JP2017058324A - Target information measuring device and target information measuring method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device capable of separating a plurality of targets of a same speed using a narrow band RF signal and a BB signal to detect each target distance.SOLUTION: A target information measuring device detects a Doppler frequency contained in a reflection wave when a transmission wave of a prescribed frequency is radiated onto a plurality of targets to obtain a distance from the target, and sets the number M of frequency so that the number N (N is a positive integer of 1 or more) of frequency satisfies a relation N≥M+1 when the number of the target is M (M is a positive integer of 1 or more).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ターゲットとの距離や相対速度等のターゲット情報を測定するターゲット情報測定装置及びターゲット情報測定方法に関する。   The present invention relates to a target information measuring apparatus and a target information measuring method for measuring target information such as a distance to a target and a relative speed.

車載レーダは、他車や障害物等のターゲットに向けて電波を照射し、このターゲットで反射された反射波を受信する。そして、受信波による受信信号を解析することで、当該ターゲットの存在、ターゲットとの距離(ターゲット距離)、ターゲットの相対速度を測定する。以下、ターゲットの存在、ターゲット距離、ターゲットの相対速度を総称してターゲット情報と記載する。   The in-vehicle radar emits radio waves toward a target such as another vehicle or an obstacle, and receives a reflected wave reflected by the target. Then, the presence of the target, the distance to the target (target distance), and the relative speed of the target are measured by analyzing the received signal by the received wave. Hereinafter, the presence of the target, the target distance, and the relative speed of the target are collectively referred to as target information.

このような車載レーダは、衝突軽減(ブレーキ)システムや先行車追従システム等の自動車の走行安全性を向上させるシステムとして利用されている。このときターゲットの検出分解能を向上させることは、信頼性及び走行安全性を向上させるために重要である。   Such an on-vehicle radar is used as a system for improving driving safety of an automobile such as a collision mitigation (brake) system or a preceding vehicle following system. At this time, it is important to improve the detection resolution of the target in order to improve reliability and driving safety.

一般に、照射する電波の基として使用するRF信号やベースバンド信号(BB信号)を広帯域化する事で、距離方向の検出分解能は向上する。しかしながら、検出分解能を向上しつつ、RF信号やベースバンド信号(BB信号)の帯域幅を狭くすることが望ましい。これは信号の帯域幅を狭くすることで、要求される検出分解能を備える回路設計が容易になり、またシステムコストが低減できるためである。さらに、狭いRF信号の帯域幅で所望の検出分解能を得ることができれば、使用できるチャネル数が増えるため、車載レーダ間の電波干渉が抑制される利点もある。   In general, the detection resolution in the distance direction is improved by broadening the RF signal and baseband signal (BB signal) used as the basis of the radiated radio wave. However, it is desirable to reduce the bandwidth of the RF signal and the baseband signal (BB signal) while improving the detection resolution. This is because by narrowing the signal bandwidth, circuit design with the required detection resolution can be facilitated, and the system cost can be reduced. Furthermore, if a desired detection resolution can be obtained with a narrow RF signal bandwidth, the number of channels that can be used increases, so there is an advantage that radio wave interference between in-vehicle radars is suppressed.

このような車載レーダとして、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダ、パルスレーダ、パルス圧縮レーダが知られている。また、周波数を時間的に切り替える連続波(CW:Continuous Wave)を用いる多周波CWレーダ、多周波CWレーダ方式とパルスレーダ方式を組み合わせた多周波ICW(Interrupted Continuous Wave)レーダ(非特許文献1参照)が提案されている。さらには、多周波CWレーダ方式とパルス圧縮レーダ方式を組み合わせた多周波CPC(Complementary Phase Code)レーダ方式(非特許文献2参照)が提案されている。   As such an on-vehicle radar, FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar, pulse radar, and pulse compression radar are known. Also, a multi-frequency CW radar using a continuous wave (CW: Continuous Wave) that switches the frequency in time, or a multi-frequency ICW (Interrupted Continuous Wave) radar that combines a multi-frequency CW radar system and a pulse radar system (see Non-Patent Document 1). ) Has been proposed. Furthermore, a multi-frequency CPC (Complementary Phase Code) radar system (see Non-Patent Document 2) that combines a multi-frequency CW radar system and a pulse compression radar system has been proposed.

ここで、各種の車載レーダにおいて、必要されるRF信号及びBB信号の帯域幅について検討する。図5は、周波数fが60.5[GHz]のRF信号を用いて、ターゲットを所定の検出分解能で検出する際に必要なRF信号及びBB信号の帯域幅を纏めた図である。なお、ターゲットは車載レーダの前方に位置し、ターゲット距離RはR=50[m]、速度VはV=30[km/h]であるとしている。そして、距離分解能ΔRをΔR=0.3[m]、速度分解能ΔVをΔV=0.3[km/s]とする。 Here, the bandwidth of the RF signal and BB signal required in various vehicle-mounted radars will be examined. 5, by using the RF signal of frequency f c is 60.5 [GHz], is a diagram summarizing the bandwidth of the RF signal and BB signal required in detecting the target at a predetermined detection resolution. The target is located in front of the on-vehicle radar, the target distance R is R = 50 [m], and the speed V is V = 30 [km / h]. The distance resolution ΔR is set to ΔR = 0.3 [m], and the speed resolution ΔV is set to ΔV = 0.3 [km / s].

図5において、FM−CW方式、2周波CW方式、パルス方式、パルス圧縮方式の各方式における信号帯域幅は、各方式の下段の欄に示した公式(非特許文献3参照)から算出した。また、多周波CPC方式における信号帯域幅の値は、非特許文献2における実測値を引用している。なお、2周波CW方式は、多周波CW方式において使用する周波数の数を2としたものである。   In FIG. 5, the signal bandwidth in each of the FM-CW method, the two-frequency CW method, the pulse method, and the pulse compression method was calculated from the formula (see Non-Patent Document 3) shown in the lower column of each method. In addition, the value of the signal bandwidth in the multi-frequency CPC method refers to the actual measurement value in Non-Patent Document 2. In the two-frequency CW method, the number of frequencies used in the multi-frequency CW method is two.

図5から、所望の距離分解能ΔRを達成するために、RF信号及びBB信号の帯域幅の両方を抑制できる2周波CW方式が有効であることが分かる。   From FIG. 5, it can be seen that the two-frequency CW method that can suppress both the bandwidth of the RF signal and the BB signal is effective in order to achieve the desired distance resolution ΔR.

なお、FM−CW方式とパルス/パルス圧縮方式とは、共にc/(2ΔR)で与えられる広帯域のRF信号帯域幅が必要となる。ここで、cは光速、ΔRは距離分解能である。また、多周波CPC方式は、多周波CW方式とパルス圧縮方式の組み合わせた方式であるが、組み合わせに用いたパルス圧縮と同程度の広帯域のRF信号帯域幅がやはり要求される。   Note that both the FM-CW system and the pulse / pulse compression system require a wide RF signal bandwidth given by c / (2ΔR). Here, c is the speed of light, and ΔR is the distance resolution. In addition, the multi-frequency CPC method is a method in which the multi-frequency CW method and the pulse compression method are combined. However, the RF signal bandwidth of the same level as the pulse compression used for the combination is still required.

2周波CW方式(又は多周波CW方式)は、RF信号及びBB信号の帯域幅の両方が抑制できる利点がある。しかし、車載レーダと同じ速度のターゲットが複数存在する場合、各ターゲットを個別に認識できない(各ターゲットに対応したターゲット情報を取得できない)問題がある。   The two-frequency CW method (or the multi-frequency CW method) has an advantage that both the bandwidth of the RF signal and the BB signal can be suppressed. However, when there are a plurality of targets having the same speed as the in-vehicle radar, there is a problem that each target cannot be individually recognized (target information corresponding to each target cannot be acquired).

かかる2周波CW方式における問題を、図6に示した2周波CW方式における車載レーダのブロック図(非特許文献3参照)を参照して説明する。   The problem in the two-frequency CW method will be described with reference to the block diagram of the on-vehicle radar in the two-frequency CW method shown in FIG. 6 (see Non-Patent Document 3).

先ず、ターゲット距離の算出原理を説明する。図6は、2周波CW方式の車載レーダのブロック図である。この車載レーダは、アンテナ101、アイソレータ102、ミキサ103、ローパスフィルタ(LPF)104、発振器105、アナログ−ディジタル(A/D)変換器106、フーリエ変換ユニット107、演算器109、制御器110を少なくとも含んで構成されている。なお、フーリエ変換ユニット107は、フーリエ変換器108とフーリエ変換器108との2つを備える。 First, the calculation principle of the target distance will be described. FIG. 6 is a block diagram of a two-frequency CW in-vehicle radar. This in-vehicle radar includes at least an antenna 101, an isolator 102, a mixer 103, a low-pass filter (LPF) 104, an oscillator 105, an analog-digital (A / D) converter 106, a Fourier transform unit 107, a calculator 109, and a controller 110. It is configured to include. Incidentally, the Fourier transform unit 107 is provided with two of Fourier transformer 108 1 and Fourier transformer 108 2.

そして、発振器105は、図7で示すように、2つの発信周波数f、fのRF信号(送信信号)を制御器110からの指示に従い切り替えて、アイソレータ102とミキサ103とに出力する。なお、図7においてTcは周期である。 Then, as shown in FIG. 7, the oscillator 105 switches the RF signals (transmission signals) of the two transmission frequencies f 1 and f 2 in accordance with instructions from the controller 110 and outputs them to the isolator 102 and the mixer 103. In FIG. 7, Tc is a period.

発振器105からアイソレータ102に出力されたRF信号は、アンテナ101を経由して送信波Wtとして出力される。この送信波Wtは、ターゲットTにより反射されて、受信波Wrとしてアンテナ101により受波はされる。   The RF signal output from the oscillator 105 to the isolator 102 is output as a transmission wave Wt via the antenna 101. This transmission wave Wt is reflected by the target T and received by the antenna 101 as a reception wave Wr.

受信波Wrの周波数は、相対速度VのターゲットTによりドップラー効果を受けて、送信波Wtの周波数に対してドップラー周波数f(=2V/λ、λは送信波Wtの波長)だけシフト(ドップラーシフト)する。 The frequency of the reception wave Wr is subjected to the Doppler effect by the target T having the relative velocity V, and is shifted by the Doppler frequency f d (= 2V / λ, λ is the wavelength of the transmission wave Wt) with respect to the frequency of the transmission wave Wt (Doppler). shift.

アンテナ101で受信された受信波Wrは、アイソレータ102を経由してミキサ103に入力する。ミキサ103は、発振器105からの発信周波数f,fの送信信号と受信周波数f+f,f+fの受信信号とをミキシングし、BPF104を経由してA/D変換器106に出力する。なお、A/D変換器106に入力する信号をビート信号と記載する。このビート信号の周波数が、ドップラー周波数fとなる。 The received wave Wr received by the antenna 101 is input to the mixer 103 via the isolator 102. The mixer 103 mixes the transmission signals of the transmission frequencies f 1 and f 2 and the reception signals of the reception frequencies f 1 + f d and f 2 + f d from the oscillator 105, and sends them to the A / D converter 106 via the BPF 104. Output. A signal input to the A / D converter 106 is referred to as a beat signal. The frequency of the beat signal is, the Doppler frequency f d.

発振器105から出力されるRF信号の発信周波数がf、fの時のビート信号をSf1(t)、Sf2(t)とし、車載レーダが持つ不定定数をφとすると、ビート信号Sf1(t)、Sf2(t)は、
f1(t)∝cos[2πft−4πfR/c+φ] …(1)
f2(t)∝cos[2πft−4πfR/c+φ] …(2)
の式1,2で与えられる。
When the beat signal when the transmission frequency of the RF signal output from the oscillator 105 is f 1 and f 2 is S f1 (t) and S f2 (t) and the indefinite constant of the in-vehicle radar is φ 0 , the beat signal S f1 (t) and S f2 (t) are
S f1 (t) ∝cos [2πf d t−4πf 1 R / c + φ 0 ] (1)
S f2 (t) ∝cos [2πf d t−4πf 2 R / c + φ 0 ] (2)
Are given by Equations 1 and 2.

ビート信号は、A/D変換器106でディジタル信号に変換されてフーリエ変換ユニット107に入力し、このフーリエ変換ユニット107でスペクトル位相が求められる。   The beat signal is converted into a digital signal by the A / D converter 106 and input to the Fourier transform unit 107, and the spectrum phase is obtained by the Fourier transform unit 107.

なお、送信波Wtの周波数がfである時、受信波Wrのスペクトル位相φ(=φ−4πfR/c)は、フーリエ変換器108が算出する。また、送信波Wtの周波数がfである時、受信波Wrのスペクトル位相φ(=φ−4πfR/c)は、フーリエ変換器108が算出する。 When the frequency of the transmission wave Wt is f 1 , the Fourier transformer 108 1 calculates the spectrum phase φ 1 (= φ 0 −4πf 1 R / c) of the reception wave Wr. Further, when the frequency of the transmission wave Wt is f 2 , the spectrum phase φ 2 (= φ 0 −4πf 2 R / c) of the reception wave Wr is calculated by the Fourier transformer 108 2 .

スペクトル位相の算出に用いられるフーリエ変換器108、108の選定は、制御器110から発振器105に出力されるRF信号(送信波Wt)の周波数の切替タイミング信号に同期して、フーリエ変換ユニット107に出力される指示に基づき行われる。 The Fourier transformers 108 1 and 108 2 used for the calculation of the spectrum phase are selected in synchronization with the frequency switching timing signal of the RF signal (transmitted wave Wt) output from the controller 110 to the oscillator 105, and the Fourier transform unit. This is performed based on the instruction output to 107.

演算器19は、ビート信号Sf1(t)、Sf2(t)のスペクトル位相φ,φの差分Δφが、
Δφ=φ−φ
で与えられるので、これを用いて、ターゲット距離Rを、
R=cΔφ/4π(f−f) …(3)
の式3により算出する。
The computing unit 19 calculates the difference Δφ between the spectrum phases φ 1 and φ 2 of the beat signals S f1 (t) and S f2 (t) as follows:
Δφ = φ 1 −φ 2
Therefore, using this, the target distance R is
R = cΔφ / 4π (f 2 −f 1 ) (3)
It calculates with the formula 3 of.

次に、このようなターゲット距離算出原理に基づき、図8で示すように2つのターゲットT、Tを同時に検出する場合を考える。このとき、2つのターゲットT、Tの相対速度を、それぞれV、Vとする。 Next, based on such a target distance calculation principle, consider a case where two targets T 1 and T 2 are detected simultaneously as shown in FIG. At this time, the relative speeds of the two targets T 1 and T 2 are set to V 1 and V 2 , respectively.

BPF104から出力されるビート信号は、受信波Wrni含まれるターゲットTによるビート信号Sと、ターゲットT2によるビート信号Sとの重ね合わせとなる(S=S+S)。そして、ビート信号S、Sの周波数は、それぞれドップラー周波数fd1=2V/λ、fd2=2V/λとなる。即ち、ターゲットT、Tを同時に検出する場合、ビート信号のスペクトルは、図9で示すように、ビート信号S、Sからなる2本のスペクトルが立った状態となる。 The beat signal output from the BPF 104 is a superposition of the beat signal S 1 from the target T 1 included in the received wave Wrni and the beat signal S 2 from the target T 2 (S = S 1 + S 2 ). The frequencies of the beat signals S 1 and S 2 are Doppler frequencies f d1 = 2V 1 / λ and f d2 = 2V 2 / λ, respectively. That is, when the targets T 1 and T 2 are detected at the same time, the spectrum of the beat signal is in a state in which two spectra consisting of the beat signals S 1 and S 2 stand as shown in FIG.

このとき、2つのターゲットT、Tで速度V、Vが異なる場合(V≠V)、ビート信号S、Sのドップラー周波数fd1=2V/λ、fd2=2V/λも異なる値となる(fd1≠fd2)。従って、図9で示すように、ビート信号S、Sのスペクトルは異なる周波数のスペクトルとして観測されるので、ビート信号S、Sのスペクトル位相を、それぞれ分離して求めることができる。依って、検出したスペクトル位相と式3とから、ターゲットT、Tのターゲット距離が、それぞれ個別に算出できるようになる。 At this time, when the speeds V 1 and V 2 are different between the two targets T 1 and T 2 (V 1 ≠ V 2 ), the Doppler frequencies f d1 = 2V 1 / λ and f d2 = of the beat signals S 1 and S 2 2V 2 / λ is also a different value (f d1 ≠ f d2 ). Therefore, as shown in FIG. 9, the spectrums of the beat signals S 1 and S 2 are observed as spectra having different frequencies, so that the spectrum phases of the beat signals S 1 and S 2 can be obtained separately. Therefore, the target distances of the targets T 1 and T 2 can be calculated individually from the detected spectral phase and Equation 3.

一方、ターゲットT、Tの速度V、Vが同じ場合(V=V)、ビート信号S、Sの周波数fd1=2V/λ、fd2=2V/λも同じ値となる(fd1=fd2)。従って、図10で示すように、ビート信号S、Sのスペクトルは同じ周波数となり、ビート信号S、Sのスペクトル位相を、それぞれ分離して検出することができなくなる。依って、ターゲットT、Tのターゲット距離が、それぞれ個別に算出できないという問題が発生する。 On the other hand, when the speeds V 1 and V 2 of the targets T 1 and T 2 are the same (V 1 = V 2 ), the frequencies f d1 = 2V 1 / λ and f d2 = 2V 2 / λ of the beat signals S 1 and S 2 Also have the same value (f d1 = f d2 ). Therefore, as shown in FIG. 10, the spectrums of the beat signals S 1 and S 2 have the same frequency, and the spectrum phases of the beat signals S 1 and S 2 cannot be detected separately. Therefore, there arises a problem that the target distances of the targets T 1 and T 2 cannot be calculated individually.

このような2周波CW方式の問題点を解決する方法として、特許文献1において多周波CW方式とパルス方式とを組み合わせた方式(多周波CPC方式と同等)が提案されている。   As a method for solving such problems of the two-frequency CW method, Patent Document 1 proposes a method combining the multi-frequency CW method and the pulse method (equivalent to the multi-frequency CPC method).

特開2009−244136号公報JP 2009-244136 A 特開2003−167048号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-167048 特開2009−42061号公報JP 2009-42061 A

稲葉敬之、”多周波ステップICWレーダによる多目標分離法”,電子情報通信学会論文誌B, Vol.J89−B, No.3, pp.373−383, 2006Takayuki Inaba, “Multi-target separation method by multi-frequency step ICW radar”, IEICE Transactions B, Vol. J89-B, no. 3, pp. 373-383, 2006 Masato Watanabe, Manabu Akita, Takayuki Inaba, ”Millimeter Wave Radar using Stepped Frequency Complementary Phase Code Modulation” , ITS WORLD CONGRESS TOKYO 2013, 2013Masato Watanabe, Manabu Akita, Takayuki Inaba, “Millimeter Wave Radar using Stepped Frequency Complementary Phase Code Modulation”, TOS WOR G 桐本哲郎, ”自動車レーダの基礎”MWE2007 Digest, 2007Tetsuro Kirimoto, “Fundamentals of Automotive Radar” MWE 2007 Digest, 2007

しかしながら、上述した特許文献1にかかる構成では、パルス信号を用いることによりRF信号やBB信号が広帯域となるため、回路設計が難しくなると共に、システムコストが増大する問題がある。   However, in the configuration according to Patent Document 1 described above, since the RF signal and the BB signal have a wide band by using the pulse signal, there is a problem that the circuit design becomes difficult and the system cost increases.

また、特許文献2は、送信波に通常の2周波CWの波形を用いて受信波と高速な鋸波をミキシングすることで、同じ速度の複数ターゲットを分離して検出するので、RF信号(送信波)の帯域幅は狭帯域で済む利点がある。しかし、BB信号の帯域幅は鋸波の影響で広帯域になってしまうので、回路設計が難しくなると共に、システムコストが増大する問題がある。   Further, Patent Document 2 uses a normal two-frequency CW waveform as a transmission wave to mix a reception wave and a high-speed sawtooth wave, thereby separately detecting a plurality of targets having the same speed. Wave) has the advantage that it can be narrow. However, since the bandwidth of the BB signal becomes wide due to the influence of the sawtooth wave, there is a problem that circuit design becomes difficult and system cost increases.

また、特許文献3は、A/D変換のサンプル周波数と同期したタイミングで、送信電波の送信周波数を切り替えるが、この方式でもRF信号が広帯域になるという問題がある。なお、特許文献3においてはRF信号の帯域幅は、1[GHz]としている。   In Patent Document 3, the transmission frequency of the transmission radio wave is switched at a timing synchronized with the sample frequency of A / D conversion. However, even in this method, there is a problem that the RF signal has a wide band. In Patent Document 3, the bandwidth of the RF signal is 1 [GHz].

そこで、本発明の主目的は、狭帯域なRF信号及びBB信号を用いて同じ速度の複数ターゲットを分離して検出できるターゲット情報測定装置及びターゲット情報測定方法を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a target information measuring apparatus and a target information measuring method capable of separately detecting a plurality of targets having the same speed using narrow band RF signals and BB signals.

上記課題を解決するため、
複数のターゲットに所定周波数の送信波を照射した際の反射波に含まれるドップラー周波数を検出して、ターゲットとの距離を求めるターゲット情報測定装置にかかる発明は、ターゲットの数をM(Mは1以上の正の整数)としたとき、送信波が周波数の数N(Nは1以上の正の整数)がN≧M+1の関係を満たすように当該周波数の数Mを設定したことを特徴とする。
To solve the above problem,
The invention according to the target information measuring apparatus for detecting the Doppler frequency included in the reflected wave when a plurality of targets are irradiated with a transmission wave having a predetermined frequency and determining the distance to the target is provided with the number of targets M (M is 1). The number M of frequencies is set so that the number N of frequencies (N is a positive integer greater than or equal to 1) satisfies the relationship N ≧ M + 1. .

また、複数のターゲットに所定周波数の送信波を照射した際の反射波に含まれるドップラー周波数を検出して、ターゲットとの距離を求めるターゲット情報測定方法にかかる発明は、ターゲットの数をM(Mは1以上の正の整数)としたとき、送信波が周波数の数N(Nは1以上の正の整数)がN≧M+1の関係を満たすように当該周波数の数Mを設定したことを特徴とする。   Further, the invention relating to the target information measuring method for detecting the Doppler frequency included in the reflected wave when a plurality of targets are irradiated with the transmission wave of the predetermined frequency and obtaining the distance to the target is provided with M (M Is a positive integer greater than or equal to 1), the number of frequencies M is set so that the number N of frequencies (N is a positive integer greater than or equal to 1) satisfies the relationship N ≧ M + 1. And

本発明によれば、複雑な回路設計を行うことなく、安価に、狭帯域なRF信号及びBB信号を用いて同じ速度の複数ターゲットのターゲット距離が分離して検出できるようになる。
According to the present invention, it is possible to separately detect target distances of a plurality of targets having the same speed by using narrow-band RF signals and BB signals at low cost without performing complicated circuit design.

実施形態にかかるターゲット情報測定装置のブロック図である。It is a block diagram of the target information measuring device concerning an embodiment. 発振器における発信周波数を例示した図である。It is the figure which illustrated the oscillation frequency in an oscillator. 仮定ターゲット数減少モードにおける実際のターゲット数を求める手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure which calculates | requires the actual number of targets in hypothetical target number reduction mode. 仮定ターゲット数増加モードにおける実際のターゲット数を求める手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure which calculates | requires the actual number of targets in the assumption target number increase mode. 関連技術の説明に適用されるターゲットを所定の検出分解能で検出する際に必要なRF信号及びBB信号の帯域幅を纏めた図である。It is the figure which put together the bandwidth of RF signal and BB signal which are required when detecting the target applied to description of related technology with predetermined detection resolution. 関連技術の説明に適用される2周波CW方式における車載レーダのブロック図である。It is a block diagram of the vehicle-mounted radar in a 2 frequency CW system applied to description of related technology. 関連技術の説明に適用される2つの発信周波数のRF信号を例示した図である。It is the figure which illustrated RF signal of two oscillation frequencies applied to explanation of related technology. 関連技術の説明に適用される2つのターゲットを同時に検出する場合の車載レーダのブロック図である。It is a block diagram of the vehicle-mounted radar in the case of detecting simultaneously two targets applied to description of related technology. 関連技術の説明に適用される異なる周波数の2つのスペクトルを例示した図である。It is the figure which illustrated two spectra of a different frequency applied to description of related technology. 関連技術の説明に適用される同じ周波数の2つのスペクトルを例示した図である。It is the figure which illustrated two spectra of the same frequency applied to description of related technology.

本発明の実施形態を説明する。図1は、実施形態にかかるターゲット情報測定装置2のブロック図である。ターゲット情報測定装置2は、少なくとも、アンテナ11、アイソレータ12、ミキサ部13、発振器15、フーリエ変換ユニット17、演算器19、制御器20を備えている。また、ミキサ部13は、ミキサ13a、バンドパスフィルタ(BPF)13b、アナログ−ディジタル(A/D)変換器13cを含んでいる。   An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a target information measuring apparatus 2 according to the embodiment. The target information measuring device 2 includes at least an antenna 11, an isolator 12, a mixer unit 13, an oscillator 15, a Fourier transform unit 17, a calculator 19, and a controller 20. The mixer unit 13 includes a mixer 13a, a bandpass filter (BPF) 13b, and an analog-digital (A / D) converter 13c.

ターゲットTはM個のターゲットT〜Tからなり、各ターゲットTはそれぞれ同じ速度で運動しているとする。なお、図1には、ターゲットTも併せて図示しているが、当該ターゲットTはターゲット情報測定装置2を構成しないことを敢えて付言する。 The target T is composed of M targets T 1 to T M , and each target T is moving at the same speed. In FIG. 1, the target T is also illustrated, but it is added that the target T does not constitute the target information measuring device 2.

そして、ターゲット情報測定装置2は複数のターゲットTを識別して、各ターゲットのターゲット情報を取得する。なお、ターゲット情報は、ターゲットの存在、ターゲット距離、ターゲットの相対速度を総称する用語である。   Then, the target information measuring device 2 identifies a plurality of targets T and acquires target information for each target. The target information is a term that collectively refers to the presence of the target, the target distance, and the relative speed of the target.

このように複数のターゲットTのターゲット情報を取得するために、フーリエ変換ユニット17はN個のフーリエ変換器18〜18により構成されている。以下、各フーリエ変換器18〜18は、処理対象とする信号の周波数が異なるだけなので、共通の説明に関してはフーリエ変換器18又はフーリエ変換器18のように記載することがある。 Thus, in order to acquire the target information of the plurality of targets T, the Fourier transform unit 17 is configured by N Fourier transformers 18 1 to 18 N. In the following, each of the Fourier transformers 18 1 to 18 N is different only in the frequency of the signal to be processed, and therefore the common description may be described as the Fourier transformer 18 or the Fourier transformer 18 i .

また、発振器15は、N個の発信周波数f〜fのRF信号(送信信号)G3を出力する。図2は、発振器15における発信周波数f〜fを例示した図である。この場合も、発信周波数f〜fを発信周波数f又は発信周波数fと記載することがある。 The oscillator 15 outputs RF signals (transmission signals) G3 having N transmission frequencies f 1 to f N. FIG. 2 is a diagram illustrating transmission frequencies f 1 to f N in the oscillator 15. Again, there may be described the oscillation frequency f 1 ~f N and oscillation frequency f or transmission frequency f i.

なお、ターゲットTの数M、及び、フーリエ変換器18の数Nや発信周波数fの周波数の数Nは、1以上の正の整数であり後述するようにN≧M+1の関係を満たすことが要求される。   The number M of the targets T, the number N of the Fourier transformers 18 and the number N of the frequencies of the transmission frequency f are positive integers of 1 or more, and it is required to satisfy the relationship of N ≧ M + 1 as will be described later. Is done.

制御器20は、発振器15に周波数切替指令G1を出力すると共に、この周波数切替指令G1に同期してFET切替指令G2をフーリエ変換ユニット17に出力する。これにより、発振器15は周波数切替指令G1で指定された発信周波数f〜fの送信信号G3をアイソレータ12とミキサ部13とに出力する。また、フーリエ変換ユニット17は、FET切替指令G2で指定された発信周波数f〜fに対応したフーリエ変換器18〜18を選定し、当該選定されたフーリエ変換器18〜18がFFT変換処理を行う。 The controller 20 outputs a frequency switching command G1 to the oscillator 15, and outputs an FET switching command G2 to the Fourier transform unit 17 in synchronization with the frequency switching command G1. As a result, the oscillator 15 outputs the transmission signal G3 having the transmission frequencies f 1 to f N specified by the frequency switching command G 1 to the isolator 12 and the mixer unit 13. Further, the Fourier transform unit 17, selects the Fourier transformer 18 1 ~ 18 N corresponding to the oscillation frequency f 1 ~f N specified in the FET switching command G2, the selected the Fourier transformer 18 1 ~ 18 N Performs the FFT conversion process.

このような概略構成のターゲット情報測定装置2は、以下のように動作する。先ず、発振器15からアイソレータ12に出力された送信信号G3は、アンテナ11から送信波WtとしてターゲットTに向けて照射される。照射された送信波Wtは、ターゲットTで反射されて受信波Wrとしてアンテナ11で受波される。   The target information measuring apparatus 2 having such a schematic configuration operates as follows. First, the transmission signal G3 output from the oscillator 15 to the isolator 12 is irradiated from the antenna 11 toward the target T as the transmission wave Wt. The irradiated transmission wave Wt is reflected by the target T and received by the antenna 11 as a reception wave Wr.

送信波WtがターゲットTで反射される際には、ドップラー効果による変調を受ける。即ち、速度V〜VのターゲットT〜Tにより、受信波Wrの発信周波数は、送信波Wtの周波数に対してドップラー周波数fd1(=2V/λ)〜ffdM(=2V/λ)だけドップラーシフトした周波数となる。 When the transmission wave Wt is reflected by the target T, it is modulated by the Doppler effect. That is, the target T 1 through T M of the speed V 1 ~V M, oscillation frequency of the received wave Wr is the Doppler frequency f d1 with respect to the frequency of the transmission wave Wt (= 2V 1 / λ) ~ff dM (= 2V The frequency is Doppler shifted by M / λ).

この受信波Wrは、アンテナ11で受波され、受信信号としてアイソレータ12を経由してミキサ部13に入力する。ミキサ部13は、受信信号と送信信号とのミキシングを行い、BPF104を経由してビート信号として、A/D変換器13cに出力する。   The received wave Wr is received by the antenna 11 and input to the mixer unit 13 via the isolator 12 as a received signal. The mixer unit 13 mixes the reception signal and the transmission signal, and outputs the result to the A / D converter 13c as a beat signal via the BPF 104.

送信信号G3の周波数がf(i=1〜N)の場合のビート信号S(t,f)は、
(t,f)=ΣB …(4)
で与えられる。なお、Σはjについて1〜M間での和を意味する。ここで、Bは、
=A・sin[2πfdjt+φ−4πf/c]
である。Bは、各ターゲットTで反射された受信波Wrによる受信信号のビート信号である。即ち、式4のビート信号S(t,f)は、各ターゲットTからの受信信号に基づくビート信号の和である。また、Rは各ターゲットTのターゲット距離、AはターゲットTからの受信信号から求めたビート信号の振幅、φは不定定数である。
When the frequency of the transmission signal G3 is f i (i = 1 to N), the beat signal S M (t, f i ) is
S M (t, f i ) = ΣB j (4)
Given in. Note that Σ means the sum between 1 and M for j. Where B j is
B j = A j · sin [2πf dj t + φ 0 -4πf i R j / c]
It is. B j is a beat signal of the received signal by the received wave Wr reflected by each target T j . That is, the beat signal S M (t, f i ) in Expression 4 is the sum of the beat signals based on the received signals from the respective targets T. R j is the target distance of each target T j , A j is the amplitude of the beat signal obtained from the received signal from the target T j , and φ 0 is an indefinite constant.

そして、ビート信号は、A/D変換器13cによりディジタル信号に変換され、フーリエ変換ユニット17でFFT変換処理が行われてスペクトル位相が算出される。このとき、制御器20が、発振器15に対して周波数切替指令G1によりfの発信周波数を出力するように指示したとすると、フーリエ変換ユニット17に対しては発信周波数fに対応したフーリエ変換器18がFFT変換処理を行うように指示される。 The beat signal is converted into a digital signal by the A / D converter 13c, and an FFT conversion process is performed by the Fourier transform unit 17 to calculate a spectrum phase. At this time, controller 20, when instructed to output the oscillation frequency f i the frequency switching command G1 relative to oscillator 15, the Fourier transform corresponding to the oscillation frequency f i for the Fourier transform unit 17 The unit 18 i is instructed to perform the FFT conversion process.

演算器19は、フーリエ変換器18により算出されたスペクトル位相を用いて、ターゲット距離Rを算出する。 The computing unit 19 calculates the target distance R i using the spectral phase calculated by the Fourier transformer 18 i .

次に、ターゲット距離の算出手順を説明する。なお、説明を簡単にするため、速度が同じ2つのターゲットT、Tを考える。 Next, the procedure for calculating the target distance will be described. For simplicity of explanation, two targets T 1 and T 2 having the same speed are considered.

この場合、ターゲットT、Tによるドップラー周波数は、fd1、fd2であり、これらはfd1=fd2(≡f)となる。従って、式4に示すビート信号S(t,f)は、
(t,f)=B+B …(5)
の式5で与えられる。ここで、B及びBは、
=A・sin[2πft+φ−4πf/c]
=A・sin[2πft+φ−4πf/c]
である。
In this case, the Doppler frequencies by the targets T 1 and T 2 are f d1 and f d2 , and these are f d1 = f d2 (≡f d ). Therefore, the beat signal S M (t, f i ) shown in Equation 4 is
S 2 (t, f i ) = B 1 + B 2 (5)
Is given by Equation 5. Where B 1 and B 2 are
B 1 = A 1 · sin [2πf d t + φ 0 -4πf i R 1 / c]
B 2 = A 2 · sin [2πf d t + φ 0 -4πf i R 2 / c]
It is.

このビート信号S(t)を変形すると、
(t,f)=A12(f)・sin[2πft+Φ12(f)] …(6)
となる。ここで、{A12(f)}及びΦ12(f)は、
{A12(f)}=A +A +2Acos[K・f(R−R)] …(7)
Φ12(f)≡φ−K・f・R+tan−1[X(A,A,R,R,f)] …(8)
である。
When this beat signal S 2 (t) is transformed,
S 2 (t, f i ) = A 12 (f i ) · sin [2πf d t + Φ 12 (f i )] (6)
It becomes. Where {A 12 (f i )} 2 and Φ 12 (f i ) are
{A 12 (f i)} 2 = A 1 2 + A 2 2 + 2A 1 A 2 cos [K · f i (R 2 -R 1)] ... (7)
Φ 12 (f i) ≡φ 0 -K · f i · R 1 + tan -1 [X (A 1, A 2, R 1, R 2, f i)] ... (8)
It is.

なお、Kは定数であり、
K≡4π/c …(9)
で与えられ、また関数X(A,A,R,R,f)は、
X(A,A,R,R,f)≡A・sin(K・f(R−R))/[A+A・cos(K・f(R−R))] …(10)
で与えられる。
K is a constant,
K≡4π / c (9)
And the function X (A 1 , A 2 , R 1 , R 2 , f i ) is
X (A 1 , A 2 , R 1 , R 2 , f i ) ≡A 2 · sin (K · f i (R 2 −R 1 )) / [A 1 + A 2 · cos (K · f i (R 2 -R 1))] ... ( 10)
Given in.

各ターゲットT、Tが同じ速度の場合、式6から、ビート信号S(t,f)は、単一のドップラー周波数fのみを含むようになる。 If each target T 1 , T 2 has the same speed, from Equation 6, the beat signal S 2 (t, f i ) will contain only a single Doppler frequency f d .

式6〜式8で示したビート信号の振幅A12(f)と位相Φ12(f)とは観測結果に基づく値であり、発振器15から出力される送信信号G3の発信周波数fを変えた場合に、それぞれ異なる値を取る。 The amplitude A 12 (f i ) and the phase Φ 12 (f i ) of the beat signal expressed by the equations 6 to 8 are values based on the observation result, and the transmission frequency f i of the transmission signal G 3 output from the oscillator 15. When changing, each takes a different value.

N個の発信周波数f〜fの場合には、式7と式8は、それぞれN個の式が成り立つ。従って、式の総数は2N個となる。そして、式7及び式8に含まれる未知数は、A、A、φ、R、Rの計5個である。従って、周波数の数Nはターゲットの数M(=2)より1多い数(N≧M+1)であれば、方程式の数(=2N≧2(M+1)=6)が未知数の数より多くなるので、式7と式8に含まれる未知数A、A、φ、R、Rを決定することができる(即ち、式7と式8の連立方程式を解くことができる)。 In the case of N transmission frequencies f 1 to f N , Expressions 7 and 8 each have N expressions. Therefore, the total number of expressions is 2N. The unknowns contained in Equations 7 and 8, A 1, A 2, φ 0, R 1, a total of five R 2. Therefore, if the number of frequencies N is one more than the number of targets M (= 2) (N ≧ M + 1), the number of equations (= 2N ≧ 2 (M + 1) = 6) will be greater than the number of unknowns. The unknowns A 1 , A 2 , φ 0 , R 1 , R 2 included in Equations 7 and 8 can be determined (ie, simultaneous equations of Equations 7 and 8 can be solved).

これにより、同じ速度で運動する2つのターゲットT、Tのターゲット距離R、Rを分離(識別)して算出できるようになる。 As a result, the target distances R 1 and R 2 of the two targets T 1 and T 2 that move at the same speed can be separated (identified) and calculated.

次に、同じ速度のターゲットが複数ある場合について説明する。   Next, a case where there are a plurality of targets having the same speed will be described.

ターゲットT〜Tが同じ速度の場合には、式4で示すビート信号に含まれるドップラー周波数は、全て等しい値となる(fd1=fd2=…=fdM≡f)。 When the targets T 1 to T M have the same speed, the Doppler frequencies included in the beat signal shown in Expression 4 are all equal (f d1 = f d2 =... = F dM ≡f d ).

即ち、式4のビート信号は同じドップラー周波数fを持つM個の成分の和となり、
(t,f)=A12…M(f)・sin[2πft+Φ12…M(f)] …(11)
で与えられる。
That is, the beat signal of Equation 4 is the sum of M components having the same Doppler frequency f d ,
S M (t, f i ) = A 12... M (f i ) · sin [2πf d t + Φ 12... M (f i )] (11)
Given in.

また、式4のビート信号は、
(t,f)=S(M−1)(t,f)+A・sin[2πft+φ−4πf/c] …(12)
(M−1)(t,f)=A12…(M−1)(f)・sin[2πft+Φ12…(M−1)(f)] …(13)
のように帰納的に表現することができる。
Also, the beat signal of Equation 4 is
S M (t, f i ) = S (M−1) (t, f i ) + A M · sin [2πf d t + φ 0 −4πf i R M / c] (12)
S (M-1) (t, f i ) = A 12 (M−1) (f i ) · sin [2πf d t + Φ 12 (M−1) (f i )] (13)
Can be expressed inductively.

ターゲットTが、M個存在する場合のビート信号S(t,f)の振幅及び位相と、ターゲットTが(M−1)個存在する場合のビート信号S(M−1)(t,f)の振幅及び位相との関係は、
{A12…M(f)}={A12…(M−1)(f)}
+2A12…(M−1)(f)・Acos[α(Φ12…(M−1)(f),R,f,φ)] …(14)
Φ12…M(f)=Φ12…(M−1)(f)+tan−1[β(A12…(M−1)(f),A,R,f,φ)] …(15)
で与えられる。
The amplitude and phase of the beat signal S M (t, f i ) when there are M targets T, and the beat signal S (M−1) (t, f) when there are (M−1) targets T. The relationship between the amplitude and phase of f i ) is
{A 12... M (f i )} 2 = {A 12... (M−1) (f i )} 2 +
A M 2 + 2A 12 (M−1) (f i ) · A M cos [α (Φ 12 (M−1) (f i ), R M , f i , φ 0 )] (14)
Φ 12... M (f i ) = Φ 12... (M−1) (f i ) + tan −1 [β (A 12... (M−1) (f i ), A M , R M , f i , φ 0 )] ... (15)
Given in.

ここで、
α(Φ12…(M−1)(f),R,f,φ)=φ−4πf/c+Φ12…(M−1)(f) …(16)
β(A12…(M−1)(f),A,R,f,φ)=A・sin(α(Φ12…(M−1)(f),R,f,φ))/[A12…(M−1)(f)+A・cos(α(Φ12…(M−1)(f),R,f,φ))] …(17)
である。
here,
α (Φ 12... (M−1) (f i ), R M , f i , φ 0 ) = φ 0 −4π f i R M / c + Φ 12 (M−1) (f i ) (16)
β (A 12... (M−1) (f i ), A M , R M , f i , φ 0 ) = A M · sin (α (Φ 12... (M−1) (f i ), R M , f i, φ 0)) / [A 12 ... (M-1) (f i) + A M · cos (α (Φ 12 ... (M-1) (f i), R M, f i, φ 0 ))] ... (17)
It is.

式14〜式17に対し、ターゲット数Mに関する帰納法を適用することで、ビート信号の振幅A12…M(f)及び位相Φ12…M(f)は、振幅A〜A、位相φ、及び、ターゲット距離R〜Rで表した連立方程式として表現できる。 By applying an induction method for the number of targets M to the equations 14 to 17, the amplitudes A 12... M (f i ) and the phases Φ 12... M (f i ) of the beat signal are amplitudes A 1 to A M. , Phase φ 0 , and simultaneous equations expressed by target distances R 1 to R M.

ここで、ビート信号の振幅A12…M(f)及び位相Φ12…M(f)は、測定で得られる既知変数である。また、振幅A〜A、位相φ、ターゲット距離R〜Rは未知変数である。 Here, the amplitudes A 12... M (f i ) and the phases Φ 12... M (f i ) of the beat signal are known variables obtained by measurement. In addition, the amplitudes A 1 to A M , the phase φ 0 , and the target distances R 1 to R M are unknown variables.

発信周波数fがN個の場合には、ビート信号の振幅A12…M(f)及び位相Φ12…M(f)は、振幅A〜A、位相φ、及び、ターゲット距離R〜Rで表現した総数2N個の方程式となる。 When the number of transmission frequencies f i is N, the amplitudes A 12... M (f i ) and the phases Φ 12... M (f i ) of the beat signal have amplitudes A 1 to A M , phase φ 0 , and target. The total number of equations expressed by the distances R 1 to R M is 2N.

一方、未知変数は、振幅A〜A、位相φ、ターゲット距離R〜Rであり、その総数は2M+1個である。 On the other hand, unknown variables are amplitudes A 1 to A M , phase φ 0 , target distances R 1 to R M , and the total number is 2M + 1.

従って、発信周波数の数NをM+1以上(Mはターゲット数)に設定すれば、2N個の連立方程式が解けて、所望のターゲット距離R〜Rを算出することが可能となる。 Therefore, if the number N of transmission frequencies is set to M + 1 or more (M is the number of targets), 2N simultaneous equations can be solved and desired target distances R 1 to R M can be calculated.

このように、測定に使用すべき発信周波数の数Nはターゲットの数Mに依存する。従って、ターゲット数を決定する必要がある。   Thus, the number N of transmission frequencies to be used for measurement depends on the number M of targets. Therefore, it is necessary to determine the number of targets.

ターゲット数Mを決定する方法として、ターゲット数Mを事前に仮定した上で測定を行い、測定結果に応じて仮定したターゲット数Mを変えて測定を繰り返すという方法が挙げられる。 As a method of determining the target number M, was measured on assuming the target number M in advance, a method may be mentioned that the measurement is repeated by changing the target number M A which is assumed according to the measurement results.

具体的には、ターゲット距離を算出する方程式として、式14〜式17を用い、2M+1個の未知変数[振幅A〜AMA、位相φ、ターゲット距離R〜RMA]を仮定した方程式を立てる。 Specifically, as equations for calculating the target distance, Expressions 14 to 17 are used, and 2M A +1 unknown variables [amplitude A 1 to A MA , phase φ 0 , target distance R 1 to R MA ] are assumed. Establish the equation.

そして、この方程式を解くために、N=M+1個の発信周波数f(i=1〜N)でビート信号の振幅A12…M(f)及び位相Φ12…M(f)を求めて、ターゲット距離R〜RMAを算出する。 In order to solve this equation, the amplitude A 12... M (f i ) and the phase Φ 12... M (f i ) of the beat signal at N = M A +1 transmission frequencies f i (i = 1 to N). To calculate the target distances R 1 to R MA .

この場合、仮定したターゲット数Mが、実際のターゲット数Mよりも大きい場合には、算出したターゲット距離R〜RMAのうちで同じ値を取るものが少なくとも2つ以上現れる。即ち、実際のターゲット数より多い数の方程式に基づきターゲット距離を算出したため、同じターゲットに対して複数の方程式を解いている場合が生じ、この重複した方程式の解(ターゲット距離)が、同じ値となるためである。 In this case, it assumed target number M A is, if the actual larger than the target number M is, shall take the same value among the calculated target distance R 1 to R MA appear at least two. That is, since the target distance is calculated based on a larger number of equations than the actual number of targets, there are cases where a plurality of equations are solved for the same target, and the solution (target distance) of this duplicated equation has the same value. It is to become.

このように、仮定したターゲット数が、実際のターゲット数に一致しているか否かは、判断できない。
即ち、仮定したターゲット数Nassumと実際のターゲット数Nrealとには、(a)Nassum≦Nreal、(b)Nassum≧Nrealの2つの場合が存在する。
In this way, it cannot be determined whether or not the assumed number of targets matches the actual number of targets.
That is, there are two cases of (a) N assum ≤ N real and (b) N assum ≥ N real in the assumed target number N assum and the actual target number N real .

そこで、「算出したターゲット距離R〜RMAで同じ値を取るものが2つ以上現れなくなったとき、仮定したターゲット数Nassumは実際のターゲット数Nrealを示していると判断する処理を行う(適正ターゲット数判断処理)。 Therefore, “when two or more of the calculated target distances R 1 to R MA that have the same value do not appear, a process of determining that the assumed target number N assum indicates the actual target number N real is performed. (Appropriate target number judgment process).

図3、図4は、適正ターゲット数判断処理を示すフローチャートである。この適正ターゲット数判断処理は、演算器19が行う者とするが、図示しないシステム制御部が行っても良い。   3 and 4 are flowcharts showing the appropriate target number determination processing. The appropriate target number determination process is performed by the operator 19, but may be performed by a system control unit (not shown).

適正ターゲット数判断処理の主な流れは、仮定ターゲット数Nassumを仮定し、そのときの各ターゲットのターゲット距離を算出する算出サイクルを行う。そして、同じ値のターゲット距離が無くなるまで仮定ターゲット数Nassumを変えて算出サイクルを繰り返し行う。これにより得られた仮定ターゲット数Nassumを実際のターゲット数Nrealとする。 The main flow of the appropriate target number determination process assumes an assumed target number N assum and performs a calculation cycle for calculating the target distance of each target at that time. Then, the calculation cycle is repeated by changing the assumed target number N assum until there is no target distance of the same value. The assumed target number N assum obtained in this way is set as the actual target number N real .

なお、算出サイクルを行うか否かの判断は、同じ値のターゲット距離が存在するか否かにより判断する。但し、同じ値のターゲット距離は、厳密に同じ値ではなく、距離分解能の範囲であれば同じ値とする。   Whether or not to perform the calculation cycle is determined based on whether or not a target distance having the same value exists. However, the target distance of the same value is not exactly the same value, and is the same value within the range of distance resolution.

このとき、(A)Nassum≧Nrealの場合(仮定ターゲット数減少モード)と、(B)Nassum≦Nrealの場合(仮定ターゲット数増加モード)とで処理が異なる。図3は、仮定ターゲット数減少モードにおける実際のターゲット数Nrealを求める手順を示し、図4は仮定ターゲット数増加モードにおける実際のターゲット数Nrealを求める手順を示している。 At this time, the processing is different between (A) N assum ≧ N real (assumed target number decrease mode) and (B) N assum ≦ N real (assumed target number increase mode). Figure 3 shows the procedure for obtaining the actual target number N real in assuming the target number reducing mode, Figure 4 shows a procedure for determining the actual target number N real in assuming the target number increasing mode.

(A)Nassum≧Nrealの場合(仮定ターゲット数減少モード)
ステップSA1,SA2: 先ず、ターゲット数を仮定して、これを仮定ターゲット数Nassumとしてセットする。その後、セットされた仮定ターゲット数Nassumを用いて上述した式に従い各ターゲット距離を算出する。
(A) When N assum ≥ N real (assumed target number reduction mode)
Steps SA1 and SA2: First, the number of targets is assumed, and this is set as the assumed number of targets N assum . Thereafter, each target distance is calculated according to the above-described equation using the set assumed target number N assum .

ステップSA3: 次に、算出された各ターゲット距離に同じ値のものが存在するか否かを判断する。ターゲット距離に同じ値のものが存在する場合は、ステップSA4に進み、ターゲット距離に同じ値のものが存在しない場合はステップSA5に進む。   Step SA3: Next, it is determined whether or not the calculated target distances have the same value. If there is a target distance having the same value, the process proceeds to step SA4, and if there is no target distance having the same value, the process proceeds to step SA5.

ステップSA4: 算出された各ターゲット距離に同じ値のものが存在する場合は、仮定ターゲット数Nassumを「1」減らしながら算出サイクルを繰り返す。
ステップSA5: 算出サイクルを繰り返すことにより、仮定ターゲット数Nassumが実際のターゲット数Nrealと等しくなるときがある。そこで、このときの仮定ターゲット数Nassumを実際のターゲット数Nrealとする。
Step SA4: If the calculated target distances have the same value, the calculation cycle is repeated while reducing the assumed target number N assum by “1”.
Step SA5: By repeating the calculation cycle, the assumed target number N assum may become equal to the actual target number N real . Therefore, the assumed target number N assum at this time is set as the actual target number N real .

(B)Nassum≦Nrealの場合(仮定ターゲット数増加モード)
ステップSB1,SB2: 先ず、ターゲット数を仮定して、これを仮定ターゲット数Nassumとしてセットする。その後、セットされた仮定ターゲット数Nassumを用いて上述した式に従い各ターゲット距離を算出する。
(B) When N assum ≦ N real (assumed target number increase mode)
Steps SB1, SB2: First, the number of targets is assumed, and this is set as the assumed number of targets N assum . Thereafter, each target distance is calculated according to the above-described equation using the set assumed target number N assum .

ステップSB3: 次に、算出された各ターゲット距離に同じ値のものが存在するか否かを判断する。ターゲット距離に同じ値のものが存在する場合は、ステップSB4に進み、ターゲット距離に同じ値のものが存在しない場合はステップSB5に進む。   Step SB3: Next, it is determined whether or not the calculated target distances have the same value. If the target distance has the same value, the process proceeds to step SB4. If the target distance has the same value, the process proceeds to step SB5.

ステップSB4: 算出された各ターゲット距離に同じ値のものが存在しない場合は、仮定ターゲット数Nassumを「1」増加させながら算出サイクルを繰り返す。 Step SB4: If the calculated target distances do not have the same value, the calculation cycle is repeated while increasing the assumed target number N assum by “1”.

ステップSB5: 算出サイクルを繰り返すことにより、算出された各ターゲット距離に同じ値のものが存在する場合が起きる。この場合の仮定ターゲット数Nassumは、実際のターゲット数Nrealより「1」多いので、仮定ターゲット数Nassum−1を実際のターゲット数Nrealとする。 Step SB5: By repeating the calculation cycle, there is a case where the calculated target distances have the same value. Since the assumed target number N assum in this case is “1” more than the actual target number N real , the assumed target number N assum −1 is set as the actual target number N real .

以上説明した構成により、使用する発振周波数がN個の場合、送信波Wtの帯域幅は、公知技術における2周波CW方式場合のN倍となり、ターゲットの数は概ね数個になる。   With the configuration described above, when N oscillation frequencies are used, the bandwidth of the transmission wave Wt is N times that in the case of the two-frequency CW method in the known technology, and the number of targets is approximately several.

図5で示した、旧来の2周波CWの送信信号G3帯域幅(1.4MHz)に対して、本実施形態にかかる方法では送信波Wtの帯域幅は数MHz程度と見積もられ、ベースバンド信号帯域幅も数MHz程度と見積もられる。   In contrast to the conventional two-frequency CW transmission signal G3 bandwidth (1.4 MHz) shown in FIG. 5, in the method according to this embodiment, the bandwidth of the transmission wave Wt is estimated to be about several MHz. The signal bandwidth is also estimated to be about several MHz.

一方で、特許文献1〜3にかかる方式では、送信信号G3の帯域幅やベースバンド信号の帯域幅は広帯域になる。
例えば、特許文献1において多周波CW方式とパルス方式を組み合わせた場合、時間波形をレーダに用いる方式(多周波CPC方式と同等)では、図5で示したように送信信号やベースバンド信号の帯域幅は数百MHzと広帯域になる。
また、特許文献2にかかる方式は、送信波に通常の2周波CWの波形を用い、受信部において受信波と高速な鋸波をミキシングするので、BB信号(受信部)の帯域幅は鋸波の影響で広帯域になる。
On the other hand, in the methods according to Patent Documents 1 to 3, the bandwidth of the transmission signal G3 and the bandwidth of the baseband signal are wide.
For example, when a multi-frequency CW method and a pulse method are combined in Patent Document 1, a method using a time waveform for a radar (equivalent to the multi-frequency CPC method), the band of a transmission signal or baseband signal as shown in FIG. The width is as wide as several hundred MHz.
Further, the method according to Patent Document 2 uses a normal two-frequency CW waveform for the transmission wave, and the reception unit mixes the reception wave and the high-speed sawtooth wave. Therefore, the bandwidth of the BB signal (reception unit) is a sawtooth wave. It becomes a wide band by the influence of.

さらに、特許文献3にかかる方式では、A/D変換のサンプル周波数と同期したタイミングで、送信電波の送信周波数を切り替えるので、送信信号の帯域幅は1GHzにまで広帯域となっている。   Furthermore, in the method according to Patent Document 3, since the transmission frequency of the transmission radio wave is switched at a timing synchronized with the sample frequency of A / D conversion, the bandwidth of the transmission signal is as wide as 1 GHz.

依って、本実施形態にかかる方式では、上述した公知の方式に比べて、狭帯域な送信信号及びベース信号で、同じ速度の複数ターゲットを分離検出できるようになる。   Therefore, in the method according to the present embodiment, a plurality of targets having the same speed can be separated and detected with a narrow band transmission signal and a base signal as compared with the known method described above.

これにより、公知の方式に比べ回路設計が容易になると共にシステムコストが低減できて、かつ、公知の方式で問題になっていた送信信号の広帯域化に伴うスペクトル効率の低下や干渉の問題も回避できるという効果が享受できる。
As a result, circuit design becomes easier and system cost can be reduced compared with the known method, and the problem of the decrease in spectrum efficiency and the interference caused by the wider bandwidth of the transmission signal, which was a problem with the known method, is avoided. You can enjoy the effect that you can.

以上、実施形態(及び実施例)を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態(及び実施例)に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。   While the present invention has been described with reference to the embodiments (and examples), the present invention is not limited to the above embodiments (and examples). Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

2 ターゲット情報測定装置
11 アンテナ
12 アイソレータ
13 ミキサ部
13a ミキサ
13c ディジタルA/D変換器
15 発振器
17 フーリエ変換ユニット
18(18〜18) フーリエ変換器
19 演算器
20 制御器
2 Target Information Measuring Device 11 Antenna 12 Isolator 13 Mixer Unit 13a Mixer 13c Digital A / D Converter 15 Oscillator 17 Fourier Transform Unit 18 (18 1 to 18 N ) Fourier Transformer 19 Arithmetic Unit 20 Controller

Claims (10)

複数のターゲットに所定周波数の送信波を照射した際の反射波に含まれるドップラー周波数を検出して、前記ターゲットとの距離を求めるターゲット情報測定装置であって、
前記ターゲットの数をM(Mは1以上の正の整数)としたとき、前記送信波が周波数の数N(Nは1以上の正の整数)がN≧M+1の関係を満たすように当該周波数の数Mを設定したことを特徴とするターゲット情報測定装置。
A target information measuring device for detecting a Doppler frequency included in a reflected wave when a plurality of targets are irradiated with a transmission wave of a predetermined frequency and obtaining a distance from the target,
When the number of targets is M (M is a positive integer greater than or equal to 1), the frequency of the transmission wave is such that the number N of frequencies (N is a positive integer greater than or equal to 1) satisfies the relationship N ≧ M + 1. The target information measuring device characterized in that the number M is set.
請求項1に記載のターゲット情報測定装置であって、
周波数切替指令を受信し、当該周波数切替指令が指定する周波数の信号を発振し、これを送信波信号として出力する発振器と、
前記送信波信号による前記送信波を前記ターゲットに照射すると共に、当該ターゲットからの反射波を受波し、これを受信信号とするアンテナと、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してディジタルのビート信号を出力するミキサと、
M個のフーリエ変換器を含み、FFT切替指令を受信して、当該FFT切替指令が指示する周波数に対応した前記フーリエ変換器を選択して前記ビート信号のスペクトル位相を求めるフーリエ変換ユニットと、
前記フーリエ変換ユニットからの前記スペクトル位相を用いて、少なくとも前記ターゲットとの相対距離を算出する演算器と、
前記発振器に前記周波数切替指令を出力すると共に、該周波数切替指令に同期して前記フーリエ変換ユニットに前記FFT切替指令を出力する制御器と、
を備えることを特徴とするターゲット情報測定装置。
The target information measuring device according to claim 1,
An oscillator that receives a frequency switching command, oscillates a signal of a frequency specified by the frequency switching command, and outputs the signal as a transmission wave signal;
An antenna that irradiates the transmission wave by the transmission wave signal to the target, receives a reflected wave from the target, and uses this as a reception signal;
A mixer for mixing the transmission signal and the reception signal to output a digital beat signal;
A Fourier transform unit that includes M Fourier transformers, receives an FFT switching command, selects the Fourier transformer corresponding to the frequency indicated by the FFT switching command, and obtains the spectral phase of the beat signal;
An arithmetic unit that calculates at least a relative distance to the target using the spectral phase from the Fourier transform unit;
A controller that outputs the frequency switching command to the oscillator and outputs the FFT switching command to the Fourier transform unit in synchronization with the frequency switching command;
A target information measuring device comprising:
請求項2に記載のターゲット情報測定装置であって、
前記演算器は、前記ターゲットの数を仮定ターゲット数として仮定し、各ターゲットまでの距離をターゲット距離として算出する算出サイクルを行い、
その際に算出された前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在する場合には、同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなるまで、前記仮定ターゲット数を1つ減らしながら前記算出サイクルを行い、
前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなったときの前記仮定ターゲット数を実際の前記ターゲットの数とすることを特徴とするターゲット情報測定装置。
The target information measuring device according to claim 2,
The computing unit performs a calculation cycle that calculates the distance to each target as a target distance, assuming the number of targets as an assumed target number,
When the target distance of the same value exists in the target distance calculated at that time, the calculation cycle is performed while reducing the number of assumed targets by one until the target distance of the same value does not exist,
The target information measuring apparatus characterized in that the assumed target number when the target distance having the same value as the target distance no longer exists is the actual number of the targets.
請求項2に記載のターゲット情報測定装置であって、
前記演算器は、前記ターゲットの数を仮定ターゲット数として仮定し、各ターゲットまでの距離をターゲット距離として算出する算出サイクルを行い、
その際に算出された前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しない場合には、同じ値の前記ターゲット距離が存在するようになるまで、前記仮定ターゲット数を1つ増加しながら前記算出サイクルを行い、
前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなったときの前記仮定ターゲット数から1つ引いた値を実際の前記ターゲットの数とすることを特徴とするターゲット情報測定装置。
The target information measuring device according to claim 2,
The computing unit performs a calculation cycle that calculates the distance to each target as a target distance, assuming the number of targets as an assumed target number,
When the target distance having the same value does not exist in the target distance calculated at that time, the calculation cycle is performed while increasing the number of assumed targets by one until the target distance having the same value exists. And
A target information measuring apparatus characterized in that a value obtained by subtracting one from the assumed target number when the target distance having the same value as the target distance no longer exists is used as the actual target number.
請求項2に記載のターゲット情報測定装置であって、
前記演算器は、前記ターゲットを撮影した画像データを取り込み、該画像データを解析して前記ターゲットの数を計数して、当該ターゲットの数を算出することを特徴とするターゲット情報測定装置。
The target information measuring device according to claim 2,
The arithmetic unit takes in image data obtained by photographing the target, analyzes the image data, counts the number of targets, and calculates the number of targets.
複数のターゲットに所定周波数の送信波を照射した際の反射波に含まれるドップラー周波数を検出して、前記ターゲットとの距離を求めるターゲット情報測定方法であって、
前記ターゲットの数をM(Mは1以上の正の整数)としたとき、前記送信波が周波数の数N(Nは1以上の正の整数)がN≧M+1の関係を満たすように当該周波数の数Mを設定したことを特徴とするターゲット情報測定方法。
A target information measuring method for detecting a Doppler frequency included in a reflected wave when a plurality of targets are irradiated with a transmission wave of a predetermined frequency and obtaining a distance from the target,
When the number of targets is M (M is a positive integer greater than or equal to 1), the frequency of the transmission wave is such that the number N of frequencies (N is a positive integer greater than or equal to 1) satisfies the relationship N ≧ M + 1. A target information measuring method characterized in that the number M is set.
請求項6に記載のターゲット情報測定方法であって、
周波数切替指令を受信し、当該周波数切替指令が指定する周波数の信号を発振し、これを送信波信号として出力し、
前記送信波信号による前記送信波を前記ターゲットに照射すると共に、当該ターゲットからの反射波を受波し、これを受信信号とし、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してディジタルのビート信号を出力し、
M個のフーリエ変換器を含み、FFT切替指令を受信して、当該FFT切替指令が指示する周波数に対応した前記フーリエ変換器を選択して前記ビート信号のスペクトル位相を求め、
前記スペクトル位相を用いて、少なくとも前記ターゲットとの相対距離を算出し、
前記周波数切替指令を出力すると共に、該周波数切替指令に同期して前記FFT切替指令を出力する、
ことを特徴とするターゲット情報測定方法。
The target information measuring method according to claim 6,
Receives the frequency switching command, oscillates the signal of the frequency specified by the frequency switching command, outputs this as a transmission wave signal,
While irradiating the target with the transmission wave according to the transmission wave signal, receiving a reflected wave from the target, this as a reception signal,
Mixing the transmission signal and the reception signal to output a digital beat signal,
Including M Fourier transformers, receiving an FFT switching command, selecting the Fourier transformer corresponding to the frequency indicated by the FFT switching command to determine the spectral phase of the beat signal,
Using the spectral phase, calculate at least the relative distance to the target,
Outputting the frequency switching command and outputting the FFT switching command in synchronization with the frequency switching command;
A method for measuring target information.
請求項7に記載のターゲット情報測定方法であって、
前記ターゲットの数を仮定ターゲット数として仮定し、各ターゲットまでの距離をターゲット距離として算出する算出サイクルを行い、
その際に算出された前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在する場合には、同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなるまで、前記仮定ターゲット数を1つ減らしながら前記算出サイクルを行い、
前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなったときの前記仮定ターゲット数を実際の前記ターゲットの数とすることを特徴とするターゲット情報測定方法。
The target information measuring method according to claim 7,
Assuming the number of targets as the assumed target number, performing a calculation cycle to calculate the distance to each target as the target distance,
When the target distance of the same value exists in the target distance calculated at that time, the calculation cycle is performed while reducing the number of assumed targets by one until the target distance of the same value does not exist,
The target information measurement method, wherein the number of assumed targets when the target distance having the same value as the target distance no longer exists is set as the actual number of targets.
請求項7に記載のターゲット情報測定方法であって、
前記ターゲットの数を仮定ターゲット数として仮定し、各ターゲットまでの距離をターゲット距離として算出する算出サイクルを行い、
その際に算出された前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しない場合には、同じ値の前記ターゲット距離が存在するようになるまで、前記仮定ターゲット数を1つ増加しながら前記算出サイクルを行い、
前記ターゲット距離に同じ値の前記ターゲット距離が存在しなくなったときの前記仮定ターゲット数から1つ引いた値を実際の前記ターゲットの数とすることを特徴とするターゲット情報測定方法。
The target information measuring method according to claim 7,
Assuming the number of targets as the assumed target number, performing a calculation cycle to calculate the distance to each target as the target distance,
When the target distance having the same value does not exist in the target distance calculated at that time, the calculation cycle is performed while increasing the number of assumed targets by one until the target distance having the same value exists. And
A target information measuring method, wherein a value obtained by subtracting one from the assumed target number when the target distance having the same value as the target distance no longer exists is used as the actual target number.
請求項7に記載のターゲット情報測定方法であって、
前記ターゲットを撮影した画像データを取り込み、該画像データを解析して前記ターゲットの数を計数して、当該ターゲットの数を算出することを特徴とするターゲット情報測定方法。
The target information measuring method according to claim 7,
A method for measuring target information, comprising: capturing image data obtained by photographing the target, analyzing the image data, counting the number of targets, and calculating the number of targets.
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