｗ、２ｗ、３ｗであるレプリカパルスＡ〜Ｃと反射波との相関が検出された場合には、図６の関係から、エリア１〜３の範囲に障害物が存在することが分かる。また例えば、遅延量がそれぞれ４ｗ、５ｗ、６ｗであるレプリカパルスＡ〜Ｃと反射波との相関が検出された場合には、エリア４〜６の範囲に障害物が存在することが分かる。このようにレプリカパルスのパルス幅を大きくすることによって、対象物の検出精度は低下するが、１回の送信パルスの放射に対する対象物の検出可能範囲は拡大することになる。なお、図６の例ではレプリカパルスＡ、Ｂ、Ｃの遅延量をｗずつずらした例を説明したが、レプリカパルスの波形は任意である。必要に応じて、例えば、レプリカパルスＡとＢの遅延量の差を２ｗとし、レプリカパルスＡとＢの間が離れているようなレプリカパルスを用いてもよい。

ＡＤ変換部８では、相関部７の出力をデジタル信号に変換し信号処理部９へ出力する。ＡＤ変換部８として利用できる回路には、積分型、逐次比較型、並列比較型などがあるが、必要な変換速度や精度、コストに応じて使い分ければよい。また、ＡＤ変換部８の動作速度が相関部７の出力信号に対して十分速くない場合には、サンプルホールド回路を利用することも考えられる。

信号処理部９は、ＤＳＰや汎用のプロセッサなどで構成され、ＡＤ変換部８の出力に基づいて障害物を検出する。そして、反射波を検出したときのレプリカパルスの遅延情報（すなわち、クロック信号遅延分割回路２において各可変遅延素子２１ａ〜２１ｄに設定した遅延量）から、障害物までの距離を測定する。また、ＡＤ変換部８の出力結果と速度検出手段６で得られる移動体の移動速度に応じて、クロック信号遅延分割回路２における各可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量、クロック分割数を制御する。

上記のように構成されたパルスレーダ装置の動作について具体的に説明する。

図８は、クロック信号遅延分割回路２の４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄのうち、可変遅延素子２１ａだけを用いて、パルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う場合の例である。図８において、横軸はパルスレーダ装置の動作サイクルを示しており、送信パルスが放射されてから次に放射されるまでの期間を１サイクルとしている。

まず第１サイクルで、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａの遅延量をｗに設定し、この可変遅延素子２１ａの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア１に障害物が存在するかどうかが分かる。

第２サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａの遅延量を２ｗに設定し、この可変遅延素子２１ａの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア２に障害物が存在するかどうかが分かる。

第３サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａの遅延量を３ｗに設定し、この可変遅延素子２１ａの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア３に障害物が存在するかどうかが分かる。

以下、同様にして、信号処理部９は、第２０サイクルまで、可変遅延素子２１ａの遅延量を１サイクルにつきｗずつ増やしながら、エリア４〜２０に障害物が存在するかどうかを順次判定する。

続く第２１サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａの遅延量を第１サイクルと同じくｗに設定し、この可変遅延素子２１ａの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア１に障害物が存在するかどうかが分かる。以下、信号処理部９は図８に示すように、第１サイクル〜第２０サイクルと同様の処理を繰り返し実行する。

図９は、クロック信号遅延分割回路２の４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄを全て用いて、パルス幅４ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う場合の例である。

まず第１サイクルで、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量をそれぞれｗ、２ｗ、３ｗ、４ｗに設定し、これらの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア１〜４のどこかに障害物が存在するかどうかが分かる。

第２サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量をそれぞれ５ｗ、６ｗ、７ｗ、８ｗに設定し、これらの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア５〜８のどこかに障害物が存在するかどうかが分かる。

第３サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量をそれぞれ９ｗ、１０ｗ、１１ｗ、１２ｗに設定し、これらの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア９〜１２のどこかに障害物が存在するかどうかが分かる。

以下、同様にして、信号処理部９は、第５サイクルまで、可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量を１サイクルにつき４ｗずつ増やしながら、エリア１３〜１６のどこかに障害物が存在するかどうか、エリア１７〜２０のどこかに障害物が存在するかどうかを順次判定する。

続く第６サイクルでは、信号処理部９は、可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの遅延量を第１サイクルと同じくそれぞれｗ、２ｗ、３ｗ、４ｗに設定し、これらの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄの出力に基づいて生成されたレプリカパルスを用いて相関部７で相関検出が行われる。これにより、エリア１〜４のどこかに障害物が存在するかどうかが分かる。以下、信号処理部９は図９に示すように、第１サイクル〜第５サイクルと同様の処理を繰り返し実行する。

ここで、図８および図９のそれぞれの場合について、図中に星印で示したように、第１２サイクルにおいてエリア１１に障害物が出現した場合を考える。この場合、図８の場合は、信号処理部９は第３１サイクルでエリア１１の探索を行ったときに、この障害物を検出することになる。一方、図９の場合は、信号処理部９は第１３サイクルでエリア９〜１２の探索を行ったときに、この障害物を検出することになる。つまり、図９の例は、図８の例と比較して、エリア１〜２０を一通り探索するのにかかる時間が２０サイクルから５サイクルに短縮されるため、障害物をより早く検出することができる（より正確には、障害物をより早く検出できる可能性が高まる）。ただし、図９の例では、障害物の存在自体は検出されるものの、その障害物がエリア９〜１２の中のどのエリアに存在するのかは分からないのに対して、図８の例では、障害物がエリア１１に存在することが分かる。このように、障害物の存在の検出の早さと距離の検出精度とはトレードオフの関係になっている。すなわち、レプリカパルスのパルス幅を大きくするほど障害物の存在の検出は早くなるが、距離の検出精度は低下する。逆に、レプリカパルスの幅を小さくするほど距離の検出精度は向上するが、障害物の存在の検出は遅くなる。

以下、上記のトレードオフの関係を利用した本パルスレーダ装置の４つの典型的な応用動作例を説明する。

（第１の応用動作例）
第１の応用動作例は、本パルスレーダ装置が搭載された車輌等の移動体の移動速度に応じて、信号処理部９がレプリカパルスのパルス幅を変化させるものである。例えば、速度検出手段６の出力に基づいて、移動体の速度が所定の閾値よりも低いときには図８の動作例に従って動作し、移動体の速度が所定の閾値よりも高いときには図９の動作例に従って動作する。つまり、高速移動中は、安全性を高めるために障害物の存在の検出を優先し、低速移動中は、障害物の存在をさほど素早く検出する必要はないため、障害物までの距離の検出精度を優先する。

なお、本応用動作例では、移動体の速度に応じて２通りの動作モード（図８の動作モードと図９の動作モード）を切り替える例を説明したが、本発明はこれに限らず、移動体の速度に応じて３通り以上の動作モードを切り替えるようにしてもよい。また、高速移動中に利用するレプリカパルスのパルス幅も４ｗに限らず、任意のパルス幅（ただし低速移動中に利用するレプリカパルスのパルス幅よりも大きい幅）のレプリカパルスを使用することができる。

（第２の応用動作例）
第２の応用動作例は、まず大きいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物の存在の検出を行い、障害物があるエリアからあるエリアまでの範囲に存在することが検出されたときに、その範囲について、小さいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物までの距離をより正確に検出するものである。

図１０を参照して、この第２の応用動作例について説明する。

まず、図９と同様に、クロック信号遅延分割回路２の４つの可変遅延素子２１ａ〜２１ｄを全て用いて、パルス幅４ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う。そして、第１３サイクルにおいて、エリア９〜１２のどこかに障害物が存在することが判明すると、つづく第１４〜第１７サイクルでは、このエリア９〜１２について、パルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う。その結果、第１６サイクルにおいて、障害物の存在位置がエリア１１であることが判明する。

このように、第２の応用動作例によれば、障害物の存在を早く検出し、かつ障害物までの距離を精度良く検出することができる。

（第３の応用動作例）
第３の応用動作例は、基本的には大きいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物の存在の検出を行うが、直前の探索時に障害物が存在することが確認されたエリアとその付近のエリア（例えば隣接エリア）については小さいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物までの距離をより正確に検出するものである。

図１１を参照して、この第３の応用動作例について説明する。

まず、図８や図１０のような動作によって、障害物の存在するエリアを特定する。図１１の例では、図１０と同様の動作によって、第１７サイクルで障害物がエリア１２に存在することが検出される。すると信号処理部９は、この障害物が検出されたエリア１２を任意の記憶装置に一時的に記憶する。障害物の存在するエリアが特定された後は、信号処理部９は基本的にパルス幅４ｗのレプリカパルスを利用して障害物の存在の検出を行うが、障害物が存在することが確認されたエリア（ここではエリア１２）とその隣接エリア（ここではエリア１１、１３）についてはパルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う。図１１の例では、第２０〜第２７サイクルにおいて、エリア１１〜１３についてはパルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出が行われるが、その他のエリアについてはパルス幅４ｗのレプリカパルスによって障害物検出が行われる（ただし、第２２サイクルと第２７サイクルでは、エリア数の関係から、それぞれパルス幅２ｗ、３ｗのレプリカパルスによって障害物検出が行われる）。なお、障害物がエリア１２からエリア１１に移動した場合には、第３１サイクルでそのことが分かるため、信号処理部９は、この障害物が検出されたエリア１１を記憶装置に記憶する。そして、第３９〜第４１サイクルで、このエリア１１とその隣接エリア１０、１２について、パルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出を行う。

このように、第３の応用動作例によれば、障害物の存在を早く検出し、かつ障害物までの距離を精度良く検出することができる。

（第４の応用動作例）
第４の応用動作例は、パルスレーダ装置から比較的遠いエリアについては大きいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物の存在の検出を行い、パルスレーダ装置から比較的近いエリアについては小さいパルス幅のレプリカパルスを利用して障害物の存在の検出を行うものである。

図１２を参照して、この第４の応用動作例について説明する。

パルスレーダ装置から比較的近いエリア１〜エリア１２までは、図９と同様に、パルス幅ｗのレプリカパルスによって障害物検出が行われる。そして、パルスレーダ装置から比較的遠いエリア１３〜エリア２０までは、図１０と同様に、パルス幅４ｗのレプリカパルスによって障害物検出が行われる。

このように第４の応用動作例では、パルスレーダ装置から遠い場所に存在する障害物についてはその位置をさほど正確に検出する必要はないため、粗い精度で障害物を検出する。これにより、図８の例に比べて障害物の存在を早く検出でき、しかもパルスレーダ装置から近い場所に存在する障害物については図８と同じ精度でその障害物までの距離を検出することができる。

なお、本応用動作例では、パルスレーダ装置からの距離に応じて２通りの動作モード（図８の動作モードと図９の動作モード）を使い分ける例を説明したが、本発明はこれに限らず、パルスレーダ装置からの距離に応じて３通り以上の動作モードを使い分けるようにしてもよい。例えば、エリア１〜６についてはパルス幅ｗ、エリア７〜１２についてはパルス幅２ｗ、エリア１３〜２０についてはパルス幅４ｗのレプリカパルスによって障害物の検出を行うようにしてもよい。

以上、本パルスレーダ装置の４つの典型的な応用動作例について説明したが、これら４つの応用動作例を任意に組み合わせて実施することも可能である。また、ユーザの入力操作に応じて、これら４つの応用動作例を切り替えたり、レプリカパルスのパルス幅を変更したり、動作モードの切替のための閾値を変更したりしてもよい。なお、第２〜第４の応用動作例では速度検出手段６が不要であることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかるパルスレーダ装置は、受信波から障害物による反射波を検出するための相関信号（レプリカパルス）を柔軟に設定することができ、その結果、移動体の速度に応じた最適な測定範囲、および最適な障害物の検出分解能を得ることが出来るという効果を有し、例えば、車両や船舶といった移動体に搭載され周囲の障害物を検出するパルス照射型のレーダ装置として有用である。

本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図 クロック信号遅延分割回路２の構成を示すブロック図 クロック信号遅延分割回路２の動作を示す図 送信パルス生成部３の動作を示す図 相関部７の動作を示す図 レプリカパルスの遅延時間と障害物検出可能距離との関係を示す図 相関部７の動作を示す他の図 パルスレーダ装置の動作の一例を示す図 パルスレーダ装置の動作の他の例を示す図 パルスレーダ装置の動作のさらに他の例を示す図 パルスレーダ装置の動作のさらに他の例を示す図 パルスレーダ装置の動作のさらに他の例を示す図

符号の説明

１ クロック信号発生部
２ クロック信号遅延分割回路
３ 送信パルス生成部
４ 電波送信部
５ 電波受信部
６ 速度検出手段
７ 相関部
８ ＡＤ変換部
９ 信号処理部
２１ａ〜２１ｄ 可変遅延素子
５１ 反射波
５２ レプリカパルス
５３ 相関出力

Claims (9)

1. 移動体に搭載されその移動体の周辺に存在する障害物を検出するためのパルスレーダ装置であって、
   所定周期の信号を発生するクロック信号発生部と、
   前記クロック信号発生部によって生成されたクロック信号に基づいて、当該クロック信号を任意の時間だけ遅延させた１以上の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成するクロック信号遅延分割回路と、
   前記クロック信号発生部によって生成されたクロック信号のタイミングに合わせて所定周波数でパルス変調した送信パルスを生成するとともに、前記クロック信号遅延分割回路で生成されたクロック信号列のタイミングに合わせて相関演算用のレプリカパルスを生成する送信パルス生成部と、
   前記送信パルス生成部で生成された送信パルスを空間に放射する電波送信部と、
   前記電波送信部によって空間に放射された送信パルスの反射波を受信する電波受信部と、
   前記電波受信部によって受信される反射波と前記送信パルス生成部によって生成されるレプリカパルスとの相関演算を行う相関部と、
   前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の遅延量を変化させることによって前記レプリカパルスを用いた障害物の検出可能エリアを変化させ、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることによって障害物までの距離の検出精度を変化させる信号処理部とを備えたパルスレーダ装置。
2. 前記信号処理部は、前記移動体の移動速度に応じて、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることを特徴とする、請求項１に記載のパルスレーダ装置。
3. 前記信号処理部は、前記移動体の移動速度が第１の速度のときには、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を第１の数とし、前記移動体の移動速度が前記第１の速度よりも高い第２の速度のときには、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を前記第１の数よりも大きな第２の数とすることを特徴とする、請求項２に記載のパルスレーダ装置。
4. 前記信号処理部は、前記相関部における相関演算の結果に応じて、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を変化させることを特徴とする、請求項１に記載のパルスレーダ装置。
5. 前記信号処理部は、第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列に基づいて第１のエリアに障害物が存在することが確認されたときに、前記クロック信号遅延分割回路に、当該第１のエリアに対応するクロック信号列として、前記第１の数よりも小さい第２の数の遅延クロック信号を合成して成る複数のクロック信号列を順次生成させることを特徴とする、請求項４に記載のパルスレーダ装置。
6. 前記信号処理部は、第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列に基づいて第１のエリアに障害物が存在することが確認された後、前記クロック信号遅延分割回路が当該第１のエリアおよびその近傍のエリアに対応するクロック信号列を生成するときに、当該クロック信号遅延分割回路に、前記第１の数よりも小さい第２の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させることを特徴とする、請求項４に記載のパルスレーダ装置。
7. 前記信号処理部は、前記クロック信号列を構成する前記遅延クロック信号の数を、当該クロック信号列を用いたときの障害物検出可能エリアまでの距離に応じて変化させることを特徴とする、請求項１に記載のパルスレーダ装置。
8. 前記信号処理部は、前記クロック信号遅延分割回路が第１のエリアに対応するクロック信号列を生成するときには、当該クロック信号遅延分割回路に第１の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させ、前記クロック信号遅延分割回路が前記第１のエリアよりも遠い第２のエリアに対応するクロック信号列を生成するときには、当該クロック信号遅延分割回路に前記第１の数よりも大きい第２の数の遅延クロック信号を合成して成るクロック信号列を生成させることを特徴とする、請求項７に記載のパルスレーダ装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のパルスレーダ装置を備えた車両。

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