JP2010122226A - 物体までの距離及び物体の速度のうちの少なくとも一方を求める方法、並びに物体までの距離及び物体の速度のうちの少なくとも一方を求める装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体が近づいてくるか、又は離れていくかの指示を判断すること、並びに、周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るシーケンスを含む呼掛け信号を生成することを含む。物体が近づいてくることを上記判断するステップが指示する場合には、該周波数が変化するセグメントの周波数が減少し、物体が離れていくことを上記判断するステップが指示する場合には、該周波数が変化するセグメントの周波数が増加する。呼掛け信号を送信し、物体から反射される呼掛け信号の反射信号を検出する。次に、呼掛け信号及び呼掛け信号の反射信号の組み合わせを用いて、物体までの距離及び物体の速度のうちの少なくとも一方を求める。
【選択図】図8
Description
R=(FD+FU)TSWc/4ΔF (1)
VO=(FD−FU)λO/4 (2)
ただし、λOは送信信号TXの波長であり、
cは光の速さであり(〜3×108m/s)、
ΔFは周波数偏移であり、
TSWは単一の勾配の持続時間である。
FB≡FR=2RΔF/cTSW (3)
ただし、cは光の速さであり、ΔFは持続時間TSWの掃引中の周波数偏位である。たとえば、ΔF=75MHz及びTSW=3.5msであるとき、R=1.5mの距離にある静止した障害物はビート周波数FB≒212Hzを生じさせる。障害物とFM−CWシステムとの間に相対的な動きがあるとき、観測されるビート周波数FBは以下の2つの成分を含む。
・FR−距離Rのみに起因する
・FV−相対速度VOに起因する
それゆえ、以下の式が成り立つ。
FB=FR±FV (4)
FV=2VO/λO (5)
ただし、λOは送信されるレーダ信号の波長である。たとえば、相対速度VO=0.5m/sであるとき、77GHzレーダシステム(すなわち、λO=3.9mm)において観測されるビート周波数のドップラ成分はFV≒256Hzである。それゆえ、距離R=1.5mにある障害物が速度VO=0.5m/sで動いているときに、合成ビート周波数FBは、図3に示されるように、それが三角形の搬送波変調波形の上り掃引から求められるか、下り掃引から求められるかによって、44Hz又は468Hzのいずれかに等しくなるであろう。
・三角形周波数変調を用いて、2つの周波数掃引のうちのいずれが保持されるべきであるかを判断するステップ
・図5に示されるような4つの基本波形を含む集合{HH、LL、LH、HL}から、信号セグメントを適切に合成することによって、周波数変調信号を設計するステップ
を利用する。下り掃引に関して大きい方のビート周波数が観測される場合には、上り掃引セグメントが除去されるべきである(物体が近づいてくる)。上り掃引に関して大きい方のビート周波数が観測される場合には、下り掃引セグメントが除去されるべきである(物体が離れていく)。この技法は、適応台形周波数変調(ATFM)と呼ばれる。
Pr(HL)=1/2 Pr(LL)=Pr(HH)=1/4
図7aに示される例は、近づいてくる障害物を検出するために設計されるATFM信号を表すシンボル列を示す。
Pr(LH)=1/2 Pr(LL)=Pr(HH)=1/4
図7bに示される例は、離れていく障害物を検出するために設計されるATFM信号を表すシンボル列を示す。
・近づいてくる障害物の場合:{(HH&HL),(HL&LL)}、
ただし、Pr[(HH&HL)]=Pr[(HL&LL)]=1/2
・離れていく障害物の場合:{(LH&HH),(LL&LH)}、
ただし、Pr[(LH&HH)]=Pr[(LL&LH)]=1/2
4つの2個組波形が図6に示される。
Claims (14)
- 物体までの距離、及び物体の速さのうちの少なくとも一方を求める方法であって、該方法は、
前記物体が近づいてくるか、又は離れていくかの指示を判断するステップと、
周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るシーケンスを含む呼掛け信号を生成するステップであって、前記判断するステップが、前記物体が近づいてくることを指示する場合には、該周波数が変化するセグメントの周波数が減少し、前記判断するステップが、前記物体が離れていくことを指示する場合には、該周波数が変化するセグメントの周波数が増加する、生成するステップと、
前記呼掛け信号を送信すると共に、前記物体から反射される前記呼掛け信号の反射信号を検出するステップと、
前記呼掛け信号及び前記呼掛け信号の前記反射信号の組み合わせから、前記物体までの距離及び前記物体の速さのうちの少なくとも一方を求めるステップとを含む、方法。 - 前記判断するステップは、
周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する周波数変調された信号を生成すると共に、該周波数変調された信号を送信すること、
前記物体からの反射信号を検出すること、
周波数が増加する部分に対応する第1のビート周波数及び周波数が減少する部分に対応する第2のビート周波数を導出するために、前記周波数変調された信号及び前記反射信号を合成すること、及び
前記第1のビート周波数及び前記第2のビート周波数のいずれが高いかを判断することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記呼掛け信号生成ステップは、周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るランダムなシーケンスを生成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記呼掛け信号生成ステップは、ランダムな信号を生成すること、並びに前記物体が近づいてくるか又は離れていくかと前記ランダムな信号の値とに従って、1組の基本波形から選択することを含み、該1組の基本波形は、
第1の周波数を有する第1のセグメントと、周波数が該第1の周波数から第2の周波数に減少する後続の第2のセグメントから成る第1の基本波形と、
周波数が前記第1の周波数から前記第2の周波数に減少する第1のセグメントと、前記第2の周波数を有する後続の第2のセグメントから成る第2の基本波形と、
周波数が前記第2の周波数から前記第1の周波数に上昇する第1のセグメントと、前記第1の周波数を有する後続の第2のセグメントから成る第3の基本波形と、
前記第2の周波数を有する第1のセグメントと、周波数が前記第1の周波数から前記第2の周波数に上昇する後続の第2のセグメントから成る第4の基本波形とを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記ランダム信号生成ステップはランダム2値信号を生成する、請求項4に記載の方法。
- 前記生成されたランダムな信号は、近づいてくる物体に関して、前記呼掛け信号において前記第1の基本波形が生じる確率及び前記第2の基本波形が生じる確率が実質的に等しく、離れていく物体に関して、前記呼掛け信号において前記第3の基本波形が現れる確率及び前記第4の基本波形が現れる確率が実質的に等しいような信号である、請求項4に記載の方法。
- 周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて、前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができるか否かを検査するステップと、
前記検査するステップが、周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて、前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができるものと判断する場合には、前記呼掛け信号を用いて継続するステップと、
前記検査するステップが、周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて、前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができるものと判断する場合には、請求項1〜6のいずれか一項に従って継続するステップと
から成る予備ステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 物体までの距離、及び物体の速さのうちの少なくとも一方を求める装置であって、該装置は、
前記物体が近づいてくるか、又は離れていくかの指示を判断する手段と、
周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るシーケンスを含む呼掛け信号を生成する手段と、
前記呼掛け信号を送信すると共に、前記物体から反射される前記呼掛け信号の反射信号を検出する手段と、
前記呼掛け信号及び前記呼掛け信号の前記反射信号の組み合わせから、前記物体までの距離及び前記物体の速さのうちの少なくとも一方を求める手段とを備え、
前記生成する手段は、前記物体が近づいてくるものと前記判断する手段が判断する場合には、前記周波数が変化するセグメントの周波数が減少し、前記物体が離れていくものと前記判断する手段が判断する場合には、該周波数が変化するセグメントの周波数が増加するように構成される、装置。 - 前記判断する手段は、
周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する周波数変調された信号を生成すると共に、該周波数変調された信号を送信する手段と、
前記物体からの反射信号を検出する手段と、
周波数が増加する部分に対応する第1のビート周波数及び周波数が減少する部分に対応する第2のビート周波数を導出するために、前記周波数変調された信号及び前記反射信号を合成する手段と、
前記第1のビート周波数及び前記第2のビート周波数のいずれが高いかを判断する手段とを備える、請求項8に記載の装置。 - 前記呼掛け信号生成手段は、周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るランダムなシーケンスを生成する手段を備える、請求項8に記載の装置。
- 前記呼掛け信号生成手段は、
ランダムな信号を生成する手段と、
前記物体が近づいてくるか又は離れていくかと前記ランダムな信号の値とに従って、1組の基本波形から選択する手段とを含み、該1組の基本波形は、
第1の周波数を有する第1のセグメントと、周波数が該第1の周波数から第2の周波数に減少する後続の第2のセグメントから成る第1の基本波形と、
周波数が前記第1の周波数から前記第2の周波数に減少する第1のセグメントと、前記第2の周波数を有する後続の第2のセグメントから成る第2の基本波形と、
周波数が前記第2の周波数から前記第1の周波数に上昇する第1のセグメントと、前記第1の周波数を有する後続の第2のセグメントから成る第3の基本波形と、
前記第2の周波数を有する第1のセグメントと、周波数が前記第1の周波数から前記第2の周波数に上昇する後続の第2のセグメントから成る第4の基本波形とを含む、請求項10に記載の装置。 - 前記ランダム信号生成手段はランダム2値信号を生成することができる、請求項11に記載の装置。
- 前記生成されたランダムな信号は、近づいてくる物体に関して、前記呼掛け信号において前記第1の基本波形が生じる確率及び前記第2の基本波形が生じる確率が実質的に等しく、離れていく物体に関して、前記呼掛け信号において前記第3の基本波形が現れる確率及び前記第4の基本波形が現れる確率が実質的に等しいような信号である、請求項11に記載の装置。
- 周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて、前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができるか否かを検査する手段をさらに備え、
前記装置は、周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができるものと前記検査する手段が判断する場合には、該呼掛け信号を用いるように構成され、
前記装置は、周波数が増加するセグメント及び周波数が減少するセグメントを有する呼掛け信号を用いて、前記距離及び前記速さのうちの前記少なくとも一方を求めることができないものと前記検査する手段が判断する場合には、周波数が一定であるセグメント及び周波数が変化するセグメントから成るシーケンスを含む前記呼掛け信号を用いるように構成される、請求項8に記載の装置。
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