JP2019056588A - Radar device, and radar signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、レーダ装置、及びレーダ信号処理方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a radar apparatus and a radar signal processing method.
従来の広帯域のフェーズドアレーアンテナを用いたレーダ装置では、不要な放射波であるグレーティングローブが発生する場合がある。グレーティングローブが発生した状態で目標からの反射波を受信すると、受信した信号がメインローブによる反射波かグレーティングローブによる反射波かを区別することが困難である。このため、受信した信号がメインローブによる反射波かグレーティングローブによる反射波かを判定する必要がある。 In a radar apparatus using a conventional broadband phased array antenna, a grating lobe that is an unnecessary radiation wave may occur. When a reflected wave from a target is received in a state where a grating lobe is generated, it is difficult to distinguish whether the received signal is a reflected wave due to a main lobe or a reflected wave due to a grating lobe. For this reason, it is necessary to determine whether the received signal is a reflected wave from the main lobe or a reflected wave from the grating lobe.
本発明が解決しようとする課題は、受信した信号がメインローブによる反射波かグレーティングローブによる反射波かを判定することができるレーダ装置、及びレーダ信号処理方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a radar apparatus and a radar signal processing method capable of determining whether a received signal is a reflected wave by a main lobe or a reflected wave by a grating lobe.
実施形態のレーダ装置は、アンテナ装置と、送信制御部と、受信データ生成部と、判定部とを持つ。送信制御部は、前記アンテナ装置に、所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射させる。受信データ生成部は、前記アンテナ装置により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに前記反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成する。判定部は、前記受信データ生成部により生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する。 The radar apparatus according to the embodiment includes an antenna device, a transmission control unit, a reception data generation unit, and a determination unit. The transmission control unit causes the antenna device to sequentially radiate radiated waves having different frequencies toward a predetermined directivity direction. The reception data generation unit generates reception data in which a value indicating the intensity of the reflected wave is associated with each frequency based on the reflected wave received by the antenna device. The determination unit adds the reception data generated by the reception data generation unit with respect to the frequency and compares it with a threshold value, thereby selectively recognizing an object existing in the predetermined directivity direction and determining it as a target.
以下、実施形態のレーダ装置、及びレーダ信号処理方法を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a radar apparatus and a radar signal processing method according to embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、レーダ装置1の構成例を示すブロック図である。レーダ装置1は、例えば、アンテナ装置10と、サーキュレータ20と、送信部30と、受信部40と、記憶部60と、入力部70と、表示部80と、制御部100とを備える。レーダ装置1は、移動体に搭載されて移動しながら使用されてもよいし、静止した状態で使用されてもよい。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the
実施形態のレーダ装置1は、所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射し、放射波が目標に反射した反射波を受信する(以下、スキャンするとも称する)。例えば、レーダ装置1は、周波数f1の放射波を捜索中心に対し−90度〜+90度の範囲でスキャンする。次に、レーダ装置1は、周波数f2の放射波を捜索中心に対し−90度〜+90度の範囲でスキャンする。さらに、レーダ装置1は、周波数f3の放射波を捜索中心に対し−90度〜+90度の範囲でスキャンする。すなわち、レーダ装置1は、互いに異なる複数の周波数の放射波を用いて、所定の範囲を複数回スキャンする。
The
アンテナ装置10は、ある程度の指向性を有する任意の形態のアンテナである。アンテナ装置10は、例えば、フェーズドアレーアンテナである。サーキュレータ20は、送受信信号を分離するための循環回路である。すなわち、サーキュレータ20は、送信部30により生成されたRF信号をアンテナ装置10へ供給し、アンテナ装置10により受信された反射エコーを受信信号として受信部40へ供給する。
The
送信部30は、例えば、送信制御部110の制御により、所定の送信周期でRF信号をサーキュレータ20を介してアンテナ装置10から空間へ送信する。アンテナ装置10により送信された送信波の一部は、物体によって反射され、反射エコーとしてアンテナ装置10により受信される。送信部30は、例えば、図示しない移相器を備え、移相器によりフェーズドアレーアンテナにおける各アンテナ素子の励振位相を変化させる。これにより、送信部30は、各アンテナ素子の放射電界を所定の方向で共相となる様に制御し送信ビームを形成する。
For example, the
受信部40は、送信部30がRF信号を生成する送信周期に基づく周期でアンテナ装置10から供給される信号に基づいて、レーダ受信信号を生成する。受信部40は、生成したレーダ受信信号を制御部100に出力する。
The receiving
記憶部60は、例えば、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリなどにより実現される。記憶部60には、制御部100により参照される各種情報が格納されている。また、記憶部60には、制御部100がCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを含む場合、プロセッサにより実行されるプログラムが格納されてよい。
The
入力部70は、レーダ装置1のオペレータによる入力操作を受け付ける。入力部70により受け付けられた入力操作は、入力操作の内容を示す信号に変換されて制御部100に供給される。表示部80は、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electroluminescence)表示装置などにより実現される。表示部80は、制御部100により処理された結果を表示する。
The
制御部100は、送信制御部110と、受信データ生成部120と、判定部130とを備える。これらの機能部は、例えば、CPUなどのプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。
The
送信制御部110は、送信部30を制御し、アンテナ装置10に所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射させる。送信制御部110は、例えば、所定の周波数のRF信号を生成し、生成したRF信号を送信部30に出力する。
The
受信データ生成部120は、アンテナ装置10により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成する。受信データ生成部120は、受信部40から反射波を取得して受信データを生成し、生成した受信データを判定部130に出力する。
The reception
判定部130は、受信データ生成部120により生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する。判定部130は、加算した受信データの値が所定の閾値以上である場合、その加算した受信データに対応する方向に存在する物体を目標物として選択する。
The
また、判定部130は、選択した目標物に対し、目標物までの距離、及び目標物の相対速度を算出する。例えば、判定部130は、目標物の自機に対する方向を判定した反射波の強度に基づいて、目標物までの距離、目標物の相対速度を算出する。
Further, the
図2は、実施形態の受信データ生成部120の構成例を示すブロック図である。受信データ生成部120は、例えば、レンジ−ドップラデータ取得部122、補正部124を備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the reception
レンジ−ドップラデータ取得部122は、受信部40から出力された時系列の受信信号を周波数領域の信号に変換し、変換した周波数領域の信号に基づいて、レンジ−ドップラデータを取得する。ここで、レンジ−ドップラデータにおけるレンジは、レーダ装置1から目標物までの距離である。レンジ−ドップラデータにおけるドップラは、アンテナ装置10に受信された反射波の位相に基づいて算出されるドップラ周波数である。
The range-Doppler
補正部124は、レンジ−ドップラデータ取得部122により取得されたレンジ−ドップラデータにおけるドップラ周波数を、放射波の波長に基づいて補正する。補正部124は、は以下の式(1)に示すドップラ周波数と速度の関係式に基づいて、ドップラ周波数を補正する。ここで、fdはドップラ周波数、vは速度、λは放射波の波長をそれぞれ示す。なお、式(1)における速度vは、放射波の放射方向に対する目標物の相対速度である。また、速度vは、レーダ装置1に目標物が近づいている場合を正とする。
The
fd=2×v/λ ・・・式(1) fd = 2 × v / λ (1)
補正部124は、周波数(波長)が異なる放射波に基づいて取得されたレンジ−ドップラデータの各々におけるドップラ周波数fdを、速度vが同じ値となるように補正する。例えば、波長λ1の放射波に基づいて取得されたレンジ−ドップラデータにおけるドップラ周波数fd1を基準とする場合、補正部124は、例えば、式(1)からドップラ周波数fdが放射波の波長λに反比例する関係にあることに基づいて、波長λ2の放射波から取得されたレンジ−ドップラデータにおけるドップラ周波数fd2を、fd2×λ1/λ2に補正する。
The
ここで、レンジ−ドップラデータ及びセルについて図3を用いて説明する。図3は、実施形態のレンジ−ドップラデータ及びセルを説明するための図である。 Here, range-Doppler data and cells will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining range-Doppler data and cells according to the embodiment.
まず、レンジ−ドップラデータについて説明する。レンジ−ドップラデータは、レンジ軸、ドップラ軸、及び信号振幅軸の各々からなる座標系で表現されるデータである。ここで、レンジ軸はレーダ装置1から目標物までの距離(レンジ)を示す。レンジは、例えば放射波を放射してから反射波を受信するまでの時間、及び放射波の速度(光速)に基づいて算出される。また、ドップラ軸は、反射波におけるドップラ周波数を示す。ドップラ周波数は、例えば時系列の反射波を周波数変換(例えば、DFT(Discrete Fourier Transform))することにより算出される。
First, the range-Doppler data will be described. The range-Doppler data is data expressed in a coordinate system composed of each of a range axis, a Doppler axis, and a signal amplitude axis. Here, the range axis indicates the distance (range) from the
次に、セルについて説明する。セルは、レンジ軸方向における所定の範囲、及びドップラデータ軸方向における所定の範囲で囲まれた領域である。一つのセルに対応するレンジ軸方向の幅、及びドップラ軸方向の幅は、任意に定められてよい。 Next, the cell will be described. The cell is an area surrounded by a predetermined range in the range axis direction and a predetermined range in the Doppler data axis direction. The width in the range axis direction and the width in the Doppler axis direction corresponding to one cell may be arbitrarily determined.
図3の例で、レンジ軸座標Aにおけるドップラ周波数の特性Hについて、ドップラ軸座標Bで信号振幅が最大(ピーク)となることを示している。これは、例えば、レンジ軸座標Aに対応する距離に、ドップラ軸座標Bに対応する相対速度で移動する目標物が存在する可能性があることを示している。但し、実施形態の構成では、特性Hがメインローブに対する反射波に基づく特性なのか、あるいはグレーティングローブに対する反射波に基づく特性なのかを判別することが困難である。 In the example of FIG. 3, the Doppler frequency characteristic H at the range axis coordinate A indicates that the signal amplitude is maximum (peak) at the Doppler axis coordinate B. This indicates that there may be a target moving at a relative speed corresponding to the Doppler axis coordinate B at a distance corresponding to the range axis coordinate A, for example. However, in the configuration of the embodiment, it is difficult to determine whether the characteristic H is a characteristic based on the reflected wave with respect to the main lobe or a characteristic based on the reflected wave with respect to the grating lobe.
ここで、メインローブ及びグレーティングローブ各々の反射波について説明する。メインローブによる反射波は、放射波の放射方向と同方向(正面)にある物体に反射したものである。一方、グレーティングローブによる反射波は、放射波の放射方向とは異なる方向に放射されたグレーティングローブが物体に反射したものである。つまり、メインローブを放射する際にグレーティングローブも放射されるため、正面にいない物体が、あたかも正面にいる物体であるかのように誤って検出されてしまう。このような誤検出を回避するため、メインローブ及びグレーティングローブ各々からの反射波が混在した状態からメインローブに対する反射波を選択的に抽出する必要がある。以下、メインローブに対する反射波を選択的に抽出する方法について説明する。 Here, the reflected waves of the main lobe and the grating lobe will be described. The reflected wave by the main lobe is reflected by an object in the same direction (front) as the radiation direction of the radiated wave. On the other hand, the reflected wave from the grating lobe is a reflection of the grating lobe radiated in a direction different from the radiation direction of the radiated wave from the object. In other words, since the grating lobe is also emitted when the main lobe is emitted, an object that is not in front is erroneously detected as if it is an object in front. In order to avoid such erroneous detection, it is necessary to selectively extract the reflected wave for the main lobe from a state in which the reflected waves from the main lobe and the grating lobe are mixed. Hereinafter, a method for selectively extracting the reflected wave with respect to the main lobe will be described.
まず、反射波の特性について、図4〜図6を用いて説明する。図4は、反射波の特性を説明するための第1の図である。図4のグラフG1は、XY座標空間におけるY軸方向に物体Tが存在している場合に、走査角θ1の方向に放射波が放射された様子を例示した図である。また、グラフG2〜G4各々は、放射波がそれぞれ周波数f1〜f3である場合の各々の反射波に基づいて取得されたレンジ−ドップラデータである。なお、グラフG2〜G4の各々に示すグレーの部分は同じセルの領域を示している。 First, the characteristics of the reflected wave will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a first diagram for explaining the characteristics of the reflected wave. A graph G1 in FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a radiated wave is emitted in the direction of the scanning angle θ1 when the object T exists in the Y-axis direction in the XY coordinate space. Each of the graphs G2 to G4 is range-Doppler data acquired based on each reflected wave when the radiated wave has frequencies f1 to f3, respectively. In addition, the gray part shown to each of the graphs G2-G4 has shown the area | region of the same cell.
Y軸方向に物体Tがあり、放射波がY軸方向とは異なる走査角θ1の方向に放射された場合、放射波は物体に反射することなく直進し、反射波に基づいて取得されるレンジ−ドップラデータには信号振幅値のピークが出現しないと考えられる。 When the object T is in the Y-axis direction and the radiated wave is radiated in the direction of the scanning angle θ1 different from the Y-axis direction, the radiated wave travels straight without being reflected by the object, and is acquired based on the reflected wave. -It is considered that the peak of the signal amplitude value does not appear in the Doppler data.
しかしながら、グラフG2に示すように、周波数f1の放射波に対し、走査角θ1の方向に物体が存在していないのに、あるセルにおいて信号振幅値のピークが出現する。これは、メインローブの方向(走査角θ1の方向)とは異なる方向にグレーティングローブが放射され、たまたまグレーティングローブが放射された方向が物体Tのある方向(Y軸方向)と重なり、グレーティングローブが物体Tに反射した反射波が受信されたと考えられる。この場合、当該セルのピークにより走査角θ1の方向に物体があると誤認識してしまう可能性があることから、反射波からグレーティングローブに対する反射波を排除する必要がある。 However, as shown in the graph G2, the peak of the signal amplitude value appears in a certain cell even though there is no object in the direction of the scanning angle θ1 with respect to the radiation wave having the frequency f1. This is because the grating lobe is radiated in a direction different from the direction of the main lobe (the direction of the scanning angle θ1), and the direction in which the grating lobe happens to be overlapped with the direction where the object T is (Y-axis direction). It is considered that the reflected wave reflected by the object T has been received. In this case, since there is a possibility that an object is present in the direction of the scanning angle θ1 due to the peak of the cell, it is necessary to exclude the reflected wave with respect to the grating lobe from the reflected wave.
一方で、グラフG3に示すように、周波数f2の放射波に対し、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現しない。これは、物体Tがある方向(Y軸方向)に、放射波のメインローブ、及びグレーティングローブが向けられておらず、放射波が物体Tに反射することがないためである。 On the other hand, as shown in the graph G3, the peak of the signal amplitude value does not appear in the cell with respect to the radiation wave having the frequency f2. This is because the main lobe and the grating lobe of the radiated wave are not directed in the direction in which the object T is present (Y-axis direction), and the radiated wave is not reflected on the object T.
同様に、グラフG4に示すように、周波数f3の放射波に対し、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現しない。これは、物体Tがある方向(Y軸方向)に、放射波のメインローブ、及びグレーティングローブが向けられておらず、放射波が物体Tに反射することがないためである。 Similarly, as shown in the graph G4, the peak of the signal amplitude value does not appear in the cell with respect to the radiation wave having the frequency f3. This is because the main lobe and the grating lobe of the radiated wave are not directed in the direction in which the object T is present (Y-axis direction), and the radiated wave is not reflected on the object T.
図5は、反射波の特性を説明するための第2の図である。図5のグラフG5は、XY座標空間におけるY軸方向に物体Tが存在している場合に、走査角θ2の方向に放射波が放射された様子を例示した図である。また、グラフG6〜G8各々は、放射波がそれぞれ周波数f1〜f3である場合のレンジ−ドップラデータである。なお、グラフG6〜G8の各々に示すグレーの部分は同じセルの領域を示している。 FIG. 5 is a second diagram for explaining the characteristics of the reflected wave. A graph G5 in FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a radiated wave is emitted in the direction of the scanning angle θ2 when the object T exists in the Y-axis direction in the XY coordinate space. Each of the graphs G6 to G8 is range-Doppler data when the radiated waves have frequencies f1 to f3, respectively. In addition, the gray part shown in each of graph G6-G8 has shown the area | region of the same cell.
グラフG6に示すように、周波数f1の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)に、放射波のメインローブ、及びグレーティングローブが向けられていないため、あるセルにおいて信号振幅値のピークが出現しない。 As shown in the graph G6, since the main lobe and the grating lobe of the radiated wave are not directed in a certain direction (Y-axis direction) with respect to the radiated wave of the frequency f1, the signal amplitude value of a certain cell is No peak appears.
グラフG7に示すように、周波数f2の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)にグレーティングローブが向けられているため、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現する。 As shown in the graph G7, since the grating lobe is directed in the direction in which the object T is located (Y-axis direction) with respect to the radiation wave having the frequency f2, a peak of the signal amplitude value appears in the cell.
グラフG8に示すように、周波数f3の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)に、放射波のメインローブ、及びグレーティングローブが向けられていないため、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現しない。 As shown in the graph G8, since the main lobe and the grating lobe of the radiated wave are not directed in the direction in which the object T is present (Y-axis direction) with respect to the radiated wave of the frequency f3, the signal amplitude value of the cell is No peak appears.
図6は、反射波の特性を説明するための第3の図である。図6のグラフG9は、XY座標空間におけるY軸方向に物体Tが存在している場合に、走査角θ3の方向(=Y軸方向)に放射波が放射された様子を例示した図である。また、グラフG10〜G12各々は、放射波がそれぞれ周波数f1〜f3である場合のレンジ−ドップラデータである。なお、グラフG10〜G12の各々に示すグレーの部分は同じセルの領域を示している。 FIG. 6 is a third diagram for explaining the characteristics of the reflected wave. A graph G9 in FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a radiated wave is emitted in the direction of the scanning angle θ3 (= Y axis direction) when the object T exists in the Y axis direction in the XY coordinate space. . Each of the graphs G10 to G12 is range-Doppler data when the radiated waves have frequencies f1 to f3, respectively. In addition, the gray part shown to each of the graphs G10-G12 has shown the area | region of the same cell.
グラフG10に示すように、周波数f1の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)にメインローブが向けられているため、あるセルにおいて信号振幅値のピークが出現する。 As shown in the graph G10, since the main lobe is directed in a certain direction (Y-axis direction) with respect to the radiation wave having the frequency f1, a signal amplitude value peak appears in a certain cell.
グラフG11に示すように、周波数f2の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)にメインローブが向けられているため、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現する。 As shown in the graph G11, since the main lobe is directed in the direction in which the object T is located (Y-axis direction) with respect to the radiation wave having the frequency f2, the peak of the signal amplitude value appears in the cell.
グラフG12に示すように、周波数f3の放射波に対し、物体Tがある方向(Y軸方向)にメインローブが向けられているため、当該セルにおいて信号振幅値のピークが出現する。 As shown in the graph G12, since the main lobe is directed in the direction in which the object T is located (Y-axis direction) with respect to the radiation wave having the frequency f3, a peak of the signal amplitude value appears in the cell.
図4〜図6の結果から、ある走査角に着目した場合、周波数を変えながら放射波を放射した際の所定のセルにおける信号振幅値を合計すると、グレーティングローブの方向に物体がある場合と、メインローブの方向に物体がある場合とでは、合計値に有意な差が生じる。これを利用し、本実施形態のレーダ装置1では、所定のセル毎に信号振幅値を合算した合計値を所定の閾値と比較することで、メインローブにより検出された物体か否かを判定し、グレーティングローブによって検出された物体を検出結果から除外することで、メインローブによって検出された物体を選択的に抽出する。
From the results of FIGS. 4 to 6, when paying attention to a certain scanning angle, the sum of signal amplitude values in a predetermined cell when the radiated wave is radiated while changing the frequency, there is an object in the direction of the grating lobe, There is a significant difference in the total value when there is an object in the direction of the main lobe. By using this, the
次に、メインローブに対する反射波を抽出する方法について図7及び図8を用いて説明する。図7は、実施形態の所定のセルのレンジ−ドップラデータを送信ビームの走査角方向に並べた概念図を示す図である。図7の上段は周波数f1の放射波でスキャンした場合データ、図7の中段は周波数f2の放射波でスキャンした場合のデータ、図7の下段は周波数f3の放射波でスキャンした場合のデータ、をそれぞれ示す。また、図7の上段、中段、下段の各々における横軸は送信ビームの走査角の方向(図7でSinθ(走査角)と記載する)、縦軸は信号振幅をそれぞれ示す。 Next, a method of extracting the reflected wave with respect to the main lobe will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram illustrating a conceptual diagram in which range-Doppler data of a predetermined cell according to the embodiment is arranged in a scanning angle direction of a transmission beam. The upper part of FIG. 7 is data when scanned with a radiation wave of frequency f1, the middle part of FIG. 7 is data when scanned with a radiation wave of frequency f2, the lower part of FIG. 7 is data when scanned with a radiation wave of frequency f3, Respectively. Further, the horizontal axis in each of the upper, middle, and lower stages in FIG. 7 indicates the direction of the scanning angle of the transmission beam (described as Sinθ (scanning angle) in FIG. 7), and the vertical axis indicates the signal amplitude.
図7の上段に示すように、周波数f1の放射波で所定の走査角の範囲を順にスキャンした場合、走査角D1〜D7の各々に信号振幅値のピークP1〜P7が示される。これらのピークのうち幾つかはメインローブより検出されたピークであり、残りはグレーティングローブより検出されたピークである。 As shown in the upper part of FIG. 7, when a predetermined scanning angle range is sequentially scanned with the radiation wave with the frequency f1, the peak P1 to P7 of the signal amplitude value is shown in each of the scanning angles D1 to D7. Some of these peaks are peaks detected from the main lobe, and the rest are peaks detected from the grating lobe.
図4〜図6で説明したように、メインローブより検出されたピークの走査角は物体が存在する方向と一致するが、グレーティングローブより検出されたピークの走査角は物体が存在する方向と必ずしも一致しない。つまり、図7の上段に示すピークP1〜P7のうちグレーティングローブより検出されたピークを示すものについては、そのピークに対応する方向に物体が存在しない。 As described with reference to FIGS. 4 to 6, the scanning angle of the peak detected from the main lobe coincides with the direction in which the object exists, but the scanning angle of the peak detected from the grating lobe does not necessarily match the direction in which the object exists. It does not match. That is, for the peaks P1 to P7 shown in the upper part of FIG. 7 that indicate the peak detected from the grating lobe, no object exists in the direction corresponding to the peak.
図7に示すように、周波数f1におけるピークP1に対応する走査角D1について、周波数f2におけるピーク、及び周波数f3におけるピークは存在しない。同様に、周波数f1におけるピークP2に対応する走査角D2について、周波数f2におけるピーク、及び周波数f3におけるピークは存在しない。また、周波数f1におけるピークP5〜P7の各々に対応する走査角D5〜D7の各々について、周波数f2におけるピーク、及び周波数f3におけるピークは存在しない。このため、走査角D5〜D7の各々について検出されたピークは、グレーティングローブより検出されたものと考えられる。 As shown in FIG. 7, for the scanning angle D1 corresponding to the peak P1 at the frequency f1, there is no peak at the frequency f2 and no peak at the frequency f3. Similarly, for the scan angle D2 corresponding to the peak P2 at the frequency f1, there is no peak at the frequency f2 and no peak at the frequency f3. Further, for each of the scanning angles D5 to D7 corresponding to each of the peaks P5 to P7 at the frequency f1, there is no peak at the frequency f2 and no peak at the frequency f3. For this reason, it is considered that the peak detected for each of the scanning angles D5 to D7 is detected from the grating lobe.
一方、周波数f1におけるピークP3に対応する走査角D3について、周波数f2におけるピークP10、及び周波数f3におけるピークP17がそれぞれ存在する。同様に、周波数f1におけるピークP4に対応する走査角D4について、周波数f2におけるピークP11、及び周波数f3におけるピークP18がそれぞれ存在する。このため、走査角D5及びD6の各々について検出されたピークは、メインローブより検出されたものと考えられる。 On the other hand, for the scanning angle D3 corresponding to the peak P3 at the frequency f1, there are a peak P10 at the frequency f2 and a peak P17 at the frequency f3. Similarly, for the scanning angle D4 corresponding to the peak P4 at the frequency f1, there are a peak P11 at the frequency f2 and a peak P18 at the frequency f3. For this reason, the peaks detected for each of the scanning angles D5 and D6 are considered to be detected from the main lobe.
図8は、図7の信号振幅値を、所定の走査角について周波数毎に合算した概念図を示す。また、図8における横軸は送信ビームの走査角の方向(図8でSinθ(走査角)と記載する)、縦軸は信号振幅をそれぞれ示す。また、図8の縦軸におけるThは所定の閾値を示す。 FIG. 8 is a conceptual diagram in which the signal amplitude values of FIG. 7 are summed for each frequency for a predetermined scanning angle. Further, the horizontal axis in FIG. 8 indicates the direction of the scanning angle of the transmission beam (described as Sinθ (scanning angle) in FIG. 8), and the vertical axis indicates the signal amplitude. Further, Th on the vertical axis in FIG. 8 represents a predetermined threshold value.
図8の例で、走査角D3(D10、D17)、及びD4(D11、D18)の各々の信号振幅値は突出したピーク値を示すが、その他の走査角(D1、D2、D5〜D7、D8、D9、D12〜D14、D15、D16、D19〜D21)については、信号振幅値は走査角D3(D10、D17)、及びD4(D11、D18)のいずれの値よりも小さな値となる。 In the example of FIG. 8, the signal amplitude values of the scanning angles D3 (D10, D17) and D4 (D11, D18) show prominent peak values, but the other scanning angles (D1, D2, D5 to D7, For D8, D9, D12 to D14, D15, D16, D19 to D21), the signal amplitude value is smaller than any of the scanning angles D3 (D10, D17) and D4 (D11, D18).
判定部130は、所定の走査角(θ1、θ2・・・)について、周波数f1〜f3の各々のレンジ−ドップラデータを合算し、合算した信号振幅値のピークが、所定の閾値Th以上である場合、それはメインローブより検出されたものと判定する。ここで、所定の閾値Thは、例えば、走査角D3、及びD4の各々の信号振幅値のいずれか小さい方と、その他の走査角(D1、D2、D5〜D7)の各々の信号振幅値のうち最も値が大きいものとの間に、設定される。このように、判定部130は、合算した信号振幅値のピークを所定の閾値Thと比較することにより、メインローブ及びグレーティングローブ各々からの反射波が混在した信号からメインローブに対する反射波を選択的に抽出する。
The
ここで、レーダ装置1の動作について、図9を用いて説明する。図9は、実施形態のレーダ装置1の動作を示すフローチャートである。本フローチャートの前提として、繰り返し実行されるスキャンの数の最大値(最大スキャン数Nmax)が予め定められ、各々のスキャン数N(1≦N≦Nmax)に対応する放射波の周波数が予め定められているものとする。
Here, the operation of the
まず、レーダ装置1は、スキャン数Nを示す変数を初期化する(ステップS1)。スキャン数Nを示す変数は、例えば、記憶部60に記憶された変数である。次に、レーダ装置1は、スキャン数Nが所定の最大スキャン数Nmax以上であるか否かを判定する(ステップS2)。
First, the
ステップS2において、スキャン数Nが所定の最大スキャン数Nmax未満である場合、レーダ装置1は、スキャンを実行する。レーダ装置1は、例えば、スキャン数Nに対応させて予め決定した所定の周波数fで放射波をアンテナ装置10から放射しスキャンを実行する(ステップS3)。次に、レーダ装置1のレンジ−ドップラデータ取得部122は、スキャンにより受信した反射波に基づいて、レンジ−ドップラデータを取得する(ステップS4)。次に、レーダ装置1の補正部124は、レンジ−ドップラデータのドップラ周波数を補正する(ステップS5)。次に、レーダ装置1は、補正後のレンジ−ドップラデータのセル毎にレンジ−ドップラデータを走査角方向に並べる(ステップS6)。そして、レーダ装置1は、スキャン数Nを示す変数をインクリメントし、ステップS2に示す処理を行う。
In step S2, when the scan number N is less than the predetermined maximum scan number Nmax, the
一方、ステップS2において、スキャン数Nが所定の最大スキャン数Nmax以上である場合、レーダ装置1の判定部130は、スキャン毎に取得したレンジ−ドップラデータを加算する(ステップS8)。次に、判定部130は、加算したデータから、信号振幅値と所定の閾値とを比較することで目標の有無を判定する(ステップS9)。そして、判定部130は、目標があると判定したセルに対応するレンジの値から目標までの距離を算出し、当該セルに対応するドップラの値から目標の相対速度を算出する(ステップS10)。
On the other hand, when the scan number N is equal to or greater than the predetermined maximum scan number Nmax in step S2, the
以上説明したように、実施形態のレーダ装置1は、アンテナ装置10と、アンテナ装置10に、所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射させる送信制御部110と、アンテナ装置10により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに前記反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成する受信データ生成部120と、受信データ生成部120により生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する判定部130と、を備える。
As described above, the
これにより、実施形態のレーダ装置1は、受信した信号がメインローブによる反射波かグレーティングローブによる反射波かを判定することができる。判定部130が受信データ生成部120により生成された受信データを周波数に関して加算することで、メインローブによる反射波を、グレーティングローブによる反射波よりも強調することができるためである。
Thereby, the
また、実施形態のレーダ装置1では、受信データ生成部120は、反射波の各々を時系列信号から周波数領域の信号に変換した信号に基づいて、レンジ−ドップラデータを取得するレンジ−ドップラデータ取得部122と、レンジ−ドップラデータの各々におけるドップラ周波数を放射波の周波数に基づいて補正する補正部124と、を有し、判定部130は、目標があると判定した所定のセルにおけるドップラ周波数及びレンジに基づいて、目標までの距離、目標の相対速度のうち少なくともいずれかを算出する。
In the
これにより、実施形態のレーダ装置1は、上述した効果を奏する他、目標物の有無だけでなく、目標物までの距離、目標物の相対速度を算出することができる。レンジ−ドップラデータにおけるレンジ軸には目標物までの距離、ドップラ軸には目標物の相対速度にそれぞれ対応する情報が含まれるためである。
Thereby, the
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、実施形態のレーダ装置1は、アンテナ装置10と、アンテナ装置10に、所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射させる送信制御部110と、アンテナ装置10により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに前記反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成する受信データ生成部120と、受信データ生成部120により生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する判定部130と、を備えることにより、受信した信号がメインローブによる反射波かグレーティングローブによる反射波かを判定することができる。判定部130が受信データ生成部120により生成された受信データを周波数に関して加算することで、メインローブによる反射波を、グレーティングローブによる反射波よりも強調することができるためである。
According to at least one embodiment described above, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…レーダ装置、10…アンテナ装置、30…送信部、40…受信部、100…制御部、110…送信制御部、120…受信データ生成部、130…判定部、122…レンジ−ドップラデータ取得部、124…補正部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記アンテナ装置に、所定の指向方向に向けて、互いに異なる周波数の放射波を順次放射させる送信制御部と、
前記アンテナ装置により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに前記反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成する受信データ生成部と、
前記受信データ生成部により生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する判定部と
を備えるレーダ装置。 An antenna device;
A transmission control unit for causing the antenna device to sequentially radiate radiation waves having different frequencies toward a predetermined directivity direction;
A reception data generation unit that generates reception data in which a value indicating the intensity of the reflected wave is associated with each frequency based on the reflected wave received by the antenna device;
A determination unit for selectively recognizing an object existing in the predetermined directivity direction by adding the reception data generated by the reception data generation unit with respect to a frequency and comparing the frequency with a threshold value; Radar device.
前記反射波の各々を時系列信号から周波数領域の信号に変換した信号に基づいて、レンジ−ドップラデータを取得するレンジ−ドップラデータ取得部と、
前記レンジ−ドップラデータの各々におけるドップラ周波数を前記放射波の周波数に基づいて補正する補正部と
を有し、
前記判定部は、選択した目標物に対し、当該目標物までの距離、当該目標物の相対速度のうち少なくともいずれかを算出する
請求項1に記載のレーダ装置。 The received data generation unit
A range-Doppler data acquisition unit that acquires range-Doppler data based on a signal obtained by converting each of the reflected waves from a time-series signal to a frequency domain signal;
A correction unit that corrects the Doppler frequency in each of the range-Doppler data based on the frequency of the radiation wave, and
The radar apparatus according to claim 1, wherein the determination unit calculates at least one of a distance to the target and a relative speed of the target with respect to the selected target.
前記アンテナ装置により受信された反射波に基づいて、周波数ごとに前記反射波の強度を示す値が対応付けられた受信データを生成し、
生成された受信データを周波数に関して加算し、閾値と比較することで、前記所定の指向方向に存在する物体を選択的に認識して目標物と判定する
レーダ信号処理方法。 A computer that controls a radar apparatus including an antenna apparatus and a transmission control unit that sequentially radiates radiated waves having different frequencies toward the antenna apparatus in a predetermined directivity direction,
Based on the reflected wave received by the antenna device, generates reception data in which a value indicating the intensity of the reflected wave is associated with each frequency,
A radar signal processing method, wherein the generated reception data is added with respect to frequency and compared with a threshold value to selectively recognize an object existing in the predetermined directivity direction and determine a target.
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