JP2006329689A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遅延時間の異なる他のレーダ装置からの干渉波を除去することを可能にする。
【解決手段】パルスレーダ装置であって、トリガ信号を生成する送信トリガ発生回路と、固有の遅延時間を持つ第１遅延回路と、生成されたトリガ信号と該トリガ信号を第１遅延回路で遅延させた信号とを入力としそれぞれのタイミングに応じて所定周波数でパルス変調した送信パルス信号を生成する送信パルス発生回路と、送信パルス信号を送信し、かつ、物体からの反射波を受信するアンテナ部と、アンテナ部で受信した反射波を検出する検波回路と、第１遅延回路と同じ遅延時間を持つ第２遅延回路と、検波回路の出力と該出力を前記第２遅延回路で遅延させた信号とを入力として他のレーダ装置からの干渉波を除去する干渉波除去回路と、干渉波除去回路の出力に基づいて反射波の到来時間を算出することで物体までの距離を算出する距離算出部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体に搭載され周囲の障害物を検出するパルスレーダ装置に関し、特に、受信波から反射パルスを効率よく検出するパルスレーダ装置に関する。

車両に搭載され、周囲の障害物を検出して、ドライバーに障害物の存在を報知するためのレーダ装置が開発されている。従来のレーダ装置においては、他の車両に搭載されたレーダ装置から送信される電波を受信して誤動作してしまうという電波干渉の課題が考えられる。その干渉波を抑制するために、他の装置類からの干渉波の偏波方向を計測して、その偏波方向に対して偏波抑圧の高い偏波方向を算出し、その抑圧偏波方向で送受信を行うように偏波の切換を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されている技術によれば、他の装置類からの干渉波の偏波方向に対して偏波抑圧の高い偏波方向で、送受信を行うことができるので、同一周波数帯を使用する他の装置類からの干渉波に対して適切な偏波抑圧を行うことで干渉除去が可能となり、誤動作を防止することができる。
特開平７−８４０４２号公報

しかしながら、従来の干渉波対策においては、他の装置からの送信波の偏波方向に対して９０度位相のずれた方向で偏波して送信するため、例えば、自己と同一方向に送信波を照射する他の装置からの回り込みによる干渉波と、自己に相対する方向に送信波を照射する他の装置からの直接波が存在するといったように、複数の干渉波が混在するような状況では最適な偏波方向が定まらず、干渉波対策が十分できないことが考えられる。また、他の装置から送信される干渉波の偏波方向を算出するための装置と、それに応じた自身の偏波の切換を行うための切替装置などが必要なため、構成が複雑になってしまう。

前記従来の課題を解決するために、本発明のパルスレーダ装置は、移動体に搭載され、移動体の周辺に存在する物体を検出するためのパルスレーダ装置であって、送信波のパルス繰返し周期毎にトリガ信号を発生させる送信トリガ発生回路と、固有の遅延時間を持つ第１遅延回路と、送信トリガ発生回路にて生成されたトリガ信号と該トリガ信号を第１遅延回路で遅延させた遅延トリガ信号とを入力としそれぞれのタイミングに応じて所定周波数でパルス変調した送信パルス信号を生成する送信パルス発生回路と、送信パルス発生回路で生成された送信パルス信号を送信し、かつ、物体で反射した反射波を受信するアンテナ部と、アンテナ部で受信した反射波を検出する検波回路と、第１遅延回路と同じ遅延時間を持つ第２遅延回路と、検波回路の出力と該出力を前記第２遅延回路で遅延させた信号とを入力として入力された２つの信号から他のパルスレーダ装置から照射された干渉波を除去する干渉波除去回路と、干渉波除去回路の出力に基づいて該反射波の到来時間を算出することで物体までの距離を算出する距離算出部とを備えた構成を有している。

この構成により、送信元の異なる複数の干渉波が存在する場合においてもそれら不要な干渉波を確実に除去することができ、さらに従来の偏波切り替えに比べて極めて簡易な構成で安価に干渉波対策を実現することが可能となる。

本発明の干渉波対策パルスレーダ装置によれば、個々のレーダ装置毎に固有の遅延信号を持った送信パルスを送信し、受信した信号を送信時と同じ遅延量を持つ遅延回路を用いて検波することで遅延時間の異なる他のレーダ装置からの干渉波を除去することが可能となる。また、従来の干渉波対策に比べ簡易な構成かつ低コストでの実現が可能である。

以下、本発明の一実施の形態の干渉対策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の構成を図１に示す。図１において、送信トリガ発生回路１は、所定の周期Ｔでクロック信号を発生する発振器であり、例えば水晶発振器を用いて構成される。また、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、測定したい物体までの最大距離がＤ_ｍａｘのとき、
Ｔ＞２＊Ｄ_ｍａｘ／ｃ （ｃ：光速）
となるように周期Ｔを設定すれば測定対象の物体にあいまいさを生じずに検出可能である。

第１遅延回路２は送信トリガ発生回路で生成されたクロック信号の一部を、ある一定の時間遅延させるための回路である。このときの遅延時間であるが、本レーダ装置と同一の構造を持つレーダ装置毎に固有の遅延時間となるように設定される。

全ての車両に対して完全に異なる遅延時間を付与することは不可能ではあるが、例えば遅延パターンが１００パターンしかない場合でも、同じ遅延パターンをもつ車両同士が互いに干渉しあう距離に存在する確率は低く、実用上問題にならないと考えられる。

そして、その遅延時間の取り得る範囲としては、パルスレーダ装置における物体検知の距離精度、すなわち、何ｍ（ｃｍ）毎に物体の位置を検出するかという値（以下、レンジビンという）に対して十分小さな値とすればよい。例えば、パルスレーダ装置の直近０ｍから１００ｍまでの範囲を１ｍ単位で物体の検出を行うシステムにおいては、レンジビン１ｍを電波伝搬時間に換算した６．６ｎｓに対して十分小さな１００ｐｓ、２００ｐｓ、３００ｐｓなどと設定すればよい。

また、上記遅延時間は、後述する干渉波除去回路７で干渉波を完全に除去するためにパルス幅を考慮して、例えば、パルス幅を最小単位とした任意の遅延時間を設定する。つまり、パルス幅が1nsのシステムであれば、1ns、2ns、・・・といった遅延時間の設定を行う。ただし、レンジビン以下の範囲で任意に設定する必要があるため、上記のようなレンジビンを想定した場合には遅延パターンを増やすためにはパルス幅を十分短くとる必要がある。

このような遅延時間を生成するための回路としては、一般的に利用される固定遅延回路を用いればよい。または、配線の経路長を変えて遅延時間を設定する構成としてもよい。さらには、遅延量の異なる遅延素子を複数個並べ、それらをセレクタ等で選択することで任意の遅延時間を発生させる可変遅延回路を用いた構成としてもよい。

送信パルス発生回路３は、例えば局部発振器を用いて構成され、図２のように送信トリガ発生回路１で生成される送信トリガ信号２と、第１遅延回路２でｎだけ遅延した遅延送信トリガ信号２２とをトリガとして、所定の周波数（例えば２４ＧＨｚ）でパルス変調した送信パルス信号２３を生成する。ここで、送信波のパルス幅については本パルスレーダ装置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の間には以下の関係が成立する。

Ｒ＝ｗ×ｃ／２
ここでいう分解能とは分離可能な２つの物体の最小距離のことであり、分解能以下の距離にある２つの物体は分離して検出することができない。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。

アンテナ部４は送信パルス発生回路３で生成された送信パルス信号を空間に放射し、空間に放射された送信パルス信号の反射波を受信する。アンテナ部４は図１のように送信用と受信用を別にしても、共用にしてスイッチングによる切り替えを行っても良い。

検波回路５はアンテナ部４で受信した信号から、物体で反射した反射波を検出するための回路である。検波回路５の例としては、図３に示すようにショットキバリアダイオード３１を用いたダイオード検波回路などで構成される。そして、ダイオード検波された信号を電圧比較器に通し、検波信号を得る。

第２遅延回路６は検波回路５で検波された信号の一部を第１遅延回路２と同じ遅延量だけ遅延させる回路であり、構成は第１遅延回路２と同様である。

干渉波除去回路７は検波回路５の出力である検波信号と、同じ信号を第２遅延回路６に通過させた信号を入力として、他のパルスレーダ装置から送信され、受信した干渉波を除去する。干渉波除去回路７の一例としては、図４に示すようにＡＮＤゲートを用いて２つの入力信号の論理積をとればよい。このとき、他のパルスレーダ装置から送信された干渉波を受信した場合には、受信した信号の2つのパルス間の遅延時間と検波後の遅延時間が異なるため、干渉波除去回路７からの出力は得られないことになる。

図５において、（ａ）は他のパルスレーダ装置から送信された遅延量ｍの干渉波の受信信号で、（ｂ）はその干渉波の信号を第２遅延回路６で遅延量ｎだけ遅延させた信号で、（ｃ）はこれらの信号を干渉波除去回路７により論理積をとった信号である。遅延量が異なるために干渉波に関しては干渉除去回路７からの出力はなくなり、これにより、他のパルスレーダ装置からの干渉波を確実に除去することができる。複数の干渉波を受信した場合も同様に除去可能である。

また、干渉波除去回路７の別の構成例としてはＰＬＬなどに利用される位相比較器を用いた構成が考えられる。位相比較器では入力された2つのパルス信号の位相の一致度に応じた出力が得られるため、その出力値から位相がずれて検出された信号については干渉波とみなし、除去すればよい。

距離算出部８は、干渉波除去回路７で得られた他のパルスレーダ装置からの干渉波を除去した後の本来の反射波による信号と、その反射波に対応した送信波の信号との時間差から、反射波の到来時間を計算することで物体までの距離を算出する。図４に示す様に、干渉波除去回路７の出力信号は、図２の遅延送信トリガ信号による送信波の物体からの反射波に対応する信号である。遅延時間は既知であるため、干渉波除去回路７の出力信号と送信トリガ信号との時間差から遅延時間を引いて、反射波の到来時間を計算し、距離を算出することができる。また、干渉波除去回路７の出力信号と遅延送信トリガ信号との時間差から、反射波の到来時間を計算し、距離を算出してもよい。

距離算出部8の一例としては、上記送信トリガ信号を少しずつ遅延させながら干渉波除去回路７の出力信号と相関演算を行い、相関出力が最大となる（位相が一致する）ときの遅延時間を測定する方法がある。また、送信トリガ信号から干渉波除去回路７の出力信号までの間を高速クロックでカウント動作を行い、該高速クロックの発振周波数とカウント数から信号間の時間を測定して距離を算出する方法などが考えられる。

以上のように、本発明の干渉波対策パルスレーダ装置によれば、個々のレーダ装置毎に固有の遅延信号を持った送信パルスを送信し、受信した信号を送信時と同じ遅延量を持つ遅延回路を用いて検波することで遅延時間の異なる他のパルスレーダ装置からの干渉波を除去することが可能となる。また、従来の干渉波対策に比べ簡易な構成かつ低コストでの実現が可能である。

なお、上記の実施形態では第１遅延回路２と第２遅延回路６は一般的に利用される固定遅延回路として説明したが、プログラマブルで制御可能な可変遅延回路を用いて、送信パルスの複数の周期にわたって遅延時間を変化させることで、他のレーダ装置との識別能力を格段に高めることが可能となる。

さらに、遅延時間の変更と合わせて送信トリガ発生回路のトリガの周期を可変にし、その組合せによって干渉率をさらに下げることもできる。

本発明にかかるパルスレーダ装置は、遅延時間の異なる他のレーダ装置からの干渉波を除去することが可能となるという効果を有し、移動体に搭載され周囲に存在する障害物を検出するレーダ装置等として有用である。

本発明の実施の形態にかかるパルスレーダ装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態にかかる送信パルス生成部の動作を示す図 本発明の実施の形態にかかる検波回路の構成図 本発明の実施の形態における干渉波除去回路の動作を示す図 本発明の実施の形態における干渉波除去の一例を説明する、（ａ）他のパルスレーダ装置から送信された遅延量ｍの干渉波の受信信号の波形図、（ｂ）干渉波の信号を第２遅延回路６で遅延量ｎだけ遅延させた信号の波形図、（ｃ）干渉波除去回路７により論理積をとった信号の波形図

符号の説明

１ 送信トリガ発生回路
２ 第１遅延回路
３ 送信パルス発生回路
４ アンテナ部
５ 検波回路
６ 第２遅延回路
7 干渉波除去回路
８ 距離算出部
９ 信号処理部
２１ 送信トリガ信号
２２ 遅延送信トリガ信号
２３ 送信パルス信号
３１ ショットキバリアダイオード

Claims (1)

1. 移動体に搭載され、前記移動体の周辺に存在する物体を検出するためのパルスレーダ装置であって、
   送信波のパルス繰返し周期毎にトリガ信号を発生させる送信トリガ発生回路と、
   固有の遅延時間を持つ第１遅延回路と、
   前記送信トリガ発生回路にて生成されたトリガ信号と該トリガ信号を前記第１遅延回路で遅延させた遅延トリガ信号とを入力としそれぞれのタイミングに応じて所定周波数でパルス変調した送信パルス信号を生成する送信パルス発生回路と、
   前記送信パルス発生回路で生成された送信パルス信号を送信し、かつ、前記物体で反射した反射波を受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部で受信した反射波を検出する検波回路と、
   前記第１遅延回路と同じ遅延時間を持つ第２遅延回路と、
   前記検波回路の出力と該出力を前記第２遅延回路で遅延させた信号とを入力として入力された２つの信号から他のパルスレーダ装置から照射された干渉波を除去する干渉波除去回路と、
   前記干渉波除去回路の出力に基づいて該反射波の到来時間を算出することで前記物体までの距離を算出する距離算出部とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。

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