JP2008045987A - Radar device, and detection method of short-distance target of radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法に関する。詳しくは、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識するレーダ装置等に関する。 The present invention relates to a radar apparatus and a method for detecting a short-range target of the radar apparatus. Specifically, the present invention relates to a radar device that recognizes both short-range and long-range targets.
一般に、遠距離用ミリ波レーダ装置は、自動車などに搭載されて遠距離のターゲットを認識(検出)するようにしている。このようなレーダ装置を用いて、遠距離のみならず近距離のターゲットも認識できれば便利である。 In general, a long-distance millimeter-wave radar device is mounted on an automobile or the like to recognize (detect) a long-distance target. It would be convenient if such a radar apparatus could be used to recognize not only a long distance but also a short distance target.
しかし、遠距離用のレーダ装置は、遠距離のターゲットまで電波が届くように送信出力のパワーが強い。そのため、近距離のターゲットに対してはその受信信号のレベルが高すぎて、いわゆる「飽和」の状態が発生する。 However, a long-distance radar apparatus has a strong transmission output power so that radio waves reach a long-distance target. Therefore, the level of the received signal is too high for a short-range target, and a so-called “saturation” state occurs.
このような状態を回避するには、例えば、送信出力パワーを下げて調整することが考えられるが、高周波回路でのゲイン調整が難しく一般には実施されていない。 In order to avoid such a state, for example, it is conceivable to adjust the transmission output power by lowering, but gain adjustment in a high-frequency circuit is difficult and is not generally performed.
一方、受信回路側で受信レベルに合わせてゲイン調整することも考えられる。しかし、受信アンテナや受信側の回路によるアイソレーションにより、送信信号が受信信号へ回り込み、受信信号のノイズレベルが高くなる。このため、近距離のターゲットを認識することが困難となる。 On the other hand, it is conceivable to adjust the gain according to the reception level on the receiving circuit side. However, due to the isolation by the reception antenna and the circuit on the reception side, the transmission signal wraps around the reception signal and the noise level of the reception signal increases. For this reason, it becomes difficult to recognize a target at a short distance.
このようなレーダ装置の従来技術としては、例えば、受信信号から周期性を検出し、周期性があればアッテネータ(減衰器)により減衰した送信信号を出力することで、近距離でも高精度に計測可能なマイクロウェーブ式レベル計が開示されている(以下の特許文献1)。
しかしながら、上記特許文献1において、電気的に減衰量を調整するようなアッテネータは非常に高価である。従って装置全体が高価となる。
However, in
また、近距離測定用のレーダ装置を設けることにより、近距離も遠距離も共用するレーダ装置を構成することも考えられる。しかし、別途近距離用のレーダ装置を設ける必要があり、装置全体が高価になる。 It is also conceivable to provide a radar device that uses both a short distance and a long distance by providing a radar device for short distance measurement. However, it is necessary to provide a separate radar device for short distance, and the entire device becomes expensive.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inexpensive radar apparatus capable of recognizing both short-range and long-distance targets, and a short-range target detection method of the radar apparatus. There is.
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。 In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, an antenna that transmits a transmission wave to a long-distance target and receives a reflection wave from the long-distance target, and a reception signal by the reflection wave are used. A signal processing circuit that detects the target; and a transmission switch that switches on and off transmission of the transmission wave under the control of the signal processing circuit, and leakage that is output from the antenna when the transmission switch is turned off. The radar apparatus detects a target at a short distance by radio signals using the signal processing circuit.
また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。 In order to achieve the above object, according to another embodiment of the present invention, an antenna that transmits a transmission wave to a long-distance target and receives a reflection wave from the long-distance target, and the reflection wave A signal processing circuit that detects the target from a received signal, and a transmission amplifier that switches on and off transmission of the transmission wave under the control of the signal processing circuit, and outputs from the antenna when the transmission amplifier is turned off. A radar apparatus that detects a target at a short distance by the signal processing circuit based on a leaked radio wave.
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記送信波の送信をオフにしたとき、前記送信スイッチ又は前記送信アンプからの漏れ信号に対してFM変調をかけて前記漏れ電波を送信することを特徴とする。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, when the transmission of the transmission wave is turned off in the radar apparatus, the leakage signal from the transmission switch or the transmission amplifier is subjected to FM modulation and the leakage is performed. It is characterized by transmitting radio waves.
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記送信スイッチ又は送信アンプのオンとオフとを交互に切換えて、前記遠距離のターゲットと前記近距離のターゲットとを検出することを特徴とする。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, in the radar apparatus, the signal processing circuit alternately switches on and off the transmission switch or the transmission amplifier, so that the long distance target and the short distance And detecting a target.
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、一定の周波数を有する送信信号を出力する送信回路を更に備え、前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the radar apparatus further includes a transmission circuit that outputs a transmission signal having a constant frequency, and the signal processing circuit turns off the power of the transmission circuit. Then, transmission of the leaked radio wave is stopped, and interference by another radar apparatus is detected.
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記受信信号から前記遠距離又は前記近距離のターゲットの距離と相対速度とを検出することを特徴とする。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, in the radar device, the signal processing circuit detects a distance and a relative speed of the long distance or the short distance target from the received signal. To do.
更に、上記目的を達成するために本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路とを備えたレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法において、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とする。 Furthermore, in order to achieve the above object, according to another embodiment of the present invention, an antenna for transmitting a transmission wave to a long-distance target and receiving a reflection wave for the long-distance target, and reception by the reflection wave In a method for detecting a short-range target of a radar apparatus comprising a signal processing circuit for detecting the target from a signal, when the transmission wave transmission is switched on and off by the control of the signal processing circuit, A short-range target is detected by the signal processing circuit based on a leaked radio wave output from an antenna.
本発明によれば、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置における近距離ターゲットの検出方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive radar apparatus capable of recognizing both short-range and long-distance targets, and a short-range target detection method in the radar apparatus.
本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図1は、本発明が適用されるレーダ装置10の構成例を示す。本レーダ装置10は、遠距離のターゲット20の距離や速度(ターゲット20とレーダ装置10の相対速度)も検出できるとともに、近距離のターゲット20の距離等も検出できる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a
図1に示すように、レーダ装置10は、受信アンテナ11と、ミキサ(MIX)12と、アンプ(AMP)13と、信号処理回路14と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)15と、送信スイッチ(SW)16、及び送信アンテナ17を備える。
As shown in FIG. 1, the
受信アンテナ11は、ターゲット20から反射した反射波(受信波)を受信し、受信信号を出力する。ミキサ12は、受信信号とVCO15からの送信信号とをミキシングして、ミキシングされた受信信号を出力する。アンプ13は、ミキシングされた受信信号のレベルを高くして出力する。
The
信号処理回路14は、アンプ13からの受信信号に対して種々の信号処理を行い、ターゲット20の検出等を行う。また、信号処理回路14は、VCO15に制御電圧を出力する。更に、信号処理回路14は、送信スイッチ16のオン又はオフを制御する制御信号も出力する。
The
VCO15は、信号処理回路14からの制御電圧に基づいて、一定の発振周波数を有する送信信号(例えば、高周波信号)を出力する。
The
送信スイッチ16は、信号処理回路14からの制御信号に基づいて、スイッチ16のオン、オフが制御される。オンのときは、VCO15からの送信信号が送信アンテナ17に出力される。オフのときは、VCO15からの送信信号が出力されない。
The
送信アンテナ17は、送信スイッチ16からの送信信号に基づいて送信波を出力する。この送信波はターゲット20で反射し、この反射波が受信アンテナ11で受信される。
The
ここで、送信スイッチ16に着目する。送信スイッチ16はオフのときでも、レーダ装置10に電源が投入されていれば、送信スイッチ16からは漏れ信号が出力される。この漏れ信号は、送信アンテナ17に出力され、送信アンテナ17からは微弱な漏れ電波が出力される。
Here, attention is paid to the
図2は、送信スイッチ16がオフのときのレーダ装置10の構成例を示す図である。例えば、送信スイッチ16手前の送信電力が「0dB」とすると、スイッチオンのとき(図1参照)送信電波の出力は挿入損失により「−3dB」になるが、スイッチオフのときは「−40dB」となる。このようにスイッチオフのとき、送信アンテナ17から送信電波が全く送信されないわけではなく、微弱な電波が送信される状態となっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
このような微弱な漏れ信号(又は漏れ電波)を使用した場合、送信電波の出力が非常に小さいため、受信アンテナ11側で問題となるアイソレーションも問題とはならない。従って、受信側ではノイズレベルは高くならず、近距離ターゲット20の検出が可能になる。
When such a weak leak signal (or leak radio wave) is used, since the output of the transmit radio wave is very small, the isolation which is a problem on the receiving
本実施例では、送信スイッチ16がオフのときでも発生する微弱な漏れ信号、及びこの漏れ信号による漏れ電波を利用して近距離ターゲット20の検出が可能になる。
In the present embodiment, it is possible to detect the short-
尚、送信オフにしたとき、例えば信号処理回路14やVCO15、送信アンテナ17等で、停止物のターゲット20も検出することができるように、漏れ信号にFM変調をかけるようにしてもよい。
When the transmission is turned off, the leak signal may be subjected to FM modulation so that the
このように、遠距離用ターゲット20を検出(認識)するために構成されたレーダ装置10を用いて近距離のターゲット20も検出することができる。従って、別途近距離ターゲット専用の回路を用いる必要はなく回路構成を簡略化でき、装置全体のコスト削減を図って、安価な近距離、遠距離兼用のレーダ装置10を提供できる。
In this manner, the short-
図3の送信スイッチ16はトランジスタ(例えば、MESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)でFETの一種である。勿論、他のFETにより構成してもよい)で構成した場合の例とその等価回路の例を示す図である。
The
図3(A)はスイッチオンの状態で、同図(B)はスイッチオフの状態を示す。図3(A)に示すように、ソース‐ゲート間に与える電圧VGSを正方向に十分高くしたとき(例えば、VGS=0V)、トランジスタ161は、「0.数〜数Ω」の抵抗162と等価になり、低インピーダンス状態となる。このとき、ソースからドレインにかけて、即ち、VCO15から送信アンテナ17に送信電力が出力される状態となる。従って、スイッチオンの状態となる。
3A shows a switch-on state, and FIG. 3B shows a switch-off state. As shown in FIG. 3A, when the voltage V GS applied between the source and the gate is sufficiently high in the positive direction (for example, V GS = 0V), the
一方、ソース‐ゲート間に与える電圧VGSを負方向に十分高くしたとき、トランジスタ161は「数kΩ」の抵抗162と、「0.数〜数pF」のコンデンサ163の並列回路と等価になり、ハイ・インピーダンスなスイッチオフの状態となる。従って、VCO15から送信アンテナ17に送信電力が出力されなくなり、スイッチオフの状態となる。
On the other hand, when the voltage VGS applied between the source and the gate is sufficiently increased in the negative direction, the
しかし、この場合、抵抗162とコンデンサ163により等価回路が構成されるため、スイッチオフの状態でも全く送信電力が出力されないわけではなく、図3(A)と比較して損失が大きいものの微弱な漏れ信号が出力される。
However, in this case, since an equivalent circuit is configured by the
従って、上述の例と同様に、この漏れ信号を利用した漏れ電波により近距離のターゲット20を検出することができる。よって、近距離専用のレーダ装置を別途設ける必要がなく、安価に遠距離と近距離とを兼用するレーダ装置10を提供できる。尚、送信アンプ22をオフにしたとき、上述の例と同様信号処理回路14等で漏れ信号にFM変調をかけて停止したターゲット20の検出も可能である。
Therefore, similarly to the above-described example, the
尚、トランジスタ161のゲートに加える電圧は、信号処理回路14からの制御信号によって制御される。即ち、この制御信号により、VCO15から送信アンテナ17への高周波信号に対するインピーダンスが変化し、送信スイッチ16のオン、オフが制御される。
Note that the voltage applied to the gate of the
図4は、送信スイッチ16に代え、LNA(Low Noise Amp)によりオン、オフを制御するようにした例である。すなわち、受信アンプ(AMP)21を受信アンテナ11とミキサ12の間に設け、送信アンプ(AMP)22をVCO15と送信アンテナ17との間に設け、受信アンプ21へのオン、オフを制御して遠距離と近距離のターゲット20を検出する例である。
FIG. 4 shows an example in which on / off is controlled by an LNA (Low Noise Amp) instead of the
送信アンプ22は、信号処理回路14からの制御信号によりオン、オフが制御される。この場合でも、オフのとき送信アンプ22から微弱な漏れ信号が出力され、送信アンテナ17から漏れ電波が出力される。例えば、オンの状態での送信波の出力は「10dB」、オフでの送信波の出力は「0dB」となる。アンプオフのときでも、全く出力がないわけではなく、微弱な漏れ電波が出力される。
The
従って、上述の例と同様に、送信アンプ22がオンのとき遠距離のターゲット20を検出し、オフのとき漏れ電波を利用して近距離のターゲット20を検出できる。よって、回路構成を簡略化等することができ、遠距離と近距離のターゲット20の検出を兼用するレーダ装置10を安価に提供できる。
Therefore, similarly to the above-described example, the
図5は、送信波と反射波(受信波)とからターゲット20の距離と速度(ターゲット20とレーダ装置20の相対速度)を算出する原理図、とくにFMCW方式(Frequency Modulated Continuous Wave:送信波を三角波で周波数変調させる方式)による原理図を示す。
FIG. 5 is a principle diagram for calculating the distance and speed of the target 20 (relative speed between the
図5(A)は送信波と反射波の関係を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。実線で示す送信波に対して、ターゲット20までの距離による時間遅れと、ターゲット20との速度差(ターゲット20とレーダ装置10との相対速度差)により、反射波は破線で示すようにやや遅れて検出される。
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the transmitted wave and the reflected wave. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates frequency. With respect to the transmission wave indicated by the solid line, the reflected wave is slightly delayed as indicated by the broken line due to the time delay due to the distance to the
同図に示すように、送信波と反射波の2つの周波数差を「Fu」、「Fd」とする。このとき、横軸を時間として2つの周波数の関係を示したものが図5(B)である。FuとFdとが交互に検出される。 As shown in the figure, the two frequency differences between the transmitted wave and the reflected wave are “Fu” and “Fd”. FIG. 5B shows the relationship between the two frequencies with the horizontal axis as time. Fu and Fd are detected alternately.
図6は、レーダ装置10の動作を示す図である。図6(A)は遠距離のみ動作しているとき、同図(B)は遠距離と近距離との双方を検出しているとき、同図(C)は双方検出しているが送信オフの状態も含む場合の例である。各々、受信波の例である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the
図6(A)に示すように、遠距離のターゲット20を検出しているときは、一定間隔を置いて受信波が検出される。この場合、信号処理回路14はスイッチ16をオンにしたままの状態である。遠距離の検出は、その利用上の特性から認識周期(検出周期)は長くでもよい。例えば、「100ms」程度でもよい。
As shown in FIG. 6A, when a long-
図6(B)に示すように、遠距離と近距離の双方のターゲット20を検出しているときは、遠距離のターゲット20からの受信波を検出した後、近距離のターゲット20からの受信波を検出している。図6(A)と比較して、信号処理回路14において、遠距離の検出処理を行っていない空き時間を利用して近距離のターゲット20を検出するようにしている。この場合、信号処理回路14は、この空き時間にスイッチ16をオンからオフに切換えている。
As shown in FIG. 6B, when both the long-
尚、このようなオン、オフの切換え(遠距離と近距離の切換え)は、図5で示したように受信波から距離が算出されるので、この算出した距離により切換えることも可能である。 Note that such on / off switching (switching between a long distance and a short distance) is calculated from the received wave as shown in FIG. 5, and can be switched according to the calculated distance.
勿論、オン、オフを交互に切換えて本レーダ装置10の性能を向上させることも可能である。交互に切換えた場合、受信信号をパイプラインのように順次受信信号を信号処理回路14に転送するように構成できれば効率的な処理も可能になる。図4で受信アンプ21を設けたのはその一例で、例えば、複数の受信アンプ21を接続するように構成してもよい。
Of course, it is possible to improve the performance of the
更に、図6(C)に示すように、レーダ装置10の送信側の構成の電源をオフにして、漏れ電波そのものの出力を停止させるようにしてもよい。例えば、VCO15に対する電源をオフにするなどである。信号処理回路14の制御により実施できる。
Further, as shown in FIG. 6C, the power of the configuration on the transmission side of the
この送信オフの状態で受信波を受信したとき、他のレーダ装置からの受信波を受信している状態であるため、所謂干渉を受けていることを検出できる。このように本レーダ装置10は、遠距離の検出、近距離の検出、そして干渉の検出の3つの状態を繰り返すことができ、更に高精度にターゲット20の検出等を行い得る。
When the received wave is received in this transmission-off state, it is a state in which the received wave is received from another radar device, so that it can be detected that it is receiving so-called interference. As described above, the
尚、上述したいずれの例においても、送信アンテナ17と受信アンテナ11とを別個に構成したレーダ装置10を例にして説明した。勿論、送信アンテナと受信アンテナとを兼用する一つのアンテナにより本レーダ装置10を構成しても同様に実施可能で同様の作用効果を奏する。
In any of the above-described examples, the
図7は本レーダ装置10が車両100に搭載された例を示す図である。この図7に示す例はレーダ装置10が車両100の前方に搭載されているが、勿論、後方など車両100のどの位置に搭載されてもよい。いずれの場合も上述した例と同様の作用効果を奏する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the
10 レーダ装置、 11 受信アンテナ、 12 ミキサ、 13 アンプ(AMP)、 14 信号処理回路、 15 VCO、 16 送信スイッチ(SW)、 17 送信アンテナ、 20 ターゲット、 21 受信アンプ(AMP)、 22 送信アンプ(AMP)、 161 トランジスタ、 162 抵抗、 163 コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、
前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。 An antenna for transmitting a transmission wave to a long-distance target and receiving a reflected wave for the long-distance target;
A signal processing circuit for detecting the target from a reception signal by the reflected wave;
A transmission switch that switches on and off transmission of the transmission wave under the control of the signal processing circuit;
A radar apparatus, wherein a short-range target is detected by the signal processing circuit based on a leaked radio wave output from the antenna when the transmission switch is turned off.
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、
前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。 An antenna for transmitting a transmission wave to a long-distance target and receiving a reflected wave for the long-distance target;
A signal processing circuit for detecting the target from a reception signal by the reflected wave;
A transmission amplifier that switches on and off transmission of the transmission wave under the control of the signal processing circuit;
A radar apparatus, wherein a short-range target is detected by the signal processing circuit based on a leaked radio wave output from the antenna when the transmission amplifier is turned off.
前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする請求項1又は2記載のレーダ装置。 Furthermore, a transmission circuit that outputs a transmission signal having a certain frequency is provided,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the signal processing circuit stops transmission of the leaked radio wave by turning off the power of the transmission circuit and detects interference by another radar apparatus.
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法。 A near-field target of a radar apparatus comprising: an antenna that transmits a transmission wave to a long-distance target and receives a reflected wave with respect to the long-distance target; and a signal processing circuit that detects the target from a reception signal by the reflected wave In the detection method of
According to the control of the signal processing circuit, the transmission of the transmission wave is switched on and off, and when the signal is turned off, a target in a short distance is detected by the signal processing circuit based on a leaked radio wave output from the antenna. Method for detecting a short-range target of a radar device.
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