JP2022108639A - Fmcwレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の各実施形態に係るFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダ装置の構成について説明する前に、FMCWレーダ装置の概要について説明する。
図11は、FMCWレーダ装置の動作について説明するための図である。FMCWレーダ装置10は、波形発生器11で三角波(又はのこぎり波等)等を生成し、これを電圧制御発振器12に入力することにより、所定の周波数の範囲内で時間とともに周波数が直線的に変化するFMCW信号を生成する。また、FMCWレーダ装置10は、生成したFMCW信号を増幅器13で増幅した送信信号20を送信し、この送信信号20が対象物で反射して、距離dに比例した遅延時間の後に受信される受信信号21を受信する。さらに、FMCWレーダ装置10は、受信信号21と、電圧制御発振器12が出力するFMCW信号であるローカル信号とをミキサ15に入力することにより、遅延時間に比例したビート周波数を含むビート信号23を得る。
d=c・(fBD+fBU)/(8Δf・fm) ・・・(A)
v=c・(fBD-fBU)/(4f0) ・・・(B)
なお、式(A)、(B)において、cは光速、fmは三角波の変調周波数、f0は送信信号20の中心周波数である。このように、周波数増減区間ごとのビート周波数を計測し、その和と差を計算することにより、対象物との距離dと相対速度vを算出することができる。
ここで、同一周波数帯を用いるFMCWレーダ装置が2つ存在する場合を考える。この場合、一方のFMCWレーダ装置が送信する送信信号は、他方のFMCWレーダ装置への干渉信号となり得る。
広帯域干渉による雑音の増加、すなわちSNRの低下により、遠方の対象物の検出性能が低下し、ターゲットの不検出率が増加する問題が知られており、広帯域干渉による雑音の増加を軽減する手段が求められている。
ここで、干渉源となるFMCWレーダ信号が異なるチャープ率を持つ場合には、干渉発生期間が長くなる場合がある。また、受信される干渉源のレーダ信号の電力や対象物で反射して受信される信号の電力も様々である。従って、図13に示すように、干渉信号を含む信号の振幅の平均値を基準として干渉検出閾値を設定するFMCWレーダ装置10では、干渉信号がないときより大きな値が干渉検出閾値として設定されてしまうという問題が発生する。また、同じチャープ率のFMCWレーダ信号であったとしても、干渉源となるFMCWレーダ信号が複数ある場合には、同様に干渉信号がないときより大きな値が干渉検出閾値として設定されてしまうという問題が発生する。このように、従来の技術では、干渉検出閾値が適切に設定されず、干渉信号の不検出により、ノイズフロアの増加することによりSNRが低下し、対象物の検出性能が低下するという問題がある。
以下に、本発明の第1の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に係るFMCWレーダ装置の構成例を示す図である。FMCWレーダ装置100は、図8で説明したFMCWレーダ装置10と同様に、波形発生器11、電圧制御発振器12、増幅器13、低雑音増幅器14、ミキサ15、低域通過フィルタ16、AD変換器17、及びDSP18等を有する。
対象物との距離に応じて受信信号のレベルが変動するため、干渉検出閾値の設定においては、ターゲットが反射した受信信号の受信平均電力に相当する信号レベルを基準として、干渉検出閾値を設定することが望ましい。例えば、ビート信号の振幅の平均値を算出し、予め設定した所定の係数Kを乗算した値を干渉検出閾値として干渉信号を検出することを考える。ここで、所定の係数Kは、ノイズフロアの振幅のばらつきにより、ノイズが対象物として誤検知されないように、予め定められた係数である。
続いて、第1の実施形態に係るFMCWレーダ装置100における閾値設定方法、及び干渉抑圧方法の処理の流れについて説明する。
第1の実施形態において、FMCWレーダ装置100の閾値設定部103が、ソート部102が並び替えた複数の包絡線のうち、予め定められた所定の範囲の包絡線の振幅の平均値を基準として、干渉検出閾値を設定する方法について説明した。この方法では、干渉の条件に応じて、適切な平均値の算出範囲を予め設定していたため、例えば、干渉の条件が変わると、干渉抑圧性能が低下する場合があった。
図5は、第2の実施形態に係るFMCWレーダ装置の構成例を示す図である。図5に示すように、第2の実施形態に係るFMCWレーダ装置100は、図1で説明した第1の実施形態に係るFMCWレーダ装置100の構成に加えて、範囲設定部501を有している。
図6は、第2の実施形態に係る干渉抑圧処理の例を示すフローチャートである。図6に示す処理のうち、ステップS301~S303、S304~S307の処理は、図3で説明した第1の実施形態に係る干渉抑圧処理と同様である。
範囲設定部501による範囲設定処理について説明する前に、第1の実施形態に係るFMCWレーダ装置100において、干渉の条件によって、干渉抑圧性能が低下する場合の例について説明する。
将来、自動運転や運転者支援システムが普及すると、周囲の人や障害物、他の車両等との距離、位置などの周囲環境を検出するために利用されるレーダを搭載した車両数が増加するため、近距離の車両から送信される複数のレーダ信号が干渉信号として受信される。
101 包絡線検出部
102 ソート部
103 閾値設定部
104 干渉検出部
105 干渉抑圧部
501 範囲設定部
Claims (7)
- 時間とともに周波数が直線的に変化するように周波数変調した送信信号を送信するとともに、前記送信信号を対象物が反射した受信信号を受信し、前記受信信号と前記周波数変調したローカル信号とを乗算して得られるビート信号の周波数から前記対象物との距離を測定するFMCWレーダ装置であって、
前記ビート信号の所定の期間の包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部が検出した複数の包絡線を振幅の大きさに応じて並べ替えるソート部と、
前記ソート部が並び替えた複数の包絡線のうち、所定の範囲の包絡線の振幅の平均値を基準として、干渉を検出する閾値を設定する閾値設定部と、
を有する、FMCWレーダ装置。 - 前記閾値設定部は、前記ソート部が並び替えた複数の包絡線のうち、振幅が小さい方から所定の範囲の包絡線の平均値を基準として、前記閾値を設定する、請求項1に記載のFMCWレーダ装置。
- 前記所定の範囲を適応的に設定する範囲設定部を有し、
前記閾値設定部は、前記ソート部が並び替えた複数の包絡線のうち、前記範囲設定部が設定した前記所定の範囲の包絡線の振幅の平均値を基準として、前記閾値を設定する、請求項1又は2に記載のFMCWレーダ装置。 - 前記範囲設定部は、前記包絡線検出部が検出した複数の包絡線の振幅の確率密度に基づいて、前記所定の範囲を設定する、請求項3に記載のFMCWレーダ装置。
- 前記閾値設定部は、前記ソート部が並び替えた複数の包絡線のうち、前記所定の範囲の包絡線の振幅の平均値に、所定の係数を乗算して前記閾値を算出する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のFMCWレーダ装置。
- 前記ビート信号をAD変換した信号データにおける、前記閾値より振幅が大きいデータのデータ位置を検出する干渉検出部を有し、
前記信号データから、前記データ位置を除外して前記対象物との距離を測定する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のFMCWレーダ装置。 - 前記データ位置を中心に窓関数を設定し、前記信号データと乗算することにより、前記信号データから前記データ位置のデータを除外する干渉抑圧部を有する、請求項6に記載のFMCWレーダ装置。
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