JP2014228410A - Radar device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a target whose motion is complicated as that of a pedestrian and which has a plurality of speeds and accelerations easily with high accuracy by using a radar device.SOLUTION: The present invention is a radar device A characterized in being provided with: a speed/distance data generation unit 2 for generating, by using each of a plurality of antennas, as many speed/distance data as the number of antennas for indicating on coordinates a speed of a measurement target along a straight line linking the device and the measurement target and a distance from the device to the measurement target; and a coordinate location data conversion unit 3 for measuring a direction from the device to the measurement target on the basis of the result of comparison, in the speed/distance data generated as many as the number of antennas, of at least one of the received phase and the received amplitude of a radar signal from the measurement target to the device, and converting the speed/distance data generated as many as the number of antennas into coordinate location data for indicating on coordinates the location of the measurement target with respect to the location of the device as the origin.

Description

本発明は、レーダ装置を用いて、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、容易にかつ高精度に測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for easily and accurately measuring a target having a plurality of speeds and accelerations, such as a pedestrian, using a radar device.

レーダ方式として、パルス方式や連続波方式があげられる。連続波方式では、パルス方式と異なり、送受信電力の時間平均が高いため、歩行者のようにレーダ反射の小さい目標の検知特性が向上する。連続波方式として、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式や多周波CW(Continuous Wave)方式があげられる(例えば、特許文献1及び非特許文献1を参照)。   Examples of radar systems include a pulse system and a continuous wave system. In the continuous wave method, unlike the pulse method, the time average of transmission and reception power is high, so that the detection characteristics of a target with low radar reflection such as a pedestrian are improved. Examples of the continuous wave method include an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method and a multi-frequency CW (Continuous Wave) method (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

特許第4977443号公報Japanese Patent No. 4977443

“情報通信審議会 情報通信技術分科会 移動通信システム委員会 報告(案)”、[online]、[平成25年4月23日検索]、インターネット<URL:http://www.soumu.go.jp/main_content/000148569.pdf>“Information and Communication Council, Information and Communication Technology Subcommittee, Mobile Communication System Committee Report (Draft)”, [online], [Search April 23, 2013], Internet <URL: http: // www. soumu. go. jp / main_content / 000148569.pdf>

連続波方式では、FMCW方式であれ、多周波CW方式であれ、送受信レーダ信号の間のビート周波数に基づいて、レーダ装置及び測定目標を結ぶ直線に沿う測定目標の速度Vと、レーダ装置から測定目標への距離Rと、を座標表示するVR(Velocity−Range)データを生成する。多周波CW方式では、FMCW方式と異なり、測定目標の距離及び速度を算出するために、ペアリング処理を実行する必要はない。   In the continuous wave method, whether it is FMCW method or multi-frequency CW method, the measurement target velocity V along the straight line connecting the radar device and the measurement target is measured from the radar device based on the beat frequency between the transmission and reception radar signals. VR (Velocity-Range) data for displaying the distance R to the target as coordinates is generated. In the multi-frequency CW method, unlike the FMCW method, it is not necessary to execute the pairing process in order to calculate the distance and speed of the measurement target.

ところで、遠方の車両等は、レーダ装置から見て、一点とみなせるため、VRデータにおいて、単一のピークにより表示される。一方では、近傍の歩行者は、レーダ装置から見て、手足の動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有するため、VRデータにおいて、距離Rは同一で速度Vは異なる複数のピークにより表示される。   By the way, a distant vehicle or the like can be regarded as a single point when viewed from the radar apparatus, and is thus displayed as a single peak in the VR data. On the other hand, pedestrians in the vicinity have complicated movements of limbs and have a plurality of speeds and accelerations as viewed from the radar device. Therefore, in VR data, the distance R is the same and the speed V is displayed by a plurality of different peaks. Is done.

VRデータを図1に示す。図1に示したVRデータは、歩行者や車両等を測定目標として含み、(V、R)=(V1、r)であるピークP1と、(V、R)=(V2、r)であるピークP2と、(V、R)=(V3、r)であるピークP3と、を含む。ピークP1、P2、P3について、距離Rはほぼ同一であるが、速度Vは異なっている。   VR data is shown in FIG. The VR data shown in FIG. 1 includes pedestrians, vehicles, and the like as measurement targets, and has a peak P1 where (V, R) = (V1, r) and (V, R) = (V2, r). Peak P2 and peak P3 where (V, R) = (V3, r). For the peaks P1, P2, P3, the distance R is substantially the same, but the velocity V is different.

つまり、ピークP1、P2、P3のうち、複数のピークが1人の歩行者に対応するため、個々のピークが小さくなり、歩行者の検知特性が低下する。そして、ピークP1、P2、P3のうち、いずれのピークが歩行者や車両等に対応するのか、測定目標の方向を算出するために、ビームステアリング処理を用いて決定する必要がある。   That is, among the peaks P1, P2, and P3, since a plurality of peaks correspond to one pedestrian, each peak becomes small, and the detection characteristics of the pedestrian are deteriorated. In order to calculate the direction of the measurement target, it is necessary to determine which of the peaks P1, P2, and P3 corresponds to a pedestrian, a vehicle, and the like, using a beam steering process.

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、レーダ装置を用いて、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、ビームステアリング処理を行わずに容易に、かつ、検知特性を低下させずに高精度に、測定することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention uses a radar device to easily target a target having a plurality of speeds and accelerations, such as a pedestrian, without performing beam steering processing. And it aims at measuring with high precision, without deteriorating a detection characteristic.

上記目的を達成するために、まず、複数のアンテナの台数分だけ、VRデータを生成する。次に、複数のVRデータにおける受信位相又は受信振幅の少なくともいずれかの比較結果に基づいて、レーダ装置から測定目標への方向を測定し、複数のVRデータをPPI(Plan Position Indication)データに変換する。   In order to achieve the above object, first, VR data is generated for the number of antennas. Next, based on the comparison result of at least one of the reception phase and reception amplitude in the plurality of VR data, the direction from the radar device to the measurement target is measured, and the plurality of VR data is converted into PPI (Plan Position Indication) data. To do.

本発明は、レーダ信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナの各々を用いて、自装置及び測定目標を結ぶ直線に沿う前記測定目標の速度と、自装置から前記測定目標への距離と、を座標表示する速度/距離データを、前記複数のアンテナの台数分だけ生成する速度/距離データ生成部と、前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データにおける、前記測定目標から自装置へのレーダ信号の受信位相及び受信振幅の少なくともいずれかの比較結果に基づいて、自装置から前記測定目標への方向を測定し、前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データを、自装置の位置を原点として前記測定目標の位置を座標表示する座標位置データに変換する座標位置データ変換部と、を備えることを特徴とするレーダ装置である。   The present invention relates to a plurality of antennas for receiving radar signals, and using each of the plurality of antennas, the speed of the measurement target along a straight line connecting the own device and the measurement target, and the distance from the own device to the measurement target. And the speed / distance data generating unit for generating the speed / distance data for displaying the coordinates for the number of the plurality of antennas, and the measurement in the speed / distance data generated for the number of the plurality of antennas. Based on the comparison result of at least one of the reception phase and the reception amplitude of the radar signal from the target to the own device, the direction from the own device to the measurement target is measured, and the number of the plurality of antennas is generated. A coordinate position data conversion unit for converting the speed / distance data into coordinate position data for displaying the position of the measurement target as coordinates with the position of the device as an origin. It is a radar device that.

この構成によれば、複数のVRデータにおける受信位相又は受信振幅の少なくともいずれかの比較結果に内在する、レーダ装置から測定目標への方向情報を用いて、レーダ方向に沿う速度及びレーダ装置からの距離を含むVRデータを、水平距離及び垂直距離を含むPPIデータに変換することができる。   According to this configuration, using the direction information from the radar apparatus to the measurement target, which is inherent in the comparison result of at least one of the reception phase and reception amplitude in the plurality of VR data, the velocity along the radar direction and VR data including distance can be converted into PPI data including horizontal distance and vertical distance.

また、本発明は、前記座標位置データ変換部は、前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データの各々において、距離の座標値は同一で速度の座標値は異なる複数のピークが存在する場合、前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換し、前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が異なるとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける異なるピークに変換することを特徴とするレーダ装置である。   Further, according to the present invention, the coordinate position data conversion unit includes a plurality of peaks having the same distance coordinate value and different velocity coordinate values in each of the speed / distance data generated for the number of the plurality of antennas. When the direction from the own device measured for the plurality of peaks is the same, the plurality of peaks in the speed / distance data are converted to the same peak in the coordinate position data, and the plurality of peaks The radar apparatus is characterized by converting the plurality of peaks in the velocity / distance data into different peaks in the coordinate position data when the directions from the own apparatus measured for are different.

この構成によれば、レーダ装置を用いて、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、ビームステアリング処理を行わずに容易に、かつ、検知特性を低下させずに高精度に、測定することができる。   According to this configuration, a radar device is used to easily reduce a detection characteristic of a target having multiple velocities and accelerations without performing beam steering processing, such as a pedestrian. And can be measured with high accuracy.

また、本発明は、前記速度/距離データにおける前記複数のピークが、前記座標位置データにおける前記同一のピークに変換されたとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークは、速度分散を有する前記測定目標によるものであると判別し、前記速度/距離データにおける独立したピークが、前記座標位置データにおける独立したピークに変換されたとき、前記速度/距離データにおける前記独立したピークは、速度分散を有さない前記測定目標によるものであると判別するレーダ処理部、をさらに備えることを特徴とするレーダ装置である。   Further, according to the present invention, when the plurality of peaks in the speed / distance data are converted into the same peak in the coordinate position data, the plurality of peaks in the speed / distance data have the speed dispersion. When the independent peak in the velocity / distance data is converted into the independent peak in the coordinate position data, the independent peak in the velocity / distance data is converted to velocity dispersion. A radar apparatus, further comprising: a radar processing unit that determines that the measurement target is not included.

この構成によれば、レーダ装置を用いて、速度分散を有する測定目標(例えば、歩行者)及び速度分散を有さない測定目標(例えば、車両等)を判別することができる。   According to this configuration, it is possible to discriminate between a measurement target (for example, a pedestrian) having speed dispersion and a measurement target (for example, a vehicle) having no speed dispersion by using the radar apparatus.

また、本発明は、前記座標位置データ変換部は、前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換するにあたり、前記複数のピークにおける各々の電力値に基づいて、前記複数のピークにおける各々の速度値について、重み付け平均を算出することにより、前記同一のピークにおける速度値を算出することを特徴とするレーダ装置である。   In the present invention, the coordinate position data conversion unit may convert the plurality of peaks in the speed / distance data to the same in the coordinate position data when the directions from the own device measured for the plurality of peaks are the same. In converting to a peak, calculating a speed value at the same peak by calculating a weighted average for each speed value at the plurality of peaks based on each power value at the plurality of peaks. This is a characteristic radar device.

この構成によれば、VRデータにおける複数のピークを、PPIデータにおける同一のピークに変換するにあたり、当該同一のピークにおいて、複数の速度値が内在するところ、速度値の概略的又は平均的な振る舞いを知ることができる。   According to this configuration, when a plurality of peaks in the VR data are converted into the same peak in the PPI data, a plurality of speed values are inherent in the same peak. Can know.

また、本発明は、前記座標位置データ変換部は、前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換するにあたり、前記複数のピークにおける各々の電力値について、位相値を考慮しない無相関合成を行うことにより、又は、位相値を考慮する同相合成を行うことにより、前記同一のピークにおける電力値を算出することを特徴とするレーダ装置である。   In the present invention, the coordinate position data conversion unit may convert the plurality of peaks in the speed / distance data to the same in the coordinate position data when the directions from the own device measured for the plurality of peaks are the same. In converting to a peak, the power at the same peak is obtained by performing uncorrelated synthesis without considering the phase value for each power value at the plurality of peaks, or by performing in-phase synthesis considering the phase value. A radar apparatus that calculates a value.

この構成によれば、VRデータにおける複数のピークを、PPIデータにおける同一のピークに変換するにあたり、無相関合成を行うことにより、又は、同相合成を行うことにより、S/Nを向上することができる。一体の目標の中で、相互に異なる速度や加速度を有する部分が、相互に揃った反射係数を有さないときでも、無相関合成は、有利な効果を奏する。一体の目標の中で、相互に異なる速度や加速度を有する部分が、相互に揃った反射係数を有するときには、同相合成は、有利な効果を奏する。   According to this configuration, when converting a plurality of peaks in VR data to the same peak in PPI data, S / N can be improved by performing uncorrelated synthesis or by performing in-phase synthesis. it can. Even when portions having different velocities and accelerations in a single target do not have reflection coefficients aligned with each other, non-correlation synthesis has an advantageous effect. When portions having different velocities and accelerations in a single target have reflection coefficients that are aligned with each other, in-phase synthesis has an advantageous effect.

このように、本発明は、レーダ装置を用いて、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、ビームステアリング処理を行わずに容易に、かつ、検知特性を低下させずに高精度に、測定することができる。   As described above, the present invention uses a radar device to easily detect a target having a complex motion such as a pedestrian and having a plurality of speeds and accelerations without performing beam steering processing. Measurement can be performed with high accuracy without lowering.

VRデータを示す図である。It is a figure which shows VR data. レーダ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a radar apparatus. VRデータからPPIデータへの変換を行う処理を示す図である。It is a figure which shows the process which performs conversion from VR data to PPI data. レーダ装置から測定目標への方向を測定する処理を示す図である。It is a figure which shows the process which measures the direction from a radar apparatus to a measurement target.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

レーダ装置の構成を図2に示す。VRデータからPPIデータへの変換を行う処理を図3に示す。レーダ装置から測定目標への方向を測定する処理を図4に示す。   The configuration of the radar apparatus is shown in FIG. FIG. 3 shows a process for converting VR data into PPI data. FIG. 4 shows a process for measuring the direction from the radar device to the measurement target.

レーダ装置Aは、複数のアンテナ1−1、1−2、速度/距離データ生成部2、座標位置データ変換部3及びレーダ処理部4から構成される。   The radar apparatus A includes a plurality of antennas 1-1, 1-2, a speed / distance data generation unit 2, a coordinate position data conversion unit 3, and a radar processing unit 4.

複数のアンテナ1−1、1−2は、レーダ信号を受信する。レーダ方式として、パルス方式や連続波方式があげられる。連続波方式として、FMCW方式や多周波CW方式があげられる(例えば、特許文献1及び非特許文献1を参照)。アンテナは、一般的には、複数配列されていればよく、実施形態では、2台配列されている。   The plurality of antennas 1-1 and 1-2 receive a radar signal. Examples of radar systems include a pulse system and a continuous wave system. Examples of the continuous wave system include an FMCW system and a multi-frequency CW system (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). In general, a plurality of antennas may be arranged, and in the embodiment, two antennas are arranged.

速度/距離データ生成部2は、複数のアンテナ1−1、1−2の各々を用いて、レーダ装置A及び測定目標を結ぶ直線に沿う測定目標の速度Vと、レーダ装置Aから測定目標への距離Rと、を座標表示するVRデータを、複数のアンテナ1−1、1−2の台数分だけ生成する(例えば、特許文献1及び非特許文献1を参照)。   The speed / distance data generation unit 2 uses each of the plurality of antennas 1-1 and 1-2, and the measurement target speed V along the straight line connecting the radar apparatus A and the measurement target, and the radar apparatus A to the measurement target. VR data for coordinate display of the distance R is generated for the number of antennas 1-1 and 1-2 (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

図3の左側の上段に示したVRデータは、アンテナ1−1を用いたVRデータである。アンテナ1−1を用いたVRデータは、歩行者や車両等を測定目標として含み、(V、R)=(V1、r)であるピークP1−1と、(V、R)=(V2、r)であるピークP2−1と、(V、R)=(V3、r)であるピークP3−1と、を含む。ピークP1−1、P2−1、P3−1について、距離Rはほぼ同一であるが、速度Vは異なっている。   The VR data shown on the upper left side of FIG. 3 is VR data using the antenna 1-1. The VR data using the antenna 1-1 includes pedestrians, vehicles, and the like as measurement targets, and a peak P1-1 where (V, R) = (V1, r) and (V, R) = (V2, a peak P2-1 that is r) and a peak P3-1 that is (V, R) = (V3, r). For the peaks P1-1, P2-1 and P3-1, the distance R is substantially the same, but the speed V is different.

図3の左側の中段に示したVRデータは、アンテナ1−2を用いたVRデータである。アンテナ1−2を用いたVRデータは、歩行者や車両等を測定目標として含み、(V、R)=(V1、r)であるピークP1−2と、(V、R)=(V2、r)であるピークP2−2と、(V、R)=(V3、r)であるピークP3−2と、を含む。ピークP1−2、P2−2、P3−2について、距離Rはほぼ同一であるが、速度Vは異なっている。   The VR data shown in the middle section on the left side of FIG. 3 is VR data using the antenna 1-2. VR data using the antenna 1-2 includes pedestrians, vehicles, and the like as measurement targets, and a peak P1-2 where (V, R) = (V1, r) and (V, R) = (V2, a peak P2-2 which is r) and a peak P3-2 which is (V, R) = (V3, r). For the peaks P1-2, P2-2, and P3-2, the distance R is substantially the same, but the speed V is different.

ここで、アンテナ1−1、1−2は、図4において後述するように、レーダ信号の波長の1/2程度しか離れていない。よって、アンテナ1−1、1−2を用いたVRデータは、速度V及び距離Rを見れば、ほぼ同一のデータである。しかし、アンテナ1−1、1−2を用いたVRデータは、図4において後述するように、レーダ信号の受信位相及び受信振幅の少なくともいずれかを見れば、異なるデータである。   Here, as will be described later with reference to FIG. 4, the antennas 1-1 and 1-2 are separated by only about ½ of the wavelength of the radar signal. Therefore, the VR data using the antennas 1-1 and 1-2 is almost the same data when the speed V and the distance R are seen. However, as will be described later with reference to FIG. 4, the VR data using the antennas 1-1 and 1-2 is different data if at least one of the reception phase and the reception amplitude of the radar signal is observed.

座標位置データ変換部3は、複数のアンテナ1−1、1−2の台数分だけ生成されたVRデータにおける、測定目標からレーダ装置Aへのレーダ信号の受信位相及び受信振幅の少なくともいずれかの比較結果に基づいて、レーダ装置Aから測定目標への方向を測定する。つまり、座標位置データ変換部3は、レーダ信号の受信位相のみを測定してもよく、レーダ信号の受信振幅のみを測定してもよく、レーダ信号の受信位相及び受信振幅をともに測定してもよい。   The coordinate position data conversion unit 3 includes at least one of the reception phase and reception amplitude of the radar signal from the measurement target to the radar apparatus A in the VR data generated for the number of the antennas 1-1 and 1-2. Based on the comparison result, the direction from the radar apparatus A to the measurement target is measured. That is, the coordinate position data conversion unit 3 may measure only the reception phase of the radar signal, may measure only the reception amplitude of the radar signal, or may measure both the reception phase and the reception amplitude of the radar signal. Good.

レーダ装置Aから測定目標への方向の測定方式として、レーダ信号の受信位相を複数のアンテナで同時に測定する位相モノパルス方式、レーダ信号の受信振幅を複数のアンテナで同時に測定する振幅モノパルス方式、レーダ信号の受信位相を複数のアンテナで交互に測定する位相シーケンシャルロービング方式、レーダ信号の受信振幅を複数のアンテナで交互に測定する振幅シーケンシャルロービング方式があげられる。一般的には、いずれの方式を適用してもよく、実施形態では、レーダ信号の受信位相を複数のアンテナで同時に測定する位相モノパルス方式を適用する。   As a measurement method of the direction from the radar apparatus A to the measurement target, a phase monopulse method in which the reception phase of the radar signal is simultaneously measured by a plurality of antennas, an amplitude monopulse method in which the reception amplitude of the radar signal is simultaneously measured by a plurality of antennas, a radar signal There are a phase sequential roving method in which the received phase is alternately measured by a plurality of antennas, and an amplitude sequential roving method in which the received amplitude of a radar signal is alternately measured by a plurality of antennas. In general, any method may be applied. In the embodiment, a phase monopulse method in which the reception phase of a radar signal is simultaneously measured by a plurality of antennas is applied.

図4に示した位相モノパルス方式において、アンテナ1−1、1−2から測定目標への距離は、アンテナ1−1、1−2の間の距離dより、十分に長くなる。よって、アンテナ1−1、1−2から測定目標への方向は、ほぼ平行である。   In the phase monopulse system shown in FIG. 4, the distance from the antennas 1-1 and 1-2 to the measurement target is sufficiently longer than the distance d between the antennas 1-1 and 1-2. Therefore, the directions from the antennas 1-1 and 1-2 to the measurement target are substantially parallel.

アンテナ1−1、1−2が配列される方向を、PPIデータにおける水平方向とする。PPIデータにおける水平方向に垂直な方向を、PPIデータにおける垂直方向とする。アンテナ1−1、1−2から測定目標への方向は、PPIデータにおける垂直方向に対して、それぞれ角度θをなすとする。アンテナ1−1から測定目標への距離は、アンテナ1−2から測定目標への距離より、長さsだけ短いとする。   The direction in which the antennas 1-1 and 1-2 are arranged is a horizontal direction in the PPI data. A direction perpendicular to the horizontal direction in the PPI data is defined as a vertical direction in the PPI data. The directions from the antennas 1-1 and 1-2 to the measurement target are assumed to form an angle θ with respect to the vertical direction in the PPI data. It is assumed that the distance from the antenna 1-1 to the measurement target is shorter than the distance from the antenna 1-2 to the measurement target by the length s.

図4に示した位相モノパルス方式において、アンテナ1−1、1−2から測定目標への方向を表す角度θを、次式のように算出する。ここで、Δφ=φ2−φ1は、アンテナ1−1、1−2における、測定目標からレーダ装置Aへのレーダ信号の受信位相の差分であり、λ=2dは、レーダ信号の波長である。
θ=sin−1(s/d)
=sin−1{(λΔφ/2π)/(λ/2)}
=sin−1(Δφ/π)
In the phase monopulse system shown in FIG. 4, an angle θ representing the direction from the antenna 1-1, 1-2 to the measurement target is calculated as the following equation. Here, Δφ = φ2-φ1 is the difference in the reception phase of the radar signal from the measurement target to the radar apparatus A in the antennas 1-1 and 1-2, and λ = 2d is the wavelength of the radar signal.
θ = sin −1 (s / d)
= Sin −1 {(λΔφ / 2π) / (λ / 2)}
= Sin −1 (Δφ / π)

図3の左側の下段に、アンテナ1−1、1−2における、測定目標からレーダ装置Aへのレーダ信号の受信位相の比較結果を示す。同一の測定目標に基づくピークP1−1、P1−2において、受信位相の差分ΔφはΔφ1である。同一の測定目標に基づくピークP2−1、P2−2において、受信位相の差分ΔφはΔφ1である。同一の測定目標に基づくピークP3−1、P3−2において、受信位相の差分ΔφはΔφ2である。ここで、受信位相の差分Δφ1、Δφ2は、異なっている。   The lower part of the left side of FIG. 3 shows a comparison result of the reception phase of the radar signal from the measurement target to the radar apparatus A in the antennas 1-1 and 1-2. At peaks P1-1 and P1-2 based on the same measurement target, the difference Δφ in the reception phase is Δφ1. At peaks P2-1 and P2-2 based on the same measurement target, the difference Δφ in the reception phase is Δφ1. In peaks P3-1 and P3-2 based on the same measurement target, the difference Δφ in the reception phase is Δφ2. Here, the reception phase differences Δφ1 and Δφ2 are different.

座標位置データ変換部3は、レーダ装置Aから測定目標への方向の測定結果に基づいて、複数のアンテナ1−1、1−2の台数分だけ生成されたVRデータを、レーダ装置Aの位置を原点として測定目標の位置を座標表示するPPIデータに変換する。ここで、座標位置データ変換部3は、上述のθ=sin−1(Δφ/π)を算出する。 The coordinate position data conversion unit 3 generates VR data generated for the number of the plurality of antennas 1-1 and 1-2 based on the measurement result in the direction from the radar apparatus A to the measurement target. Is converted into PPI data for displaying the position of the measurement target in coordinates. Here, the coordinate position data conversion unit 3 calculates the above θ = sin −1 (Δφ / π).

図3の右側に、PPIデータを示す。同一の測定目標に基づくピークP1−1、P1−2において、測定目標への方向が垂直方向に対してなす角度θはθ1である。同一の測定目標に基づくピークP2−1、P2−2において、測定目標への方向が垂直方向に対してなす角度θはθ1である。同一の測定目標に基づくピークP3−1、P3−2において、測定目標への方向が垂直方向に対してなす角度θはθ2である。ここで、測定目標への方向が垂直方向に対してなす角度θ1、θ2は、異なっている。そして、測定目標への距離Rは、図3の左側の上中段で示したように、いずれの測定目標についてもrである。   PPI data is shown on the right side of FIG. In the peaks P1-1 and P1-2 based on the same measurement target, the angle θ formed by the direction to the measurement target with respect to the vertical direction is θ1. In the peaks P2-1 and P2-2 based on the same measurement target, the angle θ formed by the direction to the measurement target with respect to the vertical direction is θ1. In the peaks P3-1 and P3-2 based on the same measurement target, the angle θ formed by the direction to the measurement target with respect to the vertical direction is θ2. Here, the angles θ1 and θ2 formed by the direction toward the measurement target with respect to the vertical direction are different. The distance R to the measurement target is r for any measurement target, as shown in the upper middle section on the left side of FIG.

レーダ処理部4は、PPIデータにおいてピークを検出し、ピークが歩行者及び車両等のいずれに由来するかを判別し、運転者等のユーザへと注意喚起する。つまり、レーダ処理部4は、VRデータにおける複数のピークP1−1、P2−1が、PPIデータにおける同一のピークP1、P2に変換されたとき、VRデータにおける複数のピークP1−1、P2−1は、速度分散を有する測定目標(例えば、歩行者)によるものであると判別する。そして、レーダ処理部4は、VRデータにおける独立したピークが、PPIデータにおける独立したピークに変換されたとき、VRデータにおける独立したピークは、速度分散を有さない測定目標(例えば、車両等)によるものであると判別する。   The radar processing unit 4 detects a peak in the PPI data, determines whether the peak is derived from a pedestrian or a vehicle, and alerts a user such as a driver. That is, when the plurality of peaks P1-1 and P2-1 in the VR data are converted into the same peaks P1 and P2 in the PPI data, the radar processing unit 4 has a plurality of peaks P1-1 and P2- in the VR data. It is determined that 1 is due to a measurement target (for example, a pedestrian) having velocity dispersion. Then, when the independent peak in the VR data is converted into the independent peak in the PPI data, the radar processing unit 4 determines that the independent peak in the VR data is a measurement target having no speed dispersion (for example, a vehicle). It is determined that

以上の説明をまとめる。座標位置データ変換部3は、複数のアンテナ1−1、1−2の台数分だけ生成されたVRデータの各々において、距離Rの座標値は同一で速度Vの座標値は異なる複数のピークが存在する場合、以下の処理を行う。   The above explanation is summarized. The coordinate position data conversion unit 3 includes a plurality of peaks in which the coordinate value of the distance R is the same and the coordinate value of the velocity V is different in each of the VR data generated for the number of the antennas 1-1 and 1-2. If it exists, the following processing is performed.

複数のピーク(例えば、ピークP1−1、P2−1の組み合わせ、又は、ピークP1−2、P2−2の組み合わせ)について測定したレーダ装置Aからの方向θが同一のとき、座標位置データ変換部3は、VRデータにおける上述の複数のピークを、PPIデータにおける同一の位置のピーク(例えば、ピークP1、P2)に変換する。同一の位置のピークP1、P2は、例えば、それぞれ、1人の歩行者の手や足等に由来する。   When the direction θ from the radar apparatus A measured for a plurality of peaks (for example, a combination of peaks P1-1 and P2-1 or a combination of peaks P1-2 and P2-2) is the same, a coordinate position data conversion unit 3 converts the above-described plurality of peaks in the VR data into peaks (for example, peaks P1 and P2) at the same position in the PPI data. The peaks P1 and P2 at the same position are derived from, for example, the hand or foot of one pedestrian.

複数のピーク(例えば、ピークP1−1、P3−1の組み合わせ、又は、ピークP1−2、P3−2の組み合わせ)について測定したレーダ装置Aからの方向θが異なるとき、座標位置データ変換部3は、VRデータにおける上述の複数のピークを、PPIデータにおける異なる位置のピーク(例えば、ピークP1、P3)に変換する。異なる位置のピークP1、P3は、例えば、それぞれ、歩行者や車両等に由来する。   When the direction θ from the radar apparatus A measured for a plurality of peaks (for example, a combination of peaks P1-1 and P3-1 or a combination of peaks P1-2 and P3-2) is different, the coordinate position data conversion unit 3 Converts the above-described plurality of peaks in the VR data into peaks (for example, peaks P1 and P3) at different positions in the PPI data. The peaks P1 and P3 at different positions are derived from, for example, pedestrians and vehicles.

このように、レーダ装置Aを用いて、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、データの変換によりビームステアリング処理を行わずに容易に、かつ、ピークの集中により検知特性を低下させずに高精度に、測定することができる。   In this way, using the radar device A, the movement is complicated like a pedestrian, and a target having a plurality of speeds and accelerations can be easily and without performing beam steering processing by data conversion, Measurement can be performed with high accuracy without degrading detection characteristics due to concentration.

その他の構成として、座標位置データ変換部3は、複数のピーク(例えば、ピークP1−1、P2−1の組み合わせ、又は、ピークP1−2、P2−2の組み合わせ)について測定したレーダ装置Aからの方向θが同一のとき、VRデータにおける上述の複数のピークを、PPIデータにおける同一の位置のピーク(例えば、ピークP1、P2)に変換するにあたり、以下の3種の処理を行ってもよい。   As another configuration, the coordinate position data conversion unit 3 is based on a radar apparatus A that measures a plurality of peaks (for example, a combination of peaks P1-1 and P2-1 or a combination of peaks P1-2 and P2-2). When the direction θ is the same, the following three types of processing may be performed to convert the above-described plurality of peaks in the VR data into peaks at the same position in the PPI data (for example, peaks P1 and P2). .

第1に、座標位置データ変換部3は、VRデータの複数のピークにおける各々の電力値に基づいて、VRデータの複数のピークにおける各々の速度値について、重み付け平均を算出することにより、PPIデータの同一の位置のピークにおける速度値を算出する。   First, the coordinate position data conversion unit 3 calculates PPI data by calculating a weighted average for each velocity value at a plurality of peaks of VR data based on each power value at a plurality of peaks of VR data. The velocity value at the peak at the same position is calculated.

以下に具体的に説明する。PPIデータの同一の位置のピークは、ピークP1、・・・、Pnからなるとする。アンテナ1−1におけるピークPnが関わる送受信レーダ信号の間のビート信号について、I成分及びQ成分をそれぞれI1n、Q1nとする。アンテナ1−2におけるピークPnが関わる送受信レーダ信号の間のビート信号について、I成分及びQ成分をそれぞれI2n、Q2nとする。これらのビート信号の相関結果について、I成分及びQ成分をそれぞれI3n、Q3nとすると、次式が成立する。
I3n=I1n×I2n+Q1n×Q2n
Q3n=I1n×Q2n−Q1n×I2n
Δφ=φ2−φ1=tan−1(Q3n/I3n)
This will be specifically described below. It is assumed that the peak at the same position in the PPI data is composed of peaks P1, ..., Pn. For the beat signal between the transmission and reception radar signals related to the peak Pn in the antenna 1-1, the I component and the Q component are I1n and Q1n, respectively. For the beat signal between the transmission and reception radar signals related to the peak Pn in the antenna 1-2, the I component and the Q component are I2n and Q2n, respectively. Regarding the correlation results of these beat signals, if the I component and the Q component are I3n and Q3n, respectively, the following equations are established.
I3n = I1n × I2n + Q1n × Q2n
Q3n = I1n × Q2n−Q1n × I2n
Δφ = φ2-φ1 = tan −1 (Q3n / I3n)

ピークPnにおける電力値は、Power(n)=√{(I3n)+(Q3n)}である。ピークPnにおける速度値は、Vnである。ピークPnにおける速度値Vnの重み付け平均をVavgとすると、次式のいずれかが成立する。
Vavg=Vn(ただし、Vnにおけるnは、Power(n)の最大値を与えるn)
Vavg=ΣPower(k)Vk/ΣPower(k)(和は、k=1〜nで採る)
The power value at the peak Pn is Power (n) = √ {(I3n) 2 + (Q3n) 2 }. The velocity value at the peak Pn is Vn. If the weighted average of the velocity values Vn at the peak Pn is Vavg, one of the following equations is established.
Vavg = Vn (where n in Vn is n giving the maximum value of Power (n))
Vavg = ΣPower (k) Vk / ΣPower (k) (sum is taken from k = 1 to n)

第1の構成によれば、VRデータにおける複数のピークを、PPIデータにおける同一の位置のピークに変換するにあたり、当該同一の位置のピークにおいて、複数の速度値が内在するところ、速度値の概略的又は平均的な振る舞いを知ることができる。   According to the first configuration, when a plurality of peaks in the VR data are converted into peaks at the same position in the PPI data, a plurality of speed values are inherent in the peak at the same position. You can know the average or average behavior.

第2に、座標位置データ変換部3は、VRデータの複数のピークにおける各々の電力値について、位相値を考慮しない無相関合成を行うことにより、PPIデータの同一の位置のピークにおける電力値を算出する。具体的には、次式の計算を行う。
Power(sum1)=ΣPower(k)=Σ√{(I3k)+(Q3k)
Second, the coordinate position data conversion unit 3 performs non-correlation synthesis without considering the phase value for each power value at a plurality of peaks in the VR data, thereby obtaining a power value at the peak at the same position in the PPI data. calculate. Specifically, the following equation is calculated.
Power (sum1) = ΣPower (k) = Σ√ {(I3k) 2 + (Q3k) 2 }

第2の構成によれば、VRデータにおける複数のピークを、PPIデータにおける同一の位置のピークに変換するにあたり、無相関合成を行うことにより、S/Nを向上することができる。一体の目標の中で、相互に異なる速度や加速度を有する部分が、相互に揃った反射係数を有さないときでも、無相関合成は、有利な効果を奏する。   According to the second configuration, S / N can be improved by performing non-correlated synthesis when converting a plurality of peaks in VR data into peaks at the same position in PPI data. Even when portions having different velocities and accelerations in a single target do not have reflection coefficients aligned with each other, non-correlation synthesis has an advantageous effect.

第3に、座標位置データ変換部3は、VRデータの複数のピークにおける各々の電力値について、位相値を考慮する同相合成を行うことにより、PPIデータの同一の位置のピークにおける電力値を算出する。具体的には、次式の計算を行う。
Power(sum2)=√{(ΣI3k)+(ΣQ3k)
Thirdly, the coordinate position data conversion unit 3 calculates the power value at the peak at the same position of the PPI data by performing in-phase synthesis considering the phase value for each power value at the plurality of peaks of the VR data. To do. Specifically, the following equation is calculated.
Power (sum2) = √ {(ΣI3k) 2 + (ΣQ3k) 2 }

第3の構成によれば、VRデータにおける複数のピークを、PPIデータにおける同一の位置のピークに変換するにあたり、同相合成を行うことにより、S/Nを向上することができる。一体の目標の中で、相互に異なる速度や加速度を有する部分が、相互に揃った反射係数を有するときには、同相合成は、有利な効果を奏する。   According to the third configuration, S / N can be improved by performing in-phase synthesis when converting a plurality of peaks in VR data into peaks at the same position in PPI data. When portions having different velocities and accelerations in a single target have reflection coefficients that are aligned with each other, in-phase synthesis has an advantageous effect.

本発明は、歩行者のように動きが複雑であり、複数の速度や加速度を有する目標を、容易にかつ高精度に測定する必要が高い、車載レーダ装置等に適用可能である。   The present invention can be applied to an on-vehicle radar device or the like that has a complicated movement like a pedestrian and needs to easily and accurately measure a target having a plurality of speeds and accelerations.

A:レーダ装置
1−1、1−2:アンテナ
2:速度/距離データ生成部
3:座標位置データ変換部
4:レーダ処理部
A: Radar apparatus 1-1, 1-2: Antenna 2: Speed / distance data generation unit 3: Coordinate position data conversion unit 4: Radar processing unit

Claims (5)

レーダ信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々を用いて、自装置及び測定目標を結ぶ直線に沿う前記測定目標の速度と、自装置から前記測定目標への距離と、を座標表示する速度/距離データを、前記複数のアンテナの台数分だけ生成する速度/距離データ生成部と、
前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データにおける、前記測定目標から自装置へのレーダ信号の受信位相及び受信振幅の少なくともいずれかの比較結果に基づいて、自装置から前記測定目標への方向を測定し、前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データを、自装置の位置を原点として前記測定目標の位置を座標表示する座標位置データに変換する座標位置データ変換部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
A plurality of antennas for receiving radar signals;
Using each of the plurality of antennas, the plurality of speed / distance data for displaying coordinates of the speed of the measurement target along a straight line connecting the own apparatus and the measurement target and the distance from the own apparatus to the measurement target. A speed / distance data generator for generating only the number of antennas of
Based on the comparison result of at least one of the reception phase and the reception amplitude of the radar signal from the measurement target to the own apparatus in the speed / distance data generated for the number of the plurality of antennas, the measurement from the own apparatus is performed. Coordinate position for measuring the direction to the target and converting the speed / distance data generated for the number of the plurality of antennas into coordinate position data for displaying the position of the measurement target with the position of the device as the origin A data converter,
A radar apparatus comprising:
前記座標位置データ変換部は、
前記複数のアンテナの台数分だけ生成された前記速度/距離データの各々において、距離の座標値は同一で速度の座標値は異なる複数のピークが存在する場合、
前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換し、
前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が異なるとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける異なるピークに変換する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
The coordinate position data converter is
In each of the speed / distance data generated for the number of the plurality of antennas, when there are a plurality of peaks having the same distance coordinate value and different speed coordinate values,
When the direction from the own device measured for the plurality of peaks is the same, the plurality of peaks in the speed / distance data is converted to the same peak in the coordinate position data,
2. The radar according to claim 1, wherein when a plurality of peaks are measured in different directions from the own apparatus, the plurality of peaks in the speed / distance data are converted into different peaks in the coordinate position data. apparatus.
前記速度/距離データにおける前記複数のピークが、前記座標位置データにおける前記同一のピークに変換されたとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークは、速度分散を有する前記測定目標によるものであると判別し、前記速度/距離データにおける独立したピークが、前記座標位置データにおける独立したピークに変換されたとき、前記速度/距離データにおける前記独立したピークは、速度分散を有さない前記測定目標によるものであると判別するレーダ処理部、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
When the plurality of peaks in the velocity / distance data are converted to the same peak in the coordinate position data, the plurality of peaks in the velocity / distance data are due to the measurement target having velocity dispersion. When the independent peak in the speed / distance data is converted into the independent peak in the coordinate position data, the independent peak in the speed / distance data is not the measurement target having the speed dispersion. A radar processing unit for determining that the
The radar apparatus according to claim 2, further comprising:
前記座標位置データ変換部は、
前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換するにあたり、前記複数のピークにおける各々の電力値に基づいて、前記複数のピークにおける各々の速度値について、重み付け平均を算出することにより、前記同一のピークにおける速度値を算出する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のレーダ装置。
The coordinate position data converter is
When the directions from the own device measured for the plurality of peaks are the same, when converting the plurality of peaks in the speed / distance data to the same peak in the coordinate position data, each power in the plurality of peaks The radar apparatus according to claim 2 or 3, wherein a speed value at the same peak is calculated by calculating a weighted average for each speed value at the plurality of peaks based on the value.
前記座標位置データ変換部は、
前記複数のピークについて測定した自装置からの方向が同一のとき、前記速度/距離データにおける前記複数のピークを、前記座標位置データにおける同一のピークに変換するにあたり、前記複数のピークにおける各々の電力値について、位相値を考慮しない無相関合成を行うことにより、又は、位相値を考慮する同相合成を行うことにより、前記同一のピークにおける電力値を算出する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のレーダ装置。
The coordinate position data converter is
When the directions from the own device measured for the plurality of peaks are the same, when converting the plurality of peaks in the speed / distance data to the same peak in the coordinate position data, each power in the plurality of peaks 5. The power value at the same peak is calculated by performing non-correlation combining that does not consider the phase value or by performing in-phase combining that considers the phase value. The radar device according to any one of the above.
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