JP2009198319A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルス状送信波を目標に照射し、目標からの反射波を受信機で受信した受信信号中の相対速度0の信号成分を抑圧するフィルタの処理を、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時実施し、所定値未満の時は非実施に切り替えるスイッチを備え、スイッチによる受信機での受信信号またはフィルタ処理後の受信信号を周波数分析手段で周波数分析し、周波数分析結果から目標信号を目標検出手段で抽出し、目標信号から目標までの距離を計測する目標距離算出手段を備える。
【選択図】図1
Description
車両の走行制御に供するレーダ装置には、障害物や他の車両等の相対速度情報を高精度に検出することが要求され、現在では高級車を中心に搭載されて実用化の段階に入っている技術もある。
パルス状の送信信号を発生して送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信する受信機と、
上記受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分、例えば相対速度0に対応する信号成分を抑圧するためのフィルタと、
上記フィルタ処理のオン・オフを切り替えるスイッチと、
上記スイッチを、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時オンし、所定値未満の時はオフするスイッチ制御手段と
上記スイッチによる受信機での受信信号またはフィルタ処理後の受信信号を入力し周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備える。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による自動車等の車両に搭載されるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、1は送受信アンテナ、2は送信機、3はサーキュレータ、4は受信機、5は受信機4からの受信信号の処理経路を切り替えるスイッチ、6はスイッチ5の切り替えを制御するスイッチ制御手段、7は入力される信号の周波数0の成分に対して阻止領域を形成する高域通過フィルタ、8は高域通過フィルタ7から転送された信号について周波数分析を行う周波数分析手段、9は周波数分析手段8の結果から目標信号を抽出する目標検出手段、10は検出された目標信号から目標までの距離を計算する目標距離算出手段である。
図2は、多周波ステップICW方式における送信信号の変調方法と送受信のタイミングを示す図である。
図4は、高域通過フィルタ7の振幅特性の一例を示す振幅特性図である。
図5は、スイッチ制御手段6の内部構成を示すブロック図である。図5において、11は速度センサ等から自車の移動速度を取得する速度情報取得手段、12は高域通過フィルタ7の処理を実施するための自車の移動速度と目標までの距離の情報を記憶した高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル、13は速度情報取得手段11から転送される自車速度と高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル12を比較して、高域通過フィルタの処理を実施する距離を算出し、受信信号の受信タイミングにより高域通過フィルタの処理を実施するか否かを判定してスイッチの制御信号をスイッチ5へ転送する高域通過フィルタ処理実施判定手段である。
送信機2は、送信信号を発生し、発生した送信信号の周波数を所定の波形に変調する回路である。送信機2では電圧制御発信器を備えていて、この電圧制御発信器への入力電圧を制御することにより、周期的に周波数を変調させた基準信号を送信信号として発生する。この基準信号はRF(Radio Frequency)帯域の送信信号に周波数変換される。そして、RF変換された送信信号を所定のパルス繰り返し時間でパルス化することにより、送信パルス信号を発生する。
このようにして発生した基準信号はRF帯域の送信信号に変換され、さらに送信パルス信号に変換されてサーキュレータ3を介してアンテナ1より送信波として周波数変調過程のパルス繰返し番号mごとに放射方向を少しずつ変化させて放射される。目標に照射された送信波はその一部がエコー(反射波)として再びアンテナ1に到来する。
アンテナ1は、反射波を受信してアナログ受信信号を出力する。アナログ受信信号は受信機4でベースバンド変換され、ベースバンド変換後の受信信号が出力される。目標の個数をIとし、周波数変調過程の繰返し番号をm、ステップ周波数のステップ番号をnとした場合に、周波数変調過程のパルス繰返し番号mにおけるステップ番号nのベースバンド変換後の受信信号をX(n,m)とすると、X(n,m)は式(1)で表される。
車載用レーダ装置は、自動車本体の価格が抑えられている現状から、低コスト化が重要である。そのため、レーダ装置を構成する部品や回路にも高性能の製品を使用することができないことが多い。それ故、送信信号が直接受信機に漏れ込むことがある。送信パルス形成時の送信信号オン・オフ制御は高速且つ安定した処理を実施できるデバイスを使用することが望ましいが、必ずしもそのような製品を使用できないからである。
スイッチ5より転送されたディジタル受信信号は、図2に示したように送信パルス送出後に受信信号を一定のサンプリング間隔でディジタル信号として取り込まれている。このサンプリングのタイミングがレーダからの距離の違いとなって表れる。高域通過フィルタ7では、このようにして収集された受信信号を距離毎に且つ、変調時の周波数毎に処理することによって上記送信信号の漏れ込みが抑圧される。まず、ディジタル受信信号(以下、受信信号と記す)はレンジ番号毎に分け、且つ変調時の周波数fnで送信されたときの受信信号をX(n,m,r)とする。ここでrはレンジ番号である。
フィルタ係数hlは、所望の抑圧量を実現できるように予め設計しておき、フィルタ係数記憶手段22に記憶しておく。スイッチ5より転送された受信信号は、遅延器20によってTs〜(M−1)×Tsだけ遅延を受けた後、それぞれ乗算器21でフィルタ係数hlと乗算される。乗算器21の出力信号は全て加算器23で加算されて出力信号XHPF(n,m,r)となる。これを数式で表すと次式のようになる。
現時点での目標との距離が遠くても検出しておきたいのは、自車よりも高速度で走行し後ろから接近してくる車両や、自車より速度が遅く自車が後ろから徐々に距離が近づいていくような前を走行中の車両、或いはその他の物体である。相対速度が0、即ち自車と等速で走行しているような車両は距離が離れていることもあり、当面は自車走行の支障にはならない。前述したように、送信信号の漏れ込みは相対速度0の成分として検出されるので、高域通過フィルタ処理を実施することで抑圧することができる。同時に上記のような遠距離で自車と等速で移動している車両からのエコー(反射波)も抑圧してしまうが、自車の走行の支障となる可能性は低く、無視しておいて構わない。それよりも、自車に接近する目標の検出の妨げになる不要信号を抑圧することを優先して、高域通過フィルタ7による処理を実施する。
現時点での目標との距離が近い場合、目標の移動速度にかかわらず全てを検出しておく必要がある。車間距離があまり空けられなくて前車を追走している時に、前車が自車と等速で移動していても、急ブレーキをかけられたり、急な進路変更をされたりする可能性があるため注視しておかなければならない。ところが、高域通過フィルタ7の振幅特性は、図4に示したようにドップラー周波数0に周波数成分が集中する送信信号の漏れ込み成分を除去するように設計されているので、同時に相対速度0の目標信号まで抑圧してしまう。このような状況は、検出すべき目標を見失っていることになり危険である。そこで、このような状況が起こりうる距離では高域通過フィルタ7の処理を実施しない。幸いなことに、目標との距離が近いため、目標からの反射信号電力が送信信号の漏れ込み電力よりも大きいことが多く、高域通過フィルタ処理を実施しなくても運用上問題にならないと考えられる。
また、この相対速度の算出に用いたピーク周波数の情報を周波数分析情報として出力する。周波数分析情報とは、例えば周波数分析手段8が出力する周波数分析結果(式(3)の結果)とこの周波数分析結果の振幅値のピークとなる周波数成分番号(式(4)の値を極大にするk)を含む情報である。
即ち、式(8)の評価関数MUSIC(R)を極大にする式(9)のモードベクトルa(R)を与えるRを複数算出し、それらを複数の各目標の距離として出力する。
図6はこの発明の実施の形態2によるレーダ装置の構成図である。図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。実施の形態1によるレーダ装置と比べて特徴的な部分は、信号選択手段30を設けた点と、高域通過フィルタ7を経由した信号と高域通過フィルタ7を経由しない信号とを保持する点にある。
Claims (4)
- パルス状の送信信号を発生し送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信して、上記目標までの距離を算出するレーダ装置において、
目標からの反射波を受信する受信機と、
上記受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分を抑圧するフィルタと、
上記フィルタの抑圧処理をオン・オフするためのスイッチと、
上記スイッチを、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時オンし、所定値未満の時はオフするスイッチ制御手段と
上記スイッチによる受信機での受信信号またはフィルタ処理後の受信信号を入力し周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 - パルス状の送信信号を発生し、この送信信号の周波数を複数のステップ周波数に順次変調し周波数変調後の送信信号を送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信して得た受信信号を周波数分析することによって上記目標の相対速度と距離を算出するレーダ装置において、
目標からの反射波を受信する受信機と、
受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分を抑圧するフィルタと、
上記フィルタの抑圧処理をオン・オフするためのスイッチと、
上記スイッチを、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時オンし、所定値未満の時はオフするスイッチ制御手段と
上記スイッチによる受信機での受信信号またはフィルタ処理後の受信信号を入力し周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 - 上記スイッチ制御手段は、自レーダ装置の移動速度を出力する速度情報取得手段と、
自レーダ装置の移動速度に応じたフィルタ処理を実施する距離情報が記載された高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルと、
上記速度情報取得手段から転送される自レーダ装置移動速度と上記高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルとをつき合わせて、フィルタ処理を実施する距離を選択し、受信信号のレンジ番号による目標までの距離により切り替え指示信号をスイッチに転送する高域通過フィルタ処理実施判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーダ装置。 - パルス状の送信信号を発生し、この送信信号の周波数を複数のステップ周波数に順次変調し周波数変調後の送信信号を送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信して得た受信信号を周波数分析することによって上記目標の相対速度と距離を算出するレーダ装置において、
目標からの反射波を受信する受信機と、
受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分を抑圧するフィルタと、
上記フィルタの出力信号を入力し、周波数分析を行う第一の周波数分析手段と、
上記受信機から転送される受信信号を入力し、周波数分析を行う第二の周波数分析手段と、
上記第一の周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する第一の目標検出手段と、
上記第二の周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する第二の目標検出手段と、
上記第一の目標検出手段の結果と上記第二の目標検出手段の結果それぞれに所定の処理を施し、この処理結果から何れかの目標信号を選択する目標選択手段と、
上記目標選択手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
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