JP2011215114A - レーダ装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電波を送信する送信アンテナ14と、送信された電波が対象物により反射された電波を受信する複数の受信アンテナ15と、受信アンテナ15で受信された各受信信号と送信アンテナ14で送信した送信信号とを混合して受信アンテナ15毎にビート信号を生成するビート信号生成部と、各ビート信号の信号強度に、受信アンテナ15毎に関係付けられた所定の重みをかけ、ビート信号の信号強度を変更する重み付け処理部17と、重み付け処理部17により信号強度が変更されたビート信号に基づいて、対象物の方位を検出する方位検出部19と、を備える。
【選択図】図1
Description
上述の通り、従来、複数のアンテナからの受信信号に対して、それぞれ重み付けがされることなく、車載レーダの信号処理部は、全てのアンテナからの受信信号をそのままデジタルビームフォーミングしていた。
上記レーダ装置によれば、ビート信号毎に、受信アンテナ毎に関係付けられた所定の重みをかけるので、受信アンテナのサイドローブを下げ、サイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。これによって、側方対象物の誤検知を防ぐことができる。
これにより、ビート信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに、重みを小さくするので、対象物が所定の距離よりも近いときに、サイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。これによって、近距離に存在する側方対象物の誤検知を減らすことができる。
これにより、受信アンテナの位置が端になるほど、該受信アンテナに関係付けられた重みが小さくなるので、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。
これにより、前記重みの周波数に対する変化量が一定であり、受信アンテナの位置が端になるほど所定の周波数が高いので、ビート信号の周波数が変化しても受信アンテナの位置が端になるほど、重みを小さくすることができる。これによって、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。
これにより、受信アンテナの位置が端になるほど、前記重みの周波数に対する変化量が大きくなるので、所定の周波数よりも低い範囲においては、周波数が変化したとき受信アンテナの位置が端になるほど、重みを小さくすることができる。これによって、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。また、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を柔軟に設定することができる。
これにより、ハイパスフィルタにより、ビート信号毎に、それぞれのビート信号の周波数に応じた重みをかけることができるので、所定の周波数よりも低い範囲においては、周波数が変化しても受信アンテナの位置が端になるほど、重みを小さくすることができる。これによって、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。
これにより、デジタル信号処理によって、ビート信号毎に、そのビート信号に対応した重みと、そのビート信号から生成したフーリエ変換結果との積を算出することができるので、所定の周波数よりも低い範囲においては、周波数が変化しても受信アンテナの位置が端になるほど、重みを小さくすることができる。これによって、受信アンテナのサイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。
これにより、ビート信号毎に、受信アンテナ毎に関係付けられた所定の重みをかけるので、受信アンテナのサイドローブを下げ、サイドローブによる検知範囲を狭くすることができる。これによって、側方対象物の誤検知を防ぐことができる。
図1は、本発明の一実施形態によるレーダ装置のブロック構成図である。レーダ装置10は、送信制御部11と、送信波生成部12と、送信部13と、送信アンテナ14と、受信アンテナ15と、ビート信号生成部16と、重み付け処理部17と、DBF処理部18と、方位検出部19と、を用いて構成される。
送信波生成部12は、送信信号を生成する処理部である。送信波生成部12は、送信制御部11から供給された制御信号を受け取る。そして、送信波生成部12は、その制御信号に基づいて、送信信号を生成する。次に、送信波生成部12は、その送信信号を送信部13と、ビート信号生成部16とへ供給する。
送信アンテナ14は、その増幅された送信信号を送信する処理部である。送信部13から供給された増幅された送信信号を受け取る。そして、送信アンテナ14は、その増幅された送信信号を送信波として空気中へ送信する。
ビート信号生成部16は、各受信アンテナ15から供給された受信信号と、送信波生成部12から供給された送信信号とを受け取る。ビート信号生成部16は、各受信信号を増幅し、増幅した受信信号を生成する。また、ビート信号生成部16は、送信信号を増幅し、増幅した送信信号を生成する。
そして、重み付け処理部17は、それらのn個の重み付けしたビート信号を周波数で多重化し、1つの多重化信号を生成する。次に、重み付け処理部17は、その多重化信号をDBF処理部18へ供給する。
図2は、本発明の第1の実施例におけるレーダ装置20のブロック構成図である。レーダ装置20の送信波生成部12は、DAC(D/Aコンバータ)21と、増幅器22と、電圧制御発振器23と、ローカル増幅器24と、分岐回路25とを用いて構成されている。
DAC21は、送信制御部11から供給された制御信号を受け取る。DAC21は、受け取った制御信号をアナログの制御信号に変換する。DAC21は、そのアナログの制御信号を増幅器22へ供給する。
電圧制御発振器23は、増幅器22から供給された制御電圧を受け取る。電圧制御発振器23は、供給された制御電圧を用いて、ミリ波帯域の三角波信号を生成する。電圧制御発振器23は、その三角波信号をローカル増幅器24へ供給する。
分岐回路25は、ローカル増幅器24から送信信号を受け取る。分岐回路25は、その増幅された三角波信号を送信部13の増幅器26と、ビート信号生成部16のn個の増幅器35i(iは1からnまでの整数)へ供給する。
送信アンテナ14は、送信部13から供給された増幅した送信信号を受け取る。送信アンテナ14は、その増幅した送信信号を送信波として空気中へ送信する。
各増幅器33iは、それぞれ各受信アンテナ31iから供給された受信信号を受け取る。各増幅器33iは、その受信信号を増幅し、増幅した受信信号をそれぞれインデックスiが同じ各ミキサー34iへ供給する。
各ミキサー34iは、インデックスiが同じ増幅器33iから供給された増幅した受信信号と、インデックスiが同じ増幅器35iから供給された増幅した送信信号とを受け取る。
各HPF(ハイパスフィルタ)36iは、インデックスi毎に、各々異なる周波数特性を持ったハイパスフィルタである。
各HPF(ハイパスフィルタ)36iは、そのフィルタされたビート信号(Beati、iは1からnまでの整数)をマルチプレクサ37へ供給する。
実施例1の方位検出部19は、実施形態と同じであるので、説明を省略する。
一方、図3(b)において、自車両3に搭載されたレーダ装置は、自車両3のメインローブ受信範囲6で前方車両4を検知するために、メインローブによる検知範囲6aを大きくする。
図4は、ハイパスフィルタ部36iのハイパスフィルタ特性1を説明するための図である。この例では、受信アンテナ15はANT1、ANT2、ANT3、ANT4およびANT5の5個のアンテナを用いて構成されている。各受信アンテナは、自車両3の前方に左から順番に設置されている。また、各受信アンテナは、地面に対して水平にかつ一列に設置されている。
図4(a)のハイパスフィルタの特性(以下、ハイパスフィルタ特性1と称する)は、フィルタ特性41と、フィルタ特性42と、フィルタ特性43との3つのフィルタ特性がある。
フィルタ特性42は、ANT2とANT4に対応したそれぞれのハイパスフィルタHPF362とHPF364のフィルタ特性である。フィルタ特性42は、周波数がカットオフ周波数f42より小さくなるほど、周波数の利得(重み)が小さい。
フィルタ特性41、フィルタ特性42およびフィルタ特性43は、それぞれのカットオフ周波数より低い周波数帯域において、利得(重み)の周波数に対する変化量が一定である。
周波数fA、周波数fBとも低周波数帯域の周波数帯域に存在する。また、周波数fAは周波数fBより大きいので、周波数がfAであるビート信号に対応する対象物は、周波数がfBであるビート信号に対応する対象物よりも、レーダ装置20から遠い位置にある。
図4(a)における低周波数帯域において、フィルタ特性41の利得がフィルタ特性42の利得よりも大きい。従って、ANT3に対応するフィルタ後のビート信号の信号強度は、ANT2とANT4に対応するフィルタ後のビート信号の受信強度より大きい。
メインローブ66の最大受信強度は、受信強度y66である。サイドローブ67またはサイドローブ68の最大受信強度は、受信強度y67である。
一方、図7(b)から、ビート信号の周波数が低いすなわち対象物との距離が小さい場合、図3(a)に示すように、サイドローブによる検知範囲が狭く、側方対象物を誤検知しなくなる。
図8は、ハイパスフィルタ部のハイパスフィルタ特性2を説明するための図である。図8のハイパスフィルタの特性(以下、ハイパスフィルタ特性2と称する)は、特性81と、特性82と、特性83との3つの特性がある。図8において、ハイパスフィルタの特性は、周波数がf2より大きい高周波数帯域と、周波数がf2よりも小さい低周波数帯域に分かれる。
図8において、周波数fC、周波数fDとも低周波数帯域の周波数帯域に存在する。また、周波数fDより周波数fCの方が大きい。従って、ビート信号の周波数がfCである対象物は、ビート信号の周波数がfDである対象物よりも、レーダ装置20から遠い位置にある。
図9(b)において、メインローブ96の最大受信強度は、受信強度y96である。サイドローブ97またはサイドローブ98の最大受信強度は、受信強度y97である。
従って、レーダ装置20は、アンテナの位置が端になるほど、ビート信号の周波数(対象物との距離に相当)に対する利得(重み)の変化量を大きくすることで、より柔軟にデジタルビームフォーミングパターンを設定することができる。
一方、図10(b)から、ビート信号の周波数が低いすなわち対象物との距離が小さい場合、図3(a)に示すように、サイドローブによる検知範囲が狭く、側方対象物を誤検知しなくなる。
次に、マルチプレクサ37は、n個のHPF(ハイパスフィルタ)36iから供給されたn個のフィルタされたビート信号Beatiを受け取る。マルチプレクサ37は、そのフィルタされたビート信号Beatiをそれぞれの周波帯域毎に信号をのせて(周波数多重化し)、1つの多重化信号Boutを生成する(ステップ S114)。
制御部123は、図示しないROMなどに格納された制御プログラムに基づき、サンプリング信号をSW121と、ADC122へ供給する。
ADC122は、上記SW121から上記サンプリング信号に同期して出力される各受信アンテナ15iに対応したビート信号を受け取る。ADC122は、上記サンプリング信号に同期して、そのビート信号をA/D変換して、デジタル信号に変換する(ステップ S1303)。
次に、フーリエ変換部125は、チャネルi毎のフーリエ変換結果FFT(i)を、重み乗算部126へ供給する。重み乗算部126は、そのチャネルi毎のフーリエ変換結果FFT(i)を受け取る。
2 右車線
3 自車両
4 前方車両
5 右前方車両
6a、6b メインローブによる検知範囲
7a、7b サイドローブによる検知範囲
10 レーダ装置
11 送信制御部
12 送信波生成部
13 送信部
14 送信アンテナ
15 受信アンテナ
16 ビート信号生成部
17 重み付け処理部
18 DBF処理部
19 方位検出部
20 レーダ装置
21 DAC(D/Aコンバータ)
22 増幅器
23 電圧制御発振器
24 ローカル増幅器
25 分岐回路
26 増幅器
311、312、313、31n 受信アンテナ
331、332、333、33n 増幅器
341、342、343、34n ミキサー
351、352、353、35n 増幅器
361、362、363、36n HPF(ハイパスフィルタ)
37 マルチプレクサ
38 ADC(A/Dコンバータ)
121 SW(スイッチ)
122 ADC(A/Dコンバータ)
123 制御部
124 記憶部
125 フーリエ変換部
126 重み乗算部
Claims (8)
- 電波を送信する送信アンテナと、
前記送信された電波が対象物により反射された電波を受信する複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信された各受信信号と前記送信アンテナで送信した送信信号とを混合して前記受信アンテナ毎にビート信号を生成するビート信号生成部と、
前記各ビート信号の信号強度に、前記受信アンテナ毎に関係付けられた所定の重みをかけ、前記ビート信号の信号強度を変更する重み付け処理部と、
前記重み付け処理部により信号強度が変更されたビート信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する方位検出部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記重み付け処理部は、前記ビート信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに、前記重みを小さくすることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記重み付け処理部は、前記ビート信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに、前記受信アンテナの位置が端になるほど、該受信アンテナに関係付けられた前記重みを小さくすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーダ装置。
- 前記所定の周波数は前記受信アンテナの位置が端になるほど高く、前記重みの周波数に対する変化量は前記受信アンテナの位置によらず一定であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のレーダ装置。
- 前記重みの周波数に対する変化量は、前記受信アンテナの位置が端になるほど大きいことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のレーダ装置。
- 前記重み付け処理部は、前記受信アンテナ毎に前記重みと周波数の関係が定められたフィルタを備え、
前記各フィルタは、前記各ビート信号の信号強度を、該ビート信号の信号強度と該ビート信号の周波数に応じた重みとの積に変更することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のレーダ装置。 - 前記重み付け処理部は、それぞれの前記ビート信号に関係付けられた重みを記憶する記憶部と、
前記各ビート信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記ビート信号毎に、それぞれの前記ビート信号に関係付けられた前記重みと、前記フーリエ変換部によりフーリエ変換された信号との積を算出する重み乗算部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のレーダ装置。 - 複数の受信アンテナで受信された各受信信号と送信アンテナで送信した送信信号とを混合し、前記受信アンテナ毎にビート信号を生成する第1のステップと、
前記各ビート信号の信号強度に、前記受信アンテナ毎に関係付けられた所定の重みをかけ、前記ビート信号の信号強度を変更する第2のステップと、
前記第2のステップにより信号強度が変更されたビート信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する第3のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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