JP2012026791A - Radar device, position/speed detection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置、位置速度検出方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a radar apparatus, a position / velocity detection method, and a program.
近年、ミリ波のレーダを用いて、レーダ前方車両、構造物などの対象物の反射信号に基づき、遠方車両の位置、移動距離、自車との車間距離を測定する検知装置が提案されている。この場合、縦方向の検知手段としては、距離と相対速度を同時に取得できるFMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave;連続波周波数変調方式)方式が知られており、横方向の検知手段としては、DBF(Digital Beam Forming;指向性形成)法による方位検知、MUSIC(MUlitiple Signal Classification;多重信号分離)法による物体の分離等の方式が知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, a detection device has been proposed that uses a millimeter wave radar to measure the position of a distant vehicle, the moving distance, and the distance between the vehicle and the vehicle based on the reflected signal of an object such as a vehicle ahead of the radar or a structure. . In this case, an FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave) method that can simultaneously acquire a distance and a relative velocity is known as a vertical direction detection unit, and a DBF (horizontal direction detection unit) is known as a horizontal direction detection unit. There are known methods such as orientation detection by the Digital Beam Forming method and object separation by the MUSIC (MUlitiple Signal Classification) method.
FMCW方式では、変調波を送信し、レーダ前方車両、構造物などの対象物の反射波を受信し、送信信号と受信信号とをミキサにてミキシングすることによりビート信号を生成する。そして、生成された該ビート信号をA/D変換器にてデジタル信号に変換して取り込み、FFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)処理することにより遠方車両に対する周波数成分を抽出し、変調周波数の増加区間と減少区間とで抽出された、周波数成分の組合せにより、遠方車両の相対速度と距離とを算出する(例えば、特許文献1参照)。 In the FMCW method, a modulated wave is transmitted, a reflected wave of an object such as a vehicle ahead of a radar or a structure is received, and a beat signal is generated by mixing the transmission signal and the reception signal with a mixer. Then, the generated beat signal is converted into a digital signal by an A / D converter and is taken in, and a frequency component for a distant vehicle is extracted by performing FFT (Fast Fourier Transform) processing. The relative speed and distance of the distant vehicle are calculated based on the combination of the frequency components extracted in the increase section and the decrease section (see, for example, Patent Document 1).
FMCW方式を用いた場合、レーダ装置は、検知範囲より遠い位置からの車両からの反射信号を受信し、該受信した反射信号を処理すると、実際には、車両が存在していない位置に対象物を検知する場合がある。 When the FMCW method is used, the radar apparatus receives a reflected signal from a vehicle far from the detection range and processes the received reflected signal, so that the object is actually located at a position where the vehicle does not exist. May be detected.
図8は、従来技術によるFMCW方式を用いた検知を説明するための概念図である。送信信号に変調周期の異なる第1三角波と第2三角波とを用いるFMCW方式場合についての検出方法の概略を説明する。レーダ装置は、同じ掃引帯域幅Δfをもち、変調周波数fmだけがfm1、fm2のように異なる第1三角波W1と第2三角波W2を生成する。また、レーダ装置は、搬送波を三角波の波形の変調信号でFM変調し、変調周波数の上昇区間、下降区間を有する送信波を、対象物に向けて送信する。そして、レーダ装置は、送信波が該対象物にて反射されて戻る反射波を受信する。 FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining detection using the FMCW method according to the prior art. An outline of the detection method in the case of the FMCW method using the first triangular wave and the second triangular wave having different modulation periods for the transmission signal will be described. The radar apparatus generates the first triangular wave W1 and the second triangular wave W2 having the same sweep bandwidth Δf and different only in the modulation frequency fm such as fm1 and fm2. Further, the radar apparatus FM-modulates the carrier wave with a modulation signal having a triangular wave waveform, and transmits a transmission wave having an increase section and a decrease section of the modulation frequency toward the object. Then, the radar apparatus receives the reflected wave that is transmitted and reflected by the object.
図8において、第1三角波の検知範囲はRm_max、第2三角波の検知範囲は、Rs_maxである。検知対象物である車両が第1三角波と第2三角波の検知範囲内のR1に位置している場合、レーダ装置は、第1三角波と第2三角波の反射波に基づき、両方で同じ位置R1で検知する。 In FIG. 8, the detection range of the first triangular wave is Rm_max, and the detection range of the second triangular wave is Rs_max. When the vehicle that is the detection object is located at R1 within the detection range of the first triangular wave and the second triangular wave, the radar apparatus is based on the reflected waves of the first triangular wave and the second triangular wave, and both at the same position R1. Detect.
これに対して、検知対象物が相対距離R2に位置している場合、レーダ装置は、第1三角波の反射波が検知範囲内のため、距離R2で検知する。この場合、レーダ装置は、第2三角波の反射波が検知範囲Rs_max外のため、距離R1に位置する対象物を距離R2sで検知する。このように、第1三角波の反射波と第2三角波の反射波との位置は一致しないため、レーダ装置は、検知範囲内の対象物か遠距離の対象物の折返し信号であることを判別できる。 On the other hand, when the detection target is located at the relative distance R2, the radar apparatus detects at the distance R2 because the reflected wave of the first triangular wave is within the detection range. In this case, the radar device detects the object located at the distance R1 at the distance R2s because the reflected wave of the second triangular wave is outside the detection range Rs_max. As described above, since the positions of the reflected wave of the first triangular wave and the reflected wave of the second triangular wave do not coincide with each other, the radar apparatus can determine whether the signal is the return signal of the object within the detection range or the object at a long distance. .
また、対象物が、相対距離R3に位置している場合、レーダ装置は、第1三角波も第2三角波も検知範囲を超えてしまうため、それぞれサンプリング周波数の2分の1の周波数を対称に偽の対象物を検知する。この場合においても、距離R2の場合と同様に、第1三角波の反射波と第2三角波の反射波による検知位置が一致しないため、レーダ装置は、対象物か遠距離の対象物の折り返し信号かを判別できる。 Further, when the object is located at the relative distance R3, the radar device exceeds the detection range for both the first triangular wave and the second triangular wave. Detects objects. Also in this case, as in the case of the distance R2, since the detection positions of the reflected wave of the first triangular wave and the reflected wave of the second triangular wave do not coincide with each other, the radar apparatus determines whether the object is a return signal of the object at a long distance. Can be determined.
一方、対象物が、相対距離R4に位置している場合、第1三角波も第2三角波も検知範囲を超えてしまうため、レーダ装置は、それぞれの折返し信号を同じ距離R5で検知する。このように、対象物が、相対距離R4に位置している場合、第1三角波も第2三角波も検知範囲を超えている場合、レーダ装置は、検知範囲内の対象物と遠距離の対象物の折返し信号かを判別できない。 On the other hand, when the object is located at the relative distance R4, both the first triangular wave and the second triangular wave exceed the detection range, and thus the radar apparatus detects each return signal at the same distance R5. As described above, when the object is located at the relative distance R4, when both the first triangular wave and the second triangular wave exceed the detection range, the radar apparatus detects the object within the detection range and the object at a long distance. It is not possible to determine whether the signal is a return signal.
このように、従来技術においては、レーダの第1三角波と第2三角波との位置関係を比較することで折返し信号であるか否かを判別していた。このため、遠距離の対象物が検知範囲外に位置している場合、それぞれの反射波だけでは、検知範囲内の対象物と遠距離の対象物による折返しかを判別できないという問題点があった。 As described above, in the prior art, it is determined whether or not the signal is a folding signal by comparing the positional relationship between the first triangular wave and the second triangular wave of the radar. For this reason, when a long-distance object is located outside the detection range, there is a problem in that it is not possible to determine whether the object is within the detection range or a long-distance object by using only the reflected waves. .
また、上述した課題をハードウェアで判別することも考えられるが、高次のフィルタ回路、あるいは、オーバーサンプリングを行う高速のA/D変換器などが必要となり、装置のコストアップにつながるという問題がある。 Although it is conceivable to identify the above-mentioned problems with hardware, a high-order filter circuit or a high-speed A / D converter that performs oversampling is required, leading to an increase in the cost of the apparatus. is there.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、装置のコストアップなしに遠距離の対象物がサンプリング周波数の2分の1の周波数を対称に折返したものであるか否かを判定することができ、また、環境に応じて適切に遠距離の対象物の折返しによる位置情報を除去することができるレーダ装置、位置速度検出方法、及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is that a long-distance object folds back half the sampling frequency symmetrically without increasing the cost of the apparatus. To provide a radar apparatus, a position / velocity detection method, and a program that can determine whether or not there is, and can remove position information due to the return of an object at a long distance according to the environment. is there.
上述した課題を解決するために、本発明に係るレーダ装置は、ターゲットからの反射信号から該ターゲットの位置または速度、あるいは該ターゲットの位置および速度を検出するレーダ装置であって、同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信する送信部と、前記送信部によって送信された送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信する受信部と、前記送信信号と前記受信部によって受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、前記ビート信号の受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折り返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去する折返しターゲット判定部と、を備えることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a radar apparatus according to the present invention is a radar apparatus that detects a position or velocity of a target or a position and velocity of the target from a reflected signal from the target, and has the same sweep bandwidth. A transmitter that transmits modulated waves having different modulation frequencies as a transmission signal, a receiver that receives a reflected signal from the target with respect to the transmission signal transmitted by the transmitter, and a signal received by the transmission signal and the receiver. A beat signal generation unit that generates a beat signal by mixing the received signal, and whether or not the target is a return target of a long-distance object based on the reception level of the beat signal. A folding target determination unit that removes information based on the folding target in some cases, and To have.
また、本発明に係るレーダ装置において、前記折返しターゲット判定部は、前記送信信号のうち、周期が短い方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号と周期が長い方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号との受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折り返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去するようにしてもよい。 In the radar apparatus according to the present invention, the folding target determination unit may include a beat signal of the reception signal with respect to a transmission signal having a shorter period and a reception signal with respect to a transmission signal having a longer period of the transmission signal. Based on the reception level with the beat signal, it may be determined whether or not the target is a return target of a long-distance object. If the target is a return target, information based on the return target may be removed.
また、本発明に係るレーダ装置において、前記折返しターゲット判定部は、前記送信信号のうち、どちらか一方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号に含まれるバックグランドノイズレベルに基づいて、遠距離の対象物の前記折返しターゲットであるか否かの判別、及び折返しターゲットに基づく情報の除去を行うか決定するようにしてもよい。 Further, in the radar apparatus according to the present invention, the folding target determination unit is configured to detect a long distance based on a background noise level included in a beat signal of the reception signal with respect to one of the transmission signals. You may make it determine whether it is the determination of whether it is the said return target of a target object, and the removal of the information based on a return target.
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る位置速度検出方法は、ターゲットからの反射信号から該ターゲットの位置または速度、あるいは該ターゲットの位置および速度を検出する位置速度検出方法であって、送信部が、同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信するステップと、受信部が、前記送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信するステップと、ビート信号生成部が、前記送信信号と前記受信部によって受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するステップと、折返しターゲット判定部が、前記ビート信号の受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去するステップと、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the position / velocity detection method according to the present invention is a position / velocity detection method for detecting the position or speed of the target or the position and speed of the target from a reflected signal from the target. A transmitting unit transmitting modulated waves having the same sweep bandwidth and different modulation frequencies as a transmission signal, a receiving unit receiving a reflected signal from the target with respect to the transmission signal, and a beat signal generation A unit that mixes the transmission signal and the reception signal received by the reception unit to generate a beat signal, and the folding target determination unit is configured to detect a long-distance object based on the reception level of the beat signal. It is determined whether or not it is a return target, and if it is a return target, information based on the return target is displayed. It is characterized in that it comprises the steps of to, a.
また、上述した課題を解決するために、本発明に係るプログラムは、ターゲットからの反射信号から該ターゲットの位置または速度、あるいは該ターゲットの位置および速度を検出するレーダ装置のコンピュータに、同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信する送信手順と、前記送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信する受信手順と、前記送信信号と前記受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成手順と、ビート信号との受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去する折返しターゲット判定手順と、を実行させることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the program according to the present invention can provide the same sweep band to the computer of the radar apparatus that detects the position or velocity of the target from the reflected signal from the target, or the position and velocity of the target. A transmission procedure for transmitting modulated signals having different widths and modulation frequencies as a transmission signal, a reception procedure for receiving a reflected signal from the target with respect to the transmission signal, and the transmission signal and the received reception signal are mixed. Based on the beat signal generation procedure for generating the beat signal and the reception level of the beat signal, it is determined whether or not the target is a return target of a long-distance object. And a return target determination procedure for removing information based thereon.
この発明によれば、折返しターゲットの有無を判定することができ、また、環境に応じて適切に折返しターゲットを除去することができる。 According to the present invention, the presence or absence of a folding target can be determined, and the folding target can be appropriately removed according to the environment.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本第1実施形態によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図1において、本第1実施形態によるレーダ装置は、受信アンテナ1−1〜1−n、ミキサ2−1〜2−n、送信アンテナ3、分配器4、フィルタ5−1〜5−n、SW(スイッチ)6、ADC(A/Dコンバータ)7、制御部8、三角波生成部9、VCO10、信号処理部20を備える。信号処理部20は、メモリ21、DBF処理部23、ピーク検知部24、ピーク組合せ部25、距離検出部26、速度検出部27、ペア確定部28、方位検出部29、折返しターゲット判定部30、及びターゲット確定部31を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the radar apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, the radar apparatus according to the first embodiment includes receiving antennas 1-1 to 1-n, mixers 2-1 to 2-n, transmitting antenna 3, distributor 4, filters 5-1 to 5-n, SW (switch) 6, ADC (A / D converter) 7, control unit 8, triangular wave generation unit 9,
次に、図1を参照して、本第1実施形態によるレーダ装置の動作を説明する。なお、図1のレーダ装置は、電子走査型である。受信アンテナ1−1〜1−nは、送信信号がターゲットにて反射し、該ターゲットから到来する反射信号、すなわち受信信号を受信する。ミキサ2−1〜2−nは、送信アンテナ3から送信される送信信号と、受信アンテナ1−1〜1−nの各々において受信された受信信号が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成する。受信部とは、受信アンテナ1−1〜1−nであり、ビート信号生成部とは、ミキサ2−1〜2−nである。 Next, the operation of the radar apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The radar apparatus of FIG. 1 is an electronic scanning type. The receiving antennas 1-1 to 1-n receive a reflected signal, that is, a received signal, which is transmitted from a target reflected from the target. The mixers 2-1 to 2-n mix the transmission signals transmitted from the transmission antenna 3 and the signals obtained by amplifying the reception signals received at the reception antennas 1-1 to 1-n by the amplifiers. The beat signal corresponding to each frequency difference is generated. The receiving units are the receiving antennas 1-1 to 1-n, and the beat signal generating units are the mixers 2-1 to 2-n.
送信アンテナ3は、三角波生成部9において生成された三角波信号を、VCO(Voltage Controlled Oscillator)10において周波数変調した送信信号をターゲットに対して送信信号として送信する。分配器4は、VCO10からの周波数変調された送信信号を、ミキサ2−1〜2−n、及び送信アンテナ3に分配する。なお、送信部は、三角波生成部9、VCO10、分配器4、送信アンテナ3からなる。
The transmission antenna 3 transmits a transmission signal obtained by frequency-modulating the triangular wave signal generated by the triangular wave generation unit 9 in a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 10 as a transmission signal to the target. The distributor 4 distributes the frequency-modulated transmission signal from the
フィルタ5−1〜5−nは、各々、ミキサ2−1〜2−nにおいて生成された、各受信アンテナ1−1〜1−nに対応したCh1〜Chnのビート信号に対して帯域制限を行い、SW(スイッチ)6へ帯域制限されたビート信号を出力する。SW6は、制御部8から入力されるサンプリング信号に対応して、フィルタ5−1〜5−nの各々を通過した各受信アンテナ1−1〜1−nに対応したCh1〜Chnのビート信号を、順次切り替えて、ADC(A/Dコンバータ)7に出力する。 The filters 5-1 to 5-n perform band limitation on the beat signals of Ch1 to Chn corresponding to the receiving antennas 1-1 to 1-n generated in the mixers 2-1 to 2-n, respectively. And a beat signal whose band is limited is output to the SW (switch) 6. In response to the sampling signal input from the control unit 8, the SW 6 outputs the beat signals of Ch1 to Chn corresponding to the receiving antennas 1-1 to 1-n that have passed through the filters 5-1 to 5-n. Are sequentially switched and output to an ADC (A / D converter) 7.
ADC7は、SW6から上記サンプリング信号に同期して入力される、各受信アンテナ1−1〜1−nの各々に対応したCh1〜Chnのビート信号を、上記サンプリング信号に同期してA/D変換してデジタル信号に変換し、信号処理部20におけるメモリ21の波形記憶領域に順次記憶させる。制御部8は、マイクロコンピュータなどにより構成されており、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、当該レーダ装置全体の制御を行う。
The ADC 7 performs A / D conversion on the beat signals of Ch1 to Chn corresponding to each of the receiving antennas 1-1 to 1-n input from the SW6 in synchronization with the sampling signal in synchronization with the sampling signal. Then, it is converted into a digital signal and stored in the waveform storage area of the
メモリ21は、ADC7によりA/D変換された受信信号を、時系列データ(上昇部分及び下降部分)として、アンテナ1−1〜1−n毎に対応させて波形記憶領域に記憶している。例えば、三角波の上昇部分(上り)、及び下降部分(下り)それぞれにおいて256個をサンプリングした場合、2×256個×アンテナ数のデータが、上記波形記憶領域に記憶される。
The
DBF(Digital Beam Forming;指向性形成)処理部23は、メモリ21に蓄積されたビート信号のサンプリングされたデータから、各アンテナ1−1〜1−nに対応したデータを、アンテナの配列方向にフーリエ変換し、すなわち空間軸フーリエ変換を行なう。また、DBF処理部23は、角度に依存する、すなわち角度分解能に対応した角度チャンネル毎の空間複素データを算出し、算出した角度チャンネル毎の空間複素データをビート周波数毎にピーク検知部24と方位検出部29とに対して出力する。
A DBF (Digital Beam Forming) processing unit 23 converts data corresponding to each antenna 1-1 to 1-n from the sampled data of the beat signal stored in the
例えば、アンテナ毎に上昇部分、及び下降部分それぞれが256個のサンプリングされたデータを有する場合、アンテナ毎の複素数の周波数領域データとしてビート周波数に変換され、上昇部分、及び下降部分それぞれにおいて128個の複素数データ(2×128個×アンテナ数のデータ)となる。また、上記ビート周波数は周波数ポイントにて示されている。 For example, if each of the ascending part and the descending part has 256 sampled data for each antenna, it is converted into a beat frequency as complex frequency domain data for each antenna, and 128 pieces of data are obtained for each of the ascending part and the descending part. Complex data (2 × 128 × number of antenna data). The beat frequency is indicated by a frequency point.
ピーク検知部24は、周波数変換されたビート周波数の三角波の上昇部分、及び下降部分それぞれの強度のピーク値を検出するとともに、複素数データを用いて信号強度(または振幅など)におけるピークから予め設定された数値を超えるピーク値を有するビート周波数を検出することにより、ビート周波数毎のターゲットの存在を検出し、ピーク値のビート周波数(上昇部分、及び下降部分の双方)をターゲット周波数としてピーク組合せ部25に出力する。
The
したがって、ピーク検知部24は、いずれかのアンテナにおける複素数データ、または、全アンテナの複素数データの加算値を周波数スペクトル化することにより、スペクトルの各ピーク値がビート周波数、すなわち距離に依存したターゲットの存在として検出することができる。全アンテナの複素数データの加算により、ノイズ成分が平均化されてS/N比が向上する。
Accordingly, the
ピーク組合せ部25は、ピーク検知部24から入力されるビート周波数とそのピーク値とについて、上昇領域、及び下降領域それぞれのビート周波数とそのピーク値とを、例えば、マトリクス状に総当たりにて組み合わせ、すなわち上昇部分、及び下降部分それぞれのビート周波数を全て組み合わせて、順次、距離検出部26、及び速度検出部27へ出力する。
The peak combination unit 25 combines the beat frequencies and peak values of the ascending region and the descending region with respect to the beat frequency and the peak value input from the
次に、距離検出部26は、ピーク組合せ部25から順次入力される上昇部分のターゲット周波数と下降部分のターゲット周波数とを加算した数値から、ターゲットとの距離rを算出する。また、距離検出部26は、算出したターゲットとの距離rをペア確定部28に出力する。
また、速度検出部27は、ピーク組合せ部25から入力される上昇部分のターゲット周波数と下降部分のターゲット周波数との差分から、ターゲットの相対速度vを算出する。また、速度検出部27は、算出したターゲットの相対速度vをペア確定部28に出力する。
Next, the distance detection unit 26 calculates the distance r to the target from the numerical value obtained by adding the target frequency of the rising portion and the target frequency of the falling portion that are sequentially input from the peak combination unit 25. In addition, the distance detection unit 26 outputs the calculated distance r to the target to the
Further, the
ペア確定部28は、入力される上記距離r、相対速度v及び下降、上昇のピーク値レベルpu、pdによりテーブルを生成する。ペア確定部28は、ターゲット毎に対応した上昇部分、及び下降部分それぞれのピークの適切な組み合わせを判定し、テーブルとして上昇部分、及び下降部分それぞれのピークのペアを確定し、確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号を、方位検出部29に出力する。ペア確定部28は、ターゲット群番号に対応して、距離、相対速度、及び周波数ポイント(上昇領域または下降領域、あるいは上昇領域および下降領域)をテーブルとして、ペア確定部28の内部記憶部に記憶している。ここで、各ターゲット群は、方向が決定されていないため、レーダ装置におけるアンテナアレーの配列方向に対する垂直軸に対して、受信アンテナ1−1〜1−nの配列方向に平行な横方向の位置は決定されていない。
The
ここで、ペア確定部28は、例えば、前回の検知サイクルにて、最終的に確定した各ターゲットとの距離r及び相対速度vから今回の検知サイクルにて予測される値を優先してターゲット群の組み合わせの選択を行う等の手法を用いることもできる。
Here, for example, the
方位検出部29には、DBF処理部23からビート周波数毎に算出された角度チャンネル毎の空間複素データと、ペア確定部28から確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号とが入力される。方位検出部29は、高分解能アルゴリズムのARスペクトル推定処理や、MUSIC法等を用いてスペクトル推定処理を行い、過去に行われたスペクトル推定の結果との平均化処理を行ったスペクトル推定の平均化処理結果に基づいて、対応するターゲットの方位を検出する。方位検出部29は、検出した方位情報、ターゲット群、及びビート信号である第1三角波による受信信号と第2三角波による受信信号とを、折返しターゲット判定部30へ出力する。
The
折返しターゲット判定部30には、方位検出部29が検出した方位情報、ターゲット群、及びビート信号である第1三角波による受信信号と第2三角波による受信信号とが入力される。折返しターゲット判定部30は、第2三角波による受信信号のバックグランドノイズの大小を判定する。折返しターゲット判定部30は、バックグランドノイズが所定の閾値以下である場合に、受信した第1三角波の反射波と第2三角波の反射波との信号レベルを比較し、検知範囲外の対象物の折返しであるか否かを判定する。
折返しターゲット判定部30は、第1三角波の受信信号から得たペアに相当する第2三角波が存在するか否かを判定する。第1三角波の受信信号から得たペアに相当する第2三角波の反射波が存在する場合、折返しターゲット判定部30は、第1三角波の受信信号から得たペアに相当する第2三角波の反射波の信号レベルが、第1三角波の受信信号レベルより小さいか否かを判別する。第1三角波の受信信号から得たペアに相当する第2三角波の反射波の信号レベルが第1三角波の受信信号レベルより小さい場合、折返しターゲット判定部30は、第1三角波の受信信号から得たペアが確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号を入力されたターゲット群から除去する。一方、第1三角波の受信信号から得たペアに相当する第2三角波の反射波の信号レベルが第1三角波の受信信号レベルより大きい場合、第1三角波受信信号から得たペア確定された距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号をターゲット確定部31に出力する。すなわち、折返しターゲットに基づく情報とは、第1三角波の受信信号から得たペアが確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号である。
The return
The return
ターゲット確定部31は、折返しターゲット判定部30が確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号に基づき、ターゲットの方位とターゲットとの距離を確定する。
The
図2(a)、(b)は、本第1実施形態による、送信信号、受信信号を説明するための概念図である。本第1実施形態においては、送信信号として用いる第1三角波と第2三角波とは、図2(a)に示すように、電圧振幅の三角波により、所定の変調幅Δfで周波数変調されている。図示の破線は、受信信号を示している。また、図2(a)の下側には、ミキサ2−1〜2−nで、送信アンテナ3から送信される送信信号と、受信アンテナ1−1〜1−nの各々において受信された受信信号が増幅器により増幅された信号とを混合して生成される、それぞれの周波数差に対応したビート信号を示している。送信信号は、上昇部分や、変調周波数増加区間、あるいは上りフェーズと言われる周波数が増大する区間(図示の「上り」)と、下降部分や、変調周波数減少区間、下りフェーズと言われる周波数が減少する区間(図示の「下り」)とからなる。また、図2(b)には、上りと下りとの信号レベルを示している。 2A and 2B are conceptual diagrams for explaining a transmission signal and a reception signal according to the first embodiment. In the first embodiment, the first triangular wave and the second triangular wave used as transmission signals are frequency-modulated with a predetermined modulation width Δf by a triangular wave having a voltage amplitude, as shown in FIG. The broken line in the figure indicates a received signal. 2A, mixers 2-1 to 2-n transmit signals transmitted from the transmission antenna 3 and receptions received by the reception antennas 1-1 to 1-n. The beat signal corresponding to each frequency difference generated by mixing the signal with the signal amplified by the amplifier is shown. In the transmission signal, the rising part, the modulation frequency increasing section, or the section where the frequency called the upstream phase increases ("up" in the figure), the falling part, the modulation frequency decreasing section, or the frequency called the downstream phase decreases. Section ("down" in the figure). FIG. 2 (b) shows the signal levels of uplink and downlink.
図3は、本第1実施形態による受信波(第1三角波、第2三角波)のフィルタ特性を示す概念図である。また、図4は、図3のフィルタ特性により、検知される信号波形例を示す概念図である。図3において、実線で示す曲線は、第1三角波の検知距離に対する検知レベルの変化を示しており、破線で示す曲線は、第2三角波の検知距離に対する検知レベルの変化を示している。このように、第1三角波と第2三角波との変調周期が異なることにより、減衰特性が異なる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing filter characteristics of received waves (first triangular wave and second triangular wave) according to the first embodiment. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a signal waveform detected by the filter characteristics of FIG. In FIG. 3, a curve indicated by a solid line indicates a change in detection level with respect to the detection distance of the first triangular wave, and a curve indicated by a broken line indicates a change in detection level with respect to the detection distance of the second triangular wave. In this way, the attenuation characteristics are different due to the different modulation periods of the first triangular wave and the second triangular wave.
したがって、図4に示すように、検知距離の範囲内Aでは、第1三角波、第2三角波とも、ターゲット(遠方車両)からの受信レベルは、所定の閾値以上となる。一方、検知距離の範囲外Bでは、第2三角波は、第1三角波に比べ、検知レベルの減衰量が大きいため、閾値以下となる。 Therefore, as shown in FIG. 4, within the detection distance range A, the reception level from the target (distant vehicle) is greater than or equal to a predetermined threshold value for both the first triangular wave and the second triangular wave. On the other hand, outside the detection distance range B, the second triangular wave is below the threshold value because the amount of attenuation of the detection level is larger than that of the first triangular wave.
このように、検知距離の範囲外Bで、第1三角波の受信レベルに比べ、第2三角波の受信レベルが小さいことから、第1三角波の受信レベルと第2三角波の受信レベルとを比較することで、遠方のターゲットからの受信波を折返しターゲットとして検知することができ、除去することが可能となる。 Thus, since the reception level of the second triangular wave is smaller than the reception level of the first triangular wave outside the detection distance range B, the reception level of the first triangular wave and the reception level of the second triangular wave are compared. Thus, a received wave from a distant target can be detected as a return target and can be removed.
図5は、本第1実施形態において、折返しターゲット処理を行うか否かを説明するための概念図である。また、図6(a)、(b)は、本第1実施形態において、バックグランドノイズの平均に応じて、折返しターゲット処理を行うか否かを説明するための概念図である。図6(a)、(b)においては、第2三角波に対する受信信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングし、前回のノイズレベルの平均値と今回のノイズレベルの平均値とのそれぞれに、所定の重み付けを行ってバックグランドノイズレベルを算出している。一例として、前回のノイズレベルの平均に対してn%(nは1〜99の間の自然数)の重み付けを行い、今回のノイズレベルの平均値に対して100%―n%の重み付けを行う。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining whether or not the return target process is performed in the first embodiment. FIGS. 6A and 6B are conceptual diagrams for explaining whether or not the return target processing is performed according to the average of the background noise in the first embodiment. 6 (a) and 6 (b), the received signal for the second triangular wave is sampled at a predetermined sampling rate, and a predetermined average value of the previous noise level and a predetermined average value of the current noise level are respectively determined. The background noise level is calculated by weighting. As an example, weighting of n% (n is a natural number between 1 and 99) is performed on the average of the previous noise level, and weighting of 100% -n% is performed on the average value of the current noise level.
図5において、折返しターゲット処理を実施しない場合とは、周囲に構造物が多い、多反射環境で、図6(b)に示すように、第2三角波の受信信号のバックグランドノイズレベルが−A(dB)より大の場合である。このような環境下では、バックグランドノイズが高いので、折り返しゴースト処理を実施しない。なお、折り返しターゲット処理を実施しない場合の判別基準であるバックグランドノイズの単位はdBでなくてもよい。 In FIG. 5, when the folded target processing is not performed, the background noise level of the received signal of the second triangular wave is −A as shown in FIG. 6B in a multi-reflection environment where there are many structures around. This is a case of larger than (dB). Under such an environment, since the background noise is high, the folded ghost process is not performed. Note that the unit of background noise, which is a criterion for determination when the return target processing is not performed, may not be dB.
これに対して、図5において、折返しターゲット処理を実施する場合とは、反射が少ない環境で、図6(a)に示すように、第2三角波の受信信号のバックグランドノイズレベルが−A(dB)以下の場合である。このような環境下では、バックグランドノイズが低いので、折り返しゴースト処理を実施する。 On the other hand, in FIG. 5, when the folded target process is performed, the background noise level of the received signal of the second triangular wave is −A ( dB) The following cases. Under such an environment, since the background noise is low, the aliasing ghost process is performed.
図7は、本第1実施形態によるレーダ装置の動作(折返しターゲット判定ロジック)を説明するためのフローチャートである。まず、送信アンテナ3から、第1三角波、第2三角波を送信し、それぞれの反射波を受信アンテナ1−1〜1−nにより受信し、ミキサ2−1〜2−n、フィルタ5−1〜5−n、SW(スイッチ)6を介し、ADC7が受信した反射波をADサンプリングする(ステップS1)。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation (turned target determination logic) of the radar apparatus according to the first embodiment. First, the first triangular wave and the second triangular wave are transmitted from the transmitting antenna 3, and the respective reflected waves are received by the receiving antennas 1-1 to 1-n, and the mixers 2-1 to 2-n and the filters 5-1 to 5-1. The reflected wave received by the ADC 7 is AD-sampled via the 5-n, SW (switch) 6 (step S1).
次に、信号処理部20は、をADサンプリングサンプリングされたAD信号の信号処理を行う(ステップS2)、
次に、ピーク組み合わせ部25は、第1三角波のピーク組合せを作成する(ステップS3)。このとき、受信信号は、上りの期間の信号と下りの期間の信号とに分けて処理される。このため、第1三角波の上昇部分(増加区間)と下降部分(減少区間)とを組み合わせる。
Next, the signal processing unit 20 performs signal processing of the AD signal sampled by AD sampling (step S2),
Next, the peak combination unit 25 creates a peak combination of the first triangular wave (step S3). At this time, the received signal is processed by being divided into an upstream period signal and a downstream period signal. For this reason, the rising part (increasing section) and the descending part (decreasing section) of the first triangular wave are combined.
次に、折返しターゲット判定部30は、第2三角波による受信信号のバックグランドノイズが所定の閾値以下であるか否を判別する(ステップS4)。そして、第2三角波による受信信号のバックグランドノイズが所定の閾値以下である場合(ステップS4;YES)、折返しターゲット判定部30は、第1三角波の組合せに相当する第2三角波の距離を確認し(ステップS5)、第1三角波の組合せ相当のピークがあるか否か、すなわち第1三角波の受信レベルが第2三角波の受信レベルより大であるか否かを判別する(ステップS6)。
Next, the return
そして、第1三角波の組合せ相当のピークがある場合、すなわち第1三角波の受信信号レベルが第2三角波の受信信号レベルより大である場合(ステップS6のYES)、折返しターゲット判定部30は、受信信号を折返しターゲットであると判定し(ステップS7)、当該処理を終了する。この場合、折返しターゲット判定部30は、第1三角波の受信信号から得たペアが確定した距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号を入力されたターゲット群から除去し、距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号が除去されたターゲット群をターゲット確定部31に出力する。
When there is a peak corresponding to the combination of the first triangular wave, that is, when the reception signal level of the first triangular wave is higher than the reception signal level of the second triangular wave (YES in step S6), the return
一方、第2三角波による受信信号のバックグランドノイズが所定の閾値より大である場合(ステップS4;NO)、折返しターゲット判定部30は、後述するように、折返しターゲットか、ターゲットからの本物の反射波であるかの判定を行うことなく、そのまま当該処理を終了する。このように、後述する折返しターゲットであるか本物であるかを判定する前に、バックグランドノイズの判定を行い、バックグランドノイズが大きい場合、当該処理を抜けることで、演算効率を向上させることができる。
On the other hand, when the background noise of the received signal by the second triangular wave is larger than the predetermined threshold (step S4; NO), the return
また、第2三角波による受信信号のバックグランドノイズが所定の閾値以下であって、第1三角波の組合せ相当のピークがない場合、すなわち第1三角波の受信レベルが第2三角波の受信レベルより小である場合(ステップS6;NO)、折り返しゴースト判定部30は、折り返しゴーストではない、すなわち、ターゲットからの本物の反射波であると判定し(ステップS8)、当該処理を終了する。この場合、折り返しゴースト判定部30は、第1三角波受信信号から得たペア確定された距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号をターゲット確定部31に出力する。
Further, when the background noise of the received signal by the second triangular wave is not more than a predetermined threshold and there is no peak corresponding to the combination of the first triangular wave, that is, the reception level of the first triangular wave is smaller than the reception level of the second triangular wave. If there is (step S6; NO), the return
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態について説明する。
本第2実施形態では、前述した図7に示すフローチャートにおいて、ステップS4のバックグランドノイズの判別ステップを、ステップS7とステップS8で、折返しターゲットであるか本物であるかの判定を行った後に行う。したがって、反射波が本物と判定されても、折返しターゲット判定部30により、バックグランドノイズが所定の閾値より大であると判別された場合には、距離r、及び相対速度vを示すターゲット群番号を入力されたターゲット群から除去する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, in the flowchart shown in FIG. 7 described above, the step of determining background noise in step S4 is performed after determining whether the target is a return target in steps S7 and S8. . Therefore, even if the reflected wave is determined to be genuine, the target group number indicating the distance r and the relative velocity v is determined by the folded
上述した第1、第2実施形態によれば、第1三角波と第2三角波との受信信号レベルが、自車両から遠方車両までの距離に応じてフィルタ特性に基づき異なる。このため、第1三角波と第2三角波との受信信号レベルを比較することで、折り返しゴーストであるか否かを判定することができ、レーダの認識性能を向上させることができる。 According to the first and second embodiments described above, the received signal levels of the first triangular wave and the second triangular wave are different based on the filter characteristics according to the distance from the host vehicle to the distant vehicle. For this reason, by comparing the received signal levels of the first triangular wave and the second triangular wave, it can be determined whether or not it is a folded ghost, and the recognition performance of the radar can be improved.
また、バックグランドノイズレベルに基づいて、折返しターゲットを除去するか否かを判別するようにしたので、環境に応じて適切に折返しターゲット除去を行うことができるので、レーダの認識性能を向上させることができる。 In addition, since it is determined whether or not the aliasing target is to be removed based on the background noise level, the aliasing target can be appropriately removed according to the environment, so that the radar recognition performance can be improved. Can do.
なお、上述した第1、第2実施形態において、DBF処理部23、ピーク検知部24、ピーク組合せ部25、距離検出部26、速度検出部27、ペア確定部28、方位検出部29、折返しターゲット判定部30、ターゲット確定部31などにおける各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、符号化処理、及び復号化処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
In the first and second embodiments described above, the DBF processing unit 23, the
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
1−1〜1−n 受信アンテナ
2−1〜2−n ミキサ
3 送信アンテナ
4 分配器
5−1〜5−n フィルタ
6 SW(スイッチ)
7 ADC(A/Dコンバータ)
8 制御部
9 三角波生成部
10 VCO
20 信号処理部
21 メモリ
23 DBF処理部
24 ピーク検知部
25 ピーク組合せ部
26 距離検出部
27 速度検出部
28 ペア確定部
29 方位検出部
30 折返しターゲット判定部
31 ターゲット確定部
1-1 to 1-n receiving antenna 2-1 to 2-n mixer 3 transmitting antenna 4 distributor 5-1 to 5-n filter 6 SW (switch)
7 ADC (A / D converter)
8 Control unit 9 Triangular
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20
Claims (5)
同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信する送信部と、
前記送信部によって送信された送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信する受信部と、
前記送信信号と前記受信部によって受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、
前記ビート信号の受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折り返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去する折返しターゲット判定部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A radar device for detecting a position or velocity of the target or a position and velocity of the target from a reflected signal from the target,
A transmitter for transmitting modulated waves having the same sweep bandwidth and different modulation frequencies as transmission signals;
A receiving unit that receives a reflected signal from the target with respect to a transmission signal transmitted by the transmitting unit;
A beat signal generation unit that generates a beat signal by mixing the transmission signal and the reception signal received by the reception unit;
Based on the reception level of the beat signal, it is determined whether or not it is a folding target of a long-distance object, and when it is a folding target, a folding target determination unit that removes information based on the folding target;
A radar apparatus comprising:
前記送信信号のうち、周期が短い方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号と周期が長い方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号との受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折り返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The folded target determination unit
Based on the reception level of the beat signal of the reception signal with respect to the transmission signal having a shorter period and the beat signal of the reception signal with respect to the transmission signal having a longer period among the transmission signals, the return of the object at a long distance The radar apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not it is a target, and if the target is a return target, information based on the return target is removed.
前記送信信号のうち、どちらか一方の送信信号に対する前記受信信号のビート信号に含まれるバックグランドノイズレベルに基づいて、遠距離の対象物の前記折返しターゲットであるか否かの判別、及び折返しターゲットに基づく情報の除去を行うか決定する
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。 The folded target determination unit
Based on the background noise level included in the beat signal of the received signal with respect to one of the transmission signals among the transmission signals, it is determined whether the target is a folding target of a long-distance object, and the folding target The radar apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not to remove information based on.
送信部が、同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信するステップと、
受信部が、前記送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信するステップと、
ビート信号生成部が、前記送信信号と前記受信部によって受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するステップと、
折返しターゲット判定部が、前記ビート信号の受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去するステップと、
を含むことを特徴とする位置速度検出方法。 A position / velocity detection method for detecting a position or velocity of the target or a position and velocity of the target from a reflected signal from the target,
A step of transmitting, as a transmission signal, a modulated wave having the same sweep bandwidth and different modulation frequencies,
Receiving a reflected signal from the target with respect to the transmission signal;
A beat signal generation unit that generates a beat signal by mixing the transmission signal and the reception signal received by the reception unit;
A step of determining whether the return target is a return target of a long-distance object based on the reception level of the beat signal, and removing information based on the return target when the return target is a return target; When,
A position / velocity detection method comprising:
同じ掃引帯域幅且つ変調周波数が互いに異なる変調波を送信信号として送信する送信手順と、
前記送信信号に対する前記ターゲットからの反射信号を受信する受信手順と、
前記送信信号と前記受信された受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成手順と、
ビート信号との受信レベルに基づいて、遠距離の対象物の折返しターゲットであるか否かを判別し、折返しターゲットである場合に、該折返しターゲットに基づく情報を除去する折返しターゲット判定手順と、
を実行させることを特徴とするプログラム。 A radar apparatus computer that detects the position or velocity of the target from the reflected signal from the target, or the position and velocity of the target,
A transmission procedure for transmitting modulated waves having the same sweep bandwidth and different modulation frequencies as transmission signals;
A receiving procedure for receiving a reflected signal from the target for the transmitted signal;
A beat signal generation procedure for generating a beat signal by mixing the transmission signal and the received reception signal;
Based on the reception level with the beat signal, it is determined whether or not the target is a return target of a long-distance object, and in the case of a return target, a return target determination procedure for removing information based on the return target;
A program characterized by having executed.
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