JP2012194011A - Fm-cw radar system and moving target signal detection method used therefor - Google Patents

Fm-cw radar system and moving target signal detection method used therefor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an FM-CW radar system capable of detecting a moving target signal even under the environment where an unwanted signal is present within the same distance.SOLUTION: An FM-CW radar system includes: a normalization processor (20) which performs normalization processing in a time direction for each identical beat frequency on a spectrum obtained at a fixed time interval from a signal obtained by mixing a continuous wave signal and a reflection signal; a line segment detector (21) which performs line segment detection on a two-dimensional plane of a time-to-beat frequency obtained in the normalization processor; a frequency estimator (22) which estimates the beat frequency at a predetermined time from a line segment detected by the line segment detector; and a distance/speed detector (23) which computes target distance and speed from the beat frequency obtained by the frequency estimator.

Description

本発明はFM−CWレーダ装置及びそれに用いる移動目標信号検出方法に関し、特に移動目標を検出するFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置に関する。   The present invention relates to an FM-CW radar apparatus and a moving target signal detection method used therefor, and more particularly to an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar apparatus that detects a moving target.

レーダ装置は、一般に、空間に電波を照射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置、運動状況等を観測するものである。レーダ装置においては、電波は空中線から空間に照射され、目標に当たって反射した後、再び空中線で受信され、受信器等へレーダ受信信号として出力される。   A radar device generally detects the presence of a target by irradiating a space with radio waves and receiving a reflected signal from the target, and observes its position, movement state, and the like. In the radar apparatus, the radio wave is irradiated from the aerial to the space, is reflected by hitting the target, is received again by the aerial, and is output as a radar reception signal to a receiver or the like.

レーダ受信信号は、受信器で周波数変換された後、A/D(アナログ/ディジタル)変換され、ディジタル受信信号は、各種の信号処理の後にスレッシュホールド判定等により目標信号として検出される。   The radar received signal is frequency-converted by the receiver and then A / D (analog / digital) converted, and the digital received signal is detected as a target signal by threshold determination after various signal processing.

レーダ装置には、用途があるが、特に防衛用レーダにおいては、敵が自分に発射した物体を近距離まで探知したいという要求がある。近距離の目標を計測するレーダ方式としては、連続波(CW:Continuous Wave)レーダが実用化されており、特に距離を測定するためにCW信号に周波数変調(FM:Frequency Modulation)を施してFM−CW信号を送信するFM−CWレーダ装置が一般的に使用されている。   The radar apparatus has applications, but particularly in the defense radar, there is a demand for detecting an object fired by an enemy to a short distance. As a radar system for measuring a short-range target, a continuous wave (CW) radar has been put to practical use, and in particular, frequency modulation (FM: Frequency Modulation) is applied to a CW signal in order to measure a distance. An FM-CW radar device that transmits a -CW signal is generally used.

その原理は、三角波変調を繰り返したCW信号を送信して、目標からの反射信号と混合すると、目標信号の距離と速度とに応じたビート周波数が観測されることを利用して、このビート周波数から目標の距離と速度とを計算するというものである(例えば、非特許文献1参照)。   The principle is that when a CW signal with repeated triangular wave modulation is transmitted and mixed with a reflected signal from the target, a beat frequency corresponding to the distance and speed of the target signal is observed, and this beat frequency is used. From this, the target distance and speed are calculated (for example, see Non-Patent Document 1).

図8は、上記の非特許文献1等に示されている一般的なFM−CWレーダ装置の構成を示しており、この図8を参照してFM−CWレーダ装置の動作について説明する。   FIG. 8 shows a configuration of a general FM-CW radar apparatus shown in Non-Patent Document 1 and the like, and the operation of the FM-CW radar apparatus will be described with reference to FIG.

まず、三角波発生器18は、三角波の変調信号を発生する。電圧制御発振器17は、三角波発生器18にて発生した三角波により、所定の周波数のCW信号に三角波の変調を施した送信信号を発生し、方向性結合器12へ出力する。方向性結合器12は、電圧制御発振器17から入力される送信信号を空中線11へ出力する。空中線11は、方向性結合器12からの送信信号を、空間へ、電波として照射する。   First, the triangular wave generator 18 generates a triangular wave modulation signal. The voltage controlled oscillator 17 generates a transmission signal obtained by modulating a triangular wave to a CW signal having a predetermined frequency by the triangular wave generated by the triangular wave generator 18 and outputs the transmission signal to the directional coupler 12. The directional coupler 12 outputs the transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17 to the antenna 11. The antenna 11 irradiates the space with a transmission signal from the directional coupler 12 as radio waves.

空中線11は、電波を空中へ照射すると同時に、空間から入力される電波を受信して方向性結合器12へ出力する。方向性結合器12は、空中線11からの受信信号をミキサ13へ出力する。ミキサ13は、方向性結合器12から入力される受信信号と電圧制御発振器17から入力される送信信号とを混合し、その結果得られる信号をローパスフィルタ14へ出力する。   The aerial line 11 irradiates radio waves into the air, and simultaneously receives radio waves input from space and outputs them to the directional coupler 12. The directional coupler 12 outputs the received signal from the antenna 11 to the mixer 13. The mixer 13 mixes the reception signal input from the directional coupler 12 and the transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17, and outputs the resulting signal to the low-pass filter 14.

ローパスフィルタ14は、ミキサ13からの信号に対して高周波成分を除去し、送信信号と受信信号のビート信号とを抽出してA/D変換器15へ出力する。A/D変換器15は、ローパスフィルタ14からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。   The low-pass filter 14 removes high-frequency components from the signal from the mixer 13, extracts the transmission signal and the beat signal of the reception signal, and outputs them to the A / D converter 15. The A / D converter 15 converts the analog signal from the low-pass filter 14 into a digital signal.

データ抽出器16は、三角波変調信号のアップ変調に対応するタイミングの受信信号とダウン変調に対応するタイミングの受信信号とをそれぞれ分けてデータとして抽出し、FFT(Fast Fourier Transform)処理器19へ出力する。FFT処理器19は、それぞれのデータをFFTしてスペクトラムを算出する。   The data extractor 16 extracts the received signal at the timing corresponding to the up-modulation of the triangular wave modulation signal and the received signal at the timing corresponding to the down-modulation as data, and outputs the data to the FFT (Fast Fourier Transform) processor 19. To do. The FFT processor 19 calculates the spectrum by performing FFT on each data.

周波数検出器31は、スペクトラムにおいて、所定のスレッシュホールドを超えた信号を目標の反射信号に対応するビート信号として検出する。距離・速度検出器23は、得られたビート信号の周波数から、目標の距離と速度とを計算する。   The frequency detector 31 detects a signal exceeding a predetermined threshold in the spectrum as a beat signal corresponding to the target reflected signal. The distance / speed detector 23 calculates a target distance and speed from the frequency of the obtained beat signal.

ここで、ビート周波数から目標の距離と速度を求める原理を説明する。図9はFM−CWレーダ装置の送信信号とビート信号とを説明するための模式図である。送信信号は、中心周波数f0のCW信号を変調周波数幅Δf、変調繰返し周波数fmの三角波で変調した信号である。図10はビート信号のスペクトラムを説明するための模式図である。   Here, the principle of obtaining the target distance and speed from the beat frequency will be described. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a transmission signal and a beat signal of the FM-CW radar apparatus. The transmission signal is a signal obtained by modulating a CW signal having a center frequency f0 with a triangular wave having a modulation frequency width Δf and a modulation repetition frequency fm. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the spectrum of the beat signal.

ビート周波数fBは、
fB=fR±fV ・・・(1)
fR:距離周波数,fV:速度周波数
という式で表される。(1)式の+符号は送信波の周波数が降下する区間に得られるビート信号の周波数(ダウンビートfBD)で、−符号は上昇する区間に得られるビート信号の周波数(アップビートfBU)である。
The beat frequency fB is
fB = fR ± fV (1)
fR: distance frequency, fV: velocity frequency. In the equation (1), the + sign is the frequency of the beat signal (downbeat fBD) obtained in the interval in which the frequency of the transmission wave falls, and the-sign is the frequency of the beat signal (upbeat fBU) obtained in the ascending interval. .

fBD、fBUは、
fBD=fR+fV ・・・(2)
fBU=fR−fV ・・・(3)
という式で表される。
fBD and fBU are
fBD = fR + fV (2)
fBU = fR−fV (3)
It is expressed by the formula.

また、fR、fVは、次式で表される。
fR=4・Δf・R・fm/C ・・・(4)
fV=2・f0・V/C ・・・(5)
C:電波伝播速度,fm:三角波の変調周波数,f0:中心周波数,
Δf:三角波の変調幅,R:目標の距離,V:目標の相対速度
という式で表される。
FR and fV are expressed by the following equations.
fR = 4 · Δf · R · fm / C (4)
fV = 2 · f0 · V / C (5)
C: Radio wave propagation speed, fm: Triangular wave modulation frequency, f0: Center frequency,
Δf: modulation width of triangular wave, R: target distance, V: target relative speed

(1)式〜(5)式により距離R、相対速度Vは、次式で導かれる。
R=(fBD+fBU)C/8・Δf・fm ・・・(6)
V=(fBD−fBU)C/4・f0 ・・・(7)
という式で表される。
The distance R and the relative speed V are derived by the following equations from the equations (1) to (5).
R = (fBD + fBU) C / 8 · Δf · fm (6)
V = (fBD−fBU) C / 4 · f0 (7)
It is expressed by the formula.

すなわち、周波数増減区間毎のビート信号周波数fBUとビート信号周波数fBDとをそれぞれ計測し、その和と差とを計算することで、距離と相対速度とを求めることができる。   That is, the distance and the relative speed can be obtained by measuring the beat signal frequency fBU and the beat signal frequency fBD for each frequency increase / decrease section and calculating the sum and difference thereof.

上述したFM−CWレーダ装置の原理は、目標からの反射信号のみ存在する理想的な環境での基本の動作を示したものである。実際の環境でのFM−CWレーダ装置の場合は、近傍の建設物や構造物の固定物体からの強大な反射信号が不要信号として同時に入力されるため、それらの不要信号に重畳した場合は目標の反射信号が観測できないという問題がある。   The principle of the FM-CW radar device described above shows the basic operation in an ideal environment where only the reflected signal from the target exists. In the case of an FM-CW radar device in an actual environment, a strong reflected signal from a nearby fixed object of a building or structure is simultaneously input as an unnecessary signal. There is a problem that the reflected signal cannot be observed.

この問題の対策としては、下記の特許文献1に記載された技術がある。特許文献1に記載のFM−CWレーダ装置の構成を図11に示す。図11に示すFM−CWレーダ装置の構成は、ローパスフィルタ14とA/D変換器15との間に振幅等化器32を追加した以外は、図8に示すFM−CWレーダ装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。   As a countermeasure for this problem, there is a technique described in Patent Document 1 below. FIG. 11 shows the configuration of the FM-CW radar apparatus described in Patent Document 1. The configuration of the FM-CW radar apparatus shown in FIG. 11 is the same as that of the FM-CW radar apparatus shown in FIG. 8 except that an amplitude equalizer 32 is added between the low-pass filter 14 and the A / D converter 15. The same components are denoted by the same reference numerals.

(4)式より距離Rが遠いほど距離周波数fRは大きくなり、(2)式、(3)式よりビート信号周波数fBD、ビート信号周波数fBUは高くなる。すなわち、遠距離の目標からの信号はビート周波数が高くなるが、遠距離の目標の信号は近距離の目標に比べて微弱であるため、増幅する必要がある。   The distance frequency fR increases as the distance R increases from the equation (4), and the beat signal frequency fBD and the beat signal frequency fBU increase from the equations (2) and (3). That is, a signal from a long-distance target has a higher beat frequency, but a long-distance target signal is weaker than a short-distance target, and thus needs to be amplified.

この技術は、ビート信号を周波数が高くなるにしたがって順次増幅利得を高くする制御を行うものであり、これにより距離によらずビート周波数の振幅が一定となり、近距離の固定物体による不要信号が重畳した遠距離の目標が未検出となることを軽減するというものである。   This technology performs control to increase the amplification gain sequentially as the frequency of the beat signal increases. This makes the beat frequency amplitude constant regardless of the distance, and superimposes unnecessary signals from short-distance fixed objects. This is to reduce the fact that a long distance target is not detected.

また、別の技術として、下記の特許文献2に記載された技術がある。特許文献2に記載のFM−CWレーダ装置の構成を図12に示す。図12に示すFM−CWレーダ装置の構成は、自車速度検出器33とスレッシュホールド制御器34とを追加した以外は、図8に示すFM−CWレーダ装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。   As another technique, there is a technique described in Patent Document 2 below. The configuration of the FM-CW radar apparatus described in Patent Document 2 is shown in FIG. The configuration of the FM-CW radar apparatus shown in FIG. 12 is the same as that of the FM-CW radar apparatus shown in FIG. 8 except that an own vehicle speed detector 33 and a threshold controller 34 are added. The same components are denoted by the same reference numerals.

特許文献2に記載の技術は、車載用FM−CWレーダ装置を想定したものであり、道路の近傍の建設物や構造物の強大な反射信号の影響を軽減することを目的とするものである。一般道路を走行中の場合は、近傍の固定物体が多いため、不要信号が大きい反面、車間距離が短くなり、目標が近距離となるため、スレッシュホールドを高く設定する。   The technique described in Patent Document 2 assumes an in-vehicle FM-CW radar device, and aims to reduce the influence of a strong reflected signal from a building or structure near the road. . When traveling on a general road, there are many fixed objects in the vicinity, so the unnecessary signal is large, but the inter-vehicle distance is shortened and the target is a short distance, so the threshold is set high.

一方、高速道路を走行中の場合は、道路近傍の固定物体が少ないため、不要信号が小さく、遠距離の目標の微弱な信号を検出するためにスレッシュホールドを低く設定する。これらの制御を行うために、自車速度検出器32が自車の走行速度を検出する。スレッシュホールド制御器33は、自車速度検出器32で検出した速度に基づき、低速の場合は一般道路を走行中と判定してスレッシュホールドを高く設定する一方、高速の場合は高速道路を走行中と判定して、スレッシュホールドを低く設定する。   On the other hand, when driving on an expressway, there are few fixed objects in the vicinity of the road, so unnecessary signals are small, and the threshold is set low in order to detect a weak signal of a long-distance target. In order to perform these controls, the own vehicle speed detector 32 detects the traveling speed of the own vehicle. Based on the speed detected by the own vehicle speed detector 32, the threshold controller 33 determines that the road is traveling on a general road when the vehicle is at a low speed, and sets the threshold high. And the threshold is set low.

特開2001−215272号公報JP 2001-215272 A 特許第3149142号公報Japanese Patent No. 3149142

「改訂 レーダ技術 第11章 特殊なレーダ技術」(吉田 孝監修、社団法人 電子情報通信学会発行、1996.10.01)"Revised radar technology Chapter 11 Special radar technology" (supervised by Takashi Yoshida, published by The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1996.0.01)

上述した本発明に関連するFM−CWレーダ装置では、固定物体による不要信号が存在する環境下で、目標の反射信号を検出する場合、同一距離の不要信号と重畳した移動目標信号とを検出できないという課題がある。その理由は、目標の距離と固定物体の距離との違いにのみ着目して、距離に応じて増幅利得の変更またはスレッシュホールドの変更を行う方式であるため、同一距離の移動目標信号と不要信号とを区別する考慮がなされていないためである。   In the above-described FM-CW radar apparatus related to the present invention, when detecting a target reflected signal in an environment where an unnecessary signal due to a fixed object exists, it is not possible to detect a moving target signal superimposed on an unnecessary signal of the same distance. There is a problem. The reason is that the focus is only on the difference between the target distance and the distance of the fixed object, and the amplification gain or threshold is changed according to the distance. This is because there is no consideration for distinguishing between and.

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、同一距離に不要信号が存在する環境下でも移動目標信号を検出することができるFM−CWレーダ装置及びそれに用いる移動目標信号検出方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an FM-CW radar apparatus capable of detecting a moving target signal even in an environment where unnecessary signals are present at the same distance, and a moving target signal detecting method used therefor, which solve the above problems. There is to do.

本発明によるFM−CWレーダ装置は、三角波変調を繰り返した連続波信号を送信し、目標からの反射信号と混合することで目標信号の距離と速度とに応じたビート周波数を観測し、前記ビート周波数から前記目標の距離と速度とを計算するFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置であって、
前記連続波信号と前記反射信号とを混合した信号から一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に時間方向にそれぞれ正規化処理を行う正規化処理器と、
前記正規化処理器にて得られた時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う線分検出器と、
前記線分検出器にて検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する周波数推定器と、
前記周波数推定器にて得られたビート周波数から目標の距離と速度とを計算する距離・速度検出器とを備えている。
The FM-CW radar apparatus according to the present invention transmits a continuous wave signal in which triangular wave modulation is repeated, mixes it with a reflected signal from the target, observes a beat frequency according to the distance and speed of the target signal, and An FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar device that calculates the target distance and speed from a frequency,
A normalization processor that performs normalization processing in the time direction for each same beat frequency spectrum obtained at a constant time from a signal obtained by mixing the continuous wave signal and the reflected signal;
A line segment detector for performing line segment detection in a two-dimensional plane of time versus beat frequency obtained by the normalization processor;
A frequency estimator for estimating a beat frequency at a predetermined time from a line segment detected by the line segment detector;
A distance / speed detector for calculating a target distance and speed from the beat frequency obtained by the frequency estimator;

本発明による移動目標信号検出方法は、三角波変調を繰り返した連続波信号を送信し、目標からの反射信号と混合することで目標信号の距離と速度とに応じたビート周波数を観測し、前記ビート周波数から前記目標の距離と速度とを計算するFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置に用いる移動目標信号検出方法であって、
前記FM−CWレーダ装置が、
前記連続波信号と前記反射信号とを混合した信号から一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に時間方向にそれぞれ正規化処理を行う正規化処理と、
前記正規化処理にて得られた時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う線分検出処理と、
前記線分検出処理にて検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する周波数推定処理と、
前記周波数推定処理にて得られたビート周波数から目標の距離と速度とを計算する距離・速度検出処理とを実行している。
The moving target signal detection method according to the present invention transmits a continuous wave signal in which triangular wave modulation is repeated, mixes it with a reflected signal from the target, observes the beat frequency according to the distance and speed of the target signal, and A moving target signal detection method used in an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar device that calculates the distance and speed of the target from a frequency,
The FM-CW radar device is
A normalization process for performing a normalization process in the time direction for each same beat frequency spectrum obtained at a constant time from a signal obtained by mixing the continuous wave signal and the reflected signal;
A line segment detection process for performing line segment detection in a two-dimensional plane of time vs. beat frequency obtained by the normalization process;
A frequency estimation process for estimating a beat frequency at a predetermined time from the line segment detected in the line segment detection process;
A distance / speed detection process for calculating a target distance and speed from the beat frequency obtained by the frequency estimation process is executed.

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、同一距離に不要信号が存在する環境下でも移動目標信号を検出することができるという効果が得られる。   By adopting the above-described configuration and operation, the present invention provides an effect that a moving target signal can be detected even in an environment where unnecessary signals exist at the same distance.

本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the FM-CW radar apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態による正規化処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the normalization process by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において横軸を周波数、縦軸を時間、振幅の大きさを各サンプル点の大きさでそれぞれ表した模式図である。In the first embodiment of the present invention, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents time, and the amplitude is represented by the size of each sample point. 本発明の第2の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the FM-CW radar apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the operation | movement in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the FM-CW radar apparatus by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the operation | movement in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明に関連するFM−CWレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the FM-CW radar apparatus relevant to this invention. 本発明に関連するFM−CWレーダ装置の送信信号とビート信号とを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the transmission signal and beat signal of the FM-CW radar apparatus relevant to this invention. 図9に示すビート信号のスペクトラムを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the spectrum of the beat signal shown in FIG. 特許文献1に記載のFM−CWレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the FM-CW radar apparatus of patent document 1. As shown in FIG. 特許文献2に記載のFM−CWレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the FM-CW radar apparatus of patent document 2. As shown in FIG.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明によるFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置の概要について説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline of an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar apparatus according to the present invention will be described.

本発明によるFM−CWレーダ装置は、上述した目的を達成するために、
所定の方向に電波を照射し空間からの反射電波を受信する空中線と、三角波発生器と、電圧制御発振器と、方向性結合器と、ミキサと、ローパスフィルタと、A/D(アナログ/ディジタル)変換器と、データ抽出器と、FFT(Fast Fourier Transform)処理器と、正規化処理器と、線分検出器と、周波数推定器と、距離・速度検出器と、三角波発生器と、電圧制御発振器と、方向性結合器と、ミキサと、ローパスフィルタと、
The FM-CW radar apparatus according to the present invention achieves the above-described object,
An antenna that emits radio waves in a predetermined direction and receives reflected radio waves from space, a triangular wave generator, a voltage-controlled oscillator, a directional coupler, a mixer, a low-pass filter, and A / D (analog / digital) Converter, data extractor, FFT (Fast Fourier Transform) processor, normalization processor, line segment detector, frequency estimator, distance / velocity detector, triangular wave generator, voltage control An oscillator, a directional coupler, a mixer, a low-pass filter,

空中線は、所定の方向に電波を照射し空間からの反射電波を受信する。三角波発生器は、三角波の変調信号を発生する。電圧制御発振器は、三角波発生器が発生した三角波により所定の周波数のCW(Continuous Wave)信号に三角波の変調を施した送信信号を発生して方向性結合器とミキサとへ出力する。   The antenna receives a reflected radio wave from space by radiating a radio wave in a predetermined direction. The triangular wave generator generates a triangular wave modulation signal. The voltage controlled oscillator generates a transmission signal obtained by modulating a triangular wave to a CW (Continuous Wave) signal having a predetermined frequency by the triangular wave generated by the triangular wave generator, and outputs the transmission signal to the directional coupler and the mixer.

方向性結合器は、電圧制御発振器から入力される送信信号を空中線へ出力するとともに空中線からの受信信号をミキサへ出力する。ミキサは、方向性結合器から入力される受信信号と電圧制御発振器から入力される送信信号とを混合し、その結果、得られる信号をローパスフィルタへ出力する。   The directional coupler outputs a transmission signal input from the voltage controlled oscillator to the antenna and outputs a reception signal from the antenna to the mixer. The mixer mixes the reception signal input from the directional coupler and the transmission signal input from the voltage controlled oscillator, and outputs the resulting signal to the low-pass filter.

ローパスフィルタは、高周波成分を除去して送信信号と受信信号のビート信号を抽出してA/D変換器へ出力する。A/D変換器は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。データ抽出器は、三角波変調信号のアップ変調に対応するタイミングの受信信号とダウン変調に対応するタイミングの受信信号とをそれぞれ分けてデータとして抽出し、そのデータをFFT処理器へ出力する。   The low-pass filter removes high frequency components, extracts the beat signals of the transmission signal and the reception signal, and outputs them to the A / D converter. The A / D converter converts an analog signal into a digital signal. The data extractor separates the received signal at the timing corresponding to the up-modulation of the triangular wave modulation signal and the received signal at the timing corresponding to the down-modulation as data, and outputs the data to the FFT processor.

FFT処理器は、抽出されたデータをFFTして周波数軸上のスペクトラムを算出する。正規化処理器は、一定の時間毎に得られるスペクトラムを、同じビート周波数毎に時間方向にそれぞれ正規化処理を行う。線分検出器は、時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う。周波数推定器は、検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する。距離・速度検出器は、得られたビート周波数から目標の距離と速度を計算する。   The FFT processor calculates the spectrum on the frequency axis by performing FFT on the extracted data. The normalization processor performs normalization processing on the spectrum obtained at regular intervals in the time direction at the same beat frequency. The line segment detector performs line segment detection in a two-dimensional plane of time versus beat frequency. The frequency estimator estimates a beat frequency at a predetermined time from the detected line segment. The distance / speed detector calculates the target distance and speed from the obtained beat frequency.

図1は本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図1において、本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置は、空中線11と、方向性結合器12と、ミキサ13と、ローパスフィルタ14と、A/D変換器15と、データ抽出器16と、電圧制御発振器17と、三角波発生器18と、FFT処理器19と、正規化処理器20と、線分検出器21と、周波数推定器22と、距離・速度検出器23とから構成されている。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an antenna 11, a directional coupler 12, a mixer 13, a low-pass filter 14, an A / D converter 15, and data. Extractor 16, voltage controlled oscillator 17, triangular wave generator 18, FFT processor 19, normalization processor 20, line segment detector 21, frequency estimator 22, distance / speed detector 23, It is composed of

空中線11は、所定の方向に電波を照射し空間からの反射電波を受信する。三角波発生器18は、三角波の変調信号を発生する。電圧制御発振器17は、三角波発生器18が発生した三角波により所定の周波数のCW信号に変調を施した送信信号を発生して方向性結合器12とミキサ13とへ出力する。   The antenna 11 radiates radio waves in a predetermined direction and receives reflected radio waves from the space. The triangular wave generator 18 generates a triangular wave modulation signal. The voltage controlled oscillator 17 generates a transmission signal obtained by modulating a CW signal having a predetermined frequency with the triangular wave generated by the triangular wave generator 18 and outputs the transmission signal to the directional coupler 12 and the mixer 13.

方向性結合器12は、電圧制御発振器17から入力される送信信号を空中線11へ出力するとともに、空中線11からの受信信号をミキサ13へ出力する。ミキサ13は、方向性結合器12から入力される受信信号と電圧制御発振器17から入力される送信信号とを混合し、その結果、得られる信号をローパスフィルタ14へ出力する。   The directional coupler 12 outputs a transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17 to the antenna 11 and outputs a reception signal from the antenna 11 to the mixer 13. The mixer 13 mixes the reception signal input from the directional coupler 12 and the transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17, and outputs the resulting signal to the low-pass filter 14.

ローパスフィルタ14は、高周波成分を除去して送信信号と受信信号のビート信号とを抽出してA/D変換器15へ出力する。A/D変換器15は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。   The low-pass filter 14 removes the high frequency component, extracts the transmission signal and the beat signal of the reception signal, and outputs them to the A / D converter 15. The A / D converter 15 converts an analog signal into a digital signal.

データ抽出器16は、三角波変調信号のアップ変調に対応するタイミングの受信信号とダウン変調に対応するタイミングの受信信号とをそれぞれ分けてデータとして抽出し、FFT処理器19へ出力する。FFT処理器19は、データ抽出器16で抽出されたデータをFFTしてスペクトラムを算出する。   The data extractor 16 divides the received signal at the timing corresponding to the up-modulation of the triangular wave modulation signal and the received signal at the timing corresponding to the down-modulation as data, and outputs the data to the FFT processor 19. The FFT processor 19 calculates a spectrum by performing FFT on the data extracted by the data extractor 16.

正規化処理器20は、一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に分け、時間方向にそれぞれ正規化処理を行う。線分検出器21は、時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う。周波数推定器22は、検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する。距離・速度検出器23は、推定されたビート周波数から目標の距離と速度とを計算する。   The normalization processor 20 divides the spectrum obtained at regular time intervals for the same beat frequency, and performs normalization processing in the time direction. The line segment detector 21 performs line segment detection on a two-dimensional plane of time versus beat frequency. The frequency estimator 22 estimates a beat frequency at a predetermined time from the detected line segment. The distance / speed detector 23 calculates a target distance and speed from the estimated beat frequency.

空中線11は、所定の方向に電波を照射し、空間からの反射電波を受信する。三角波発生器18は、三角波の変調信号を発生する。電圧制御発振器17は、三角波発生器18が発生した三角波により所定の周波数のCW信号に変調を施した送信信号を発生して方向性結合器12とミキサ13とへ出力する。   The antenna 11 emits radio waves in a predetermined direction and receives reflected radio waves from space. The triangular wave generator 18 generates a triangular wave modulation signal. The voltage controlled oscillator 17 generates a transmission signal obtained by modulating a CW signal having a predetermined frequency with the triangular wave generated by the triangular wave generator 18 and outputs the transmission signal to the directional coupler 12 and the mixer 13.

方向性結合器12は、電圧制御発振器17から入力される送信信号を空中線11へ出力するとともに、空中線11からの受信信号をミキサ13へ出力する。ミキサ13は、方向性結合器12から入力される受信信号と電圧制御発振器17から入力される送信信号とを混合し、その結果、得られる信号をローパスフィルタ14へ出力する。   The directional coupler 12 outputs a transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17 to the antenna 11 and outputs a reception signal from the antenna 11 to the mixer 13. The mixer 13 mixes the reception signal input from the directional coupler 12 and the transmission signal input from the voltage controlled oscillator 17, and outputs the resulting signal to the low-pass filter 14.

ローパスフィルタ14は、高周波成分を除去して送信信号と受信信号のビート信号とを抽出してA/D変換器15へ出力する。A/D変換器15は、ローパスフィルタ14からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。   The low-pass filter 14 removes the high frequency component, extracts the transmission signal and the beat signal of the reception signal, and outputs them to the A / D converter 15. The A / D converter 15 converts the analog signal from the low-pass filter 14 into a digital signal.

データ抽出器16は、三角波変調信号のアップ変調に対応するタイミングの受信信号と、ダウン変調に対応するタイミングの受信信号とをそれぞれ分けてデータとして抽出し、FFT処理器19へ出力する。FFT処理器19は、データ抽出器16で抽出されたデータをFFTしてスペクトラムを算出する。   The data extractor 16 separates the received signal at the timing corresponding to the up-modulation of the triangular wave modulation signal and the received signal at the timing corresponding to the down-modulation as data, and outputs the data to the FFT processor 19. The FFT processor 19 calculates a spectrum by performing FFT on the data extracted by the data extractor 16.

以上の空中線11、方向性結合器12、ミキサ13、ローパスフィルタ14、A/D変換器15、データ抽出器16、電圧制御発振器17、三角波発生器18、FFT処理器19各々の動作は、図8に示す本発明に関連するFM−CWレーダ装置と同様であり、送信信号とビート信号との関係、ビート信号のスペクトラムは、それぞれ図9に示す模式図、図10に示す模式図と同様である。   The operations of the antenna 11, the directional coupler 12, the mixer 13, the low pass filter 14, the A / D converter 15, the data extractor 16, the voltage controlled oscillator 17, the triangular wave generator 18, and the FFT processor 19 are shown in FIG. 8 is similar to the FM-CW radar apparatus related to the present invention shown in FIG. 8, and the relationship between the transmission signal and the beat signal and the spectrum of the beat signal are the same as the schematic diagram shown in FIG. 9 and the schematic diagram shown in FIG. is there.

スペクトラムは、一定の時間毎に得られるため、時間毎に得られるスペクトラムを時系列に並べることで、高さ方向を振幅方向と考えた時間対ビート周波数の2次元平面で考えることができる。   Since the spectrum is obtained at regular time intervals, the spectrum obtained at each time can be arranged in time series so that it can be considered on a two-dimensional plane of time versus beat frequency with the height direction regarded as the amplitude direction.

図3は本発明の第1の実施の形態において横軸を周波数、縦軸を時間、振幅の大きさを各サンプル点の大きさでそれぞれ表した模式図である。図3(a)は、FFT処理器19の出力のスペクトラムを2次元平面に並べた状態を示している。図3(a)において、不要信号は振幅が大きいが、相対速度が0であるため、同一のビート周波数での大きな点、移動目標信号は時間方向にビート周波数が変化する中間の大きさの点、ノイズのみのサンプル点は小さな点で表している。   FIG. 3 is a schematic diagram in which the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents time, and the amplitude magnitude is represented by the size of each sample point in the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a state in which the spectrum of the output of the FFT processor 19 is arranged on a two-dimensional plane. In FIG. 3A, since the unnecessary signal has a large amplitude but the relative speed is 0, a large point at the same beat frequency, and a moving target signal has an intermediate point at which the beat frequency changes in the time direction. Sample points with noise only are represented by small dots.

近傍の建設物や構造物等の固定物体からの反射信号は一般に強大であるが、レーダ装置が停止している場合は相対速度が0であるために、時間方向でビート周波数は変化しない。このため、正規化処理器20は、一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に分けて時間方向にそれぞれ正規化処理を行う。   The reflected signal from a fixed object such as a nearby building or structure is generally strong, but the beat frequency does not change in the time direction because the relative speed is 0 when the radar apparatus is stopped. For this reason, the normalization processor 20 divides the spectrum obtained at regular intervals for each beat frequency and performs normalization processing in the time direction.

図2は本発明の第1の実施の形態による正規化処理を説明するための模式図である。図2においては、横軸をビート周波数、縦軸は振幅を表している。図2(a)は、目標信号が不要信号と重畳しないビート周波数で観測される場合の状態を示している。正規化処理は、着目する時刻の前後の振幅の平均値により、着目する時間の振幅を除算することで行う。図2(b)は、図2(a)の正規化処理後の波形であり、図2(b)に示すように、正規化処理後も目標信号がノイズより高くなるため、検出可能である。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining normalization processing according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the horizontal axis represents the beat frequency and the vertical axis represents the amplitude. FIG. 2A shows a state where the target signal is observed at a beat frequency that does not overlap with the unnecessary signal. The normalization process is performed by dividing the amplitude of the time of interest by the average value of the amplitude before and after the time of interest. FIG. 2B is a waveform after the normalization process of FIG. 2A, and as shown in FIG. 2B, the target signal becomes higher than the noise even after the normalization process, and can be detected. .

一方、図2(c)は、固定物体による不要信号が存在するビート周波数の振幅の時間変化を表している。不要信号は、ノイズや目標信号に比べて振幅が大きいものの、同一のビート周波数において振幅があまり変化せずに連続して存在するため、着目する時間の前後の振幅の平均値も着目する時刻の不要信号とほぼ同レベルとなる。このため、図2(d)に示すように、不要信号の正規化処理誤の振幅は、ノイズレベルの正規化処理後と同等となる。   On the other hand, FIG. 2C shows a time change in the amplitude of the beat frequency where an unnecessary signal due to a fixed object exists. Although the unnecessary signal has a larger amplitude than the noise or the target signal, it is continuously present at the same beat frequency without much change in amplitude, so the average value of the amplitude before and after the time of interest is also the time of interest. It becomes almost the same level as the unnecessary signal. For this reason, as shown in FIG. 2D, the amplitude of the unnecessary signal normalization processing error is equal to that after the noise level normalization processing.

図3(a)をそれぞれのビート周波数で時間方向に正規化処理を行った結果を図3(b)に示す。同一のビート周波数において連続した不要信号は、正規化処理によりノイズレベルと同等となっている。一方、目標信号は、不要信号と重畳したビート周波数のサンプル点を除くと線分上に並んでいる。   FIG. 3B shows the result of normalizing the time shown in FIG. 3A at each beat frequency in the time direction. Unnecessary signals that are continuous at the same beat frequency are equal to the noise level by the normalization process. On the other hand, the target signal is lined up on the line segment excluding the sample point of the beat frequency superimposed on the unnecessary signal.

線分検出器21は、正規化処理後の時間対ビート周波数の2次元平面上で線分を検出する処理を行う。2次元平面上で線分検出する技術は、画像処理等で使用される線分検出フィルタやハフ変換等の一般的な技術が使用可能である。   The line segment detector 21 performs a process of detecting a line segment on a two-dimensional plane of time versus beat frequency after the normalization process. As a technique for detecting a line segment on a two-dimensional plane, a general technique such as a line segment detection filter or Hough transform used in image processing or the like can be used.

線分抽出器21で検出された線分に対して、所定の時刻でのダウンビート周波数とアップビート周波数とを周波数推定器22において外挿により推定する。図3(b)は、着目する時刻のダウンビート周波数が不要信号に重畳して観測できなかったため、本処理により推定している例を示している。   The frequency estimator 22 estimates the downbeat frequency and the upbeat frequency at a predetermined time for the line segment detected by the line segment extractor 21 by extrapolation. FIG. 3B shows an example in which the downbeat frequency at the time of interest is estimated by this processing because the downbeat frequency cannot be observed superimposed on the unnecessary signal.

距離・速度検出器23は、(6)式、(7)式によりダウンビート周波数とアップビート周波数とから目標の距離と速度を算出するものであり、図8に示す本発明に関連するFM−CWレーダ装置と同じ動作である。   The distance / speed detector 23 calculates the target distance and speed from the downbeat frequency and the upbeat frequency according to the equations (6) and (7). The FM- related to the present invention shown in FIG. The operation is the same as that of the CW radar device.

以上により、本実施の形態では、同一距離の不要信号に重畳した移動目標信号を検出できるという効果を得ることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to obtain an effect that the moving target signal superimposed on the unnecessary signal of the same distance can be detected.

次に、本発明の第2の実施の形態によるFM−CWレーダ装置について、図4及び図5を参照して説明する。本発明の第2の実施の形態によるFM−CWレーダ装置は、低速の目標を検出することを考慮して動作する。   Next, an FM-CW radar apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The FM-CW radar apparatus according to the second embodiment of the present invention operates in consideration of detecting a low-speed target.

図4は本発明の第2の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図であり、図5は本発明の第2の実施の形態における動作を説明するための模式図である。図4において、本発明の第2の実施の形態によるFM−CWレーダ装置は、加算器24を追加した以外は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置と同様である。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an FM-CW radar apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation in the second embodiment of the present invention. is there. 4, the FM-CW radar apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as the FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 except that an adder 24 is added. It has the same structure, and the same code | symbol is attached | subjected to the same component. The operation of the same components is the same as that of the FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention.

目標が低速である場合は、図5(a)に示すように、観測するタイミング毎に周波数が変化するのではなく、一定の間隔毎に変化する。このため、加算器24では、観測される時間を複数の時刻毎にグループ化し、グループ毎に振幅を加算して図5(b)に示すように時間間隔を広くした振幅データに変換する。   When the target is a low speed, as shown in FIG. 5A, the frequency does not change at every observation timing, but changes at regular intervals. For this reason, the adder 24 groups the observed times at a plurality of times, adds the amplitudes for each group, and converts them into amplitude data with a wide time interval as shown in FIG. 5B.

本実施の形態では、2次元平面上で線分抽出を行うことにより、低速目標であっても、正しく線分抽出を行うことができ、目標検出を可能とすることができる。グループ化して加算する数は、想定される速度毎に場合分けをして並列処理を行うことで、任意の速度の目標が検出可能となる。   In this embodiment, by performing line segment extraction on a two-dimensional plane, line segment extraction can be performed correctly even for a low-speed target, and target detection can be performed. The numbers to be grouped and added are divided into cases for each assumed speed and parallel processing is performed, so that a target of an arbitrary speed can be detected.

次に、本発明の第3の実施の形態によるFM−CWレーダ装置について、図6及び図7を参照して説明する。本発明の第3の実施の形態によるFM−CWレーダ装置は、レーダ装置が車載される等により移動しながら動作する。   Next, an FM-CW radar apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The FM-CW radar apparatus according to the third embodiment of the present invention operates while moving when the radar apparatus is mounted on the vehicle.

図6は本発明の第3の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成例を示すブロック図であり、図7は本発明の第3の実施の形態における動作を説明するための模式図である。図6において、本発明の第3の実施の形態によるFM−CWレーダ装置は、自車速度検出器25と平均値算定範囲選択器26とを追加した以外は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置と同様である。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of an FM-CW radar apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the operation in the third embodiment of the present invention. is there. In FIG. 6, the FM-CW radar apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the present invention shown in FIG. 1 except that an own vehicle speed detector 25 and an average value calculation range selector 26 are added. The configuration is the same as that of the FM-CW radar apparatus according to the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals. The operation of the same components is the same as that of the FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention.

レーダ装置が移動する場合、固定物体とレーダ装置との距離が時間により変化し、ビート周波数も変化する。このため、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるFM−CWレーダ装置の構成では、図7(a)に示すように、時間方向で不要信号のビート周波数も変化して観測されるため、同一ビート周波数で正規化処理をしてもノイズレベル相当に抑圧することができない。   When the radar apparatus moves, the distance between the fixed object and the radar apparatus changes with time, and the beat frequency also changes. For this reason, in the configuration of the FM-CW radar apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the beat frequency of the unnecessary signal is also observed in the time direction as shown in FIG. 7A. Therefore, even if normalization processing is performed at the same beat frequency, it is not possible to suppress the noise level.

このため、本実施の形態では、まず自車速度検出器25によりレーダ装置を搭載する車両等の自車速度を検出する。固定物体に対しては、自車速度が相対速度となる。   For this reason, in the present embodiment, first, the own vehicle speed of the vehicle or the like on which the radar apparatus is mounted is detected by the own vehicle speed detector 25. For a fixed object, the vehicle speed is a relative speed.

レーダ装置距離Rは相対速度Vと時間tとにより、
R=V・t ・・・(8)
という式で表される。
Radar device distance R is determined by relative speed V and time t.
R = V · t (8)
It is expressed by the formula.

(2)式、(4)式、(5)式、(8)式から、ダウンビート周波数fBDは、
fBD=4・Δf・V・t・fm/C+2・f0・V/C
・・・(9)
という式で表される。
From the equations (2), (4), (5), and (8), the downbeat frequency fBD is
fBD = 4 · Δf · V · t · fm / C + 2 · f0 · V / C
... (9)
It is expressed by the formula.

(9)式により時間対ビート周波数の2次元平面において、固定物体の反射信号は、相対速度Vをパラメータとする傾きを持つ線分上に存在する。このため、平均値算定範囲制御器26は、着目する時刻とビート周波数毎に平均値算定範囲を上記傾きの線分から選択して平均値を算定する。   In the two-dimensional plane of time vs. beat frequency according to the equation (9), the reflection signal of the fixed object exists on a line segment having an inclination with the relative velocity V as a parameter. For this reason, the average value calculation range controller 26 calculates an average value by selecting an average value calculation range from the above-described slope line segments for each focused time and beat frequency.

これにより、本実施の形態では、不要信号が存在するサンプル点の振幅が選択されて正規化処理が行われるため、不要信号を抑圧して目標信号を検出することが可能となる。   Thereby, in the present embodiment, since the amplitude of the sample point where the unnecessary signal exists is selected and the normalization process is performed, it is possible to suppress the unnecessary signal and detect the target signal.

本発明は、目標の距離と固定物体の距離との違いにのみ着目して、距離に応じて増幅利得の変更またはスレッシュホールドの変更を行う本発明に関連する技術においては困難な同一距離の不要信号に重畳した移動目標信号を検出することができるという効果がある。   The present invention pays attention only to the difference between the target distance and the distance of the fixed object, and does not require the same distance that is difficult in the technology related to the present invention in which the amplification gain is changed or the threshold is changed according to the distance. The moving target signal superimposed on the signal can be detected.

その理由は、本発明に関連する技術が、目標の距離と固定物体の距離との違いにのみ着目していて同じ距離の目標と不要信号とを区別する考慮がされていないのに対して、移動目標が時間とともに距離が変化し、それに対応してビート周波数が変化することに着目して、本発明において、時間対ビート周波数の2次元平面においてビート周波数の検出を行うようにしたためである。   The reason for this is that the technology related to the present invention focuses only on the difference between the target distance and the distance of the fixed object and does not take into account the distinction between the target and the unnecessary signal of the same distance, This is because, in the present invention, the beat frequency is detected in a two-dimensional plane of time vs. beat frequency by paying attention to the fact that the distance of the moving target changes with time and the beat frequency changes accordingly.

また、検出において、不要信号は停止していてビート周波数が変化しないのに対して、目標はビート周波数が変化することに着目して、本発明において、時間方向の正規化処理を行い、ビート周波数が変化する線分のみを検出するようにすることで、目標と不要信号とを区別できるようにしたためである。   Further, in the detection, unnecessary signals are stopped and the beat frequency does not change, while the target is focused on the fact that the beat frequency changes. This is because it is possible to distinguish between the target and the unnecessary signal by detecting only the line segment in which the change occurs.

11 空中線
12 方向性結合器
13 ミキサ
14 ローパスフィルタ
15 A/D変換器
16 データ抽出器
17 電圧制御発振器
18 三角波発生器
19 FFT処理器
20 正規化処理器
21 線分検出器
22 周波数推定器
23 距離・速度検出器
24 加算器
25 自車速度検出器
26 平均値算定範囲選択器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Antenna 12 Directional coupler 13 Mixer 14 Low pass filter 15 A / D converter 16 Data extractor 17 Voltage control oscillator 18 Triangle wave generator 19 FFT processor 20 Normalization processor 21 Line segment detector 22 Frequency estimator 23 Distance・ Speed detector 24 Adder 25 Own vehicle speed detector 26 Average value calculation range selector

Claims (6)

三角波変調を繰り返した連続波信号を送信し、目標からの反射信号と混合することで目標信号の距離と速度とに応じたビート周波数を観測し、前記ビート周波数から前記目標の距離と速度とを計算するFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置であって、
前記連続波信号と前記反射信号とを混合した信号から一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に時間方向にそれぞれ正規化処理を行う正規化処理器と、
前記正規化処理器にて得られた時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う線分検出器と、
前記線分検出器にて検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する周波数推定器と、
前記周波数推定器にて得られたビート周波数から目標の距離と速度とを計算する距離・速度検出器と
を有することを特徴とするFM−CWレーダ装置。
Transmits a continuous wave signal with repeated triangular wave modulation, mixes it with the reflected signal from the target, observes the beat frequency according to the distance and speed of the target signal, and determines the distance and speed of the target from the beat frequency. An FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar device for calculating,
A normalization processor that performs normalization processing in the time direction for each same beat frequency spectrum obtained at a constant time from a signal obtained by mixing the continuous wave signal and the reflected signal;
A line segment detector for performing line segment detection in a two-dimensional plane of time versus beat frequency obtained by the normalization processor;
A frequency estimator for estimating a beat frequency at a predetermined time from a line segment detected by the line segment detector;
An FM-CW radar apparatus comprising: a distance / speed detector that calculates a target distance and speed from a beat frequency obtained by the frequency estimator.
観測される時間を複数の時刻毎にグループ化し、グループ毎に振幅を加算して時間間隔を広くした振幅データに変換する加算器を前記正規化処理器の前段に配置し、
前記正規化処理器が、前記加算器にて変換された振幅データに対して前記正規化処理を行うことを特徴とする請求項1記載のFM−CWレーダ装置。
The observed time is grouped at a plurality of times, and an adder that converts the amplitude for each group into amplitude data with a wide time interval is disposed in the preceding stage of the normalization processor,
The FM-CW radar apparatus according to claim 1, wherein the normalization processor performs the normalization process on the amplitude data converted by the adder.
自車速度を検出することで固定物体に対する相対速度を検出する自車速度検出器と、
着目する時刻と前記ビート周波数毎に平均値算定範囲を、前記固定物体の反射信号が存在しかつ前記相対速度をパラメータとする線分から選択して算定する平均値算定範囲制御器とを含み、
前記正規化処理器が、前記平均値算定範囲制御器にて算定された前記平均値算定範囲において前記正規化処理を行うことを特徴とする請求項1記載のFM−CWレーダ装置。
A vehicle speed detector that detects a relative speed with respect to a fixed object by detecting the vehicle speed;
An average value calculation range controller that calculates and calculates an average value calculation range for each beat frequency and an average value calculation range from a line segment in which the reflection signal of the fixed object exists and the relative speed is a parameter;
The FM-CW radar apparatus according to claim 1, wherein the normalization processor performs the normalization process in the average value calculation range calculated by the average value calculation range controller.
三角波変調を繰り返した連続波信号を送信し、目標からの反射信号と混合することで目標信号の距離と速度とに応じたビート周波数を観測し、前記ビート周波数から前記目標の距離と速度とを計算するFM−CW(Frequency Modulated Continuous Waves)レーダ装置に用いる移動目標信号検出方法であって、
前記FM−CWレーダ装置が、
前記連続波信号と前記反射信号とを混合した信号から一定の時間毎に得られるスペクトラムを同じビート周波数毎に時間方向にそれぞれ正規化処理を行う正規化処理と、
前記正規化処理にて得られた時間対ビート周波数の2次元平面において線分検出を行う線分検出処理と、
前記線分検出処理にて検出された線分から所定の時刻のビート周波数を推定する周波数推定処理と、
前記周波数推定処理にて得られたビート周波数から目標の距離と速度とを計算する距離・速度検出処理と
を実行することを特徴とする移動目標信号検出方法。
Transmits a continuous wave signal with repeated triangular wave modulation, mixes it with the reflected signal from the target, observes the beat frequency according to the distance and speed of the target signal, and determines the distance and speed of the target from the beat frequency. An FM-CW (Frequency Modulated Continuous Waves) radar device for calculating a moving target signal,
The FM-CW radar device is
A normalization process for performing a normalization process in the time direction for each same beat frequency spectrum obtained at a constant time from a signal obtained by mixing the continuous wave signal and the reflected signal;
A line segment detection process for performing line segment detection in a two-dimensional plane of time vs. beat frequency obtained by the normalization process;
A frequency estimation process for estimating a beat frequency at a predetermined time from the line segment detected in the line segment detection process;
A distance / speed detection process for calculating a target distance and speed from a beat frequency obtained by the frequency estimation process is executed.
前記FM−CWレーダ装置が、前記正規化処理の前段において、観測される時間を複数の時刻毎にグループ化し、グループ毎に振幅を加算して時間間隔を広くした振幅データに変換する加算処理を実行し、
前記正規化処理において、前記加算器にて変換された振幅データに対して前記正規化を行うことを特徴とする請求項4記載の移動目標信号検出方法。
In the preceding stage of the normalization process, the FM-CW radar apparatus performs an addition process of grouping observed times at a plurality of times and adding amplitude for each group to convert the data into amplitude data having a wide time interval. Run,
5. The moving target signal detection method according to claim 4, wherein, in the normalization process, the normalization is performed on the amplitude data converted by the adder.
前記FM−CWレーダ装置が、
自車速度を検出することで固定物体に対する相対速度を検出する自車速度検出処理と、
着目する時刻と前記ビート周波数毎に平均値算定範囲を、前記固定物体の反射信号が存在しかつ前記相対速度をパラメータとする線分から選択して算定する平均値算定範囲制御処理とを実行し、
前記正規化処理において、前記平均値算定範囲制御処理にて算定された前記平均値算定範囲において前記正規化を行うことを特徴とする請求項4記載の移動目標信号検出方法。
The FM-CW radar device is
A vehicle speed detection process for detecting a relative speed with respect to a fixed object by detecting the vehicle speed;
An average value calculation range control process for calculating and calculating an average value calculation range for each time of interest and the beat frequency by selecting from a line segment in which the reflection signal of the fixed object exists and the relative speed is a parameter,
5. The moving target signal detection method according to claim 4, wherein, in the normalization process, the normalization is performed in the average value calculation range calculated in the average value calculation range control process.
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