JP2007278940A - Radar device - Google Patents

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Hiroshi Sakamaki
洋 酒巻
Toshio Wakayama
俊夫 若山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a radar device capable of realizing an efficient beam scan, even when there is relative motion between the radar device and an observation target. <P>SOLUTION: In this radar device, comprising beam emitting sections 20, 30 for emitting waves into space in a beam shape, and a beam scanning part 40 for scanning direction of the beam emitted by the beam emitting sections, the beam scanning part 40 scans all the observation regions, by performing a one-time scanning to impart an interval in the observation region and performing a plurality of number of times of scanning. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、対象物体の位置を計測するレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that measures the position of a target object.

従来から、遠隔点に存在する物体の位置を計測するものとして、レーダ装置が知られている。レーダ装置は、電磁波や音波などの波動を空間に放射し、対象となる物体で反射された波動を受信し、その信号を解析することにより、レーダ装置から物体までの距離や角度を計測する。物体の距離は、例えば、放射する電磁波にパルス変調を施し、放射した送信パルスと反射波である受信パルスが受信されるまでの時間差により計測することができる。   Conventionally, a radar device is known as a device for measuring the position of an object existing at a remote point. The radar apparatus radiates waves such as electromagnetic waves and sound waves to the space, receives the waves reflected by the target object, and analyzes the signal to measure the distance and angle from the radar apparatus to the object. The distance of the object can be measured by, for example, the time difference between the radiated electromagnetic wave being subjected to pulse modulation and the radiated transmission pulse and the reception pulse being the reflected wave being received.

また、放射する電磁波をビーム状とし、この送信ビームの角度を走査しながら計測すれば、異なる角度方向の観測が可能となる。特に、電磁波として光を用いるレーザレーダは、放射するビームの広がりが極めて小さく、高い角度分解能で物体を観測することが可能であるため、例えば、多次元距離画像の計測に利用されている。   Further, if the radiated electromagnetic wave is made into a beam shape and the angle of this transmission beam is measured while scanning, observation in different angular directions becomes possible. In particular, a laser radar that uses light as an electromagnetic wave has a very small beam spread and can observe an object with high angular resolution, and is therefore used, for example, for measurement of multidimensional distance images.

ビーム幅が狭いことに起因する、観測周期(フレーム周期)が長い、あるいは視野が狭いといった問題点に対しては、例えば、アレー状に配置した複数の検知素子を用いることで改善が図られている(例えば、特許文献1参照)。   The problem that the observation period (frame period) is long or the field of view is narrow due to the narrow beam width can be improved by using a plurality of detector elements arranged in an array, for example. (For example, refer to Patent Document 1).

このようなビーム走査を行うレーダにおいて、所定の観測領域を観測するのに要する時間、すなわち観測周期(フレーム周期)は、観測領域の広さ、ビーム幅、パルス繰り返し周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)、ビーム走査速度などによって決まる。例えば、観測領域の広さとビーム幅を固定したまま観測周期を短くするには、パルス繰り返し周波数を上げるとともに、ビーム走査速度を速くすればよい。   In a radar that performs such beam scanning, the time required for observing a predetermined observation area, that is, the observation period (frame period) is the width of the observation area, the beam width, and the pulse repetition frequency (PRF: Pulse Repetition Frequency). It depends on the beam scanning speed. For example, in order to shorten the observation period while fixing the width of the observation region and the beam width, the pulse repetition frequency is increased and the beam scanning speed is increased.

特開2005−331273号公報JP 2005-331273 A

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
ビーム走査を行うレーダ装置では、通常、ビームの向きを、観測対象領域に対して往復走査、もしくは、往路のみまたは復路のみの一方向走査を繰り返すことにより、所定の領域の計測が行われる。以降では、往復走査における一往復走査、および、一方向走査における一回の走査をそれぞれの走査における一周期と定義する。レーダ装置と観測範囲に相対運動がない場合には、前者による1回(一周期分)の往復走査と、後者による2回(二周期分)の一方向走査によって計測される観測範囲は等しい。
However, the prior art has the following problems.
In a radar apparatus that performs beam scanning, usually, measurement of a predetermined area is performed by repeating reciprocal scanning of the beam direction with respect to the observation target area, or unidirectional scanning of only the forward path or only the backward path. Hereinafter, one reciprocating scan in the reciprocating scan and one scan in the unidirectional scan are defined as one cycle in each scan. When there is no relative motion between the radar apparatus and the observation range, the observation range measured by one reciprocating scan (one cycle) by the former and two one-way scans (two cycles) by the latter are equal.

図14は、従来技術における走査の例を示す概念図である。また、図15は、従来技術における往復走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図であり、図16は、従来技術における一方向走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。   FIG. 14 is a conceptual diagram showing an example of scanning in the prior art. FIG. 15 is a conceptual diagram showing the relationship between the beam emission timing and the scanning position when performing reciprocal scanning in the conventional technique, and FIG. 16 is the beam emission timing and scanning position when performing unidirectional scanning in the conventional technique. It is a conceptual diagram which shows the relationship.

しかし、レーダ装置と観測範囲に相対運動がある際に、往復走査の場合には、往路と復路で重複する領域が、一方向走査の場合よりも大きくなるため、両者の観測範囲は、異なる。その結果、往復走査では、観測効率、すなわち、走査する領域に対する計測される領域の割合が低下する。   However, when there is relative motion between the radar apparatus and the observation range, in the case of reciprocal scanning, the overlapping area in the forward path and the return path becomes larger than in the case of one-way scanning, so the observation ranges of both are different. As a result, in the reciprocating scanning, the observation efficiency, that is, the ratio of the measured area to the scanned area decreases.

図17は、従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の往復走査の例を示す概念図であり、図18は、従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の一方向走査の例を示す概念図である。PRFおよび相対運動(相対速度)が等しいとすると、往復走査の場合には重複して観測される領域が生じるため、一方向走査の場合よりも総覆域面積が小さくなる。   FIG. 17 is a conceptual diagram showing an example of reciprocal scanning in the case where there is relative motion between the radar apparatus and the observation target in the prior art, and FIG. 18 is a diagram showing relative movement between the radar apparatus and the observation target in the prior art. It is a conceptual diagram which shows the example of the one-way scanning when there exists a motion. If the PRF and the relative motion (relative speed) are equal, a region that is observed redundantly occurs in the case of reciprocal scanning, so that the total covered area is smaller than that in the case of unidirectional scanning.

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも、効率的なビーム走査を実現することのできるレーダ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a radar apparatus capable of realizing efficient beam scanning even when there is a relative motion between the radar apparatus and an observation target. For the purpose.

本発明に係るレーダ装置は、波動を空間へビーム状に放射するビーム放射部と、ビーム放射部が放射するビームの向きを走査するビーム走査部とを備えたレーダ装置において、ビーム走査部は、観測領域に隙間を持たせるように1回の走査を行い、複数回の走査を行うことにより前記観測領域のすべての走査を行うものである。   A radar apparatus according to the present invention includes a beam radiating unit that radiates waves into a space in a beam shape, and a beam scanning unit that scans the direction of the beam emitted by the beam radiating unit. One scan is performed so that there is a gap in the observation region, and all the scans of the observation region are performed by performing a plurality of scans.

本発明によれば、1回のビーム走査では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、複数回のビーム走査により、観測領域の全範囲を埋めるようなタイミングでビーム放射を行うことにより、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも、効率的なビーム走査を実現することのできるレーダ装置を得ることができる。   According to the present invention, in one beam scan, beam radiation is performed so as to have a gap with respect to the observation region, that is, at intervals wider than the beam width. By performing beam radiation at a timing that fills the range, even when there is relative motion between the radar apparatus and the observation target, a radar apparatus that can realize efficient beam scanning can be obtained.

以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明のレーダ装置は、観測領域に対して隙間を持つように1回のビーム走査を行うとともに、最終的には複数回の走査により観測領域のすべてをカバーするようにビーム走査を行うことを特徴としており、これにより、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも観測効率を向上し、さらに、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度の向上を可能とするものである。
A preferred embodiment of a radar apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The radar apparatus of the present invention performs one beam scan so as to have a gap with respect to the observation region, and finally performs beam scan so as to cover all of the observation region by a plurality of scans. This makes it possible to improve the observation efficiency even when there is relative motion between the radar device and the observation target, and to improve the measurement accuracy such as the detection of high-speed moving targets and moving speed. It is.

実施の形態1.
本実施の形態1では、送信波をパルス変調する方式のレーダ装置であり、かつ、ビームを往復走査するレーダ装置を想定する。また、レーダ装置と観測対象との間には、相対運動があり、ビーム走査方向と直交する方向に、観測領域が更新されることを想定する。また、放射する電磁波は、レーザ光であるとして説明を進める。しかし、他の波動、例えば、電波を放射する装置でも同様に適用することができる。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, it is assumed that the radar apparatus is a system that performs pulse modulation on a transmission wave and that reciprocally scans a beam. Further, it is assumed that there is relative motion between the radar apparatus and the observation target, and the observation region is updated in a direction orthogonal to the beam scanning direction. Further, the description will be given assuming that the radiated electromagnetic wave is laser light. However, the present invention can be similarly applied to other waves, for example, devices that emit radio waves.

図1は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、ライダ制御部10、レーザ送信装置20、送信ビーム形成部30、ビーム走査部40、受信ビーム形成部50、受信装置60、および信号処理部70で構成される。ここで、レーザ送信装置20および送信ビーム形成部30は、ビーム放射部に相当する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus includes a lidar control unit 10, a laser transmission device 20, a transmission beam forming unit 30, a beam scanning unit 40, a reception beam forming unit 50, a reception device 60, and a signal processing unit 70. Here, the laser transmitter 20 and the transmission beam forming unit 30 correspond to a beam emitting unit.

次に動作について説明する。レーザ送信装置20は、パルス変調されたレーザ光を、送信パルスとして発生させる。送信パルス発生は、ライダ制御部10で生成されるタイミング信号がレーザ送信装置20に入力されたタイミングに行われる。送信ビーム形成部30では、レーザ光をビーム状にして空間へ放射する。送信ビーム形成部30から出力されたレーザ光は、ビーム状に一方向に放射されるが、そのビーム方向は、ビーム走査部40にて変更されるようになっている。   Next, the operation will be described. The laser transmitter 20 generates pulse-modulated laser light as a transmission pulse. Transmission pulse generation is performed at the timing when the timing signal generated by the lidar control unit 10 is input to the laser transmission device 20. In the transmission beam forming unit 30, the laser beam is emitted in the form of a beam. The laser beam output from the transmission beam forming unit 30 is radiated in one direction in a beam shape, and the beam direction is changed by the beam scanning unit 40.

受信ビーム形成部50は、観測対象とする一方向から伝搬した反射波のみを受信できるように、受信ビームを形成する。ただし、その受信ビーム方向は、ビーム走査部40によって制御される。   The reception beam forming unit 50 forms a reception beam so that only a reflected wave propagated from one direction to be observed can be received. However, the receiving beam direction is controlled by the beam scanning unit 40.

ビーム走査部40は、ライダ制御部10の指示に従って、送信ビームおよび受信ビーム方向を変化させることにより、ビーム走査を行う。ビーム方向を変化させる方法としては、例えば、ビーム走査部40に反射鏡や、回転鏡や、プリズムを備えるようにし、その反射鏡の方向を機械的に変化させることにより、ビーム方向を変化させることができる。   The beam scanning unit 40 performs beam scanning by changing the directions of the transmission beam and the reception beam in accordance with instructions from the lidar control unit 10. As a method of changing the beam direction, for example, the beam scanning unit 40 is provided with a reflecting mirror, a rotating mirror, or a prism, and the beam direction is changed by mechanically changing the direction of the reflecting mirror. Can do.

また、別の方法として、レーダ装置全体の向きを機械的に変化させるような架台の上に、レーダ装置を搭載する方法もある。しかし、この方式では、レーダ装置全体の向きを変化させるため、鏡による反射やレンズによる屈折を利用した方式に比べて、装置構成が大きくなり、また、迅速にビーム走査を行うことが困難となる。   As another method, there is a method in which the radar apparatus is mounted on a gantry that mechanically changes the orientation of the entire radar apparatus. However, with this method, the orientation of the entire radar apparatus is changed, so that the apparatus configuration is larger than that using a mirror reflection or a lens refraction, and it is difficult to quickly scan the beam. .

受信装置60は、受信ビーム形成部50により反射波が結像する位置で反射波を受光する。例えば、受光部は、複数の受光素子から構成することができる。受光素子は、受光した反射波の強度に応じた電気信号を発生し、受信装置60は、この受信信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換する。   The receiving device 60 receives the reflected wave at a position where the reflected wave is formed by the reception beam forming unit 50. For example, the light receiving unit can be composed of a plurality of light receiving elements. The light receiving element generates an electrical signal corresponding to the intensity of the received reflected wave, and the receiving device 60 converts the received signal from an analog signal to a digital signal.

信号処理部70は、受信装置60から出力されたディジタル信号に対して、検出処理を行い、目標データを得る。受信信号には、目標となる反射物体からの反射波成分のほかに、レーダ装置内部で発生した雑音や、観測対象ではない反射物からの反射波が含まれるため、検出処理によりこれらを除去する。   The signal processing unit 70 performs detection processing on the digital signal output from the receiving device 60 to obtain target data. In addition to the reflected wave component from the target reflecting object, the received signal includes noise generated inside the radar device and reflected wave from the reflecting object that is not the observation target. .

一般に、距離画像を得る場合や、ある観測目標を捜索する場合には、所定観測領域を隙間なく観測する必要がある。   In general, when obtaining a distance image or searching for a certain observation target, it is necessary to observe a predetermined observation region without any gap.

また、ある観測目標の動きを検出する場合には、一般に、高い観測周期(フレーム周期)で観測を行った方が、観測目標の速度や加速度等を高精度に計測することができる。   In addition, when detecting the movement of a certain observation target, generally, the observation target speed, acceleration, etc. can be measured with higher accuracy when the observation target is observed at a higher observation period (frame period).

本実施の形態1によるビーム走査は、ビーム方向を所定観測範囲に対して往復走査させることで、観測範囲の計測を行う。また、ビーム走査方向と異なる方向、例えば、垂直方向には、レーダ装置と観測対象との間に相対運動があることを想定する。このとき、ビーム走査の往路(復路)では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、復路(往路)では、その隙間を埋めるようなタイミングでビーム放射を行う。   In the beam scanning according to the first embodiment, the observation range is measured by reciprocating the beam direction with respect to the predetermined observation range. Further, it is assumed that there is relative motion between the radar apparatus and the observation target in a direction different from the beam scanning direction, for example, the vertical direction. At this time, the beam scanning is performed so that there is a gap with respect to the observation region in the outward path (return path), that is, the beam is emitted at intervals wider than the beam width, and the gap is filled in the return path (outward path). Beam radiation at the timing.

図2は、本発明の実施の形態1における往復走査により隙間を埋めるビーム走査を行ったときの小観測領域(ビーム放射位置、フットプリント)の概念図である。同図において、n走査目(例えば、往路と想定する)とn+1走査目(例えば、復路と想定する)を行うことにより、全観測範囲を隙間なく計測する。   FIG. 2 is a conceptual diagram of a small observation region (beam radiation position, footprint) when beam scanning is performed to fill a gap by reciprocating scanning according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the entire observation range is measured without gaps by performing the nth scan (for example, assuming the forward path) and the n + 1th scan (for example, assuming the return path).

また、図3は、本発明の実施の形態1におけるビーム放射タイミングとビーム走査位置との関係を示す概念図である。一方向走査の場合の従来の図16と本実施の形態1における図3を比較すると、PRFおよび相対運動(相対速度)が同じ場合、往復走査を行う場合と一方向走査を行う場合とで、観測効率は等しくなる。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing the relationship between the beam radiation timing and the beam scanning position in the first embodiment of the present invention. Comparing the conventional FIG. 16 in the case of unidirectional scanning with FIG. 3 in the first embodiment, when the PRF and the relative motion (relative speed) are the same, the reciprocating scanning and the unidirectional scanning are performed. The observation efficiency is equal.

図2のようなビーム放射タイミングで走査を行う方法としては、例えば、ビーム走査タイミングを制御する方法がある。図4は、本発明の実施の形態1におけるビーム走査タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。この図4のレーダ装置において、ライダ制御部10は、ライダの制御信号を発生する制御信号発生部11と、その制御信号(タイミング信号)により、ビーム走査部40の制御を行うビーム走査制御部12から構成される。   As a method of performing scanning at the beam emission timing as shown in FIG. 2, for example, there is a method of controlling the beam scanning timing. FIG. 4 is a block diagram of a radar apparatus that controls the beam scanning timing according to the first embodiment of the present invention. In the radar apparatus of FIG. 4, a lidar control unit 10 includes a control signal generation unit 11 that generates a lidar control signal, and a beam scanning control unit 12 that controls the beam scanning unit 40 using the control signal (timing signal). Consists of

このとき、制御信号発生部11からのビーム走査タイミング信号は、レーザ送信装置20によるパルス送信タイミングと同期しており、ビーム走査制御部12は、パルス送信タイミングに合わせて、所定観測位置でビームを放射するようにビーム走査部40の制御を行う。なお、この制御は、ビーム走査の開始直後に行うことができる。   At this time, the beam scanning timing signal from the control signal generation unit 11 is synchronized with the pulse transmission timing by the laser transmission device 20, and the beam scanning control unit 12 transmits the beam at a predetermined observation position in accordance with the pulse transmission timing. The beam scanning unit 40 is controlled to radiate. This control can be performed immediately after the start of beam scanning.

また、このとき、所定観測位置は、レーダ装置と観測目標との位置関係およびPRF等から、観測前に予め算出する。図5は、本発明の実施の形態1におけるパルス送信タイミングに対するビーム走査角の関係を示した例示図である。同図において、横軸は、パルス送信タイミング(時間)であり、縦軸は、ビーム走査角である。   At this time, the predetermined observation position is calculated in advance before observation from the positional relationship between the radar apparatus and the observation target, the PRF, and the like. FIG. 5 is an exemplary diagram showing the relationship of the beam scanning angle with respect to the pulse transmission timing in the first embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents pulse transmission timing (time), and the vertical axis represents the beam scanning angle.

この例では、ある一定パルス送信タイミング毎に、ビーム走査角を、往路と復路で隙間がなくなるように設定している。具体的には、往路では3点(図5における1、2、3に相当)のビーム走査角においてビームを放射するのに対して、復路では、往路の3点の中間位置として定まる2点(図5における4、5に相当)のビーム走査角においてビームを放射するように制御されている。   In this example, the beam scanning angle is set such that there is no gap between the forward path and the return path at every certain pulse transmission timing. Specifically, the beam is emitted at the beam scanning angles of three points (corresponding to 1, 2, and 3 in FIG. 5) in the forward path, whereas in the return path, two points (determined as intermediate positions of the three points in the forward path ( The beam is controlled to be emitted at a beam scanning angle of 4 and 5 in FIG.

また、図2のようなビーム放射タイミングで走査を行う他の方法としては、例えば、送信パルス発生タイミングを制御する方法がある。図6は、本発明の実施の形態1における送信パルス発生タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。この図4のレーダ装置において、ライダ制御部10は、ライダの制御信号を発生する制御信号発生部11と、その制御信号(タイミング信号)により、レーザ送信装置20の制御を行う送信タイミング制御部13から構成される。   As another method for performing scanning at the beam emission timing as shown in FIG. 2, for example, there is a method for controlling the transmission pulse generation timing. FIG. 6 is a block configuration diagram of a radar apparatus that controls transmission pulse generation timing according to Embodiment 1 of the present invention. In the radar apparatus of FIG. 4, the lidar control unit 10 includes a control signal generation unit 11 that generates a lidar control signal, and a transmission timing control unit 13 that controls the laser transmission apparatus 20 using the control signal (timing signal). Consists of

このとき、制御信号発生部11からのパルス発生タイミング信号は、ビーム走査部40によるビーム走査タイミングと同期しており、送信タイミング制御部13は、ビーム走査タイミング、すなわち、ビーム走査位置に合わせて、ビームを送信するようにレーザ送信装置20の制御を行う。なお、この制御は、ビーム走査の開始直後に行うことができる。   At this time, the pulse generation timing signal from the control signal generation unit 11 is synchronized with the beam scanning timing by the beam scanning unit 40, and the transmission timing control unit 13 matches the beam scanning timing, that is, the beam scanning position. The laser transmitter 20 is controlled so as to transmit a beam. This control can be performed immediately after the start of beam scanning.

また、このとき、送信パルス発生タイミングは、レーダ装置と観測目標との位置関係およびビーム走査速度等から、観測前に予め算出する。図7は、本発明の実施の形態1におけるビーム走査角に対する送信パルス発生タイミングの関係を示した例示図である。同図において、横軸は、ビーム走査角であり、縦軸は、送信パルス発生タイミング(時間)である。   At this time, the transmission pulse generation timing is calculated in advance before observation from the positional relationship between the radar apparatus and the observation target, the beam scanning speed, and the like. FIG. 7 is an exemplary diagram showing the relationship between the transmission pulse generation timing and the beam scanning angle in the first embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the beam scanning angle, and the vertical axis represents the transmission pulse generation timing (time).

この例では、所定走査角に対して、送信パルス発生タイミングを、往路と復路で隙間がなくなるように設定している。具体的には、送信パルス発生タイミングを常に一定間隔ではなく、図7に示すように、そのタイミングを可変制御することにより、結果として往路と復路で観測範囲の隙間がなくなるようにしている。   In this example, with respect to a predetermined scanning angle, the transmission pulse generation timing is set so that there is no gap between the forward path and the backward path. Specifically, the transmission pulse generation timing is not always constant, but the timing is variably controlled as shown in FIG. 7, so that there is no gap in the observation range between the forward path and the backward path as a result.

ビームの走査方法としては、例えば、ビーム走査を等角速度で行う方法がある。一般に、レーダ装置と観測対象(面)が、走査中心位置において最も近く、かつ、並行となる位置関係で観測を行った場合、ビームを等角速度で走査すると、走査中心付近では小観測領域(フットプリント)が密に分布し、走査範囲の両端付近では疎に分布する。図8は、本発明の実施の形態1における等角速度走査時の観測状況を示す概念図である。   As a beam scanning method, for example, there is a method of performing beam scanning at an equiangular velocity. In general, when the observation is performed with the radar device and the observation target (plane) closest to each other at the scanning center position and in parallel, when the beam is scanned at an equiangular velocity, a small observation area (foot) is located near the scanning center. Print) is densely distributed and sparsely distributed near both ends of the scanning range. FIG. 8 is a conceptual diagram showing an observation state during constant angular velocity scanning in Embodiment 1 of the present invention.

このように、ビーム走査を等角速度で行う方式によれば、観測条件(例えば、PRF)が限られており、一周期で全観測領域を隙間なく計測できない状況において、観測領域中の最も注目する小領域付近を走査中心として密に計測し、注目度(重要度)が低い領域は、走査範囲の端付近として疎に計測することで、観測条件を満たし、かつ、所望観測領域の計測を両立させることができる。   As described above, according to the method in which beam scanning is performed at an equiangular velocity, observation conditions (for example, PRF) are limited, and in the situation where the entire observation area cannot be measured without gaps in one cycle, the most attention is paid in the observation area. By closely measuring the area near the small area and measuring the area of low attention (importance) sparsely near the edge of the scanning area, the observation conditions are met and the desired observation area can be measured. Can be made.

また、走査中心付近におけるフットプリントの重複領域を多くすることで、重複領域では、ある所定PRF間隔で複数回の観測を行うと考えると、重複領域では観測周期を高くすることができる。   Also, by increasing the overlapping area of footprints in the vicinity of the scanning center, it is possible to increase the observation period in the overlapping area, assuming that multiple observations are performed at a predetermined PRF interval in the overlapping area.

また、ビーム走査の他の方法としては、ビーム走査を不等角速度で行う方法がある。不等角速度ビーム走査の一実現方法としては、例えば、ビーム放射位置(フットプリント)が観測対象(面)で等間隔となるように走査を行う方法がある。この場合には、ビーム走査の開始および終了付近では低速でビーム走査を行い、ビーム走査範囲の中心付近では高速でビーム走査を行う。この方法によれば、小観測領域(フットプリント)同士の重複を等しく最小となるように調整することで、最大の観測効率を得ることが可能となる。   As another method of beam scanning, there is a method of performing beam scanning at an unequal angular velocity. As an implementation method of unequal angular velocity beam scanning, for example, there is a method of performing scanning so that beam radiation positions (footprints) are equally spaced on an observation target (plane). In this case, beam scanning is performed at low speed near the start and end of beam scanning, and beam scanning is performed at high speed near the center of the beam scanning range. According to this method, it is possible to obtain the maximum observation efficiency by adjusting the overlapping of the small observation regions (footprints) so that they are equally minimized.

ビーム放射位置を定める方法としては、上記のように観測開始時に予め走査タイミングを定めてから走査を行う方法の他に、例えば、走査範囲の端で低速走査を行う方法を併用して、往路または復路の各走査毎に、フットプリントが密の領域で、続く復路または往路のビーム走査タイミングの制御を行う方法がある。   As a method of determining the beam radiation position, in addition to the method of performing scanning after determining the scanning timing in advance at the start of observation as described above, for example, using a method of performing low-speed scanning at the end of the scanning range, There is a method of controlling the beam scanning timing of the subsequent return path or the forward path in an area having a dense footprint for each scan of the return path.

この方法によれば、走査タイミングによるフットプリントの疎密の影響が小さい領域で走査タイミングの調整を行うことができるので、制御が容易となる。また、観測開始時に走査タイミングを予め設定する方法に比べて、例えば、観測中にライダ装置を搭載した移動体の姿勢がずれることによって生じるライダ装置と観測対象との位置関係のずれに対応したビーム走査制御を行うことができる。   According to this method, since the scanning timing can be adjusted in an area where the influence of the density of the footprint due to the scanning timing is small, the control becomes easy. Compared with the method of setting the scanning timing in advance at the start of observation, for example, a beam corresponding to the positional relationship between the lidar apparatus and the observation target caused by the deviation of the attitude of the moving body equipped with the lidar apparatus during observation. Scan control can be performed.

また、ビーム放射位置を定める他の方法としては、上記のように観測開始時に予め送信パルス発生タイミングを定めてから走査を行う方法の他に、例えば、走査範囲の端で低速走査を行う方法を併用して、往路または復路の各走査毎に、フットプリントが密の領域で、続く復路または往路のパルス発生タイミングの制御を行う方法がある。   As another method of determining the beam radiation position, for example, a method of performing low-speed scanning at the end of the scanning range in addition to the method of performing scanning after determining the transmission pulse generation timing in advance at the start of observation as described above. In combination, there is a method of controlling the pulse generation timing of the subsequent return path or the forward path in an area having a dense footprint for each scan of the forward path or the return path.

この方法によれば、フットプリントが密に分布し、フットプリント位置のずれの影響が小さい領域で走査タイミングの調整を行うことができるので、制御が容易となる。また、観測開始時にパルス発生タイミングを予め設定する方法に比べて、観測中に生じるライダ装置と観測対象との位置のずれに対応したビーム走査制御を行うことができる。   According to this method, since the footprint is densely distributed and the scanning timing can be adjusted in an area where the influence of the footprint position shift is small, the control becomes easy. Further, compared to a method of setting the pulse generation timing in advance at the start of observation, it is possible to perform beam scanning control corresponding to the positional deviation between the lidar device and the observation target that occurs during observation.

レーダ装置と観測対象との間の相対運動を得る方法としては、例えば、観測対象の移動を利用することができる。また、レーダ装置を移動体に搭載し、その移動体の自走を利用することができる。   As a method for obtaining the relative motion between the radar apparatus and the observation target, for example, the movement of the observation target can be used. Further, the radar apparatus can be mounted on a moving body, and the self-running of the moving body can be used.

また、レーダ装置と観測対象との間に、所望の相対運動が得られない場合には、レーダ装置の機能として相対運動を制御することで、観測範囲を更新することができる。図9は、本発明の実施の形態1における相対運動を制御して観測範囲を更新することができるレーダ装置の一構成を示すブロック図である。この図9におけるレーダ装置は、先の図1の構成と比較すると、観測範囲更新部80を備えている点が異なる。   Further, when a desired relative motion cannot be obtained between the radar device and the observation target, the observation range can be updated by controlling the relative motion as a function of the radar device. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus capable of updating the observation range by controlling the relative motion in the first embodiment of the present invention. The radar apparatus in FIG. 9 is different from the structure in FIG. 1 in that an observation range update unit 80 is provided.

この図9において、観測範囲更新部80は、自走速度制御部81を有している。そして、観測範囲更新部80は、ライダ制御部10からの観測範囲更新信号を受けて、ビーム走査部40によるビーム走査方向と直交する方向、すなわち、相対運動を得る方向に観測範囲を更新するために、自走速度制御部81自走速度の制御を行う。   In FIG. 9, the observation range update unit 80 has a free-running speed control unit 81. The observation range update unit 80 receives the observation range update signal from the lidar control unit 10 and updates the observation range in a direction orthogonal to the beam scanning direction by the beam scanning unit 40, that is, a direction in which relative motion is obtained. The self-running speed control unit 81 controls the self-running speed.

また、ビーム走査部40は、自走速度制御部81により更新された観測範囲を受信し、観測範囲が更新されたタイミングで新たなビーム走査を開始する。この方法によれば、レーダ装置の自走速度を制御できるので、レーダ装置と観測対象との間に所望の相対運動が得られない場合でも、自走速度に応じて適切に観測範囲の更新を行うことができる。   The beam scanning unit 40 receives the observation range updated by the free-running speed control unit 81 and starts a new beam scan at the timing when the observation range is updated. According to this method, since the free-running speed of the radar apparatus can be controlled, the observation range can be appropriately updated according to the free-running speed even when a desired relative motion cannot be obtained between the radar apparatus and the observation target. It can be carried out.

また、観測範囲を更新する他の方法としては、例えば、ビーム走査部40によるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うようにビーム走査部40を制御する方法がある。図10は、本発明の実施の形態1におけるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うことにより観測範囲を更新することができるレーダ装置の構成を示すブロック図である。   In addition, as another method for updating the observation range, for example, there is a method of controlling the beam scanning unit 40 so that scanning is also performed in a direction orthogonal to the beam scanning direction by the beam scanning unit 40. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus that can update the observation range by scanning in the direction orthogonal to the beam scanning direction in Embodiment 1 of the present invention.

この図10において、観測範囲更新部80は、ビーム走査部制御部82を有している。そして、ビーム走査部制御部82は、ライダ制御部10からの観測範囲更新信号を受けて、ビーム走査部40によるビーム走査方向と直交する方向、すなわち、相対運動を得る方向に観測範囲を更新するために、ビーム走査部40の制御を行う。   In FIG. 10, the observation range update unit 80 includes a beam scanning unit control unit 82. The beam scanning unit control unit 82 receives the observation range update signal from the lidar control unit 10 and updates the observation range in a direction orthogonal to the beam scanning direction by the beam scanning unit 40, that is, a direction in which relative motion is obtained. Therefore, the beam scanning unit 40 is controlled.

この方法によれば、一般に、装置構成を大きくする自走速度制御部81(先の図9参照)を持たないレーダ装置でも、観測範囲を更新できるようになる。また、この方法によれば、例えば、レーダ装置と観測対象とに相対運動がある場合に、その運動を打ち消す方向へビーム走査部40を制御することにより、小観測領域(フットプリント)を直交格子状に得ることができる。   According to this method, it is generally possible to update the observation range even in a radar apparatus that does not have the free-running speed control unit 81 (see FIG. 9) that increases the apparatus configuration. Further, according to this method, for example, when there is a relative motion between the radar apparatus and the observation target, the beam scanning unit 40 is controlled in a direction to cancel the motion, so that a small observation region (footprint) can be formed into an orthogonal lattice. Can be obtained.

なお、ビーム走査部40によるビーム走査の一周期の間における、観測範囲更新部80による観測範囲の更新幅は、ビーム走査方向と直交する方向のビーム放射幅より狭くすることにより、観測範囲の急激な変化が抑制され、安定した対象物体の計測が可能となる。   Note that the update width of the observation range by the observation range update unit 80 during one cycle of the beam scanning by the beam scanning unit 40 is narrower than the beam emission width in the direction orthogonal to the beam scanning direction, thereby rapidly increasing the observation range. Change is suppressed and stable measurement of the target object becomes possible.

一般に、直交格子状に隣り合う小観測領域のビーム走査方向もしくはそれと直交する方向の座標は等しいことから、小観測領域を並べるには他方の軸の位置関係のみを考慮すればよくなるので、全観測領域の再構成を容易に行うことができる。   In general, the coordinates of the small observation areas adjacent to each other in an orthogonal grid are the same in the beam scanning direction or in the direction orthogonal thereto, so only the positional relationship of the other axis needs to be considered in order to arrange the small observation areas. The area can be easily reconfigured.

以上のように、実施の形態1によれば、ビーム走査の往路(復路)では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、復路(往路)では、その隙間を埋めるようなタイミングでビーム放射を行う。この結果、例えば、装置構成に制約があり、一方向走査を行えない場合でも、往復走査により、一方向走査と同様の観測効率を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, in the forward path (return path) of beam scanning, beam radiation is performed so as to have a gap with respect to the observation region, that is, at intervals wider than the beam width, and the return path ( In the forward path), beam radiation is performed at a timing that fills the gap. As a result, for example, even when the apparatus configuration is limited and unidirectional scanning cannot be performed, observation efficiency similar to that of unidirectional scanning can be obtained by reciprocating scanning.

さらに、一方向走査と比較すると、同じPRFで同じ観測範囲を計測する場合には、往復走査は、一方向走査の二倍の走査速度で計測できる。すなわち、隙間はあるものの、倍の観測周期で計測を行うことができるので、例えば、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。   Furthermore, in comparison with unidirectional scanning, when measuring the same observation range with the same PRF, the reciprocating scanning can be measured at twice the scanning speed of the unidirectional scanning. That is, although there is a gap, the measurement can be performed with a double observation period, and therefore, for example, the detection accuracy of the high-speed movement target and the measurement accuracy such as the movement speed can be improved.

なお、上述の実施の形態においては、1往復のビーム走査により、観測領域の隙間を埋める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1往復半、あるいは2往復といった1往復以上の複数回のビーム走査により観測領域の隙間を埋めるように走査制御することも可能である。この場合には、1回の走査における隙間は広がるものの、その分、走査速度の向上を図ることが可能となり、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。   In the above-described embodiment, the case of filling the gap in the observation region by one reciprocating beam scanning has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to perform scanning control so as to fill a gap in the observation region by a plurality of beam scans of one or more round trips such as one round trip or two round trips. In this case, although the gap in one scanning is widened, the scanning speed can be improved accordingly, and the detection accuracy of the high-speed moving target and the measurement accuracy such as the moving speed can be improved.

実施の形態2.
実施の形態1では、ビーム走査部で計測を行うビーム走査方向の観測範囲は、固定であったが、本実施の形態2では、ビーム走査方向にも観測範囲の更新を行う場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the observation range in the beam scanning direction in which measurement is performed by the beam scanning unit is fixed. In the second embodiment, the case where the observation range is updated also in the beam scanning direction will be described.

図11は、本発明の実施の形態2におけるレーダ装置のブロック構成図である。この図11におけるレーダ装置は、先の図1のレーダ装置と比較すると、ビーム走査方向観測範囲更新部90および目標検出部100をさらに備えている点が異なる。   FIG. 11 is a block configuration diagram of a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The radar apparatus in FIG. 11 is different from the radar apparatus in FIG. 1 in that it further includes a beam scanning direction observation range update unit 90 and a target detection unit 100.

ビーム走査方向観測範囲更新部90は、ライダ制御部10からビーム走査方向の観測範囲更新信号を受け、ビーム走査部40の制御を行う。図12は、本発明の実施の形態2における観測状況(フットプリント)の概念図である。なお、図12は、往復走査を行っている例であるが、本実施の形態2の考え方は、一方向走査の場合にも同様に適用することができる。   The beam scanning direction observation range update unit 90 receives the observation range update signal in the beam scanning direction from the lidar control unit 10 and controls the beam scanning unit 40. FIG. 12 is a conceptual diagram of an observation state (footprint) in the second embodiment of the present invention. Although FIG. 12 shows an example in which reciprocal scanning is performed, the idea of the second embodiment can be similarly applied to unidirectional scanning.

また、目標検出部100は、所定の範囲の観測値から、目標物を検出する。目標検出部100の出力結果である目標データは、ライダ制御部10へフィードバックされる。そして、ライダ制御部10は、目標データの位置や速度や加速度に基づいて、次回の走査のための制御信号を生成する。   In addition, the target detection unit 100 detects a target from observation values in a predetermined range. The target data that is the output result of the target detection unit 100 is fed back to the lidar control unit 10. Then, the lidar control unit 10 generates a control signal for the next scanning based on the position, speed, and acceleration of the target data.

目標検出部100における目標検出処理としては、例えば、計測した観測範囲の中から、ピーク値もしくは所定の値以上の信号強度を持つ領域を目標存在領域として検出する方法や、計測した観測範囲の中から、目標物に対応する形状を抽出することで検出する方法等がある。   Examples of target detection processing in the target detection unit 100 include a method of detecting a peak value or a region having a signal intensity equal to or higher than a predetermined value from the measured observation range as a target existence region, From this, there is a method of detecting by extracting a shape corresponding to the target.

また、目標の動きを検出する方法としては、例えば、連続する観測フレームにおいて、目標として検出した領域の、観測フレームに対応する変位量から求める方法や、目標物のドップラー速度を利用して求める方法等がある。   In addition, as a method of detecting the movement of the target, for example, a method of obtaining from a displacement amount corresponding to the observation frame in a region detected as a target in continuous observation frames, or a method of obtaining using the Doppler velocity of the target Etc.

以上のように、実施の形態2によれば、相対運動に垂直なビーム走査方向にも観測範囲が変更できるようになるため、例えば、観測の初期段階では、広い範囲の捜索を行い、目標物を探知後は、目標物の動きを捕捉できる範囲に観測領域を更新し、また、目標の動きに追随しながら計測を行うことが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the observation range can be changed also in the beam scanning direction perpendicular to the relative motion. For example, in the initial stage of observation, a wide range search is performed and the target is After the detection, the observation area is updated to a range where the movement of the target can be captured, and the measurement can be performed while following the movement of the target.

さらに、本実施の形態2の走査は、隙間なく一方向走査によって実現した場合と同様の観測効率を持ち、かつ、観測周期を擬似的に高めることができるため、目標の時間変化をより詳細に計測することができる。さらに、目標検出部を備えることから、検出した目標の位置や動きに基づいて次回の観測範囲や走査速度等を制御でき、効率的な計測を行うことができる。   Furthermore, the scanning according to the second embodiment has the same observation efficiency as that achieved by unidirectional scanning without a gap, and can increase the observation period in a pseudo manner, so that the target time change can be more detailed. It can be measured. Furthermore, since the target detection unit is provided, the next observation range, scanning speed, and the like can be controlled based on the detected position and movement of the target, and efficient measurement can be performed.

実施の形態3.
実施の形態1、2では、ビーム走査は、往復走査を行っていた。本実施の形態3によるレーダ装置は、往路のみ、もしくは、復路のみの一方向にのみ行う走査で、かつ複数回の一方向走査で観測領域を隙間なく計測するレーダ装置について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the beam scanning is a reciprocal scanning. The radar apparatus according to the third embodiment will be described with reference to a radar apparatus that scans only in one direction only in the forward path or only in the return path, and that measures the observation region without any gaps in a plurality of one-way scans.

図13は、本発明の実施の形態3における一方向走査により隙間を埋めるビーム走査を行うレーダ装置による、ビーム走査状況(フットプリント)の概念図である。同図において、n回目の走査では観測範囲に隙間が存在するが、n+1回目の走査と組合せることで隙間が埋まり、全体として隙間のない計測が可能となる。この図の例では、ビーム走査は、2回の一方向走査でビーム走査方向を計測していることから、一周期分のビーム走査は、一方向走査2回分である。   FIG. 13 is a conceptual diagram of a beam scanning situation (footprint) by a radar apparatus that performs beam scanning to fill a gap by unidirectional scanning according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, there is a gap in the observation range in the n-th scanning, but the gap is filled by combining with the n + 1-th scanning, and measurement without a gap is possible as a whole. In the example of this figure, since the beam scanning measures the beam scanning direction by two unidirectional scans, one period of beam scanning is two unidirectional scans.

以上のように、実施の形態3によれば、隙間なく一方向走査を行う場合に比べて、一周期あたりの観測範囲を横切る回数を多くできる。すなわち、観測範囲に対して、隙間はあるものの、観測周期(フレーム周期)を高めることができ、観測対象の時間的変化をより詳細に捉えることができる可能性がある。また、高速移動目標の検知や速度の計測精度を向上させることができる。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to increase the number of times of traversing the observation range per cycle as compared with the case of performing unidirectional scanning without a gap. That is, although there is a gap with respect to the observation range, the observation cycle (frame cycle) can be increased, and the temporal change of the observation target may be captured in more detail. In addition, it is possible to improve the detection accuracy of the high-speed moving target and the speed measurement accuracy.

なお、上述の実施の形態においては、1方向に対する2回のビーム走査により、観測領域の隙間を埋める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1方向に対する3回以上の複数回のビーム走査により観測領域の隙間を埋めるように走査制御することも可能である。この場合には、1回の走査における隙間は広がるものの、その分、走査速度の向上を図ることが可能となり、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。   In the above-described embodiment, the case where the gap in the observation region is filled by performing two beam scans in one direction has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to perform scanning control so as to fill a gap in the observation region by performing a plurality of beam scannings three or more times in one direction. In this case, although the gap in one scanning is widened, the scanning speed can be improved accordingly, and the detection accuracy of the high-speed moving target and the measurement accuracy such as the moving speed can be improved.

本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における往復走査により隙間を埋めるビーム走査を行ったときの小観測領域の概念図である。It is a conceptual diagram of the small observation area | region when the beam scanning which fills a clearance gap by the reciprocating scanning in Embodiment 1 of this invention is performed. 本発明の実施の形態1におけるビーム放射タイミングとビーム走査位置との関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the beam radiation timing in Embodiment 1 of this invention, and a beam scanning position. 本発明の実施の形態1におけるビーム走査タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the radar apparatus which controls the beam scanning timing in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるパルス送信タイミングに対するビーム走査角の関係を示した例示図である。It is the illustration figure which showed the relationship of the beam scanning angle with respect to the pulse transmission timing in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における送信パルス発生タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the radar apparatus which controls transmission pulse generation timing in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるビーム走査角に対する送信パルス発生タイミングの関係を示した例示図である。It is the illustration figure which showed the relationship of the transmission pulse generation timing with respect to the beam scanning angle in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における等角速度走査時の観測状況を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the observation condition at the time of equiangular velocity scanning in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における相対運動を制御して観測範囲を更新することができるレーダ装置の一構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structure of the radar apparatus which can control the relative motion in Embodiment 1 of this invention, and can update an observation range. 本発明の実施の形態1におけるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うことにより観測範囲を更新することができるレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus which can update an observation range by scanning also in the direction orthogonal to the beam scanning direction in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるレーダ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the radar apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における観測状況の概念図である。It is a conceptual diagram of the observation condition in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における一方向走査により隙間を埋めるビーム走査を行うレーダ装置による、ビーム走査状況の概念図である。It is a conceptual diagram of the beam scanning condition by the radar apparatus which performs the beam scanning which fills a clearance gap by the one-way scanning in Embodiment 3 of this invention. 従来技術における走査の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of the scan in a prior art. 従来技術における往復走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the beam radiation timing in the case of performing reciprocating scanning in a prior art, and a scanning position. 従来技術における一方向走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the beam radiation timing in the case of performing the unidirectional scanning in a prior art, and a scanning position. 従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の往復走査の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of reciprocating scanning in case there exists relative motion between the radar apparatus and observation target in a prior art. 従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の一方向走査の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of one-way scanning in case there exists relative motion between the radar apparatus and observation target in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10 ライダ制御部、11 制御信号発生部、12 ビーム走査制御部、13 送信タイミング制御部、20 レーザ送信装置、30 送信ビーム形成部、40 ビーム走査部、50 受信ビーム形成部、60 受信装置、70 信号処理部、80 観測範囲更新部、81自走速度制御部、82 ビーム走査部制御部、90 ビーム走査方向観測範囲更新部、100 目標検出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rider control part, 11 Control signal generation part, 12 Beam scanning control part, 13 Transmission timing control part, 20 Laser transmission apparatus, 30 Transmission beam formation part, 40 Beam scanning part, 50 Reception beam formation part, 60 Reception apparatus, 70 Signal processing unit, 80 observation range update unit, 81 self-running speed control unit, 82 beam scanning unit control unit, 90 beam scanning direction observation range update unit, 100 target detection unit.

Claims (17)

波動を空間へビーム状に放射するビーム放射部と、
前記ビーム放射部が放射するビームの向きを走査するビーム走査部と
を備えたレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、観測領域に隙間を持たせるように1回の走査を行い、複数回の走査を行うことにより前記観測領域のすべての走査を行うことを特徴とするレーダ装置。
A beam radiating section that radiates waves into space in the form of a beam;
A radar apparatus comprising: a beam scanning unit that scans a direction of a beam emitted by the beam emitting unit;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam scanning unit performs one scan so as to provide a gap in the observation region, and performs all the scans of the observation region by performing a plurality of scans.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビームの往復走査を行い、往路または復路の1回のビーム走査において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間があるように走査を行い、前記往路および前記復路による複数回のビーム走査を合わせた状態において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間がなく前記観測領域のすべての走査を行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
The beam scanning unit performs reciprocal scanning of the beam, and performs scanning so that there is a gap in the beam radiation direction of the observation region in one beam scanning of the forward path or the backward path, and performs a plurality of times by the forward path and the backward path. A radar apparatus characterized by performing all scanning of the observation region without any gap in the beam radiation direction of the observation region in a state where beam scanning is combined.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビームの一方向走査を行い、1回のビーム走査において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間があるように走査を行い、2回以上の複数回のビーム走査を合わせた状態において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間がなく前記観測領域のすべての走査を行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
The beam scanning unit performs unidirectional scanning of the beam, performs scanning so that there is a gap in the beam radiation direction of the observation region in one beam scanning, and combines two or more times of beam scanning. A radar apparatus characterized in that in the state, there is no gap in the beam radiation direction of the observation region, and all the observation region is scanned.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
一定間隔の送信パルス発生タイミングに同期してビーム走査タイミングを制御するビーム制御走査部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記ビーム制御走査部からの前記ビーム走査タイミングに応じて、前記観測領域に隙間を持たせるようにビーム走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A beam control scanning unit that controls beam scanning timing in synchronization with transmission pulse generation timing at regular intervals;
The radar apparatus, wherein the beam scanning unit performs beam scanning so that a gap is provided in the observation region in accordance with the beam scanning timing from the beam control scanning unit.
請求項4に記載のレーダ装置において、
前記ビーム制御走査部は、前記ビーム走査タイミングの制御を、ビーム走査の開始直後に行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 4, wherein
The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam control scanning unit controls the beam scanning timing immediately after the start of beam scanning.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
ビーム走査角に応じて送信パルス発生タイミングを制御する送信タイミング制御部をさらに備え、
前記ビーム放射部は、前記送信タイミング制御部からの前記送信パルス発生タイミングに応じてビームを放射し、
前記ビーム走査部は、前記ビーム放射部から放射されたビームの向きを制御して、前記観測領域に隙間を持たせるようにビーム走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A transmission timing control unit that controls transmission pulse generation timing according to the beam scanning angle;
The beam radiating unit radiates a beam according to the transmission pulse generation timing from the transmission timing control unit,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam scanning unit controls the direction of the beam radiated from the beam radiating unit, and performs beam scanning so that a gap is provided in the observation region.
請求項6に記載のレーダ装置において、
前記送信タイミング制御部は、前記送信パルス発生タイミングの制御を、ビーム走査の開始直後に行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 6, wherein
The radar apparatus according to claim 1, wherein the transmission timing control unit controls the transmission pulse generation timing immediately after the start of beam scanning.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査を等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The beam scanning unit performs beam scanning at an equiangular velocity.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査を不等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The beam scanning unit performs beam scanning at an unequal angular velocity.
請求項9に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、観測対象が等間隔で観測されるようにビーム走査を不等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 9, wherein
The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam scanning unit performs beam scanning at an unequal angular velocity so that observation targets are observed at equal intervals.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査範囲の端付近におけるビーム走査速度を、その他のビーム走査範囲におけるビーム走査速度よりも遅くすることを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam scanning unit makes a beam scanning speed near an end of a beam scanning range slower than a beam scanning speed in other beam scanning ranges.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部によるビーム走査方向と直交する方向に観測範囲を更新する観測範囲更新部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記観測範囲更新部により更新された観測範囲に基づいて走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An observation range updater that updates the observation range in a direction orthogonal to the beam scanning direction by the beam scanning unit;
The beam scanning unit performs scanning based on the observation range updated by the observation range update unit.
請求項12に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、前記ビーム走査部によるビーム走査の一周期の間における観測範囲の更新幅が、ビーム走査方向と直交する方向のビーム放射幅より狭くなるように観測範囲を更新することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 12, wherein
The observation range updating unit updates the observation range so that the update width of the observation range during one cycle of beam scanning by the beam scanning unit is narrower than the beam emission width in the direction orthogonal to the beam scanning direction. A characteristic radar device.
請求項12または13に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、レーダ装置の自走を制御する自走制御手段を有し、観測範囲の更新を自走制御によって行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar device according to claim 12 or 13,
The observation range update unit includes a free-running control unit that controls the free-running of the radar device, and updates the observation range by the free-running control.
請求項12または13に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、前記ビーム走査部によるビーム走査方向と垂直方向に観測範囲を更新するビーム走査部制御部を有し、観測範囲の更新を前記ビーム走査部を制御することによって行うことを特徴とするレーダ装置。
The radar device according to claim 12 or 13,
The observation range update unit includes a beam scanning unit control unit that updates an observation range in a direction perpendicular to a beam scanning direction by the beam scanning unit, and updates the observation range by controlling the beam scanning unit. A characteristic radar device.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部によるビーム走査方向の観測範囲を更新するビーム走査方向観測範囲更新部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記ビーム走査方向観測範囲更新部により更新されたビーム走査方向の観測範囲に基づいて走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A beam scanning direction observation range updating unit for updating an observation range in the beam scanning direction by the beam scanning unit;
The beam scanning unit performs scanning based on the observation range in the beam scanning direction updated by the beam scanning direction observation range update unit.
請求項16に記載のレーダ装置において、
観測領域中の移動目標を検出する目標検出部をさらに備え、
前記ビーム走査方向観測範囲更新部は、前記目標検出部により検出された前記移動目標の位置に応じてビーム走査方向の観測範囲を更新する
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 16, wherein
It further comprises a target detection unit for detecting a moving target in the observation area,
The beam scanning direction observation range updating unit updates the observation range in the beam scanning direction according to the position of the moving target detected by the target detection unit.
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