JP2016045176A - 受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法 - Google Patents

受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法 Download PDF

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Abstract

【課題】遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法を提供することを目的とする。【解決手段】実施形態に係る信号処理装置は、複数の信号処理部と、疑似信号生成部とを備える。複数の信号処理部は、物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、送信信号と反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う。疑似信号生成部は、ビート信号を模した疑似信号を生成し、疑似信号を信号処理の対象として複数の信号処理部へ並行して入力する。【選択図】図1

Description

開示の実施形態は、受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法に関する。
従来、物標によって反射される送信信号の反射信号を一本の受信アンテナによって受信し、送信信号と受信した反射信号とに基づいて、物標までの距離および物標に対する相対速度を検知するレーダ装置がある(例えば、特許文献1参照)。また、物標からの反射信号を複数本の受信アンテナによって受信し、受信した複数の反射信号を物標の検知に使用することによって、物標の検知精度を向上させたレーダ装置がある。
複数本の受信アンテナを備えるレーダ装置は、各受信アンテナによって受信された反射信号のそれぞれと送信信号とを混合して複数のビート信号を生成し、各ビート信号に所定の信号処理を行った後、アナログのビート信号をデジタルのビート信号へ変換する。そして、レーダ装置は、デジタルのビート信号を高速フーリエ変換し、変換後の信号の周波数を解析することによって、物標までの距離および物標に対する相対速度を検知する。
かかるレーダ装置は、複数のビート信号に対して所定の信号処理を並行して行う複数の信号処理部を備える。各信号処理部は、特性に極力バラツキが生じないように設計されるが、それでもバラツキが生じる場合がある。かかる場合、レーダ装置は、各信号処理部による信号処理後のビート信号間に相対位相誤差が生じて、物標の検知精度が低下する。
このような検知精度の低下を抑制する方法として、例えば、製造工程にてレーダ装置から所定距離だけ離れた位置に物標を設置して物標を検知させる試験を行い、検知データから相対位相誤差値を演算してビート信号の補正値として使用する方法がある。
特開2012−198070号公報
しかしながら、近年のレーダ装置では、検知可能な物標までの距離が拡大したため、限られた製造スペースでは、検知可能な最大距離の位置に物標を設置して試験を行うことが困難となり、遠方に存在する物標の検知精度が低下する場合がある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る受信信号処理装置は、複数の信号処理部と、疑似信号生成部とを備える。複数の信号処理部は、物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う。疑似信号生成部は、前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して入力する。
実施形態の一態様によれば、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法を提供することができる。
図1は、実施形態に係るレーダ装置を示す説明図である。 図2は、実施形態に係る信号処理前後の疑似信号の説明図である。 図3は、実施形態に係る疑似信号生成部が矩形波の疑似信号を生成した場合の説明図である。 図4は、実施形態に係るレーダ装置において実行される処理を示すフローチャートである。 図5は、実施形態の変形例1に係るレーダ装置を示す説明図である。 図6は、実施形態の変形例2に係るレーダ装置を示す説明図である。 図7は、実施形態の変形例3に係るレーダ装置を示す説明図である。 図8は、変形例3に係るレーダ装置の動作を示す説明図である。 図9は、変形例3に係るレーダ装置の動作を示す説明図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
ここでは、車両100に搭載され、車両100前方の物標(例えば、他車や歩行者など)を検知するレーダ装置1を例に挙げて説明するが、レーダ装置1は、車両100以外にも搭載可能である。
図1は、実施形態に係るレーダ装置1を示す説明図である。図1に示すように、レーダ装置1は、送信部2、受信部3、受信信号処理装置4、ADC(Analog-digital converter)5、およびMCU(Micro Control Unit)6を備える。
送信部2は、送信アンテナ20と送信信号生成部21とを備える。送信信号生成部21は、送信信号を生成して送信アンテナ20から物標の検知エリアへ向けて送信する。送信信号は、例えば、時間とともに周波数が直線的に上昇と降下とを交互に繰り返す三角波変調された信号である。かかる送信部2は、例えば、周波数が数GHz程度の送信信号を送信する。また、送信信号生成部21は、生成した送信信号を受信部3へ出力する。
受信部3は、複数本(ここでは、n本)の受信アンテナ71〜7nを備える。なお、nは、3以上の自然数である。受信アンテナ71〜7nは、物標によって反射された送信信号の反射信号を受信するアンテナである。
以下では、受信アンテナ71〜7n毎の信号処理系統をチャンネルと称し、受信アンテナ71によって受信される反射信号の信号処理系統を1チャンネル、受信アンテナ72によって受信される反射信号の信号処理系統を2チャンネルなどのように称することがある。レーダ装置1は、1チャンネル〜nチャンネルまでのn個のチャンネルを備える。
また、受信部3は、通信部30と信号生成部31とを備える。通信部30は、MCU6から受信部3の受信動作に関する制御信号を受信する。信号生成部31は、チャンネル毎に設けられるn個のビート信号生成部32を備える。各ビート信号生成部32は、ミキサであり、受信アンテナ71〜7nのうちの対応する1本のアンテナと、送信信号生成部21と、受信信号処理装置4とに接続される。
各ビート信号生成部32は、受信アンテナ71〜7nのうちの対応する1本のアンテナから入力される反射信号と、送信信号生成部21から入力される送信信号とを混合することによって、反射信号と送信信号との周波数差(ビート周波数)を有するビート信号を生成する。そして、各ビート信号生成部32は、生成したビート信号を受信信号処理装置4へ出力する。
受信信号処理装置4は、通信部40、増幅部41、疑似信号生成部42、および切替部43を備える。通信部40は、MCU6から受信信号処理装置4の信号処理動作に関する制御信号を受信する。
増幅部41は、チャンネル毎に設けられるn個の信号処理部8を備える。各信号処理部8は、入力される信号に対して、それぞれが並行して所定の信号処理を行い、信号処理後の信号をADC5へ出力する。具体的には、各信号処理部8は、直列に接続される可変利得増幅器81と、フィルタ82と、増幅器83とを備える。
可変利得増幅器81は、入力される信号の振幅によらず、信号処理部8から出力される信号の振幅が予め定められた一定の振幅となるように自動的に利得を調整し、入力される信号を増幅してフィルタ82へ出力する。
フィルタ82は、可変利得増幅器81から入力される信号から不要な周波数成分を除去して増幅器83へ出力する。増幅器83は、フィルタ82から入力される信号を増幅してADC5へ出力する。
疑似信号生成部42は、受信部3によって生成されるビート信号を模した疑似信号を生成し、切替部43を介して各信号処理部8へ出力する。かかる疑似信号生成部42を設けたことによる作用効果については、レーダ装置1の全体構成および物標検知動作の説明を行った後に説明する。
切替部43は、チャンネル毎に、ビート信号生成部32と信号処理部8との間の接続および切断を切り替える第1スイッチSaと、疑似信号生成部42と信号処理部8との間の接続および切断を切り替える第2スイッチSbとを備える。
切替部43は、レーダ装置1によって物標を検知する場合に、MCU6から入力される制御信号に従って動作し、各第1スイッチSaがONとなり、第2スイッチSbがOFFとなる。これにより、各ビート信号生成部32から対応する各信号処理部8へ並行してビート信号が入力される。
また、切替部43は、後述する誤差演算タイミングになった場合に、各第1スイッチSaがOFFとなり、各第2スイッチSbがONとなる。これにより、疑似信号生成部42から各信号処理部8へ並行して疑似信号が入力される。ADC5は、各信号処理部8から入力されるアナログの信号をデジタルの信号に変換(以下、「AD変換」と記載する)してMCU6へ出力する処理部である。
MCU6は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)を含む。かかるMCU6は、通信部60と、CPUがROMからプログラムを読み出し、RAMを作業領域として使用してプログラムを実行することによって機能する制御部61、検知部62、および演算部63を備える。
制御部61は、レーダ装置1全体の動作を統括制御する処理部である。通信部60は、制御部61から入力される制御信号を受信部3や受信信号処理装置4へ出力する。検知部62は、ADC5から入力されるAD変換されたビート信号に基づいて、物標を検知する処理部である。
具体的には、検知部62は、入力されるビート信号を高速フーリエ変換(以下、「FFT:Fast Fourier Transform」と記載する)することによって、時間領域のビート信号を周波数領域のビート信号へ変換する。
前述したように、受信部3によって生成されるビート信号には、反射信号と送信信号との周波数差(ビート周波数)が含まれる。このため、FFT後のビート信号にもビート周波数が含まれる。
かかる周波数差(ビート周波数)は、反射信号の周波数がレーダ装置1と物標との相対距離Rに応じた時間的遅延ΔT、およびレーダ装置1と物標との相対速度Vに応じたドップラシフトΔDの影響を受けて送信信号の周波数に対して変化することで生じる。
検知部62は、ビート周波数を含むFFT後のビート信号に対して周波数スペクトラム解析を行うことによって、送信信号および反射信号の周波数上昇区間におけるビート周波数fuと、周波数降下区間におけるビート周波数fdとを取得する。そして、検知部62は、取得したビート周波数fu、fdと、下記の式(1)、式(2)から物標までの相対距離Rと、物標に対する相対速度Vとを算出することによって、物標の検知を行う。
相対距離R=C(fu+fd)/(8ΔF・fm)・・・(1)
相対速度V=C(fu−fd)/(4fc)・・・・・・(2)
ここで、Cは、光速、fmは、三角波変調の周波数、ΔFは、送信信号の周波数変調幅、fcは、送信信号の搬送周波数である。
演算部63は、各信号処理部8から入力されるビート信号間の相対位相誤差値を演算する処理部である。ここで、演算部63の動作と合わせて、受信信号処理装置4に疑似信号生成部42を設けたことによる作用効果について説明する。
レーダ装置1では、各信号処理部8の特性が同一であれば、各信号処理部8へ同一のビート信号が入力された場合に、各信号処理部8から同一位相の増幅されたビート信号が出力される。しかし、各信号処理部8に特性のバラツキがあると、各信号処理部8へ同一のビート信号が入力された場合に、各信号処理部8から出力される増幅されたビート信号間に相対位相誤差が生じる。
かかる相対位相誤差は、レーダ装置1による物標検知精度の低下の原因となる。このため、レーダ装置1は、信号処理部8から入力される増幅されたビート信号間の相対位相誤差を考慮した物標の検知を行う必要がある。
また、かかる相対位相誤差は、レーダ装置1と検知する物標との距離に応じたビート信号の周波数によって異なる。具体的には、相対位相誤差は、物標がレーダ装置1から数m離れた比較的近い位置に存在する場合と、物標がレーダ装置1から100m程度離れた遠方に存在する場合とでは大きく異なる。なお、レーダ装置1から物標までの距離が例えば、50m以下であれば、相対位相誤差は、物標までの距離によらずほぼ一定である。
このため、レーダ装置1は、比較的近い位置に物標が存在する場合の相対位相誤差については、製造工程にて、比較的近い位置に設置された物標の検知を行う試験が行われ、試験によって取得された検知データから演算された相対位相誤差値を記憶している。
しかし、物標がレーダ装置1から100mほどの比較的遠方に存在する場合の相対位相誤差については、限られた製造スペースにおいて上記したような試験を行うことが困難であるため、相対位相誤差値を取得することができない。
そこで、レーダ装置1では、受信信号処理装置4は、疑似信号生成部42を備える。かかる疑似信号生成部42は、例えば、レーダ装置1から100m程度離れた遠方に存在する物標によって反射された反射信号が受信された場合に受信部3が生成する数MHz程度のビート信号を模した疑似信号を生成する。
そして、レーダ装置1では、所定の誤差演算タイミングになった場合に、制御部61が切替部43の各第1スイッチSaをOFFにし、各第2スイッチSbをONにすることによって、疑似信号生成部42から各信号処理部8へ並行して疑似信号を入力させる。
各信号処理部8は、入力される疑似信号に対して並行して信号処理を行い、信号処理後の疑似信号をADC5へ出力する。ここで、図2を参照して、信号処理前後の疑似信号について説明する。図2は、実施形態に係る信号処理前後の疑似信号の説明図である。
図2に示すように、レーダ装置1では、所定の誤差演算タイミングになった場合に、各信号処理部8には、同一の疑似信号Sig1が入力される。このため、当然ながら各信号処理部8へ入力される疑似信号Sig1間には相対位相誤差はない。
そして、各信号処理部8間に特性のバラツキがあると、可変利得増幅器81によって疑似信号を増幅する段階、フィルタ82によって疑似信号から不要な周波数成分を除去する段階、増幅器83によって疑似信号を増幅する段階で疑似信号Sig1に遅延が生じる。
このため、例えば、図2に示すように、1チャンネルの信号処理部8から出力される信号処理後の疑似信号Sig2と、2チャンネルの信号処理部8から出力される信号処理後の疑似信号Sig3との間には、相対位相誤差d1が生じる。
こうして、レーダ装置1では、100m程度離れた遠方に物標が設けられた状態で物標を検知した場合の状況を再現し、相対位相誤差が生じた信号処理後の疑似信号Sig2、Sig3が各信号処理部8からADC5へ入力される。
ADC5は、疑似信号Sig2、Sig3をAD変換してMCU6の演算部63へ出力する。演算部63は、入力される疑似信号をFFTすることによって、時間領域の疑似信号を周波数領域の疑似信号へ変換する。
その後、演算部63は、ビート周波数を含むFFT後の疑似信号に対して周波数スペクトラム解析を行うことによって、ビート周波数fu、fdを取得する。そして、検知部62は、各疑似信号間におけるビート周波数fu、fdの差分から相対位相誤差値を算出して記憶する。
検知部62は、100m程度離れた遠方の物標を検知する場合には、演算部63によって演算されて記憶された相対位相誤差値を、信号処理部8によって信号処理が行われたビート信号の補正値として使用する。そして、検知部62は、補正後のビート信号を使用して、上記した式(1)、(2)から遠方の物標の検知を行う。これにより、レーダ装置1は、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる。
また、検知部62は、比較的近い位置に存在する物標については、製造工程にて試験によって得られた相対位相誤差値を記憶しているので、この相対位相誤差値を使用してビート信号を補正することにより、正確に物標を検知することができる。
なお、演算部63は、例えば、車両100が走行中に、レーダ装置1による信号の送受信ON/OFF周期を利用し、送受信がOFFのタイミングで相対位相誤差値を演算することができる。また、誤差演算タイミングは、CPUにおけるメモリの使用率が閾値以下となったタイミングであってもよい。演算部63は、これらのタイミングで相対位相誤差値を演算することによって、CPUの処理負荷の増大を抑制することができる。
また、演算部63は、例えば、車両100の車速が一定の速度になったタイミングで相対位相誤差値を演算することもできる。これにより、演算部63は、例えば、車両100が徐行する程度の低速になり、車両100前方の物標を検知することが不要となった場合に、相対位相誤差値を演算することができる。
また、演算部63は、例えば、レーダ装置1の稼働時間が閾値を超えたタイミングや、レーダ装置1の周囲の温度が閾値を超えたタイミングで相対位相誤差値を演算することができる。これにより、演算部63は、経年劣化や周囲温度の変化によって信号処理部8の特性が変化する場合の相対位相誤差値を演算することができる。
なお、図2に示す例では、疑似信号Sig1が正弦波の場合について説明したが、疑似信号生成部42は、矩形波の疑似信号を生成することもできる。次に、図3を参照して、疑似信号生成部42が矩形波の疑似信号を生成する場合について説明する。図3は、実施形態に係る疑似信号生成部42が矩形波の疑似信号を生成した場合の説明図である。
図3に示すように、疑似信号生成部42は、矩形波の疑似信号Sig4を生成した場合、生成した疑似信号Sig4を信号処理部8へ入力する。信号処理部8は、疑似信号Sig4に対して所定の信号処理を行い、信号処理後の疑似信号Sig4をADC5へ出力する。ADC5は、疑似信号Sig4をAD変換してMCU6へ出力する。
MCU6は、デジタルに変換された矩形波の疑似信号をFFTすることによって、図3に示すように、疑似信号Sig4の周波数の逓倍の周波数にピークが現れる周波数領域の信号を取得することができる。
これにより、レーダ装置1は、ADC5による1回のAD変換によって複数種類の周波数に対応した位相データを取得することができるので、前述した製造工程での試験を行わなくても、近距離用および遠距離用の相対位相誤差値を演算することができる。
次に、図4を参照して、レーダ装置1において実行される処理について説明する。図4は、実施形態に係るレーダ装置1において実行される処理を示すフローチャートである。なお、レーダ装置1では、送信部2から送信信号が送信される毎に、図4に示す処理が実行される。
図4に示すように、送信部2によって送信信号が送信されると、MCU6は、所定の誤差演算タイミングであるか否かを判定する(ステップS101)。MCU6は、誤差演算タイミングであると判定した場合(ステップS101,Yes)、第1スイッチSaをOFFにし、第2スイッチSbをONにすることによって、疑似信号生成部42から各信号処理部8へ疑似信号を入力させる(ステップS102)。
信号処理部8は、疑似信号が入力されると、疑似信号に対して所定の信号処理を行い(ステップS103)、信号処理後の疑似信号をADC5へ出力する。ADC5は、入力される信号処理後の疑似信号をAD変換して(ステップS104)、MCU6へ出力する。
MCU6は、AD変換後の疑似信号をFFTし(ステップS105)、FFTした疑似信号に基づいて、疑似信号間の相対位相誤差値を演算する(ステップS106)。そして、MCU6は、演算した相対位相誤差値を記憶して(ステップS107)、処理を終了する。
また、MCU6は、誤差演算タイミングでないと判定した場合(ステップS101,No)、受信部3によって反射信号を受信させ(ステップS108)、反射信号と送信信号とを混合させてビート信号を生成させる(ステップS109)。そして、MCU6は、第1スイッチSaをONにし、第2スイッチSbをOFFにする。これにより、受信部3から信号処理部8へビート信号が入力される。
信号処理部8は、入力されるビート信号に対して所定の信号処理を行い(ステップS110)、信号処理後のビート信号をADC5へ出力する。ADC5は、信号処理後のビート信号をAD変換し(ステップS111)、AD変換後のビート信号をMCU6へ出力する。
MCU6は、AD変換後のビート信号をFFTし(ステップS112)、ステップS107で記憶した相対位相誤差値または製造工程において記憶した相対位相誤差値を補正値として使用してビート信号を補正する(ステップS113)。そして、MCU6は、補正後のビート信号に基づいて物標を検知し(ステップS114)、処理を終了する。
上述したように、実施形態に係るレーダ装置1は、物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ71〜7n毎に設けられ、送信信号と反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部8を備える。さらに、レーダ装置1は、ビート信号を模した疑似信号を生成し、疑似信号を信号処理の対象として複数の信号処理部8へ並行して入力する疑似信号生成部42を備える。
これにより、レーダ装置1は、疑似信号生成部42によって、例えば、数MHzの疑似信号を生成させることによって、100m程度遠方に存在する物標を検知する状況を再現することができる。したがって、レーダ装置1によれば、再現した状況で信号処理された疑似信号間の相対位相誤差値を演算し、演算結果によってビート信号を補正して、補正後のビート信号に基づいて物標を検知することによって、遠方の物標の検知精度を向上させることができる。
また、レーダ装置1では、疑似信号生成部42が受信部3のビート信号生成部32の前段に疑似信号を入力しても良いが、ビート信号生成部32の後段へ疑似信号を入力するため、疑似信号生成部42を比較的簡易な構成によって実現することができる。
具体的には、疑似信号生成部42は、疑似信号をビート信号生成部32の前段に入力する場合、例えば、100m程度遠方の物標を検知する状況を再現するために、数GHzの疑似信号に、送信信号が物標に反射したことにより生じる周波数成分を挿入する。
これに対し、疑似信号をビート信号生成部32の後段に入力すると、疑似信号生成部42は、数MHz程度の疑似信号を生成するだけで済むため、簡易な構成によって実現される。
なお、上述したレーダ装置1は一例であり、種々の変形が可能である。以下、図5〜図9を参照して変形例に係るレーダ装置について説明する。図5は、実施形態の変形例1に係るレーダ装置1aを示す説明図であり、図6は、実施形態の変形例2に係るレーダ装置1bを示す説明図であり、図7は、実施形態の変形例3に係るレーダ装置1cを示す説明図である。
また、図8および図9は、変形例3に係るレーダ装置1cの動作を示す説明図である。なお、以下では、図1に示すレーダ装置1の構成要素と同一の構成要素については、図1に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
図1では、図示を省略したが、図5に示すように、MCU6の通信部60は、通信用のクロック(以下、「CLK64」と記載する)を備える。そして、図5に示す変形例1に係るレーダ装置1aは、CLK64が発生するクロック信号が疑似信号生成部42aに入力される点が図1に示すレーダ装置1とは異なる。
かかるレーダ装置1aでは、疑似信号生成部42aが通信用のクロック信号を源信号として使用して疑似信号を生成し、信号処理部8へ入力する。このように、疑似信号生成部42aは、レーダ装置1a内部で使用されている既存のクロック信号を使用して疑似信号を生成するので、より簡易な構成によって疑似信号を生成することができる。
また、クロック信号は、矩形波である。このため、疑似信号生成部42aは、図3に示したような矩形波の疑似信号Sig4を生成することができる。したがって、レーダ装置1aによれば、演算部63は、1回のAD変換によって、複数種類の周波数に対応した位相データを取得することができるので、製造工程での試験を行わなくても、近距離用および遠距離用の相対位相誤差値を演算することができる。
また、疑似信号生成部42aは、クロック信号を増幅する増幅器91を備える。増幅器91は、例えば、受信信号処理装置4aが備えるフィルタ82用の基準バイアス電圧といった定電圧を変動させることにより、各チャンネルで飽和しない振幅の疑似信号を生成する。これにより、疑似信号生成部42aは、クロック信号の振幅が微小な場合であっても、相対位相誤差の演算に適した振幅の疑似信号を生成することができる。
また、疑似信号生成部42aは、CLK64と増幅器91との間の接続および切断を切り替えるスイッチ92を備える。疑似信号生成部42aは、制御部61から入力される制御信号に基づいて、スイッチ92のONとOFFとを切り替える周期を変化させることによって、クロック信号の周波数を変化させることができる。これにより、疑似信号生成部42aは、複数種類の疑似信号を生成することも可能である。
次に、図6に示すように、変形例2に係るレーダ装置1bは、受信信号処理装置4bの疑似信号生成部42bが備える増幅器91とスイッチ92との間に分周回路93を備える点が、図5に示すレーダ装置1aとは異なる。
これにより、疑似信号生成部42bは、クロック信号の周波数が非常に高い場合であっても、分周回路93によってクロック信号を分周して周波数を変化させることにより、クロック信号よりも周波数の低い疑似信号を生成することができる。
なお、分周回路93に代えてPLL(Phase Locked Loop)回路を設ける場合には、疑似信号生成部42bは、クロック信号よりも周波数の高い疑似信号を生成することができる。
次に、図7に示すように、変形例3に係るレーダ装置1cは、受信信号処理装置4cの疑似信号生成部42cが制御部61と接続されている点が図1に示すレーダ装置1とは異なる。レーダ装置1cでは、疑似信号生成部42cが制御部61から入力される制御信号に従い、信号処理部8の利得に応じて生成する疑似信号の振幅を調整する。
例えば、図8に示すように、可変利得増幅器81の利得が大きく、信号処理部8の出力電圧範囲d2が比較的広い場合、疑似信号生成部42cは、出力電圧範囲d2に収まる信号Sig6が信号処理部8から出力されるように振幅を増大した疑似信号Sig5を生成する。
一方、図9に示すように、可変利得増幅器81の利得が小さく、信号処理部8の出力電圧範囲d3が比較的狭い場合、疑似信号生成部42cは、出力電圧範囲d3に収まる信号Sig8が信号処理部8から出力されるように振幅を低減した疑似信号Sig7を生成する。これにより、レーダ装置1cは、各チャンネルにおいて処理される信号が飽和することを防止することができる。
なお、実施形態に係るレーダ装置1、1a、1b、1cは、信号処理部8へ疑似信号を入力して疑似信号間の相対振幅誤差値を演算する構成をさらに備えてもよい。かかる構成の場合、レーダ装置1、1a、1b、1cは、演算によって取得した疑似信号間の相対振幅誤差値を使用してビート信号の振幅を補正し、位相および振幅が補正されたビート信号に基づいて物標の検知を行う。これにより、レーダ装置1、1a、1b、1cは、物標の検知精度をさらに向上させることができる。
また、レーダ装置1、1a、1b、1cは、疑似信号間の相対振幅誤差値を演算する構成を備える場合、信号処理が行われたビート信号の振幅を補正しても良いが、可変利得増幅器81の利得を補正する構成であってもよい。
かかる構成の場合、可変利得増幅器81は、複数の信号処理部8によって信号処理が行われた疑似信号間の相対振幅誤差値に応じて利得を補正する。これにより、レーダ装置1、1a、1b、1cでは、各可変利得増幅器81が均一な振幅のビート信号を出力することができるので、物標の検知精度をさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、疑似信号が矩形波または正弦波の場合を例に挙げて説明したが、疑似信号生成部42,42a,42b,42cは、矩形波、三角波、のこぎり波、および正弦波のうち何れか一つを生成する構成であってもよい。
なお、疑似信号生成部42,42a,42b,42cは、クロック信号を源信号として使用して三角波、のこぎり波、正弦波の疑似信号を生成する場合、クロック信号の波形を加工することによって疑似信号を生成する。
1,1a,1b,1c レーダ装置
2 送信部
20 送信アンテナ
21 送信信号生成部
3 受信部
30 通信部
31 信号生成部
32 ビート信号生成部
71〜7n 受信アンテナ
4,4a,4b,4c 受信信号処理装置
40 通信部
41 増幅部
42,42a,42b,42c 疑似信号生成部
8 信号処理部
43 切替部
81 可変利得増幅器
82 フィルタ
83 増幅器
Sa 第1スイッチ
Sb 第2スイッチ
5 ADC
6 MCU
60 通信部
61 制御部
62 検知部
63 演算部
64 CLK
91 増幅器
92 スイッチ
93 分周回路
100 車両

Claims (14)

  1. 物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部と、
    前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して入力する疑似信号生成部と
    を備えることを特徴とする受信信号処理装置。
  2. 前記疑似信号生成部は、
    周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の受信信号処理装置。
  3. 前記疑似信号生成部は、
    矩形波、三角波、のこぎり波、および正弦波のうち何れか一つの前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の受信信号処理装置。
  4. 前記疑似信号生成部は、
    クロック信号を源信号として使用して前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の受信信号処理装置。
  5. 前記信号処理部は、
    入力される信号を増幅する可変利得増幅器
    を備え、
    前記疑似信号生成部は、
    前記可変利得増幅器が利得飽和を起こさない振幅となるように、前記可変利得増幅器の利得に応じて前記疑似信号の振幅を調整する
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の受信信号処理装置。
  6. 前記可変利得増幅器は、
    前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対振幅誤差値に応じて利得を補正する
    ことを特徴とする請求項5に記載の受信信号処理装置。
  7. 物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記受信アンテナによって受信された前記反射信号とに基づいてビート信号を並行して生成する複数のビート信号生成部と、
    前記複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記ビート信号に対してそれぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部と、
    前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して出力する疑似信号生成部と、
    前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する演算部と、
    前記演算部によって演算された前記相対位相誤差値を前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記ビート信号の補正値として使用し、補正後の前記ビート信号に基づいて前記物標の検知を行う検知部と
    を備えることを特徴とするレーダ装置。
  8. 前記疑似信号生成部は、
    周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項7に記載のレーダ装置。
  9. 前記疑似信号生成部は、
    矩形波、三角波、のこぎり波、および正弦波のうち何れか一つの前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載のレーダ装置。
  10. 前記疑似信号生成部は、
    前記レーダ装置内部で使用されるクロック信号を源信号として使用して前記疑似信号を生成する
    ことを特徴とする請求項7〜9のいずれか一つに記載のレーダ装置。
  11. 前記信号処理部は、
    入力される信号を増幅する可変利得増幅器
    を備え、
    前記疑似信号生成部は、
    前記可変利得増幅器が利得飽和を起こさない振幅となるように、前記可変利得増幅器の利得に応じて前記疑似信号の振幅を調整する
    ことを特徴とする請求項7〜10のいずれか一つに記載のレーダ装置。
  12. 前記演算部は、
    前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対振幅誤差値を演算し、
    前記可変利得増幅器は、
    前記相対振幅誤差値に応じて利得を補正する
    ことを特徴とする請求項11に記載のレーダ装置。
  13. 前記演算部は、
    当該レーダ装置が搭載される車両の走行中に、前記相対位相誤差値を演算する
    ことを特徴とする請求項7〜12のいずれか一つに記載のレーダ装置。
  14. 物標によって反射される送信信号の反射信号を複数の受信アンテナによって受信する工程と、
    前記複数の受信アンテナによって受信された前記反射信号のそれぞれと前記送信信号とを混合して複数のビート信号を生成する工程と、
    前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、前記複数のビート信号のそれぞれに対して信号処理を並行して行う複数の信号処理部へ前記信号処理の対象として前記疑似信号を入力する工程と、
    前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する工程と、
    演算された前記相対位相誤差値を前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記ビート信号の補正値として使用し、補正後の前記ビート信号に基づいて前記物標の検知を行う工程と
    を含むことを特徴とする物標検知方法。
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