JP2010008104A - 信号処理装置、レーダ装置、及び信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
周波数変調を施した第1のレーダ信号の周波数上昇期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第1のピーク周波数と、前記第1のレーダ信号の周波数下降期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第2のピーク周波数とを検出するピーク周波数検出手段と、所定周波数の第2のレーダ信号の送信時と受信時の周波数差に基づいて目標物体の相対速度を検出する速度検出手段と、前記相対速度が導出されるような前記第1、第2のピーク周波数のペアを抽出するペアリング手段とを有するので、ピーク周波数におけるビート信号のレベルがそれぞれ一致(または近似する)ピーク周波数をペアリングする場合であっても、精度良くペアリングを行うことができる。
【選択図】 図8
Description
図3は、第1の実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。FM−CW方式レーダ装置10はレーダ送受信機30を有し、レーダ送受信機30は、ミリ波長の連続波(電磁波)に周波数変調を施したFM−CW方式のレーダ信号を送信する送信部30aを有する。また送信部30aは、周波数変調を施さない一定周波数のCW(Continuous Wave)方式のレーダ信号を送信する。そして、レーダ送受信機30は、FM−CW方式のレーダ信号とCW方式のレーダ信号のそれぞれを送信したときの送受信信号からビート信号を生成するビート信号生成部としてのミキサ22を有する。また、レーダ装置30は、レーダ送受信機30が生成するビート信号を処理する信号処理装置14を有する。
V=C・(β−α)/(4・f0) …式(2)
また、CW方式のビート信号のビート周波数γと目標物体の相対速度Veとの間には、次の式で示す関係が成立する。なお、次式においてCは光速である。
図5は、FFT手段14Bにより検出される、ビート信号Sbf、Sbcの周波数スペクトルを示す。なお、図5では図1と同様、2つの目標物体が存在する場合を例とする。
まず、第1の方法として、速度検出手段14dは、上述した式(3)を用いて、ピーク周波数γ1、γ2ごとに相対速度Ve1、Ve2を次のように求める。
Ve2=(γ2・C)/[2・(f0−γ2)]
そして、ペアリング手段14eは、上述した式(2)を用い、全てのアップ期間のピーク周波数α1、α2に対し全てのダウン期間のピーク周波数β1、β2を組合せ、組合せごとに相対速度を算出する。その結果、次の相対速度が算出される。
V2=C・(β2−α1)/(4・f0)
V3=C・(β1−α2)/(4・f0)
V4=C・(β2−α2)/(4・f0)
そして、ペアリング手段14eは、相対速度Ve1、Ve2と一致する相対速度を相対速度V1、V2、V3、V4から抽出する。そして、抽出された相対速度を導出するときに用いられるアップ期間のピーク周波数とダウン期間のピーク周波数のペアを確定する。
次に、第2の方法として、ペアリング手段14eは、ダウン期間のピーク周波数β1、β2を基準として上記の相対速度V1、V2が求められるようなアップ期間のピーク周波数の候補αx1、αx2、αx3、αx4を次のように求める。
αx2=β1−4・f0・Ve2/C
αx3=β2−4・f0・Ve1/C
αx4=β2−4・f0・Ve2/C
そして、ペアリング手段14eは、算出されたアップ期間のピーク周波数の候補αx1、αx2、αx3、αx4と一致(もしくは近似)するアップ期間のピーク周波数α1、α2を抽出し、ダウン期間のピーク周波数β1、β2と対応付けする。このときの対応関係は、例えば、次のとおりである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態のレーダ装置10では、レーダ送受信機30の送信部30aは、FM−CW方式、CW方式のレーダ信号に加え、パルス信号をレーダ信号として送信する。
Re2=ΔT2・C/2
第2の実施形態では、ペアリング手段14eがFM−CW方式のビート信号のピーク周波数をペアリングするときに、CW方式のビート信号を用いて検出した相対速度に加え、パルス信号により検出した相対距離を用いてペアリングを行う。
まず第1に、アップ期間とダウン期間のピーク周波数の全ての組合せ、つまりピーク周波数α1とβ1、ピーク周波数α2とβ2、ピーク周波数α1とβ2、そして、ピーク周波数α2とβ1における相対距離を上述した式(1)により次のように算出する。
R2=C・(α1+β2)/(8・ΔF・fm)
R3=C・(α2+β1)/(8・ΔF・fm)
R4=C・(α2+β2)/(8・ΔF・fm)
そして、上記のR1、R2、R3、R4から、パルス信号を用いて検出した相対距離Re1、Re2と一致するペアを確定する方法が可能である。
第2に、ダウン期間のピーク周波数β1、β2を基準にして、パルス信号を用いて検出した相対速度Re1、Re2が得られるようなアップ期間のピーク周波数の候補を上述した式(1)を用いて求め、候補と一致するピーク周波数をα1、α2から検出する方法が可能である。
αy2=4・Re2・ΔF・fm/C−β1
αy3=4・Re1・ΔF・fm/C−β2
αy4=4・Re2・ΔF・fm/C−β2
この場合、アップ期間のピーク周波数の候補αy1〜4とアップ期間のピーク周波数α1、α2とのマッチングを行い、一致するものを抽出する。
Claims (7)
- 周波数が上昇及び下降する周波数変調を施した第1のレーダ信号と所定周波数の第2のレーダ信号とを送信する送信部と、前記第1のレーダ信号の送信時と受信時の周波数差を周波数とする第1のビート信号と前記第2のレーダ信号の送信時と受信時の周波数差を周波数とする第2のビート信号とを生成するビート信号生成部とを有するレーダ送受信機の信号処理装置であって、
前記第1のレーダ信号の周波数上昇期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第1のピーク周波数と、前記第1のレーダ信号の周波数下降期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第2のピーク周波数とを検出するピーク周波数検出手段と、
前記第2のビート信号の周波数に基づいて目標物体の相対速度を検出する速度検出手段と、
前記相対速度が導出されるような前記第1、第2のピーク周波数のペアを抽出するペアリング手段と、
前記ペアごとに前記第1、第2のピーク周波数に基づいて前記目標物体の相対距離を検出する距離検出手段とを有し、
前記ペアリング手段は、前記第1、第2のピーク周波数のいずれか一方のピーク周波数と前記相対速度とに基づき、当該相対速度が導出される前記第1、第2のピーク周波数の他方のピーク周波数を抽出することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
前記ペアリング手段は、前記他方のピーク周波数が検出されていないときには、前記一方のピーク周波数と前記相対速度とに基づき、当該相対速度が導出されるような前記第1のビート信号の周波数を前記他方のピーク周波数として抽出することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
前記ペアリング手段は、前記第1、第2のピーク周波数のペアが抽出できないときには、当該第1のピーク周波数の符号を反転した第3のピーク周波数を導出し、前記相対速度が導出されるような前記第3のピーク周波数と前記第2のピーク周波数のペアを抽出することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
車両に搭載され、
前記ペアリング手段は、前記車両の速度より大きい前記相対速度が導出されるような前記第1、第2のピーク周波数のペアを抽出することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
前記第1、第2のピーク周波数の数が互いに一致しないときには、ピーク周波数の数が多い方のビート信号に基づいて前記目標物体の方位角度を検出する方位角度検出手段をさらに有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至5に記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを有するレーダ装置。
- 周波数が上昇及び下降する周波数変調を施した第1のレーダ信号と所定周波数の第2のレーダ信号とを送信するレーダ送受信機により生成された前記第1のレーダ信号の送信時と受信時の周波数差を周波数とする第1のビート信号と前記第2のレーダ信号の送信時と受信時の周波数差を周波数とする第2のビート信号とを処理する信号処理方法であって、
前記第1のレーダ信号の周波数上昇期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第1のピーク周波数と、前記第1のレーダ信号の周波数下降期間に前記ビート信号の周波数スペクトルが極大値を形成する第2のピーク周波数とを検出するピーク周波数検出工程と、
前記第2のビート信号の周波数に基づいて目標物体の相対速度を検出する速度検出工程と、
前記相対速度が導出されるような前記第1、第2のピーク周波数のペアを抽出するペアリング工程と、
前記ペアごとに前記第1、第2のピーク周波数に基づいて前記目標物体の相対距離を検出する距離検出工程とを有し、
前記ペアリング工程では、前記第1、第2のピーク周波数のいずれか一方のピーク周波数と前記相対速度とに基づき、当該相対速度が導出される前記第1、第2のピーク周波数の他方のピーク周波数を抽出することを特徴とする信号処理方法。
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