JP2008014643A

JP2008014643A - Radar system

Info

Publication number: JP2008014643A
Application number: JP2006183049A
Authority: JP
Inventors: Taiichi Nobemoto; 泰一延本; Yoshihiro Takada; 宜裕高田; Naohide Yoshimura; 尚秀吉村; Noboru Ogawa; 昇小川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2008-01-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar system mounted on a vehicle, capable of detecting accurately an obstacle in the periphery of the vehicle by analyzing only a reflected wave of a radio wave transmitted from the own vehicle, and capable of notifying information of the obstacle to a vehicular occupant in real time. <P>SOLUTION: The vehicle-mounted radar system 100 for detecting the obstacle in the periphery of the vehicle includes a reference frequency generating means 1, a diffusion code generating means 18, a modulation means 16, a transmission means 25, a reception means 26, a beat signal extracting means 3, a demodulating means 23, an A/D-conversion means 42, a frequency conversion means 5, and an obstacle detecting means 6. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に搭載され、車両周辺における障害物を探知するレーダシステムに関する。 The present invention relates to a radar system that is mounted on a vehicle and detects an obstacle around the vehicle.

道路上を走行する車両においては、当然のことながら運転手の知覚を通して信号や道路標識が直接的に認識され、また、道路を横断する歩行者や他の車両に対して注意が払われている。すなわち基本的に、車両の走行制御は運転手自身により行われるものである。しかしながら、信号無視による飛び出し等の不慮のアクシデント、雨天や濃霧等の天候不良等が発生したときには、運転手の注意だけでは事故を避けられない場合もあり、それらの避けられない事故を未然に回避するための有効な手段が望まれている。 In vehicles traveling on the road, of course, signals and road signs are directly recognized through the driver's perception, and attention is paid to pedestrians and other vehicles crossing the road. . That is, basically, the driving control of the vehicle is performed by the driver himself. However, in the event of accidental accidents such as popping out due to signal ignorance, bad weather such as rainy weather or heavy fog, accidents may not be avoided by the driver's attention alone, and these unavoidable accidents can be avoided in advance. An effective means for doing this is desired.

このような従来の問題に対し、雨天や濃霧等の悪天候下でも高精度の性能を維持できるミリ波（波長がミリメートル台の３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波）レーダを用いて車両前方等の障害物を早期に検知するシステムの研究開発が盛んに行なわれている。このミリ波レーダを例えば車両前端に搭載すると、例えば車両前方の障害物までの距離、障害物に対する車両速度等を測定することができる。すなわち、得られた情報に基づき、運転者への警報・警告表示、危険回避システムの動作、自動走行制御等を自動的に行なうことができる。 In order to deal with such conventional problems, obstacles such as the front of a vehicle can be quickly detected by using a millimeter wave (wavelength of 30 GHz to 300 GHz radio wave) radar capable of maintaining high precision performance even in bad weather such as rainy weather or dense fog. Research and development of detection systems are actively conducted. When this millimeter wave radar is mounted at the front end of the vehicle, for example, the distance to the obstacle ahead of the vehicle, the vehicle speed with respect to the obstacle, etc. can be measured. That is, based on the obtained information, warning / warning display to the driver, operation of the danger avoidance system, automatic travel control, and the like can be automatically performed.

このミリ波レーダを用いた先行技術として、例えば特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、ミリ波レーダ（特許文献１ではミリ波センサと称呼される）と画像センサの２つのセンサにより障害物を検知し、衝突前に車両への衝突予測を行なう装置（衝突予測装置と称呼する）について開示されている。
特許文献１の衝突予測装置によれば、ミリ波センサによって得られる情報と画像センサによって得られる情報とをマッチングし、それぞれが検出した物体が同一であると判断した場合に障害物と認識するようになされている。このため、ミリ波センサまたは画像センサのいずれかのみで障害物検出を行なう場合の誤検出を防ぐことができ、結果的に高精度に障害物を検出することができるとされている。
特開２００２−３０１５６７号公報 As a prior art using this millimeter wave radar, for example, Patent Document 1 is cited. This Patent Document 1 discloses an apparatus (a collision that detects an obstacle by two sensors, a millimeter wave radar (referred to as a millimeter wave sensor in Patent Document 1) and an image sensor, and predicts a collision before the collision. (Referred to as a prediction device).
According to the collision prediction apparatus of Patent Document 1, information obtained by a millimeter wave sensor and information obtained by an image sensor are matched, and when it is determined that the detected objects are the same, the object is recognized as an obstacle. Has been made. For this reason, it is supposed that it is possible to prevent erroneous detection when obstacle detection is performed only by either the millimeter wave sensor or the image sensor, and as a result, the obstacle can be detected with high accuracy.
JP 2002-301567 A

このようにミリ波レーダを車両に搭載することによって、道路上における安全確保が格段に向上することが期待できる。
しかしながら、ミリ波レーダによる衝突予測装置が普及した場合、その衝突予測装置を搭載した複数の車両が並走する状況や、前後に並んで走行する状況が発生し得る。その場合、各車両から送信されるミリ波センサからの電波は、障害物等に反射した後、衝突予測装置によって受信されるが、ある衝突予測装置においては、他の予測装置から発射された電波の反射波を受信するおそれがあった。
その場合、検出される障害物までの距離や速度等の値に誤りが生じ、運転者への警報・警告表示、危険回避システム、自動走行制御等が適正に動作しないという問題があった。
なお、そのような状況は、特許文献１に開示された衝突予測装置においても生じるおそれがあり、その具体的対策については特許文献１には開示されていない。 By mounting the millimeter wave radar on the vehicle in this way, it can be expected that safety on the road will be greatly improved.
However, when a collision prediction apparatus using a millimeter wave radar becomes widespread, a situation where a plurality of vehicles equipped with the collision prediction apparatus run side by side or a situation where they run side by side can occur. In that case, the radio wave transmitted from each vehicle from the millimeter wave sensor is reflected by an obstacle or the like and then received by the collision prediction device. In a certain collision prediction device, the radio wave emitted from another prediction device is used. There was a risk of receiving the reflected wave.
In that case, an error occurs in the value of the detected distance to the obstacle, speed, etc., and there is a problem that warning / warning display to the driver, danger avoidance system, automatic traveling control, etc. do not operate properly.
Such a situation may also occur in the collision prediction apparatus disclosed in Patent Document 1, and specific countermeasures are not disclosed in Patent Document 1.

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、車両に搭載され、自車が送信した送信波の反射波のみを解析することで車両周辺の障害物を正確に検出し、車両乗員に障害物の情報をリアルタイムに通知することのできるレーダシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as described above, is mounted on a vehicle, and accurately detects obstacles around the vehicle by analyzing only the reflected wave of the transmitted wave transmitted by the vehicle, It is an object of the present invention to provide a radar system capable of notifying vehicle occupants of obstacle information in real time.

前記課題を解決するために、本発明にかかるレーダシステムは、車両周辺の障害物を探知する車載用レーダシステムにおいて、所定帯域の基準周波数信号を生成する基準周波数生成手段と、拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、前記拡散符号生成手段が生成した拡散符号を前記基準周波数信号に掛け合わせ、拡散変調する変調手段と、前記変調手段により拡散された信号を送信波として車両外に送信する送信手段と、前記送信手段からの送信波が障害物に反射した反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信した反射波と前記基準周波数信号とを合成し、ビート信号を抽出するビート信号抽出手段と、前記ビート信号に前記拡散符号を掛け合わせ逆拡散により復調する復調手段と、前記復調手段により復調されたビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりデジタル変換されたビート信号を周波数変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力を解析し、前記障害物を検出する障害物検出手段と、を備えることに特徴を有する。 In order to solve the above-mentioned problems, a radar system according to the present invention generates a reference frequency generation means for generating a reference frequency signal of a predetermined band and a spreading code in an in-vehicle radar system that detects an obstacle around a vehicle. A spreading code generating means, a modulating means for multiplying the reference frequency signal by the spreading code generated by the spreading code generating means, and a transmission for transmitting the signal spread by the modulating means as a transmission wave outside the vehicle Means, receiving means for receiving a reflected wave reflected by an obstacle from the transmitting means, and a beat signal for extracting a beat signal by combining the reflected wave received by the receiving means and the reference frequency signal Extracting means; demodulating means for multiplying the beat signal by the spreading code and demodulating by despreading; and beat signal demodulated by the demodulating means A / D conversion means for converting to a digital signal, frequency conversion means for frequency-converting the beat signal digitally converted by the A / D conversion means, and analyzing the output of the frequency conversion means to detect the obstacle And an obstacle detection means.

このように拡散符号を生成し、これを用いて送信電波を拡散し、受信電波を逆拡散することによって、自車両が送信した電波の反射波のみを確実に処理することができ、障害物の誤検出を無くすことができる。 By generating a spread code in this way, using this to spread the transmitted radio wave and despreading the received radio wave, it is possible to reliably process only the reflected wave of the radio wave transmitted by the vehicle, False detection can be eliminated.

また、前記周波数変換手段は、デジタル信号に変換された前記ビート信号を同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）に変換するデジタル直交変換手段と、前記デジタル直交変換手段により変換された同相成分と直交成分とから、位相変化成分のみを抽出し、データ量削減を行なうデシメーション手段とを有することが望ましい。
このように送信電波と受信電波とを合成することによりビート信号を検出し、これをデジタル直交変換後、デシメーション処理によりデータ量を削減することで高速処理が可能となり、障害物までの距離、障害物の相対速度を即座に特定することができる。 In addition, the frequency conversion unit includes a digital quadrature conversion unit that converts the beat signal converted into a digital signal into an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component), and an in-phase converted by the digital quadrature conversion unit. It is desirable to have decimation means for extracting only the phase change component from the component and the orthogonal component and reducing the data amount.
In this way, the beat signal is detected by combining the transmitted radio wave and the received radio wave, and after digital orthogonal transformation, it is possible to perform high-speed processing by reducing the amount of data by decimation processing. The relative speed of an object can be immediately identified.

また、車両の絶対位置を示す第一の座標データを検出するＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）モジュールを備え、前記障害物検出手段は、前記ＧＰＳモジュールから供給される第一の座標データに、車両に対する障害物の位置データを多重することにより障害物の絶対位置を示す第二の座標データを生成することが望ましい。
このように構成することにより障害物の絶対位置情報を取得することができ、車両乗員に障害物の絶対位置情報を知らせることができる。 In addition, a GPS (Global Positioning System) module that detects first coordinate data indicating the absolute position of the vehicle is provided, and the obstacle detection means uses the first coordinate data supplied from the GPS module as a vehicle It is desirable to generate second coordinate data indicating the absolute position of the obstacle by multiplexing the position data of the obstacle with respect to.
With this configuration, the absolute position information of the obstacle can be acquired, and the vehicle occupant can be notified of the absolute position information of the obstacle.

また、少なくとも地図データと障害物を示すデータとを記録した記録媒体と、前記記録媒体からデータを読み出すデータ読み出し手段と、前記データ読み出し手段により読み出されたデータを表示する表示手段とを備え、前記データ読み出し手段は、前記第一及び第二の座標データに基づいて前記記録媒体から地図データと障害物を示すデータを読み出し、前記表示手段は、地図データ上に車両及び障害物の位置情報を表示することが望ましい。
このようにすることにより、表示手段に車両及び障害物の位置情報をリアルタイムに表示することができる。このため、車両乗員は早期に障害物の情報を知ることができ、余裕をもって障害物に対する対応を行うことができる。 A recording medium that records at least map data and obstacle data; a data reading unit that reads data from the recording medium; and a display unit that displays the data read by the data reading unit, The data reading means reads map data and data indicating obstacles from the recording medium based on the first and second coordinate data, and the display means displays vehicle and obstacle position information on the map data. It is desirable to display.
By doing in this way, the position information of a vehicle and an obstruction can be displayed on a display means in real time. For this reason, the vehicle occupant can know information on the obstacle at an early stage, and can deal with the obstacle with a margin.

本発明によれば、車両に搭載され、自車が送信した送信波の反射波のみを解析することで車両周辺の障害物を正確に検出し、車両乗員に障害物の情報をリアルタイムに通知することのできるレーダシステムを得ることができる。 According to the present invention, an obstacle in the vicinity of the vehicle is accurately detected by analyzing only a reflected wave of a transmission wave transmitted from the own vehicle mounted on the vehicle, and information on the obstacle is notified to the vehicle occupant in real time. It is possible to obtain a radar system that can

以下、本発明に係る実施の形態について、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係るレーダシステムの搭載例を示した模式図である。図２は、図１のレーダシステムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本発明に係るレーダシステム１００は、例えば車両５０に搭載されて使用される。すなわち、車両５０に搭載されることによって、車両周辺における障害物をレーダ検出し、車両乗員に通知するよう機能する。
尚、図１においては、車両５０の前方に向けて、レーダ（ミリ波電波）を送信し、反射波を受信する状態を示しているが、その形態に限らず、車両の後方に向けて、または車両の側方に向けてレーダ送受信を行なうように送受信アンテナを設置してもよい。
また、後述するようにレーダシステム１００はＧＰＳ衛星１５０からの電波を受信し、車両５０の現在位置情報を取得するＧＰＳモジュールを有しており、カーナビゲーションシステムとしても機能するように構成されている。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of mounting a radar system according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the radar system of FIG.
As shown in FIG. 1, a radar system 100 according to the present invention is used by being mounted on a vehicle 50, for example. That is, by being mounted on the vehicle 50, the radar functions to detect obstacles around the vehicle and notify the vehicle occupant.
In addition, in FIG. 1, although the state which transmits a radar (millimeter wave radio wave) toward the front of the vehicle 50 and receives a reflected wave is shown, it is not limited to the form, and is directed toward the rear of the vehicle. Alternatively, a transmission / reception antenna may be installed so as to perform radar transmission / reception toward the side of the vehicle.
As will be described later, the radar system 100 includes a GPS module that receives radio waves from the GPS satellite 150 and acquires current position information of the vehicle 50, and is configured to function as a car navigation system. .

まず、図２のブロック図に基づき、本発明に係るレーダシステム１００の構成について説明する。レーダシステム１００の構成を大別すると、ミリ波の周波数信号（基準周波数信号）を生成する信号生成部１（基準周波数生成手段）、電波の送受信を行なうデータ送受信部２、送受信波の差分周波数（ビート信号）を抽出するビート信号抽出部３（ビート信号抽出手段）、送受信信号に対し拡散（変調）・逆拡散（復調）を行なうスペクトラム拡散・逆拡散部４、受信信号から必要な成分のみを抽出するソフトウエア無線部５（周波数変換手段）、システム全体の制御を行なうと共に障害物検出手段として障害物の解析を行う制御部６、運転手等の車両乗員とのインタフェイス部分となるインタフェイス部７とに分けられる。 First, the configuration of the radar system 100 according to the present invention will be described based on the block diagram of FIG. The configuration of the radar system 100 is roughly divided into a signal generation unit 1 (reference frequency generation means) that generates a millimeter-wave frequency signal (reference frequency signal), a data transmission / reception unit 2 that transmits and receives radio waves, and a differential frequency of transmission / reception waves ( Beat signal extraction section 3 (beat signal extraction means) for extracting beat signals), spread spectrum / despreading section 4 that performs spreading (modulation) and despreading (demodulation) on transmission / reception signals, and only necessary components from received signals Software radio section 5 (frequency conversion means) to be extracted, control section 6 for controlling the entire system and analyzing obstacles as obstacle detection means, and an interface serving as an interface portion with a vehicle occupant such as a driver Divided into part 7.

信号生成部１は、３５ＧＨｚの周波数を２逓倍し、７０ＧＨｚの信号を発振するクリスタル発振回路１０と、６．５ＧＨｚ±１ＧＨｚで変化する信号を出力するＰＬＬ／ＶＣＯ回路１１とを含んでいる。さらに信号生成部１は、クリスタル発振回路１０とＰＬＬ／ＶＣＯ回路１１の出力を混合し出力するミキサー１２と、フィルタリングによって７６．５±１ＧＨｚの帯域の周波数信号のみを通過させるＢＰＦ１３（バンドパスフィルタ）とを含んでいる。 The signal generation unit 1 includes a crystal oscillation circuit 10 that doubles a frequency of 35 GHz and oscillates a 70 GHz signal, and a PLL / VCO circuit 11 that outputs a signal that changes at 6.5 GHz ± 1 GHz. Furthermore, the signal generator 1 mixes and outputs the outputs of the crystal oscillation circuit 10 and the PLL / VCO circuit 11, and a BPF 13 (bandpass filter) that passes only a frequency signal in a band of 76.5 ± 1 GHz by filtering. Including.

データ送受信部２は送信側（送信手段）と受信側（受信手段）とで構成され、送信側は、送信用信号をフィルタリングするＢＰＦ２４と、送信用信号を電波として送信するための送信アンテナ２５とを有している。一方、受信側は、送信アンテナ２５から送信され、反射してきた反射波（受信波と称呼する）を受信する受信アンテナ２６と、受信波をフィルタリングするＢＰＦ２７とを有している。 The data transmission / reception unit 2 includes a transmission side (transmission means) and a reception side (reception means). The transmission side includes a BPF 24 for filtering a transmission signal, and a transmission antenna 25 for transmitting the transmission signal as a radio wave. have. On the other hand, the reception side includes a reception antenna 26 that receives a reflected wave (referred to as a reception wave) transmitted from the transmission antenna 25 and reflected, and a BPF 27 that filters the reception wave.

また、ビート信号抽出部３は、信号生成部１で生成された７６．５±１ＧＨｚの信号と受信アンテナ２６から受信した受信波とを混合するミキサー１７と、特定帯域の周波数信号のみをフィルタリングするＢＰＦ２８とを有している。 The beat signal extraction unit 3 filters only the frequency signal in a specific band, and the mixer 17 that mixes the 76.5 ± 1 GHz signal generated by the signal generation unit 1 and the received wave received from the reception antenna 26. And BPF28.

また、スペクトラム拡散・逆拡散部４は、制御部６からの指示によりランダムな拡散符号（ＰＮと称呼する）を発生するＰＮジェネレータ１８と、生成したＰＮを拡散側と逆拡散側に分配する分配器１９とを有している。さらに、拡散側（変調手段）においては、ＰＮ信号を信号増幅するＬＮＡ２０と、信号増幅されたＰＮ信号と信号生成部１で生成された７６．５±１ＧＨｚの送信用信号とを掛け合せるミキサー１６を有している。一方、逆拡散側（復調手段）においては、ＰＮ信号を信号増幅するＬＮＡ２２と、信号増幅されたＰＮ信号とビート信号抽出部３から出力されたビート信号とを掛け合せるミキサー２３と、ミキサー２３の出力信号をフィルタリングするＢＰＦ２９とを有している。 Further, the spread spectrum / despreading unit 4 distributes the generated PN to the spreading side and the despreading side, and a PN generator 18 that generates a random spreading code (referred to as PN) according to an instruction from the control unit 6. And a container 19. Further, on the spreading side (modulation means), the LNA 20 that amplifies the PN signal, and the mixer 16 that multiplies the amplified PN signal and the 76.5 ± 1 GHz transmission signal generated by the signal generator 1. have. On the other hand, on the despreading side (demodulation means), the LNA 22 that amplifies the PN signal, the mixer 23 that multiplies the amplified PN signal and the beat signal output from the beat signal extraction unit 3, And a BPF 29 for filtering the output signal.

また、ソフトウエア無線部５は、逆拡散されて正しく取り出されたビート信号がＡ／Ｄ変換手段であるＡ／Ｄ変換器４２によりデジタル信号に変換された後、直交変換により受信信号を同相成分Ｉ（Ｉ成分）と、直交成分Ｑ（Ｑ成分）とに変換するデジタル直交器３０（デジタル直交変換手段）を有している。さらに、Ｉ成分とＱ成分からビート周波数の位相の変化成分のみを抽出しデータ量をデシメートするＣＩＣフィルタ（カスケード統合くし型フィルタ）３１（デシメーション手段）と、制御部６からのプログラミング制御によりフィルタリング帯域を変化させ、ＣＩＣフィルタ３１の出力をフィルタリングするＰ−ＦＩＲフィルタ（プログラマブルＦＩＲフィルタ）３２と、さらにＰ−ＦＩＲフィルタ３２の出力を所定の固定帯域でフィルタリングするＦＩＲフィルタ３３とを有している。 The software radio unit 5 converts the beat signal that has been despread and correctly extracted into a digital signal by the A / D converter 42, which is an A / D converter, and then converts the received signal into the in-phase component by orthogonal transformation. A digital orthogonalizer 30 (digital orthogonal transformation means) for converting into I (I component) and quadrature component Q (Q component) is provided. Further, a CIC filter (cascade integrated comb filter) 31 (decimation means) 31 that extracts only the phase change component of the beat frequency from the I component and Q component and decimates the data amount, and a filtering band by programming control from the control unit 6 are used. And a P-FIR filter (programmable FIR filter) 32 that filters the output of the CIC filter 31, and an FIR filter 33 that filters the output of the P-FIR filter 32 in a predetermined fixed band.

また、インタフェイス部７は、カーナビゲーションシステム等と共通に使用されるディスプレイ装置（表示手段）としての表示部３４と、車両乗員の指先や音声により動作指示を行なうための操作部３５とを有している。
また、制御部６には、ＧＰＳ衛星１５０からの衛星電波を受信し、車両５０の絶対位置（経度、緯度、高度等）の情報（第一の座標データ）を検出するＧＰＳモジュール３６と、地図データ、障害物を示すデータ等を記録したＤＶＤ４３（記録媒体）と、ＤＶＤ４３から必要なデータを取り出すＤＶＤデコーダ３７（データ読み出し手段）とが接続されている。
また、制御部６には、前記ソフトウエア無線部５の出力信号（Ｉ成分、Ｑ成分）が、ＣＯＤＥＣ３８を介して入力されている。
さらに、制御部６は、前記ＰＮジェネレータ１８に接続され、ＰＮ生成のタイミングを制御するようになされると共に、前記信号生成部１にも接続され、その動作を制御するように構成されている。 The interface unit 7 includes a display unit 34 as a display device (display unit) used in common with a car navigation system and the like, and an operation unit 35 for instructing an operation with a fingertip or voice of a vehicle occupant. is doing.
Further, the control unit 6 receives a satellite radio wave from the GPS satellite 150 and detects information (first coordinate data) of the absolute position (longitude, latitude, altitude, etc.) of the vehicle 50, and a map. A DVD 43 (recording medium) that records data, data indicating an obstacle, and the like, and a DVD decoder 37 (data reading means) that extracts necessary data from the DVD 43 are connected.
In addition, the output signal (I component, Q component) of the software defined radio unit 5 is input to the control unit 6 via the CODEC 38.
Further, the control unit 6 is connected to the PN generator 18 so as to control the timing of PN generation, and is also connected to the signal generation unit 1 so as to control its operation.

続いて、図３の動作フロー図に基づき、レーダシステム１００の動作について説明する。
車両５０に搭載されたレーダシステム１００を起動させると、データ送受信部２の送信アンテナ２５から７６．５±１ＧＨｚの電波が送信される（ステップＳ１）。
なお、この送信電波においては、周波数を時間に対し直線的に上昇・下降させて送信される。これを模式的なグラフに示すと、図４（ａ）のように、鋸状のグラフで表すことができる。また、この送信電波には、ＰＮジェネレータ１８でランダムに生成されたＰＮ（拡散符号）が掛け合わされ拡散処理がなされている。 Next, the operation of the radar system 100 will be described based on the operation flowchart of FIG.
When the radar system 100 mounted on the vehicle 50 is activated, a radio wave of 76.5 ± 1 GHz is transmitted from the transmission antenna 25 of the data transmitting / receiving unit 2 (step S1).
Note that the transmission radio wave is transmitted with the frequency linearly increased or decreased with respect to time. When this is shown in a schematic graph, it can be represented by a saw-shaped graph as shown in FIG. The transmission radio wave is multiplied by a PN (spreading code) randomly generated by the PN generator 18 to be spread.

車外に向けて送信された電波は、例えば車両５０の前方を走行する別の車両や、歩道上の歩行者、自転車等に反射し、車両５０の方向に反射波として返される。この反射波を受信アンテナ２５が受信する（ステップＳ２）。
なお、この受信波は、送信波に対し、時間的な遅延があるために、図４（ａ）に示すようにグラフを表すことができる。また、この受信波のグラフにおいては、レーダと障害物との間に相対速度がある場合であってドップラー効果により周波数域がシフトした状態を示している。 The radio wave transmitted to the outside of the vehicle is reflected by, for example, another vehicle traveling in front of the vehicle 50, a pedestrian on a sidewalk, a bicycle, or the like, and returned as a reflected wave in the direction of the vehicle 50. The reflected wave is received by the receiving antenna 25 (step S2).
Since this received wave has a time delay with respect to the transmitted wave, a graph can be represented as shown in FIG. Further, this received wave graph shows a state in which the frequency range is shifted due to the Doppler effect in the case where there is a relative speed between the radar and the obstacle.

受信アンテナ２５で受信された受信波は、ＢＰＦ２７で所定帯域以外の成分がノイズとして除去され、ＬＮＡ３９で信号増幅された後、ビート信号抽出部３に入力される。ビート信号抽出部３においては、受信波は信号生成部１で生成された７６．５±１ＧＨｚの周波数信号とミキサー１７で合成され、さらにＢＰＦ２８でフィルタリングされる。そして、ミキサー１７で合成された信号からは、その差分周波数（ビート信号）が検出される（ステップＳ３）。
このビート信号について、図４のグラフで示すと、図４（ａ）に示すように周波数の上昇区間におけるビート周波数はｆｂｕ、下降区間におけるビート周波数はｆｂｄとなる。そして、これらビート周波数の変化を時間軸に対してグラフに示すと、図４（ｂ）のように表すことができる。
なお、これらビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄを組み合わせることにより、距離に相当する周波数、相対速度に相当する周波数等を求めることができる。
また、図示しないが、障害物の形状により、反射波の位相は送信波に対して変化する。その変化成分を解析することにより、障害物の形状を求めることができる。 From the received wave received by the receiving antenna 25, components other than the predetermined band are removed as noise by the BPF 27, and the signal is amplified by the LNA 39 and then input to the beat signal extraction unit 3. In the beat signal extraction unit 3, the received wave is combined with the 76.5 ± 1 GHz frequency signal generated by the signal generation unit 1 by the mixer 17 and further filtered by the BPF 28. Then, the difference frequency (beat signal) is detected from the signal synthesized by the mixer 17 (step S3).
When this beat signal is shown in the graph of FIG. 4, as shown in FIG. 4A, the beat frequency in the frequency rising section is fbu and the beat frequency in the falling section is fbd. Then, when the change of the beat frequency is shown on the graph with respect to the time axis, it can be expressed as shown in FIG.
By combining these beat frequencies fbu and fbd, a frequency corresponding to the distance, a frequency corresponding to the relative speed, and the like can be obtained.
Although not shown, the phase of the reflected wave changes with respect to the transmitted wave depending on the shape of the obstacle. By analyzing the change component, the shape of the obstacle can be obtained.

ビート信号抽出部３から出力されたビート信号は、ＬＮＡ４０で信号増幅され、スペクトラム拡散・逆拡散部４に入力される。そして、ビート信号には、送信時に生成されたＰＮ信号がミキサー２３で掛け合わされ、逆拡散処理がなされる（ステップＳ４）。なお、ここでＰＮが送信時に生成されたものと同じである場合には、正しく逆拡散され次の処理が行なわれるが、ＰＮが異なる場合には、逆拡散処理ができないため、それ以降の処理は中止される（ステップＳ５）。
ＰＮが一致し、逆拡散処理が行なわれた場合、ビート信号はＢＰＦ２９でフィルタリングされ、ＬＮＡ４１で信号増幅されてＡ／Ｄ変換器４２においてデジタル信号に変換される（ステップＳ６）。 The beat signal output from the beat signal extraction unit 3 is amplified by the LNA 40 and input to the spread spectrum / despreading unit 4. The beat signal is multiplied by the PN signal generated at the time of transmission by the mixer 23 and subjected to despreading processing (step S4). Here, if the PN is the same as that generated at the time of transmission, the next process is performed after correctly despreading. However, if the PN is different, the despreading process cannot be performed. Is canceled (step S5).
When the PNs match and the despreading process is performed, the beat signal is filtered by the BPF 29, amplified by the LNA 41, and converted into a digital signal by the A / D converter 42 (step S6).

デジタル信号に変換されたビート信号は、ソフトウエア無線部５において、その後の処理に必要とされる信号成分のみが抽出される。
すなわち、ビート信号は、先ずデジタル直交器３０において、Ｉ成分とＱ成分に変換される（ステップＳ７）。そして、ＣＩＣ３１において、位相変化成分のみが抽出され、結果的にデータ量が削減される（ステップＳ８）。 From the beat signal converted into the digital signal, only the signal component required for the subsequent processing is extracted in the software radio unit 5.
That is, the beat signal is first converted into an I component and a Q component in the digital orthogonal unit 30 (step S7). Then, in the CIC 31, only the phase change component is extracted, and as a result, the data amount is reduced (step S8).

次いで、Ｉ成分およびＱ成分は、それぞれＰ−ＦＩＲ３２、ＦＩＲ３３においてフィルタリングされ、ＣＯＤＥＣ３８に出力される（ステップＳ９）。
ＣＯＤＥＣ３８において、Ｉ成分およびＱ成分は順次高速処理され、制御部６に供給される（ステップＳ１０）。 Next, the I component and the Q component are filtered by the P-FIR 32 and FIR 33, respectively, and output to the CODEC 38 (step S9).
In the CODEC 38, the I component and the Q component are sequentially processed at high speed and supplied to the control unit 6 (step S10).

そして制御部６は、供給されるＩ成分およびＱ成分の信号を解析し、電波が反射した障害物までの距離、及び障害物の相対速度を検出する（ステップＳ１１）。尚、アンテナの取付け位置、すなわち、送信及び受信位置を考慮すれば、障害物の方位を検出することも可能であり、更には、ソフトウエア処理を施すことで、障害物の形状までも検出することが可能である。
障害物の形状を検出した場合には、障害物を検出した制御部６にて、ＤＶＤデコーダ３７に、その検出した障害物に対応する絵や写真のデータを記録媒体であるＤＶＤ４３から読み出すよう要求する。
一方、ＧＰＳモジュール３６により、車両５０の絶対位置を示す座標データが制御部６に提供され、制御部６は、ＤＶＤデコーダ３７に車両５０の座標データに基づいた地図データを要求する。そして、その地図データと車両５０の現在位置情報が表示部３４に表示される。
さらに制御部６は、車両５０の座標データ（第一の座標データ）に、障害物の位置データ（障害物までの距離、障害物の方位、障害物の相対速度、障害物の形状等）を多重することにより障害物の絶対位置を示す座標データ（第二の座標データ）を生成する。そして、その障害物の座標データに基づき、障害物を示す絵や写真のデータを、表示部３４に表示されている地図データ上に表示する（ステップＳ１２）。 And the control part 6 analyzes the signal of I component and Q component which are supplied, and detects the distance to the obstruction which the electromagnetic wave reflected, and the relative velocity of an obstruction (step S11). It is also possible to detect the direction of the obstacle if the antenna mounting position, that is, the transmission and reception positions are taken into account, and further to detect the shape of the obstacle by performing software processing. It is possible.
When the shape of the obstacle is detected, the control unit 6 that has detected the obstacle requests the DVD decoder 37 to read the picture or photo data corresponding to the detected obstacle from the DVD 43 that is a recording medium. To do.
On the other hand, coordinate data indicating the absolute position of the vehicle 50 is provided to the control unit 6 by the GPS module 36, and the control unit 6 requests the DVD decoder 37 for map data based on the coordinate data of the vehicle 50. Then, the map data and the current position information of the vehicle 50 are displayed on the display unit 34.
Further, the control unit 6 adds obstacle position data (distance to the obstacle, direction of the obstacle, relative speed of the obstacle, shape of the obstacle, etc.) to the coordinate data (first coordinate data) of the vehicle 50. Coordinate data (second coordinate data) indicating the absolute position of the obstacle is generated by multiplexing. Then, based on the coordinate data of the obstacle, picture or photo data indicating the obstacle is displayed on the map data displayed on the display unit 34 (step S12).

以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、拡散符号を生成し、これを用いて送信電波を拡散し、受信電波を逆拡散することによって、自車両が送信した電波の反射波のみを確実に処理することができ、障害物の誤検出を無くすことができる。
また、送信電波と受信電波とを合成することによりビート信号を検出し、これをデジタル直交変換後、デシメーション処理によりデータ量を削減することで高速処理が可能となり、障害物の形状や動作速度を即座に特定することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, a reflected code of a radio wave transmitted by the host vehicle is generated by generating a spread code, spreading a transmission radio wave using the code, and despreading the received radio wave. Can be processed reliably, and the false detection of an obstacle can be eliminated.
In addition, beat signals are detected by synthesizing transmitted and received radio waves, and after digital orthogonal transformation, high-speed processing is possible by reducing the amount of data by decimation processing, thereby reducing the shape and operating speed of obstacles. Can be identified immediately.

さらにＧＰＳモジュール３６及び表示部３４を備え、取得した車両５０の絶対位置情報に、レーダにより取得した障害物の位置データを多重することにより、表示部３４に車両５０及び障害物の位置情報をリアルタイムに表示することができる。このため、車両乗員は早期に障害物の情報を知ることができ、その対応を余裕をもって行うことができる。
また、ミリ波電波によるため、濃霧や豪雨等、視界が悪い状況下であっても、送信電波および反射波の劣化が低く、障害物の検出が可能であり、車両５０の乗員は、表示部３４上で障害物の形状や動作を確認することができる。 Further, the GPS module 36 and the display unit 34 are provided, and the position information of the obstacle 50 acquired by the radar is multiplexed on the acquired absolute position information of the vehicle 50, so that the position information of the vehicle 50 and the obstacle is displayed on the display unit 34 in real time. Can be displayed. For this reason, the vehicle occupant can know the information of the obstacle at an early stage, and can deal with it with a margin.
In addition, because of the use of millimeter wave radio waves, the deterioration of transmitted radio waves and reflected waves is low even under poor visibility conditions such as heavy fog and heavy rain, and obstacles can be detected. The shape and operation of the obstacle can be confirmed on 34.

本発明にかかるレーダシステムは、例えば自動車や電車等の車両製造業界において好適に用いることができる。 The radar system according to the present invention can be suitably used in the vehicle manufacturing industry such as automobiles and trains.

図１は、本発明に係るレーダシステムの搭載例を示した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of mounting a radar system according to the present invention. 図２は、図１のレーダシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the radar system of FIG. 図３は図１のレーダシステムの動作の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow of the radar system of FIG. 図４は送信波と受信波、およびビート周波数との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between the transmission wave, the reception wave, and the beat frequency.

Explanation of symbols

１信号生成部（基準周波数生成手段）
２データ送受信部（送信手段、受信手段）
３ビート信号抽出部（ビート信号抽出手段）
４スペクトラム拡散・逆拡散部（変調手段、復調手段）
５ソフトウエア無線部（周波数変換手段）
６制御部（障害物検出手段）
７インタフェイス部
１６ミキサー（拡散手段）
１８ＰＮジェネレータ（拡散符号生成手段）
２３ミキサー（復調手段）
２５送信アンテナ（送信手段）
２６受信アンテナ（受信手段）
３０デジタル直交器（デジタル直交変換手段）
３１ＣＩＣ（デシメーション手段）
３４表示部（表示手段）
３６ＧＰＳモジュール
３７ＤＶＤデコーダ（データ読み出し手段）
４２Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
４３ＤＶＤ（記録媒体）
５０車両
１００レーダシステム 1 Signal generator (reference frequency generator)
2 Data transmission / reception unit (transmission means, reception means)
3 Beat signal extraction unit (beat signal extraction means)
4 Spread spectrum / despreading unit (modulation means, demodulation means)
5 Software radio unit (frequency conversion means)
6 Control unit (obstacle detection means)
7 Interface section 16 Mixer (Diffusion means)
18 PN generator (spreading code generation means)
23 Mixer (demodulation means)
25 Transmitting antenna (transmitting means)
26 Receiving antenna (receiving means)
30 Digital orthogonal device (Digital orthogonal transformation means)
31 CIC (decimation means)
34 Display section (display means)
36 GPS module 37 DVD decoder (data reading means)
42 A / D converter (A / D conversion means)
43 DVD (recording medium)
50 vehicle 100 radar system

Claims

In the on-vehicle radar system that detects obstacles around the vehicle,
A reference frequency generating means for generating a reference frequency signal of a predetermined band;
Spreading code generating means for generating a spreading code;
Modulation means for spreading and modulating the spread code generated by the spread code generating means with the reference frequency signal;
Transmitting means for transmitting the signal spread by the modulating means as a transmission wave to the outside of the vehicle;
Receiving means for receiving a reflected wave reflected from an obstacle by a transmission wave from the radio wave transmitting means;
Beat signal extraction means for combining the reflected wave received by the receiving means and the reference frequency signal to extract a beat signal;
Demodulation means for multiplying the beat signal by the spreading code and demodulating by despreading;
A / D conversion means for converting the beat signal demodulated by the demodulation means into a digital signal;
Frequency conversion means for converting the frequency of the beat signal digitally converted by the A / D conversion means;
An obstacle detecting means for analyzing the output of the frequency converting means and detecting the obstacle;
A radar system comprising:

The frequency conversion means includes
Digital quadrature conversion means for converting the beat signal converted into a digital signal into an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component);
2. The radar system according to claim 1, further comprising: a decimation unit that extracts only a phase change component from the in-phase component and the quadrature component converted by the digital quadrature conversion unit and reduces a data amount.

A GPS (Global Positioning System) module that detects first coordinate data indicating the absolute position of the vehicle,
The obstacle detection means generates second coordinate data indicating the absolute position of the obstacle by multiplexing the position data of the obstacle with respect to the vehicle on the first coordinate data supplied from the GPS module. The radar system according to claim 1 or 2, characterized by the above-mentioned.

A recording medium on which at least map data and data indicating an obstacle are recorded; data reading means for reading data from the recording medium; and display means for displaying data read by the data reading means,
The data reading means reads map data and data indicating obstacles from the recording medium based on the first and second coordinate data, and the display means displays vehicle and obstacle position information on the map data. The radar system according to claim 1, wherein the radar system is displayed.