JP2023024253A - Radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、レーダ装置に関する。 The present disclosure relates to radar equipment.
近年、高分解能が得られるマイクロ波又はミリ波を含む波長の短いレーダ送信信号を用いたレーダ装置の検討が進められている。また、屋外での安全性を向上させるために、車両以外にも、歩行者又は落下物等の小物体を広角範囲で検知するレーダ装置(広角レーダ装置)の開発が求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on radar devices using short-wavelength radar transmission signals including microwaves or millimeter waves that can provide high resolution. Also, in order to improve outdoor safety, there is a demand for the development of a radar device (wide-angle radar device) that detects small objects such as pedestrians and falling objects in a wide-angle range in addition to vehicles.
広角な検知範囲を有するレーダ装置の構成として、複数のアンテナ(アンテナ素子)で構成されるアレーアンテナによって反射波を受信し、素子間隔(アンテナ間隔)に対する受信位相差に基づく信号処理アルゴリズムによって反射波の到来角(到来方向)を推定する手法(到来角推定手法。Direction of Arrival (DOA) estimation)を用いる構成がある。例えば、到来角推定手法には、フーリエ法(Fourier法)、又は、高い分解能が得られる手法としてCapon法、MUSIC(Multiple Signal Classification)及びESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)が挙げられる。 As a configuration of radar equipment with a wide detection range, reflected waves are received by an array antenna consisting of multiple antennas (antenna elements), and the reflected waves are processed by a signal processing algorithm based on the reception phase difference with respect to the element spacing (antenna spacing). There is a configuration that uses a method of estimating the arrival angle (arrival direction) of (Direction of Arrival (DOA) estimation). For example, the method for estimating the angle of arrival includes the Fourier method, or the Capon method, MUSIC (Multiple Signal Classification), and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) as methods that provide high resolution.
また、レーダ装置として、例えば、受信部に加え、送信部にも複数のアンテナ(アレーアンテナ)を備え、送受信アレーアンテナを用いた信号処理によりビーム走査を行う構成(MIMO(Multiple Input Multiple Output)レーダと呼ぶこともある)が提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。 Further, as a radar device, for example, in addition to the receiving unit, the transmitting unit is also equipped with a plurality of antennas (array antennas), and beam scanning is performed by signal processing using the transmitting and receiving array antennas (MIMO (Multiple Input Multiple Output) radar is also called) has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、レーダ装置(例えば、MIMOレーダ)において物標(又はターゲット)を検知する方法について十分に検討されていない。 However, methods for detecting target objects (or targets) in radar devices (for example, MIMO radar) have not been sufficiently studied.
本開示の非限定的な実施例は、物標を精度良く検知できるレーダ装置の提供に資する。 A non-limiting embodiment of the present disclosure contributes to providing a radar device capable of accurately detecting a target.
本開示の一実施例に係るレーダ装置は、送信周期毎に、第1中心周波数の第1送信信号、及び、前記第1中心周波数よりも高い中心周波数である第2中心周波数の第2送信信号を出力する送信回路と、前記第1送信信号と前記第2送信信号とを送信する送信アンテナと、を具備し、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(1+1/Nc)倍よりも高い周波数である(Ncは、所定期間内で前記第1送信信号及び前記第2送信信号のそれぞれが前記送信周期毎に送信される回数を示す整数)。 A radar apparatus according to an embodiment of the present disclosure is configured such that, for each transmission period, a first transmission signal having a first center frequency and a second transmission signal having a second center frequency, which is a center frequency higher than the first center frequency. and a transmitting antenna for transmitting the first transmission signal and the second transmission signal, wherein the second center frequency is (1+1/N c ) times the first center frequency ( Nc is an integer representing the number of times each of the first transmission signal and the second transmission signal is transmitted in each transmission period within a predetermined period).
なお、これらの包括的または具体的な実施例は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that these generic or specific embodiments may be embodied in systems, devices, methods, integrated circuits, computer programs, or recording media. Any combination of media may be implemented.
本開示の一実施例によれば、レーダ装置において物標を精度良く検知できる。 According to an embodiment of the present disclosure, a target can be detected with high accuracy in a radar device.
本開示の一実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および/または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。 Further advantages and advantages of an embodiment of the disclosure are apparent from the specification and drawings. Such advantages and/or advantages are provided by the several embodiments and features described in the specification and drawings, respectively, not necessarily all provided to obtain one or more of the same features. no.
MIMOレーダは、例えば、時分割、周波数分割又は符号分割を用いて多重した信号(レーダ送信波)を複数の送信アンテナ(又は送信アレーアンテナと呼ぶ)から送信し、周辺物体において反射された信号(レーダ反射波)を複数の受信アンテナ(又は受信アレーアンテナと呼ぶ)を用いて受信し、それぞれの受信信号から、多重された送信信号を分離して受信する。このような処理により、MIMOレーダは、送信アンテナ数と受信アンテナ数との積で示される伝搬路応答を取り出すことができ、これらの受信信号を仮想受信アレーとしてアレー信号処理を行う。 In MIMO radar, for example, signals (radar transmission waves) multiplexed using time division, frequency division, or code division are transmitted from a plurality of transmission antennas (or called transmission array antennas), and signals reflected by surrounding objects ( Radar reflected waves) are received using a plurality of receiving antennas (or called receiving array antennas), and multiplexed transmission signals are separated and received from the respective received signals. Through such processing, the MIMO radar can extract the channel response indicated by the product of the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas, and performs array signal processing on these received signals as a virtual receiving array.
また、MIMOレーダでは、送受信アレーアンテナにおける素子間隔を適切に配置することにより、仮想的にアンテナ開口を拡大し、角度分解能の向上を図ることができる。 Moreover, in the MIMO radar, by appropriately arranging the element intervals in the transmitting and receiving array antennas, it is possible to virtually enlarge the antenna aperture and improve the angular resolution.
[時分割多重送信]
例えば、特許文献1には、MIMOレーダの多重送信方法として、送信アンテナ毎に送信時間をずらして信号を送信する時分割多重送信を用いたMIMOレーダ(以下、「時分割多重MIMOレーダ」と呼ぶ)が開示されている。時分割多重送信は、周波数多重送信又は符号多重送信と比較し、簡易な構成で実現できる。また、時分割多重送信は、送信時間の間隔を十分に広げることにより、送信信号間の直交性を良好に保つことができる。時分割多重MIMOレーダは、送信アンテナを所定の周期で逐次的に切り替えながら、送信信号の一例である送信パルスを出力する。時分割多重MIMOレーダは、送信パルスが物体で反射された信号を複数の受信アンテナで受信し、受信信号と送信パルスとの相関処理後に、例えば、空間的なFFT(Fast Fourier Transforma)処理(反射波の到来方向推定処理)を行う。
[Time division multiplex transmission]
For example,
時分割多重MIMOレーダは、送信信号(例えば送信パルス又はレーダ送信波)を送信する送信アンテナを、所定の周期で逐次的に切り替える。したがって、時分割多重送信は、周波数分割送信又は符号分割送信と比較し、全ての送信アンテナから送信信号を送信し終えるまでに要する時間が長くなり得る。このため、例えば、特許文献2のように、各送信アンテナから送信信号を送信し、それらの受信位相変化からドップラ周波数(例えば、ターゲットの相対速度)の検出を行う場合、ドップラ周波数を検出するためにフーリエ周波数解析を適用するにあたり、受信位相変化の観測の時間間隔(例えば、サンプリング間隔)が長くなる。よって、サンプリング定理に基づく最大ドップラ周波数範囲(例えば、折り返しなしで検出可能なドップラ周波数範囲、又は、検出可能なターゲットの相対速度範囲)が低減する。
A time-division multiplex MIMO radar sequentially switches transmission antennas for transmitting transmission signals (for example, transmission pulses or radar transmission waves) at predetermined intervals. Therefore, time-division multiplexing can take longer to finish transmitting transmission signals from all transmit antennas than frequency-division or code-division transmission. For this reason, for example, as in
また、サンプリング定理に基づく最大ドップラ周波数を超えるドップラ周波数を有するターゲットからの反射波信号の受信が想定される場合、レーダ装置では、真の周波数とは異なる折り返し(エリアシング)成分のドップラ周波数が観測され得る。この場合、レーダ装置は、反射波信号が折り返し成分か否かを特定することが困難であり、ドップラ周波数(例えば、ターゲットの相対速度)の曖昧性(不確定性、Ambiguity)が生じる。 In addition, when it is assumed that a reflected wave signal from a target with a Doppler frequency exceeding the maximum Doppler frequency based on the sampling theorem is received, the radar equipment observes the Doppler frequency of aliasing components that differ from the true frequency. can be In this case, it is difficult for the radar apparatus to identify whether the reflected wave signal is a folding component or not, and ambiguity (ambiguity) of the Doppler frequency (for example, the relative velocity of the target) occurs.
例えば、レーダ装置が、Nt個の送信アンテナを所定の周期Trで逐次的に切り替えることによって送信信号(送信パルス)を送信する場合、全ての送信アンテナから送信信号を送信し終えるまでの送信時間がTr×Ntとなる。このような時分割多重送信をNc回繰り返して、ドップラ周波数の検出(相対速度の検出)のためにフーリエ周波数解析を適用する場合、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲は、サンプリング定理より、±1/(2Tr×Nt)となる。したがって、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲は、送信アンテナ数Ntが増大するほど低減し、より低速な相対速度でもドップラ周波数の曖昧性が生じやすくなる。 For example, when a radar device transmits a transmission signal (transmission pulse) by sequentially switching Nt transmission antennas at a predetermined period T r , the transmission time until transmission of the transmission signal from all the transmission antennas is completed. is T r ×Nt. If we repeat such time-division multiplexing N c times and apply Fourier frequency analysis for Doppler frequency detection (relative velocity detection), the Doppler frequency range over which we can detect the Doppler frequency without aliasing is determined by the sampling theorem Therefore, ±1/(2T r ×Nt). Therefore, the Doppler frequency range in which the Doppler frequency can be detected without aliasing decreases as the number of transmitting antennas Nt increases, and Doppler frequency ambiguity tends to occur even at lower relative velocities.
[ドップラ多重送信]
時分割多重MIMOレーダには上述したようなドップラ周波数の曖昧性が生じる恐れがあるため、以下では、一例として、複数の送信アンテナから送信信号を同時に多重して送信する方法に着目する。
[Doppler multiplex transmission]
Since time-division multiplexing MIMO radar may cause Doppler frequency ambiguity as described above, a method of simultaneously multiplexing and transmitting transmission signals from a plurality of transmission antennas will be focused below as an example.
複数の送信アンテナから送信信号を同時に多重して送信する方法として、例えば、受信部においてドップラ周波数軸上で複数の送信信号を分離できるように信号を送信する方法(以下、ドップラ多重送信と呼ぶ)がある(例えば、非特許文献3を参照)。 As a method of simultaneously multiplexing and transmitting transmission signals from a plurality of transmission antennas, for example, a method of transmitting signals so that a plurality of transmission signals can be separated on the Doppler frequency axis in the receiving unit (hereinafter referred to as Doppler multiplex transmission). (see, for example, Non-Patent Document 3).
ドップラ多重送信において、送信部では、例えば、基準となる送信アンテナから送信される送信信号に対して、基準となる送信アンテナと異なる送信アンテナから送信される送信信号に、受信信号のドップラ周波数帯域幅よりも大きなドップラシフト量が与えられ、複数の送信アンテナから送信信号が同じ送信周期(同じ送信スロット)で送信される。ドップラ多重送信において、受信部では、ドップラ周波数軸上でフィルタリングすることにより、各送信アンテナから送信された送信信号が分離して受信される。 In Doppler multiplex transmission, the transmission unit, for example, for a transmission signal transmitted from a reference transmission antenna, a transmission signal transmitted from a transmission antenna different from the reference transmission antenna, the Doppler frequency bandwidth of the received signal A larger Doppler shift amount is given, and transmission signals are transmitted from a plurality of transmission antennas in the same transmission cycle (same transmission slot). In Doppler multiplex transmission, the receiving unit separates and receives transmission signals transmitted from each transmission antenna by filtering on the Doppler frequency axis.
ドップラ多重送信では、複数の送信アンテナから送信信号を同じ送信周期で送信することにより、時分割多重送信と比較して、ドップラ周波数(又は、相対速度)の検出のためにフーリエ周波数解析を適用する際の受信位相変化を観測する時間間隔を短縮できる。しかし、ドップラ多重送信では、ドップラ周波数軸上でフィルタリングすることにより各送信アンテナの送信信号を分離するため、送信信号あたりの実効的なドップラ周波数帯域幅が制限されてしまう。 Doppler multiplexing applies Fourier frequency analysis for Doppler frequency (or relative velocity) detection, compared to time division multiplexing, by transmitting the transmitted signals from multiple transmit antennas with the same transmission period. It is possible to shorten the time interval for observing the actual reception phase change. However, in Doppler multiplex transmission, since the transmission signals of each transmission antenna are separated by filtering on the Doppler frequency axis, the effective Doppler frequency bandwidth per transmission signal is limited.
例えば、ドップラ多重送信において、レーダ装置が、Nt個の送信アンテナから周期Trで送信信号を送信する場合について説明する。このようなドップラ多重送信を所定期間内でNc回繰り返して、ドップラ周波数(又は、相対速度)の検出のためにフーリエ周波数解析を適用すると、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲は、サンプリング定理より±1/(2×Tr)となる。例えば、ドップラ多重送信において折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲は、時分割多重送信の場合(例えば、±1/(2Tr×Nt))と比較してNt倍に拡大される。なお、所定期間内は、ドップラ多重送信期間(周期Tr×Nc)+無送信期間で構成される。 For example, in Doppler multiplexing, a case will be described in which a radar device transmits transmission signals from Nt transmission antennas at a period T r . When such Doppler multiplexing is repeated N c times within a predetermined period and Fourier frequency analysis is applied to detect Doppler frequencies (or relative velocities), the Doppler frequency range in which Doppler frequencies can be detected without aliasing is It is ±1/(2×T r ) according to the sampling theorem. For example, the Doppler frequency range in which the Doppler frequency can be detected without aliasing in Doppler multiplex transmission is expanded by Nt times compared to the case of time division multiplex transmission (eg, ±1/(2T r ×Nt)). Note that the predetermined period is composed of the Doppler multiplex transmission period (cycle T r ×Nc)+non-transmission period.
ただし、ドップラ多重送信では、上述したように、ドップラ周波数軸上でフィルタリングすることによって送信信号が分離される。そのため、送信信号あたりの実効的なドップラ周波数帯域幅は、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲よりも狭い。例えば、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲±1/(2×Tr)を、Nt個の送信信号に等分割すると、各信号の実効的なドップラ周波数範囲は1/(Tr×Nt)に制限されるので、時分割多重送信を行った場合と同様なドップラ周波数範囲となる。また、ドップラ多重送信において、送信信号あたりの実効的なドップラ周波数範囲を超えたドップラ周波数帯域では、当該送信信号と異なる他の送信信号のドップラ周波数帯域の信号と混在するため、送信信号を正しく分離することが困難となる可能性がある。 However, in Doppler multiplexing, the transmitted signals are separated by filtering on the Doppler frequency axis, as described above. Therefore, the effective Doppler frequency bandwidth per transmitted signal is narrower than the Doppler frequency range over which Doppler frequencies can be detected without aliasing. For example, if the Doppler frequency range ±1/(2×T r ) in which the Doppler frequency can be detected without aliasing is equally divided into Nt transmitted signals, the effective Doppler frequency range for each signal is 1/(T r × Nt), the Doppler frequency range is the same as in the case of time-division multiplex transmission. In addition, in Doppler multiplexing transmission, in the Doppler frequency band that exceeds the effective Doppler frequency range per transmission signal, the transmission signal is mixed with the Doppler frequency band of the other transmission signal, so the transmission signal is correctly separated. can be difficult to do.
[不等間隔ドップラ多重送信]
このようなドップラ多重送信において検出可能な最大ドップラ周波数範囲を拡大する方法として、例えば、折り返しなしでドップラ周波数を検出できるドップラ周波数範囲±1/(2Tr)をNt+1個に等分割し、Nt+1個に分割されたドップラシフト量のうち、Nt個のドップラシフト量をNt個の送信信号に割り当てて、Nt個の送信アンテナから同時に送信信号を送信する方法がある(例えば、特許文献4を参照)。
[Unequally spaced Doppler multiplex transmission]
As a method for expanding the maximum detectable Doppler frequency range in such Doppler multiplex transmission, for example, the Doppler frequency range ±1/(2T r ) in which the Doppler frequency can be detected without folding is equally divided into Nt+1, Among the Doppler shift amounts divided into Nt+1, there is a method of allocating Nt Doppler shift amounts to Nt transmission signals and simultaneously transmitting the transmission signals from Nt transmission antennas (for example, Patent Document 4).
このドップラ多重送信では、例えば、Nt+1個に等分割されるドップラシフト量のうち一部には送信信号が割り当てられないため、ドップラ多重される送信信号に付与するドップラシフト間隔(以下、「ドップラ多重間隔」と呼ぶ)は、不等間隔となる。以下、このようなドップラ多重送信を「不等間隔ドップラ多重送信」と呼ぶ。 In this Doppler multiplexing transmission, for example, a transmission signal is not allocated to some of the Doppler shift amounts equally divided into Nt+1 pieces, so the Doppler shift interval (hereinafter referred to as " Doppler multiplex spacing") will be unequal spacing. Such Doppler multiplexing is hereinafter referred to as "unequal interval Doppler multiplexing".
次に、不等間隔ドップラ多重送信を用いる場合のレーダ反射波の受信処理の例について説明する。 Next, an example of reception processing of radar reflected waves when using unequal interval Doppler multiplex transmission will be described.
ドップラ周波数検出(相対速度検出)のためにフーリエ周波数解析を適用した出力において、例えば、Nt+1個に等分割されたドップラシフト量のうち、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラの受信電力レベルは、送信信号が割り当てられたドップラシフト量に相当するドップラの受信電力レベルよりも低い。レーダ装置は、例えば、この受信電力レベルの違いを利用して、ドップラ周波数を推定してよい。この推定処理により、レーダ装置は、ドップラ周波数範囲±1/(2Tr)にてレーダ反射波のドップラ周波数を推定可能となる。 In the output obtained by applying Fourier frequency analysis for Doppler frequency detection (relative velocity detection), for example, among the Doppler shift amounts equally divided into Nt+1, the Doppler shift amount corresponding to the Doppler shift amount to which the transmission signal is not assigned is lower than the received power level in Doppler corresponding to the amount of Doppler shift to which the transmitted signal is assigned. A radar device may, for example, estimate the Doppler frequency using this difference in received power levels. This estimation processing enables the radar device to estimate the Doppler frequency of the radar reflected wave in the Doppler frequency range ±1/(2T r ).
このように、ドップラ周波数領域において不等間隔となるドップラシフトを付与する不等間隔ドップラ多重送信により、分割されるドップラ周波数領域±1/(2Tr×(Nt+1))を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合でも、レーダ装置は、不等間隔となるドップラ領域を検出することにより、ドップラ周波数の曖昧性を抑制して、検出可能な最大ドップラ周波数を1/2Trまで拡大できる。これにより、不等間隔ドップラ多重送信では、例えば、特許文献3に記載の方法と比較して、検出可能なドップラ周波数範囲はNt倍に拡大される。
In this way, the Doppler frequencies exceeding ±1/(2T r × (Nt+1)) of the Doppler frequency domain divided by unequal Doppler multiplexing that imparts Doppler shifts at unequal intervals in the Doppler frequency domain. Even when a target is included, the radar system can suppress the ambiguity of the Doppler frequency by detecting Doppler regions with uneven intervals, and can expand the maximum detectable Doppler frequency to 1/2T r . As a result, in unequal-interval Doppler multiplexing, the detectable Doppler frequency range is expanded by Nt times as compared with the method described in
例えば、特許文献4では、フーリエ周波数解析のサンプリング定理の制約から、検出可能な最大ドップラ周波数1/2Trを超えるドップラ周波数(又は、相対速度)は検出されない。例えば、送信周期Trの短縮によりドップラ検出範囲の拡大は可能であるが、検出可能な距離範囲又は距離分解能を維持したまま、送信周期Trを短縮するには、より高速なサンプリングレートのA/D変換器を用いるため、ハードウェア構成が複雑化する。また、A/D変換器のサンプリングレートの高速化によって、レーダ装置における消費電力又は発熱量も増加し得る。その一方で、A/D変換器のサンプリングレートの制約下において、送信周期Trを短縮した場合、検出可能な距離範囲の縮小、又は、距離分解能の劣化により、レーダ装置における距離検出範囲又は距離分離性能が劣化し得る。
For example, in
また、不等間隔ドップラ多重送信では、例えば、レーダ装置に対して同程度の距離から、複数の反射波がある場合、かつ、それらの反射波のドップラ間隔がドップラ多重間隔(例えば、「ΔfDDM」と表す)あるいはドップラ多重間隔の倍数に一致する場合、レーダ装置において、不等間隔となるドップラ領域の検出誤りが発生しやすくなり、多重波の分離誤り又は複数の反射波の測角誤差が増加しやすくなる。 Further, in unequal interval Doppler multiplexing, for example, when there are a plurality of reflected waves from the same distance to the radar device, and the Doppler intervals of those reflected waves are the Doppler multiplexing interval (for example, "Δf DDM ”), or if it matches a multiple of the Doppler multiplexing interval, the radar device is likely to make errors in detecting Doppler regions that are unevenly spaced, resulting in separation errors of multiple waves or angle measurement errors of multiple reflected waves. easier to increase.
例えば、図1に示すように、レーダ装置が、Nt=2の送信アンテナを用いて、3(=Nt+1)等分割されたドップラシフト量のうち、2つのドップラシフト量を用いた不等間隔ドップラ多重送信を行い、レーダ装置に対して同一距離の物標からの反射波#1及び反射波#2を受信し、反射波#1及び反射波#2のドップラ周波数の差がΔfDDMである場合について説明する。
For example, as shown in FIG. 1, the radar apparatus uses Nt=2 transmitting antennas, and among the Doppler shift amounts equally divided into 3 (=Nt+1), two Doppler shift amounts are used for unequal Interval Doppler multiplex transmission is performed, reflected
図1の(a)、(b)及び(c)は、ドップラ周波数検出(又は、相対速度検出)のためにフーリエ周波数解析を適用した出力(例えば、周波数解析部の出力)を示し、図1の(a)には反射波#1の受信電力を示し、図1の(b)には、反射波#2の受信電力を示し、図1の(c)には反射波#1及び反射波#2の受信信号の合成結果を示す。反射波#1及び反射波#2のドップラ周波数の差がΔfDDMであるので、図1の(b)の反射波#2は、図1の(a)の反射波#1がドップラ周波数軸上を+ΔfDDMシフトした位置にある。
(a), (b) and (c) of FIG. 1 show the output (e.g., the output of the frequency analysis section) of applying Fourier frequency analysis for Doppler frequency detection (or relative velocity detection), and FIG. (a) shows the received power of the reflected
図1の(a)及び(b)のように、Nt+1個に等分割されたドップラシフト量のうち、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数の受信電力レベルは、送信信号が割り当てられるドップラシフト量に相当するドップラの受信電力レベルよりも、低くなる(ノイズレベル程度になる)のに対して、図1の(c)では、他方の反射波の受信電力を含むため高くなりやすい。 As shown in (a) and (b) of FIG. 1, among the Doppler shift amounts equally divided into Nt+1, the received power level of the Doppler frequency corresponding to the Doppler shift amount to which no transmission signal is assigned is It is lower than the received power level of Doppler corresponding to the amount of Doppler shift to which the signal is assigned (approximately the noise level). tend to be high.
例えば、図1の(c)の場合、反射波#1で、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数-1/2Tr+2ΔfDDMには、他方の反射波#2における送信信号が割り当てられたドップラシフト量に相当するドップラ周波数と一致するため、受信電力レベルが高くなりやすい。同様に、反射波#2で、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数-1/2Trには、他方の反射波#1における送信信号が割り当てられたドップラシフト量に相当するドップラ周波数と一致するため、受信電力レベルが高くなりやすい。
For example, in the case of (c) in FIG. 1, for reflected
また、受信信号は位相及び振幅で構成されるため、複数の送信信号が合成された受信電力は、位相の値によって、合成される振幅の値が変化する。例えば、図1の(c)の場合、-1/2Tr+ΔfDDMのドップラ周波数成分は、反射波#1及び反射波#2で、送信信号が割り当てられたドップラシフト量に一致しているため、それぞれが合成された受信電力となり、位相の値によって、合成される振幅の値が変化する。
In addition, since the received signal is composed of phase and amplitude, the received power obtained by combining a plurality of transmitted signals varies in the combined amplitude value depending on the phase value. For example, in the case of (c) in FIG. 1, the Doppler frequency component of -1/2T r +Δf DDM is the reflected
不等間隔ドップラ多重送信を用いたレーダ装置におけるレーダ受信部は、不等間隔ドップラ多重を分離するため、例えば、後述するドップラ多重分離部を用いて、送信信号を割り当てたドップラ多重間隔に一致するドップラピーク位置を検出し、ドップラ多重送信信号を分離する。この際、ドップラ多重分離部は、ドップラ多重送信信号が割り当てられないドップラ多重間隔のドップラ周波数成分の受信電力が、十分に低いことを利用して、
ドップラ多重送信信号を分離する。
A radar receiver in a radar device using unequal-interval Doppler multiplexing demultiplexes the unequal-interval Doppler multiplexing, for example, using a Doppler demultiplexing unit, which will be described later, to match the Doppler multiplexing interval to which the transmission signal is assigned. Doppler peak positions are detected and Doppler multiplexed signals are separated. At this time, the Doppler demultiplexing unit uses the fact that the received power of the Doppler frequency components in Doppler multiplexing intervals to which Doppler multiplexed transmission signals are not assigned is sufficiently low,
Separate the Doppler multiplexed signals.
このような受信電力レベルの違いを利用することで、ドップラ周波数は、ドップラ周波数範囲±1/(2Tr)において一意に推定でき、ドップラ多重送信信号の分離処理を行うことができる。例えば、図1の(a)において、反射波#1の受信電力は、ドップラ多重間隔ΔfDDMに一致する-1/2Trと、-1/2Tr +ΔfDDMのドップラ周波数成分のドップラピーク位置が検出され、さらに、これらのドップラピーク位置から、ドップラ多重間隔ΔfDDMずれたドップラ周波数成分(-1/2Tr+2ΔfDDM)の受信電力は十分に低い受信電力となっており、ドップラ周波数の推定及び、ドップラ多重送信信号の分離がなされる。
By using such a difference in received power level, the Doppler frequency can be uniquely estimated in the Doppler frequency range ±1/(2T r ), and the Doppler multiplexed transmission signal can be separated. For example, in (a) of FIG. 1, the received power of the reflected
しかしながら、例えば、図1の(c)でのドップラ周波数-1/2Tr+2ΔfDDMにおける受信電力は、図1の(a)でのドップラ周波数-1/2Tr+2ΔfDDMにおける受信電力より高いドップラ位置となり、反射波#1のドップラ周波数推定を誤りやすくなり、送信アンテナの分離性能が劣化する。同様に、例えば、図1の(c)でのドップラ周波数-1/2Trにおける受信電力は、図1の(b)でのドップラ周波数-1/2Trにおける受信電力よりも高いドップラ位置となり、反射波#2のドップラ周波数推定を誤りやすくなり、送信アンテナの分離性能が劣化する。
However, for example, the received power at the Doppler frequency -1/2T r +2Δf DDM in (c) of FIG. 1 is higher than the received power at the Doppler frequency -1/2T r +2Δf DDM in (a) of FIG. It becomes a Doppler position, the Doppler frequency estimation of the reflected
また、図1の(c)では、ドップラ周波数(-1/2Tr+1ΔfDDM)では、それぞれ異なる位相及び振幅である反射波#1のTx#2のドップラと、反射#2のTx#1のドップラとが合成されるため、それぞれ、図1の(a)(b)の状態から位相及び振幅が変化し、測角精度が劣化する。
In addition, in FIG. 1 (c), at the Doppler frequency (-1/2T r +1Δf DDM ), the Doppler of
例えば、図1の(c)において、反射波#1と反射波#2とのドップラ周波数の差は+ΔfDDMであるため、反射波#1で送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数(実線×印、-1/2Tr+2ΔfDDM)には、反射波#2のうちTx#2による送信信号が割り当てられるドップ周波数成分が重複して受信される。
For example, in (c) of FIG. 1, the difference in Doppler frequency between reflected
また、反射波#2と反射波#1のドップラ周波数の差は-ΔfDDMであるため、反射波#2で送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数(点線丸印、-1/2Tr)には、反射波#1のうちTx#1による送信信号が割り当てられるドップ周波数成分が重複して受信される。
In addition, since the difference between the Doppler frequencies of reflected
従って、同一距離の物標からの反射波#1及び反射波#2を受信し、反射波#1及び反射波#2のドップラ周波数の差がΔfDDMである場合、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数(図1の(c)実線×印あるいは点線丸印)は、本来、送信信号が割り当てられるドップラシフト量(図1の(a)での反射波#1のTx#1及びTx#2、図1の(b)での反射波#2でのTx#1及びTx#2)に相当するドップラの受信電力レベルより低くなる。
Therefore, if reflected waves #1 and #2 are received from targets at the same distance, and the difference between the Doppler frequencies of reflected
しかしながら、送信信号が割り当てられないドップラシフト量に相当するドップラ周波数は、他方の反射波の受信電力を含むため高くなりやすい。例えば、図1の(a)の実線×印にとっては、図1の(b)の反射波#2のTx#2を含むため、図1の(c)のドップラ周波数=-1/2Tr+2ΔfDDM での合成受信電力が高くなりやすい。
However, the Doppler frequency corresponding to the Doppler shift amount to which no transmission signal is assigned tends to be high because it includes the received power of the other reflected wave. For example, for the solid line x mark in FIG. 1(a), since
このため、レーダ装置は、図1の(c)の状態では、ドップラ周波数の推定を誤る確率が増大する。レーダ装置は、ドップラ周波数推定を誤った場合、送信アンテナの適切な分離も誤りやすくなり、測角誤差も増大しやすくなる。 Therefore, in the state of (c) in FIG. 1, the radar apparatus has an increased probability of erroneously estimating the Doppler frequency. If the radar system makes a mistake in Doppler frequency estimation, it is likely to make a mistake in properly separating the transmitting antennas, and the angle measurement error is likely to increase.
また、仮に、ドップラ周波数が正しく推定される場合でも、図1の(c)に示すように、反射波#1のドップラ多重信号と反射波#2のドップラ多重信号とが一致するドップラ成分が含まれる場合(ドップラ周波数が-1/2Tr+1ΔfDDM)、それらが複素信号として加わる(合成される)ため、図1の(a)(b)の状態から振幅成分又は位相成分が変化し、レーダ装置の測角精度が劣化しやすくなる。 Moreover, even if the Doppler frequency is correctly estimated, as shown in FIG. (Doppler frequency is -1/2T r +1Δf DDM ), they are added (combined) as a complex signal, so the amplitude component or phase component changes from the state of (a) and (b) in FIG. Angle measurement accuracy of the radar device tends to deteriorate.
そこで、本開示の非限定的な実施例では、ドップラ多重送信において、折り返しが発生しない(例えば、曖昧性が生じない)ドップラ周波数の範囲を拡大させる方法について説明する。これにより、本開示に係る一実施例のレーダ装置は、より広いドップラ周波数範囲において、物標を精度良く検知できる。 Accordingly, in a non-limiting embodiment of the present disclosure, a method for expanding the range of Doppler frequencies in which aliasing does not occur (eg, ambiguity does not occur) in Doppler multiplexing will be described. As a result, the radar apparatus according to one embodiment of the present disclosure can accurately detect a target over a wider Doppler frequency range.
また、本開示の非限定的な実施例では、レーダ装置に対して同程度の距離の複数の物標それぞれからの反射波のドップラ間隔が、ドップラ多重間隔(又は、ドップラ多重間隔の倍数)に一致する場合でも、各反射波の分離検出を可能にする方法について説明する。 Further, in a non-limiting embodiment of the present disclosure, the Doppler interval of reflected waves from each of a plurality of targets at approximately the same distance from the radar device is the Doppler multiplex interval (or a multiple of the Doppler multiplex interval). A method for enabling separate detection of each reflected wave even when they match will be described.
また、本開示の非限定的な実施例では、ドップラ多重送信において、折り返しが発生しないドップラ周波数(相対速度)の範囲を拡大し、また、レーダ装置に対して同程度の距離の複数の物標それぞれからの反射波のドップラ間隔が、ドップラ多重間隔(又は、ドップラ多重間隔の倍数)に一致する場合でも、各反射波の分離検出を可能にする方法について説明する。 Further, in a non-limiting embodiment of the present disclosure, in Doppler multiplex transmission, the range of Doppler frequencies (relative velocities) in which aliasing does not occur is expanded, and multiple targets at similar distances to the radar device A method for enabling separate detection of each reflected wave even when the Doppler interval of the reflected wave from each matches the Doppler multiplex interval (or a multiple of the Doppler multiplex interval) will be described.
なお、本開示の一実施例に係るレーダ装置は、例えば、車両といった移動体に搭載されてよい。移動体に搭載されるレーダ装置の測位出力(推定結果に関する情報)は、例えば、衝突安全性を高める先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)、又は、自動運転システムといった制御ECU(Electronic Control Unit)(図示せず)に出力され、車両駆動制御又は警報発呼制御に利用されてもよい。 Note that the radar device according to an embodiment of the present disclosure may be mounted on a moving object such as a vehicle, for example. The positioning output (information on estimation results) of the radar device installed in the mobile object is used, for example, by an advanced driver assistance system (ADAS) that enhances collision safety, or a control ECU (Electronic Control Unit) such as an automatic driving system. Unit) (not shown) and may be used for vehicle drive control or alarm call control.
また、本開示の一実施例に係るレーダ装置は、例えば、路側の電柱又は信号機といった比較的高所の構造物(図示せず)に取り付けられてよい。このようなレーダ装置は、例えば、通行する車両又は歩行者の安全性を高める支援システム、又は、不審者の侵入防止システムにおけるセンサとして利用可能である。また、レーダ装置の測位出力は、例えば、安全性を高める支援システム又は不審者侵入防止システムにおける制御装置(図示なし)に出力され、警報発呼制御又は異常検出制御に利用されてもよい。 Also, the radar apparatus according to an embodiment of the present disclosure may be attached to a relatively high structure (not shown) such as a roadside utility pole or a traffic signal. Such a radar device can be used, for example, as a sensor in a support system that enhances the safety of passing vehicles or pedestrians, or an intrusion prevention system for suspicious persons. Further, the positioning output of the radar device may be output to a control device (not shown) in, for example, a support system that enhances safety or a system for preventing intrusion by suspicious persons, and may be used for alarm call control or abnormality detection control.
なお、レーダ装置の用途はこれらに限定されず、他の用途に利用されてもよい。 Note that the uses of the radar device are not limited to these, and may be used for other uses.
以下、本開示の一実施例に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。 Hereinafter, an embodiment according to an example of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the embodiments, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
以下では、レーダ装置において、送信ブランチにおいて、複数の送信アンテナから同時に多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチにおいて、各送信信号を分離して受信処理を行う構成(例えば、MIMOレーダ構成)について説明する。 In the following, in a radar device, a transmission branch transmits different transmission signals that are multiplexed simultaneously from a plurality of transmission antennas, and a reception branch separates each transmission signal and performs reception processing (for example, a MIMO radar configuration). will be explained.
また、以下では、一例として、チャープ(chirp)パルスのような周波数変調したパルス波を用いたレーダ方式(例えば、チャープパルス送信(fast chirp modulation)とも呼ぶ)の構成について説明する。ただし、変調方式は、周波数変調に限定されない。例えば、本開示の一実施例は、パルス列を位相変調又は振幅変調して送信するパルス圧縮レーダを用いたレーダ方式についても適用可能である。 Also, in the following, as an example, a configuration of a radar system using a frequency-modulated pulse wave such as a chirp pulse (for example, also called chirp pulse transmission (fast chirp modulation)) will be described. However, the modulation method is not limited to frequency modulation. For example, one embodiment of the present disclosure is also applicable to a radar system using a pulse compression radar that transmits a pulse train by phase-modulating or amplitude-modulating it.
(実施の形態1)
[レーダ装置の構成]
図2のレーダ装置10は、レーダ送信部(送信ブランチ)100と、レーダ受信部(受信ブランチ)200と、を有する。
(Embodiment 1)
[Configuration of radar device]
The
レーダ送信部100は、レーダ信号(レーダ送信信号)を生成し、複数の送信アンテナ106-1~106-Ntによって構成される送信アレーアンテナを用いて、レーダ送信信号を所定の送信周期にて送信する。 Radar transmission section 100 generates a radar signal (radar transmission signal) and transmits the radar transmission signal at a predetermined transmission cycle using a transmission array antenna composed of a plurality of transmission antennas 106-1 to 106-Nt. do.
レーダ受信部200は、物標(ターゲット。図示せず)により反射したレーダ送信信号である反射波信号を、複数の受信アンテナ202-1~202-Naを含む受信アレーアンテナを用いて受信する。レーダ受信部200は、各受信アンテナ202において受信した反射波信号を信号処理し、例えば、物標の有無検出又は反射波信号の到来方向の推定を行う。
Radar receiver 200 receives a reflected wave signal, which is a radar transmission signal reflected by a target (not shown), using a receiving array antenna including a plurality of receiving antennas 202-1 to 202-Na. The radar receiver 200 performs signal processing on the reflected wave signal received by each receiving
なお、物標はレーダ装置10が検出する対象の物体であり、例えば、車両(4輪及び2輪を含む)、人、ブロック又は縁石などを含む。
A target is an object to be detected by the
[レーダ送信部100の構成]
レーダ送信部100は、レーダ送信信号生成部101と、信号生成制御部104と、ドップラシフト部105-1~105-Ntと、送信アンテナ106-1~106-Ntと、を有する。例えば、レーダ送信部100は、Nt個の送信アンテナ106を有し、各送信アンテナ106は、それぞれ個別のドップラシフト部105に接続されている。
[Configuration of radar transmission unit 100]
Radar transmission section 100 has radar transmission signal generation section 101, signal
レーダ送信信号生成部101は、例えば、信号生成制御部104からの制御に基づいて、レーダ送信信号を生成する。レーダ送信信号生成部101は、例えば、変調信号発生部102及びVCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)103を有する。以下、レーダ送信信号生成部101における各構成部について説明する。
The radar transmission signal generation unit 101 generates a radar transmission signal based on control from the signal
変調信号発生部102は、例えば、のこぎり歯形状の変調信号を周期的に発生させる。ここで、レーダ送信周期をTrとする。
The modulated
VCO103は、変調信号発生部102から出力される変調信号に基づいて、周波数変調信号(以下、例えば、周波数チャープ信号又はチャープ信号と呼ぶ)を生成し、ドップラシフト部105-1~105-Nt、及び、レーダ受信部200(後述するミキサ部204)へ出力する。
The
信号生成制御部104は、レーダ送信信号生成部101(例えば、変調信号発生部102及びVCO103)に対して、レーダ送信信号の生成を制御する。例えば、信号生成制御部104は、中心周波数の異なるチャープ信号を交互に送信するように、チャープ信号に関するパラメータ(例えば、変調パラメータ)を設定してよい。
The signal
以下では、中心周波数の異なる2つのチャープ信号をそれぞれ、「第1チャープ信号」及び「第2チャープ信号」と呼ぶ。 The two chirp signals with different center frequencies are hereinafter referred to as "first chirp signal" and "second chirp signal", respectively.
図3は、チャープ信号(例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号)の例を示す。 FIG. 3 shows examples of chirp signals (eg, a first chirp signal and a second chirp signal).
図3に示すように、チャープ信号に関する変調パラメータには、例えば、中心周波数fc(q)、周波数掃引帯域幅Bw(q)、掃引開始周波数fcstart(q)、掃引終了周波数fcend(q)、周波数掃引時間Tsw(q)、及び、周波数掃引変化率Dm(q)が含まれてよい。なお、Dm(q)=Bw(q)/Tsw(q)である。また、Bw(q)= fcend(q)-fcstart(q)及びfc (q)=(fcstart(q)+fcend(q))/2である。また、例えば、q=1,2であり、q=1の場合には第1チャープ信号の変調パラメータを表し、q=2の場合には第2チャープ信号の変調パラメータを表してよい。 As shown in FIG. 3, the modulation parameters for the chirp signal include, for example, center frequency f c (q), frequency sweep bandwidth B w (q), sweep start frequency f cstart (q), sweep end frequency f cend ( q), frequency sweep time T sw (q), and frequency sweep change rate D m (q). Note that D m (q)=B w (q)/T sw (q). Also, B w (q)=f cend (q)−f cstart (q) and f c (q)=(f cstart (q)+f cend (q))/2. Also, for example, q=1,2, where q=1 may represent the modulation parameter of the first chirp signal, and q=2 may represent the modulation parameter of the second chirp signal.
また、周波数掃引時間Tsw(q)は、例えば、後述するレーダ受信部200のA/D変換部207におけるA/Dサンプルデータを取り込む時間範囲(又は、レンジゲートと呼ぶ)に対応する。周波数掃引時間Tsw(q)は、例えば、図3の(a)に示すようにチャープ信号の全体の区間に設定されてもよく、図3の(b)に示すように、チャープ信号の一部の区間に設定されてもよい。
Also, the frequency sweep time T sw (q) corresponds to, for example, a time range (or called a range gate) for acquiring A/D sample data in the A/
なお、図3では、変調周波数が時間の経過とともに徐々に高くなるアップチャープの波形の例を示すが、これに限定されず、変調周波数が時間の経過とともに徐々に低くなるダウンチャープが適用されてもよい。変調周波数がアップチャープ及びダウンチャープの何れであるかに依らず同様な効果を得ることができる。 Although FIG. 3 shows an example of an up-chirp waveform in which the modulation frequency gradually increases over time, it is not limited to this, and a down-chirp in which the modulation frequency gradually decreases over time is applied. good too. A similar effect can be obtained regardless of whether the modulation frequency is up-chirp or down-chirp.
信号生成制御部104は、例えば、所定の条件を満たす中心周波数fc(q)を設定(又は、選定)してよい(例については後述する)。
For example, the signal
なお、以下では、一例として、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに設定される変調パラメータのうち、中心周波数fc(q)が互いに異なり、中心周波数以外の他の変調パラメータは同じ(又は、共通)である場合について説明する。しかし、これに限定されず、本開示の一実施例の適用には、例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号において距離軸の分解能が一致すればよいので、周波数掃引帯域幅Bw(q)が同一の関係となるチャープ信号が設定されればよい(例については後述する)。 In the following, as an example, among the modulation parameters set for the first chirp signal and the second chirp signal, the center frequencies f c (q) are different from each other, and the other modulation parameters other than the center frequencies are the same ( or common) will be described. However, it is not limited to this, and for the application of an embodiment of the present disclosure, for example, the first chirp signal and the second chirp signal need only have the same resolution in the distance axis, so the frequency sweep bandwidth B w (q ) are set to have the same relationship (an example will be described later).
また、以下では、信号生成制御部104は、例えば、中心周波数fc(q)の異なる2つのチャープ信号のそれぞれをNc回ずつ交互に送信するように、変調信号発生部102及びVCO103を制御してよい。
Further, in the following description, the signal
図4は、信号生成制御部104の制御に基づいてレーダ送信信号生成部101が出力するチャープ信号の一例を示す。
FIG. 4 shows an example of a chirp signal output by the radar transmission signal generator 101 under the control of the
図4において、第1チャープ信号の送信周期Tr1及び第2チャープ信号の送信周期Tr2は、異なってもよく(Tr1≠Tr2)、同じでもよい(Tr1=Tr2)。また、以下では、各送信周期Tr1及びTr2を合わせた周期を「Trs」と表す。例えば、送信周期Trsは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のセットが送信される送信周期を示し、Trs=Tr1+Tr2である。また、以下の説明では、特に明記しない場合には、各送信周期Tr1及びTr2は、同じ値のパラメータを表し(例えば、Tr1=Tr2)、便宜的に、送信周期Trと表記することもある。 In FIG. 4, the transmission period T r1 of the first chirp signal and the transmission period T r2 of the second chirp signal may be different (T r1 ≠T r2 ) or may be the same (T r1 =T r2 ). In addition, hereinafter, a cycle combining the transmission cycles T r1 and T r2 is expressed as “T rs ”. For example, the transmission period T rs indicates the transmission period during which the set of first and second chirp signals are transmitted, where T rs =T r1 +T r2 . In addition, in the following description, unless otherwise specified, each transmission period T r1 and T r2 represents the same value parameter (for example, T r1 =T r2 ), and is conveniently referred to as the transmission period T r sometimes.
同様に、周波数掃引帯域幅、周波数掃引時間(又は、レンジゲートと呼ぶ)、及び、周波数掃引変化率は、特に明記しない場合には、第1チャープ信号及び第2チャープ信号それぞれに対して同じ値のパラメータを表し、Bw(1)=Bw(2)=Bw、Tsw(1)=Tsw(2)=Tsw、Dm(1)=Dm(2)=Dmと表すことがある。 Similarly, the frequency sweep bandwidth, frequency sweep time (or range gate), and frequency sweep rate of change are the same for each of the first chirp signal and the second chirp signal, unless otherwise specified. where B w (1)=B w (2)=B w , T sw (1)=T sw (2)=T sw , D m (1)=D m (2)=D m and There is something to express.
また、中心周波数の異なる各チャープ信号の周波数掃引帯域幅は、図4の(a)に示すように、重複する帯域を含まなくてもよく、図4の(b)に示すように、重複する帯域を含んでもよい。本開示の一実施例は、例えば、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間の中心周波数の関係が所定条件を満たせば、周波数掃引帯域幅が重複する帯域を含むか否かに依らず、同様な効果が得られる。 Also, the frequency sweep bandwidths of the chirp signals with different center frequencies may not include overlapping bands as shown in FIG. It may include a band. One embodiment of the present disclosure, for example, if the center frequency relationship between the first chirp signal and the second chirp signal satisfies a predetermined condition, regardless of whether the frequency sweep bandwidth includes overlapping bands, , a similar effect is obtained.
なお、本開示の一実施例において、送信周期Trsは、例えば、数百μs程度以下に設定されてよく、レーダ送信信号の送信時間間隔は比較的短く設定されてよい。これにより、例えば、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が異なる場合でも、受信反射波のビート信号の周波数(例えば、ビート周波数インデックス)は変化しないので、レーダ装置10は、ドップラ周波数の変化として検出可能である。 In an embodiment of the present disclosure, the transmission period T rs may be set to, for example, several hundred μs or less, and the transmission time interval of the radar transmission signal may be set relatively short. As a result, for example, even if the center frequencies of the first chirp signal and the second chirp signal are different, the frequency of the beat signal of the received reflected wave (for example, the beat frequency index) does not change. It is detectable as a change in Doppler frequency.
レーダ送信信号生成部101(例えば、VCO103)から出力される各チャープ信号は、例えば、レーダ受信部200の各ミキサ部204、及び、Nt個のドップラシフト部105にそれぞれ入力される。
Each chirp signal output from the radar transmission signal generator 101 (eg, VCO 103) is input to each
ドップラシフト部105は、VCO103から入力されるチャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期(例えば、Tr1又はTr2)毎にドップラシフト量DOPnを付与するために、位相回転φnを付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106に出力する。ここで、n=1,…,Ntである。なお、ドップラシフト部105におけるドップラシフト量DOPn(例えば、位相回転φn)を付与する方法の一例については後述する。
The
ドップラシフト部105-1~105-Ntの出力信号は、所定の送信電力に増幅され各送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#Nt)から空間に放射される。
The output signals of Doppler shifters 105-1 to 105-Nt are amplified to a predetermined transmission power and radiated into space from each transmission antenna 106 (for example,
[レーダ受信部200の構成]
図2において、レーダ受信部200は、Na個の受信アンテナ202(例えば、Rx#1~Rx#Na)を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部200は、Na個のアンテナ系統処理部201-1~201-Naと、CFAR(Constant False Alarm Rate)部211と、ドップラ多重分離部212と、ドップラ判定部213と、方向推定部214と、を有する。
[Configuration of radar receiver 200]
In FIG. 2, the radar receiving section 200 has Na receiving antennas 202 (for example,
なお、CFAR部211は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応するCFAR部211-1及びCFAR部211-2を備えてよい。同様に、ドップラ多重分離部212は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応するドップラ多重分離部212-1及びドップラ多重分離部212-2を備えてよい。なお、図2は、CFAR部211を並列的に設けた構成(CFAR部211-1及び211-2)を示しているが、1つのCFAR部211を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成としてもよい。また、図2は、ドップラ多重分離部212を並列的に設けた構成(ドップラ多重分離部212-1及び212-2)を示しているが、1つのドップラ多重分離部212を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成としてもよい。 Note that the CFAR unit 211 may include, for example, a CFAR unit 211-1 and a CFAR unit 211-2 respectively corresponding to the first chirp signal and the second chirp signal having different center frequencies. Similarly, the Doppler demultiplexer 212 may include, for example, a Doppler demultiplexer 212-1 and a Doppler demultiplexer 212-2 respectively corresponding to the first chirp signal and the second chirp signal having different center frequencies. Although FIG. 2 shows a configuration in which CFAR units 211 are provided in parallel (CFAR units 211-1 and 211-2), one CFAR unit 211 is provided and its input is sequentially switched. It is good also as a structure which processes. FIG. 2 shows a configuration in which Doppler demultiplexing units 212 are provided in parallel (Doppler demultiplexing units 212-1 and 212-2). A configuration in which processing is sequentially switched may be employed.
各受信アンテナ202は、物標(ターゲット)に反射したレーダ送信信号である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部201へ受信信号として出力する。
Each receiving
各アンテナ系統処理部201は、受信無線部203と、信号処理部206とを有する。
Each antenna
受信無線部203は、ミキサ部204と、LPF(low pass filter)205と、を有する。受信無線部203において、ミキサ部204は、受信した反射波信号(受信信号)に対して、送信信号であるチャープ信号とのミキシングを行う。また、ミキサ部204の出力を、LPF205に通過させることにより、反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が取り出される。例えば、送信信号(送信周波数変調波)の周波数と、受信信号(受信周波数変調波)の周波数との差分周波数がビート周波数(又は、ビート信号)として得られる。
Receiving radio section 203 has
各アンテナ系統処理部201-z(ただし、z=1~Naの何れか)の信号処理部206は、A/D変換部207と、ビート周波数解析部208と、ドップラ解析部210と、を有する。なお、ドップラ解析部210は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応するドップラ解析部210-1及びドップラ解析部210-2を備えてよい。
The signal processing unit 206 of each antenna system processing unit 201-z (where z = any of 1 to Na) has an A/
LPF205から出力された信号(例えば、ビート信号)は、信号処理部206において、A/D変換部207によって、離散的にサンプリングされた離散サンプルデータに変換される。
A signal (for example, a beat signal) output from the
ビート周波数解析部208は、送信周期Tr毎に、所定の時間範囲(レンジゲート)において得られたNdata個の離散サンプルデータをFFT処理する。ここで、レンジゲートは、周波数掃引時間Tsw(q)を設定する。ここで、例えば、q=1,2であり、q=1の場合には第1チャープ信号の周波数掃引時間を表し、q=2の場合には第2チャープ信号の周波数掃引時間を表す。これにより、信号処理部206では、反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムが出力される。なお、FFT処理の際、ビート周波数解析部208は、例えば、Han窓又はHamming窓等の窓関数係数を乗算してもよい。窓関数係数を用いることにより、ビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
The beat
ここで、第qチャープ信号の第m番目のチャープパルス送信によって得られる第z番目の信号処理部206におけるビート周波数解析部208から出力されるビート周波数応答をRFTz,q(fb, m)で表す。ここで、fbはビート周波数インデックスを表し、FFTのインデックス(ビン番号)に対応する。例えば、fb=0,~,Ndata/2-1であり、z=1,~,Naであり、m=1,~,NCであり、q=1あるいは2である。ビート周波数インデックスfbが小さいほど、反射波信号の遅延時間が小さい(例えば、物標との距離が近い)ビート周波数を示す。
Here, RFT z ,q (f b , m) is the beat frequency response output from the beat
また、ビート周波数インデックスfbは、次式(1)を用いて距離情報R(fb)に変換できる。そのため、以下では、ビート周波数インデックスfbを「距離インデックスfb」と呼ぶ。
ここで、Bwは、チャープ信号における周波数掃引帯域幅を表し、C0は光速度を表す。また、式(1)において、C0/2Bwは距離分解能を表す。以下では、距離分解能ΔR=C0/2Bwと表す。 where B w represents the frequency sweep bandwidth in the chirp signal and C 0 represents the speed of light. Also, in Equation (1), C 0 /2B w represents the distance resolution. Range resolution ΔR=C 0 /2B w is hereinafter expressed.
出力切替部209は、信号生成制御部104から出力される制御信号に基づいて、第1チャープ信号の送信周期あるいは第2チャープ信号の送信周期に応じて、ビート周波数解析部208の出力を、2個のドップラ解析部210の何れかに選択的に切り替えて出力する。例えば、出力切替部209は、第1チャープ信号(例えば、q=1)の送信周期Tr1におけるビート周波数解析部208の出力を、ドップラ解析部210-1に出力する。また、例えば、出力切替部209は、第2チャープ信号(例えば、q=2)の送信周期Tr2におけるビート周波数解析部208の出力を、ドップラ解析部210-2に出力する。
Based on the control signal output from the signal
第qドップラ解析部210(ドップラ解析部210-qとも表す)は、出力切替部209から出力される、第qチャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTz,q(fb, 1)、RFTz,q(fb, 2)、~、RFTz,q(fb, NC)を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第qドップラ解析部210は、第qチャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
The q-th Doppler analysis unit 210 (also referred to as Doppler analysis unit 210-q) outputs a beat frequency response RFT z,q ( Doppler analysis is performed for each distance index f b using f b , 1), RFT z,q (f b , 2), ∼, RFT z,q (f b , N C ). For example, the q-th
例えば、Ncが2のべき乗値である場合、ドップラ解析においてFFT処理を適用できる。この場合、FFTサイズはNcであり、サンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は±1/(2Trs)である。また、ドップラ周波数インデックスfsのドップラ周波数間隔は1/(Nc×Trs)であり、ドップラ周波数インデックスfsの範囲はfs = -Nc/2, ~, 0, ~, Nc/2-1である。 For example, if Nc is a power of 2, FFT processing can be applied in Doppler analysis. In this case, the FFT size is N c , and the maximum Doppler frequency without aliasing derived from the sampling theorem is ±1/(2T rs ). Also, the Doppler frequency interval of the Doppler frequency index fs is 1/( Nc × Trs ), and the range of the Doppler frequency index fs is fs = -Nc /2, ~, 0, ~, Nc / 2-1.
以下では、一例として、Ncが2のべき乗値である場合について説明する。なお、Ncが2のべき乗でない場合には、例えば、ゼロ埋めしたデータを含めることで2のべき乗個のデータサイズとしてFFT処理が可能である。また、ドップラ解析部210は、FFT処理の際に、Han窓又はHamming窓などの窓関数係数を乗算してもよい。窓関数を適用することでビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
A case where N c is a power of 2 will be described below as an example. If N c is not a power of 2, for example, FFT processing can be performed with a data size of powers of 2 by including zero-padded data. Also, the
例えば、第z番目の信号処理部206の第qドップラ解析部210の出力VFTz,q(fb, fs)は、次式(2)に示す。なお、jは虚数単位であり、z=1~Naであり、q=1,2である。
以上、信号処理部206の各構成部における処理について説明した。 The processing in each component of the signal processing unit 206 has been described above.
図2において、CFAR部211は、第1~第Na番目の信号処理部206のドップラ解析部210からの出力を用いて、CFAR処理(例えば、適応的な閾値判定)を行い、局所的なピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。図2に示すように、CFAR部211は、第1ドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第1CFAR部211(又は、CFAR部211-1と表す)、及び、第2ドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第2CFAR部211(又は、CFAR部211-2と表す)を備えてよい。
In FIG. 2, the CFAR unit 211 performs CFAR processing (for example, adaptive threshold determination) using the output from the
第qCFAR部211(q=1,2)は、例えば、次式(3)のように、第1~第Na番目の信号処理部206の第qドップラ解析部210の出力VFT1,q(fb, fs)、VFT2,q(fb, fs)、~、VFTNa,q(fb, fs)を電力加算し、距離軸とドップラ周波数軸(相対速度に相当)とからなる2次元のCFAR処理、又は、1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理を行う。2次元のCFAR処理又は1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理については、例えば、非特許文献2に開示された処理が適用されてよい。
第qCFAR部211は、適応的に閾値を設定し、閾値よりも大きい受信電力となる距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q))を第qドップラ多重分離部212に出力する。 The q-th CFR section 211 adaptively sets a threshold, and uses the distance index f b_cfar (q), the Doppler frequency index f s_cfar (q), and the received power information PowerFT(f b_cfar (q ), f s_cfar (q)) to the q-th Doppler demultiplexer 212 .
ドップラ多重分離部212は、第1ドップラ解析部210及び第1CFAR部211の出力を用いてドップラ多重分離処理を行う第1ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-1と表す)、及び、第2ドップラ解析部210-2及び第2CFAR部211の出力を用いてドップラ多重分離処理を行う第2ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-2と表す)を備えてよい。
The Doppler demultiplexing unit 212 performs Doppler demultiplexing processing using the outputs of the first
第qドップラ多重分離部212(q=1,2)は、第qCFAR部211から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q)))に基づいて、第qドップラ解析部210からの出力を用いて、ドップラ多重送信された信号(以下、「ドップラ多重信号」と呼ぶ)から、各送信アンテナ106から送信される送信信号(例えば、当該送信信号に対する反射波信号)を分離する。第qドップラ多重分離部212は、例えば、分離した信号に関する情報を、ドップラ判定部213及び方向推定部214に出力する。分離した信号に関する情報には、例えば、分離した信号に対応する距離インデックスfb_cfar(q)、及び、ドップラ周波数インデックス(以下、分離インデックス情報と呼ぶこともある)(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), …, fdemul_Tx#Nt(q))が含まれてよい。また、第qドップラ多重分離部212は、第qドップラ解析部210からの出力を方向推定部214に出力する。
The q-th Doppler demultiplexing unit 212 (q=1, 2) receives information input from the q-th CFAR unit 211 (for example, distance index f b_cfar (q), Doppler frequency index f s_cfar (q), and received power information Based on PowerFT (f b_cfar (q), f s_cfar (q))), using the output from the q-th
以下、第qドップラ多重分離部212の動作例について、ドップラシフト部105の動作とともに説明する。
An operation example of the q-th Doppler demultiplexing unit 212 will be described below together with the operation of the
[ドップラシフト量の設定方法]
まず、ドップラシフト部105において付与されるドップラシフト量の設定方法の一例について説明する。
[How to set Doppler shift]
First, an example of a method for setting the Doppler shift amount given by the
ドップラシフト部105-1~105-Ntは、各々に入力されるチャープ信号に対して異なるドップラシフト量DOPnを付与する。本開示の一実施例では、ドップラシフト部105-1~105-Nt間(例えば、送信アンテナ106-1~106-Nt間)において、ドップラシフト量DOPnの間隔(ドップラシフト間隔)は、等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように設定される。 The Doppler shift units 105-1 to 105-Nt give different Doppler shift amounts DOP n to the chirp signals input thereto. In one embodiment of the present disclosure, between Doppler shift units 105-1 to 105-Nt (for example, between transmitting antennas 106-1 to 106-Nt), the interval between Doppler shift amounts DOP n (Doppler shift interval) is At least one Doppler interval is set to be different, not the interval.
例えば、第n番目のドップラシフト部105は、入力された第m番目の第qチャープ信号に対して、互いに異なるドップラシフト量DOPnとなる位相回転φn(m)を付与して出力する。これにより、複数の送信アンテナ106から送信される送信信号には、それぞれ異なるドップラシフト量が付与される。例えば、一実施例では、ドップラ多重数NDM=Ntである。ここで、m=1~NCの整数であり、n=1~Ntの整数であり、q=1,2である。
For example, the n-
また、第qドップラ解析部210において、サンプリング定理から導出される、折り返しが発生しないドップラ周波数fdの範囲は-1/(2Trs) ≦ fd <1/(2Trs)である。
In the q-th
このことから、仮に、Nt個の送信アンテナ106から送信される送信信号に対して、ドップラシフト間隔が等間隔1/(Nt×Trs)となる位相回転φn(m)は、次式(4)で表される。
ここで、φ0は初期位相であり、Δφ0は基準ドップラシフト位相である。また、round(x)は実数値xに対して四捨五入した整数値を出力するラウンド関数である。なお、round(NC/Nt)の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入されている。
where φ 0 is the initial phase and Δφ 0 is the reference Doppler shift phase. Also, round(x) is a round function that outputs a rounded integer value for the real value x. The term round(N C /N t ) is introduced for the purpose of setting the phase rotation amount to an integer multiple of the Doppler frequency interval in the
仮に、例えば、式(4)に示す位相回転φn(m)を用いる場合、第m番目の第qチャープ信号に対して付与される送信信号間の位相回転の間隔は、全て等しくなり、2πround(NC/Nt)/NCとなる。 If, for example, the phase rotation φ n (m) shown in Equation (4) is used, the phase rotation intervals between the transmission signals given to the m-th and q-th chirp signals are all equal and equal to 2πround (N C /N t )/N C .
一例として、式(4)において、Nt=2、Δφ0=0、φ0=0として位相回転φn(m)が付与される場合、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=-1/(2Trs)となる。 As an example, in equation (4), when phase rotation φ n (m) is given with Nt=2, Δφ 0 =0, φ 0 =0, the Doppler shift amount is DOP 1 =0, DOP 2 =- 1/(2T rs ).
例えば、複数の送信アンテナ106から送信される送信信号に対して付与されるドップラシフト量の各間隔は、レーダ装置10(レーダ受信部200)においてドップラ周波数の範囲(例えば、折り返しが発生しないドップラ周波数範囲))において等間隔に設定される。例えば、Nt=2個の送信アンテナ106から送信される送信信号に対して付与されるドップラシフト量の間隔は、折り返しが発生しないドップラ周波数範囲(例えば、-1/(2Trs) ≦ fd <1/(2Trs))を送信アンテナ106の数(例えば、Nt=2)で分割した間隔(上記例では1/(2Trs))に設定される。このため、ドップラピークP1とドップラピークP2との間のドップラ間隔は1/(2Trs)である。
For example, each interval of the Doppler shift amount given to the transmission signals transmitted from the plurality of
図5は、仮に、Nt=2個の送信アンテナ106(以下、Tx#1及びTx#2と呼ぶ)から送信される送信信号に対して、DOP1=0、DOP2=-1/(2Trs)のドップラシフト量を用いた場合に、ドップラ解析部210でのドップラ解析(FFT)により得られるドップラピークの一例を示す。
FIG. 5 shows DOP 1 = 0, DOP 2 = -1/(2T rs ) is used, an example of a Doppler peak obtained by Doppler analysis (FFT) in the
図5に示すように、測定する1つのターゲットのドップラ周波数(target doppler)fd_TargetDopplerに対して、Nt個(図5ではNt=2)のドップラピークが発生する。 As shown in FIG. 5, Nt (Nt=2 in FIG. 5) Doppler peaks are generated for one measured target Doppler frequency (target doppler) fd_TargetDoppler .
以下、一例として、図5において、測定するターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler= ‐1/(4Trs)の場合及びfd_TargetDoppler = 1/(4Trs)の場合の送信アンテナTx#1から送信された送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、送信アンテナTx#2らの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、の位置関係を比較する。
Below, as an example, in FIG. 5, the transmission transmitted from the transmit
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=-1/(4Trs)の場合>
fd_TargetDoppler=-1/(4Trs)の場合、図5に示すように、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークは、折り返した信号のピーク(P2A)としてFFT出力される。そのため、fd_TargetDoppler=1/(4Trs)の場合、図5に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1)と、上記折り返した信号のドップラピーク(P2A)との位置関係となる。ドップラピーク(P1)とドップラピーク(P2A)との間のドップラ間隔は1/(2Trs)である。なお、ドップラピーク(P2’)は折り返す前の信号を参考のために記載したが、実際にはFFT出力に存在しない。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler =-1/(4T rs )>
When f d_TargetDoppler =-1/(4T rs ), as shown in FIG. 5, the Doppler peak generated when receiving the reflected wave signal for the transmission signal from the transmission
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=1/(4Trs)の場合>
fd_TargetDoppler=1/(4Trs)の場合、図5に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P2)との位置関係となる。ドップラピーク(P1)とドップラピーク(P2)との間のドップラ間隔は1/(2Trs)である。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler =1/(4T rs )>
In the case of f d_TargetDoppler =1/(4T rs ), as shown in FIG. This is the positional relationship with the Doppler peak (P2) generated when the reflected wave signal for the transmission signal from 2 is received. The Doppler interval between Doppler peak (P1) and Doppler peak (P2) is 1/(2T rs ).
このように、fd_TargetDoppler=‐1/(4Trs)の場合、及び、fd_TargetDoppler=1/(4Trs)の場合において、送信アンテナTx#1に対応するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2に対応するドップラピーク(P2又はP2A)との間のドップラ間隔は双方とも1/(2Trs)となる。このため、fd_TargetDoppler=‐1/(4Trs)及び1/(4Trs)では、Tx#1及びTx#2に対応するドップラピークの位置関係の区別がつかなくなり、曖昧性が生じる。従って、図5に示す例では、曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲は、例えば、-1/(4Trs) ≦ fd_TargetDoppler < 1/(4Trs)となる。
Thus, when f d_TargetDoppler =−1/(4T rs ) and when f d_TargetDoppler =1/(4T rs ), the Doppler peak (P1) corresponding to transmit
これに対して、図6に示すように、本開示の一実施例に係るドップラシフト部105では、ドップラ多重間隔が不等間隔となるドップラシフト量が設定される。例えば、ドップラシフト部105は、ドップラ周波数の折り返し回数の判定の対象となるドップラ周波数範囲を不等間隔に分割した間隔のドップラシフト量を付与してよい。例えば、ドップラシフト部105では、送信アンテナ106から送信される送信信号に対して付与されるドップラシフト量DOPn(又は位相回転φn(m))の間隔は少なくとも1つ異なる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
また、例えば、ドップラシフト部105は、Nt個の送信アンテナ106から送信される送信信号に付与されるドップラシフト量の間隔を可能な限り離し、位相回転φn(m)の少なくとも1つの間隔が異なるようにドップラシフトDOPnを付与する。これにより、ドップラ多重の分離性能を向上できる。
Further, for example, the
例えば、第n番目のドップラシフト部105は、入力された第m番目の第1チャープ信号あるいは第2チャープ信号に対して、各ドップラシフト部間で互いに異なるドップラシフト量DOPnとなる、次式(5)のような位相回転φn(m)を付与する。
ここで、Aは1又は‐1の正負の極性を与える係数である。また、δは1以上の整数である。なお、round(NC/(Nt+δ))の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入しているが、これに限定されず、式(5)における(2π/NC)×round(NC/(Nt+δ))の項の代わりに、2π/(Nt+δ)を用いてもよい。
Here, A is a coefficient that gives a positive/negative polarity of 1 or -1. δ is an integer of 1 or more. Note that the term round (N C / (Nt + δ)) is introduced for the purpose of setting the phase rotation amount to an integer multiple of the Doppler frequency interval in the
例えば、レーダ装置10は、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、同一のドップラ多重間隔で不等間隔ドップラ多重を行う。
For example, the
一例として、式(5)において、Nt=2、Δφ0=0、φ0=0、A=1、δ=1、NCを3の倍数として位相回転φn(m)が付与される場合、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/(3Trs)となる。 As an example, in Equation (5), when Nt=2, Δφ 0 =0, φ 0 =0, A=1, δ=1, N C is a multiple of 3 and phase rotation φ n (m) is given , the Doppler shift amounts are DOP 1 =0 and DOP 2 =1/(3T rs ).
図6は、Nt=2個の送信アンテナ106(以下、Tx#1及びTx#2と呼ぶ)から送信される送信信号に対して、DOP1=0、DOP2=1/(3Trs)のドップラシフト量を用いた場合に、ドップラ解析部210でのドップラ解析により得られるドップラピークの一例を示す。
FIG. 6 shows DOP 1 =0 and
図6に示すように、測定する1つのターゲットのドップラ周波数(target doppler)fd_TargetDopplerに対して、Nt個(図6ではNt=2)のドップラピークが発生する。 As shown in FIG. 6, Nt (Nt=2 in FIG. 6) Doppler peaks are generated for one measured target Doppler frequency (target doppler) fd_TargetDoppler .
以下、一例として、図6は、ドップラ解析部210の出力において、測定するターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler = ‐1/(4Trs)の場合及びfd_TargetDoppler= 1/(4Trs)の場合の送信アンテナTx#1から送信された送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、送信アンテナTx#2から送信された送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、の位置関係を比較する。
As an example, FIG. 6 shows the output of the
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=‐1/(4Trs)の場合>
fd_TargetDoppler=‐1/(4Trs)の場合、図6に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P2)との位置関係となる。ドップラピークP1とドップラピークP2との間のドップラ間隔は1/(3Trs)である。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler = -1/(4T rs )>
When f d_TargetDoppler = -1/(4T rs ), as shown in FIG. 6, the Doppler peak (P1) generated when receiving the reflected wave signal for the transmission signal from the transmission
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler= 1/(4Trs)の場合>
fd_TargetDoppler = 1/(4Trs)の場合、図6に示すように、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークは、折り返した信号のピーク(P2A)としてFFT出力される。そのため、fd_TargetDoppler = 1/(4Trs)の場合、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1)と、上記折り返した信号のドップラピーク(P2A)との位置関係となる。ドップラピーク(P1)とピーク(P2A)との間のドップラ間隔は2/(3Trs)である。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler = 1/(4T rs )>
When f d_TargetDoppler = 1/(4T rs ), as shown in Fig. 6, the Doppler peak generated when receiving the reflected wave signal for the transmission signal from the transmission
図6に示すように、ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler= ‐1/(4Trs)の場合、及び、fd_TargetDoppler = 1/(4Trs)の場合において、送信アンテナTx#1に対応するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2に対応するドップラピーク(P2又はP2A)との位置関係は互いに異なる。
As shown in FIG . 6 , the Doppler peak ( P1) and the Doppler peak (P2 or P2A) corresponding to the transmitting
よって、図6に示す例では、ドップラ多重分離部212は、ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=‐1/(4Trs)の場合(例えば、折り返し無しの場合)と、fd_TargetDoppler=1/(4Trs)の場合(例えば、折り返し有りの場合)とを区別できる。 Therefore, in the example shown in FIG. 6, the Doppler demultiplexing unit 212 performs the target Doppler frequency f d_TargetDoppler =−1/(4T rs ) (for example, when there is no aliasing) and f d_TargetDoppler =1/(4T rs ) (for example, with wrapping).
例えば、想定するターゲットドップラ周波数が-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler < 1/(2Trs)の場合、ドップラ多重分離部212は、ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler = -1/(4Trs)の場合に、折り返し信号を含まないと判別できる。よって、例えば、図6に示すfd_TargetDoppler = -1/(4Trs)の場合、ドップラ多重分離部212は、折り返し信号を含まず、周波数が最も小さいドップラピークから、それぞれ送信アンテナTx#1、Tx#2からの送信信号に対する反射波信号であると判別できる。
For example, when the assumed target Doppler frequency is -1/(2T rs ) ≤ f d_TargetDoppler < 1/(2T rs ), the Doppler demultiplexing unit 212 performs the target Doppler frequency f d_TargetDoppler = -1/(4T rs ). case, it can be determined that the return signal is not included. Therefore, for example, in the case of f d_TargetDoppler = -1/(4T rs ) shown in FIG. 6, the Doppler demultiplexing unit 212 does not include the aliasing signal, and from the Doppler peak with the lowest frequency, the transmission
また、例えば、想定するターゲットドップラ周波数が-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler < 1/(2Trs)の場合、ドップラ多重分離部212は、ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler = 1/(4Trs)の場合に、折り返したドップラピーク(例えば、P2A)が含まれると判別でき、ドップラ周波数fd_TargetDoppler= 1/(4Trs)であると判定できる。よって、例えば、図6に示すfd_TargetDoppler= 1/(4Trs)の場合、折り返し信号(P2A)が含まれるので、ドップラ多重分離部212は、ドップラピークの間隔が2/(3Trs)となるドップラピークのうち高い方のドップラピークが送信アンテナTx#1に対応する反射波信号であり、低い方のドップラピークが送信アンテナTx#2に対応する反射波信号であると判別できる。なお、図6において、P1'、P2'は、説明を容易にするために記載したが、実際にはドップラ解析部210の出力に存在しない。
Further, for example, when the assumed target Doppler frequency is -1/(2T rs ) ≤ f d_TargetDoppler < 1/(2T rs ), the Doppler demultiplexing unit 212 sets the target Doppler frequency f d_TargetDoppler = 1/(4T rs ) , it can be determined that a folded Doppler peak (for example, P2A) is included, and it can be determined that the Doppler frequency f d_TargetDoppler = 1/(4T rs ). Therefore, for example, when f d_TargetDoppler =1/(4T rs ) shown in FIG. 6, the aliasing signal (P2A) is included, so the Doppler demultiplexing unit 212 sets the Doppler peak interval to 2/(3T rs ). It can be determined that the higher Doppler peak is the reflected wave signal corresponding to the transmitting
次に、他の例として、図6において、測定するターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler= ‐1/(2Trs)の場合及びfd_TargetDoppler = 1/(2Trs)の場合の送信アンテナTx#1から送信された送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、送信アンテナTx#2から送信された送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークと、の位置関係を比較する。
Next, as another example, in FIG. 6, when the Doppler frequency of the target to be measured f d_TargetDoppler = -1/(2T rs ) and when f d_TargetDoppler = 1/(2T rs ), transmission from the transmission
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=‐1/(2Trs)の場合>
fd_TargetDoppler=‐1/(2Trs)の場合、図6に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P2)との位置関係となる。ドップラピーク(P1)とドップラピーク(P2)との間のドップラ間隔は1/(3Tr)である。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler = -1/(2T rs )>
When f d_TargetDoppler = -1/(2T rs ), as shown in FIG. 6, the Doppler peak (P1) generated when receiving the reflected wave signal for the transmission signal from the transmission
<ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=1/(2Trs)の場合>
fd_TargetDoppler=1/(2Trs)の場合、図6に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークは、折り返した信号のドップラピーク(P1A)としてFFT出力され、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピークは、折り返した信号のドップラピーク(P2A)としてFFT出力される。そのため、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(P1A)と、上記折り返した信号のドップラピーク(P2A)との位置関係となる。ドップラピーク(P1A)とドップラピーク(P2A)との間のドップラ間隔は1/(3Tr)である。
<When target Doppler frequency f d_TargetDoppler =1/(2T rs )>
When f d_TargetDoppler =1/(2T rs ), as shown in FIG. 6, the Doppler peak generated when receiving the reflected wave signal for the transmission signal from the transmission
このように、ターゲットのドップラ周波数fd_TargetDoppler=‐1/(2Trs)の場合、及び、fd_TargetDoppler=1/(2Trs)の場合において、送信アンテナTx#1に対応するドップラピーク(P1)と、送信アンテナTx#2に対応するドップラピーク(P2又はP2A)との間のドップラ間隔は双方とも1/(3Trs)となる。このため、fd_TargetDoppler=‐1/(2Trs)の場合及びfd_TargetDoppler=1/(2Trs)では、Tx#1及びTx#2に対応するドップラピークの位置関係の区別がつかなくなり、曖昧性が生じる。従って、図6に示す例では、ドップラ多重分離部212において曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲は、例えば、-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler< 1/(2Trs)となる。
Thus, when the target Doppler frequency f d_TargetDoppler =−1/(2T rs ) and when f d_TargetDoppler =1/(2T rs ), the Doppler peak (P1) corresponding to the transmitting
したがって、図6のドップラシフト設定では、曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲を、時分割多重、又はドップラシフト量を等間隔にする場合のドップラ多重(例えば、図5を参照)と比較して、Nt倍(例えば、図6では2倍)に拡大できる。 Therefore, in the Doppler shift setting of FIG. 6, the target Doppler frequency range that does not cause ambiguity is compared with time division multiplexing or Doppler multiplexing where the Doppler shift amount is evenly spaced (see, for example, FIG. 5). can be enlarged Nt times (for example, twice in FIG. 6).
本実施の形態では、後述するドップラ判定部213の処理により、曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲を更に拡大する方法について説明する。
In the present embodiment, a method of further expanding the Doppler frequency range of the target in which ambiguity does not occur by processing of the
次に、ドップラ多重分離部212における各送信アンテナ106に対応する信号の分離方法の一例について説明する。
Next, an example of a method of separating signals corresponding to each transmitting
一例として、Nt=2の場合のドップラ多重分離部212の動作について説明する。 As an example, the operation of the Doppler demultiplexing unit 212 when Nt=2 will be described.
以下では、ドップラシフト部105において、一例として、式(5)に示す位相回転φn(m)が付与される場合について説明する。なお、以下では、一例として、Δφ0=0、φ0=0、δ=1、NCを3の倍数とする。A=1の場合、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量はDOP1=0、DOP2=1/(3Tr)であり、A=-1の場合、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量はDOP1=0、DOP2=-1/(3Tr)である。
In the following, the case where the
この場合、第qドップラ多重分離部212は、第qCFAR部211から入力される閾値よりも大きい受信電力となるピーク(距離インデックスfb_cfar(q)及びドップラ周波数インデックスfs_cfar(q))を用いて、ドップラ多重信号を分離する。 In this case, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 uses the peak (distance index f b_cfar (q) and Doppler frequency index f s_cfar (q)) with received power greater than the threshold input from the q-th CFAR unit 211 to , separate the Doppler multiplexed signals.
例えば、第qドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)に対して、送信アンテナTx#1~Tx#Ntから送信される送信信号の何れに対応する反射波信号であるかを判定する。ドップラ多重分離部212は、判定した送信アンテナTx#1~Tx#Nt毎の反射波信号を分離して出力する。
For example, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 generates transmission signals transmitted from transmission
以下では、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)がNs個ある場合の動作について説明する。例えば、fs_cfar(q)∈{fd#1,fd#2…,fd#Ns}とする。 The following describes the operation when there are Ns multiple Doppler frequency indexes fs_cfar (q) with the same distance index fb_cfar (q). For example, let f s_cfar (q)∈{fd #1 , fd #2 . . . , fd #Ns }.
ここで、送信アンテナTx#1及びTx#2からそれぞれ送信される送信信号に付与されるドップラシフト量DOP1、DOP2によって、1つのターゲットドップラ周波数fd_TargetDopplerに対して、Nt=2個のドップラピークが発生する。このドップラピーク間のドップラ間隔に相当するドップラインデックス間隔は、次式(6)に示す送信アンテナTx#1に対する位相回転φ1(m)と送信アンテナTx#2に対する位相回転φ2(m)との差分から、round(Nc/(Nt+1))となる。また、折り返し信号を含む場合、ドップラピーク間のドップラ間隔に相当するドップラインデックス間隔は、Nc-round(Nc/(Nt+1))となる。
第qドップラ多重分離部212は、例えば、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(q) ∈{fd#1,fd#2…,fd#Ns}に対して、ドップラインデックス間隔を算出する。そして、第qドップラ多重分離部212は、折り返し信号を含まない場合のドップラシフト量の間隔に相当するドップラインデックス間隔round(Nc/(Nt+1))と一致するドップラ周波数インデックス、又は、折り返し信号を含む場合のドップラシフト量の間隔に相当するドップラインデックス間隔(Nc-round(Nc/(Nt+1)))と一致するドップラ周波数インデックスを探索する。 For example, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 uses the distance index fb_cfarMultiple Doppler frequency indices f with the same (q)s_cfar(q) ∈{fd#1,fd#2…,fd#Ns}, the Doppler index interval is calculated. Then, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 calculates the Doppler index interval round(Nc/(Nt+1)), or the Doppler index interval (Nc-round(Nc/(Nt+1))).
第qドップラ多重分離部212は、上述した探索の結果に基づいて、以下の処理を行う。 The q-th Doppler demultiplexing unit 212 performs the following processing based on the search results described above.
(1)折り返し信号を含まない場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔round(Nc/(Nt+1))と一致するドップラ周波数インデックスがある場合、第qドップラ多重分離部212は、それらのドップラ周波数インデックスのペア(例えば、fd#p,fd#qと表す)を、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q))として出力する。 (1) When there is a Doppler frequency index that matches the index interval round(N c /(Nt+1)) corresponding to the interval of the Doppler shift amount when no aliasing signal is included, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 These Doppler frequency index pairs (for example, fd #p and fd #q ) are output as separation index information (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q)) of Doppler multiplexed signals.
ここで、送信アンテナTx#1及びTx#2に対するドップラシフト量がDOP1<DOP2の関係の場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#p,fd#qのうち大きい方をTx#2に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q)と判定し、低い方をTx#1に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#1(q)と判定する。一方、送信アンテナTx#1及びTx#2に対するドップラシフト量がDOP1>DOP2の関係の場合、ドップラ多重分離部212は、fd#p,fd#qのうち大きい方をTx#1に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#1(q)と判定し、低い方をTx#2に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q)と判定する。
Here, when the Doppler shift amounts for the transmitting
(2)折り返し信号を含む場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔Nc- round(Nc/(Nt+1))と一致するドップラ周波数インデックスがある場合、第qドップラ多重分離部212は、それらのドップラ周波数インデックスのペア(例えば、fd#p,fd#q)を、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q))として出力する。 (2) If there is a Doppler frequency index that matches the index interval N c -round (N c /(Nt+1)) corresponding to the interval of the Doppler shift amount when the folded signal is included, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 outputs these Doppler frequency index pairs (eg, fd #p , fd #q ) as separation index information (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q)) of Doppler multiplexed signals.
ここで、送信アンテナTx#1及びTx#2に対するドップラシフト量がDOP1<DOP2の関係の場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#p,fd#qのうち大きい方をTx#1に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#1(q)と判定し、低い方をTx#2に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q)と判定する。一方、送信アンテナTx#1及びTx#2に対するドップラシフト量がDOP1>DOP2の関係の場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#p,fd#qのうち大きい方をTx#2に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q)と判定し、低い方をTx#1に対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#1(q)と判定する。
Here, when the Doppler shift amounts for the transmitting
(3)折り返し信号を含まない場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔round(Nc/(Nt+1))と一致するドップラ周波数インデックス、及び、折り返し信号を含む場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔Nc-round(Nc/(Nt+1))と一致するドップラ周波数インデックスが無い場合、第qドップラ多重分離部212は、発生したドップラピークをノイズ成分と判定する。この場合、ドップラ多重分離部212は、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q))を出力するこを省略してもよい。 (3) Doppler frequency index matching the index interval round(N c /(Nt+1)) corresponding to the interval of the Doppler shift amount when no aliasing signal is included, and the Doppler shift amount when including the aliasing signal If there is no Doppler frequency index matching the index interval N c -round(N c /(Nt+1)) corresponding to the interval, the q-th Doppler demultiplexer 212 determines that the generated Doppler peak is a noise component. In this case, the Doppler demultiplexing unit 212 may omit outputting the demultiplexing index information (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q)) of the Doppler multiplexed signal.
以上のようにして、第qドップラ多重分離部212は、ドップラ多重信号を分離できる。 As described above, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 can demultiplex the Doppler multiplexed signal.
なお、Nt=2の場合のドップラ多重の動作例について説明したが、送信アンテナ数Ntは2個に限らず、3個以上でもよい。以下、他の例として、Nt=3の場合のレーダ装置10の動作について説明する。
Although the Doppler multiplexing operation example in the case of Nt=2 has been described, the number of transmission antennas Nt is not limited to two, and may be three or more. As another example, the operation of the
以下では、ドップラシフト部105において、一例として、式(5)に示す位相回転φn(m)が付与される場合について説明する。なお、以下では、一例として、Δφ0=0、φ0=0、A=1、δ=1とする。この場合、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量はDOP1=0、DOP2=1/(4Trs)、DOP3=-1/(2Trs)である。
In the following, the case where the
このようなドップラシフト量を用いる場合、例えば、図7に示すように、測定する1つのターゲットドップラ周波数fd_TargetDopplerに対して、Nt個(図7では3つ)のドップラピークが発生する。なお、図7は、横軸にターゲットドップラ周波数を示し、縦軸に第qドップラ解析部210(FFT)の出力を示した場合のNt=3のドップラピークの変化を示した図である。 When such a Doppler shift amount is used, for example, as shown in FIG. 7, Nt (three in FIG. 7) Doppler peaks are generated for one target Doppler frequency fd_TargetDoppler to be measured. FIG. 7 is a diagram showing changes in the Doppler peak at Nt=3 when the horizontal axis indicates the target Doppler frequency and the vertical axis indicates the output of the q-th Doppler analysis unit 210 (FFT).
<ターゲットドップラ周波数が0≦ fd_TargetDoppler <1/(2Trs)の場合>
図7に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(実線)と、送信アンテナTx#3からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(一点鎖線)との間のドップラ間隔は1/(2Trs)である。また、この場合、0≦fd_TargetDoppler<1/(4Trs)において、何れの送信アンテナTx#1、Tx#2、Tx#3についても折り返し信号を含まないため、第qドップラ多重分離部212は、周波数が低いドップラピークから、それぞれ、送信アンテナTx#3、Tx#1、Tx#2からの送信信号に対する反射波信号であると判別できる。
<When the target Doppler frequency is 0≦ f d_TargetDoppler <1/(2T rs )>
As shown in FIG. 7, the Doppler peak (solid line) generated when the reflected wave signal for the transmission signal from the transmitting
また、この場合、1/(4Trs)≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)において、Tx#2に関して折り返し信号を含む。そのため、第qドップラ多重分離部212は、ドップラピークの間隔が1/(2Trs)となるドップラピークのうち高い方のドップラピーク(実線三角)が送信アンテナTx#1に対応する反射波信号であり、低い方のドップラピーク(実線四角)が送信アンテナTx#3に対応する反射波信号であり、残りのドップラピークが送信アンテナTx#2からの反射波信号であると判別できる。
Also in this case, 1/(4T rs )≦f d_TargetDoppler <1/(2T rs ) contains the folding signal for
<ターゲットドップラ周波数が-1/(2Trs)≦ fd_TargetDoppler <0の場合>
図7に示すように、Tx#1に関して折り返し信号を含むため、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(実線)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(点線)との間のドップラ間隔は1/(4Trs)である。また、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(点線)と、送信アンテナTx#3からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(一定鎖線)との間のドップラ間隔は1/(4Trs)である。
<When the target Doppler frequency is -1/(2T rs ) ≤ f d_TargetDoppler <0>
As shown in FIG. 7, since
また、この場合、送信アンテナTx#1について折り返し信号を含むため、第qドップラ多重分離部212は、周波数が低いドップラピークから、それぞれ、送信アンテナTx#1、Tx#2、Tx#3からの送信信号に対する反射波信号であると判別できる。
Also, in this case, since a folding signal is included for the transmitting
したがって、図7に示す例では、曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲は、例えば、-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)となる。 Thus, in the example shown in FIG. 7, the unambiguous target Doppler frequency range is, for example, −1/(2T rs )≦ fd_TargetDoppler <1/(2T rs ).
次に、第qドップラ多重分離部212における各送信アンテナ106に対応する信号の分離方法の一例について説明する。
Next, an example of a method of separating signals corresponding to each transmitting
以下では、ドップラシフト部105において、一例として、式(5)に示す位相回転φn(m)が付与される場合について説明する。なお、以下では、一例として、Nt=3、Δφ0=0、φ0=0、δ=1、NCを3の倍数とする。A=1の場合、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量はDOP1=0、DOP2=1/(4Trs)、DOP3=1/(2Trs) =-1/(2Trs)、であり、A=-1の場合、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量はDOP1=0、DOP2=-1/(4Trs)、DOP3=-1/(2Trs)である。
In the following, the case where the
第qドップラ多重分離部212は、第qCFAR部211から入力される閾値よりも大きい受信電力となるピーク(距離インデックスfb_cfar(q)及びドップラ周波数インデックスfs_cfar(q))を用いて、ドップラ多重信号の分離を行う。 The q-th Doppler demultiplexing unit 212 uses peaks (distance index f b_cfar (q) and Doppler frequency index f s_cfar (q)) with received power greater than the threshold input from the q-th CFAR unit 211 to perform Doppler multiplexing. Perform signal separation.
例えば、第qドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)に対して、送信アンテナTx#1~Tx#Ntから送信される送信信号の何れに対応する反射波信号であるかを判定する。第qドップラ多重分離部212は、判定した送信アンテナTx#1~Tx#Nt毎の反射波信号を分離して出力する。
For example, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 generates transmission signals transmitted from transmission
以下では、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)がNs個ある場合の動作について説明する。例えば、fs_cfar(q)∈{fd#1,fd#2…,fd#Ns}とする。 The following describes the operation when there are Ns multiple Doppler frequency indexes fs_cfar (q) with the same distance index fb_cfar (q). For example, let f s_cfar (q)∈{fd #1 , fd #2 . . . , fd #Ns }.
例えば、第qドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(q)が同一の複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar (q)∈{fd#1,fd#2…,fd#Ns}に対して、ドップラインデックス間隔を算出する。そして、第qドップラ多重分離部212は、3つのドップラ周波数インデックスを小さい順に見た場合の2つのドップラインデックス間隔が、折り返し信号を含まない場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔と一致するドップラ周波数インデックスの組み合わせを探索する。又は、第qドップラ多重分離部212は、3つのドップラ周波数インデックスを小さい順に見た場合の2つのドップラインデックス間隔が、折り返し信号を含む場合のドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔と一致するドップラ周波数インデックスの組み合わせを探索する。 For example, the q-th Doppler demultiplexing unit 212, for a plurality of Doppler frequency indexes fs_cfar (q)ε{fd #1 , fd #2 . . . , fd #Ns } with the same distance index f b_cfar (q), Calculate the Doppler index interval. Then, in the q-th Doppler demultiplexing unit 212, the two Doppler index intervals when viewing the three Doppler frequency indexes in ascending order match the index interval corresponding to the interval of the Doppler shift amount when no aliasing signal is included. Search for combinations of Doppler frequency indices. Alternatively, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 performs a Doppler index interval in which two Doppler index intervals when viewing the three Doppler frequency indexes in ascending order match the index interval corresponding to the interval of the Doppler shift amount when aliasing signals are included. Search for frequency index combinations.
第qドップラ多重分離部212は、上述した探索の結果に基づいて、以下の処理を行う。 The q-th Doppler demultiplexing unit 212 performs the following processing based on the search results described above.
(1)折り返し信号を含まず、ドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔と一致するドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、それらのドップラ周波数インデックスの組(例えば、fd#p1,fd#p2,fd#p3と表す)を、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q))として出力する。 (1) If there is a combination of Doppler frequency indexes that does not include aliased signals and matches the index interval corresponding to the interval of the Doppler shift amount, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 generates a pair of Doppler frequency indexes (for example, fd #p1 , fd #p2 , fd #p3 ) are output as separation index information of Doppler multiplexed signals (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q), f demul_Tx#3 (q)) do.
ここで、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP3<DOP1<DOP2の関係の場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#p1,fd#p2,fd#p3のうち大きい方から、Tx#2、Tx#1、Tx#3にそれぞれ対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#3(q)と判定する(図7の0≦ fd_TargetDoppler<1/(4Trs))。また、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP1>DOP2>DOP3の関係の場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#p1,fd#p2,fd#p3のうち大きい方から、Tx#1、Tx#2、Tx#3にそれぞれ対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q)と判定する。
Here, if the Doppler shift amounts for the transmitting
(2)折り返し信号を含み、ドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔と一致するドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、それらのドップラ周波数インデックスの組(例えば、fd#q1,fd#q2,fd#q3と表す)を、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q))として出力する。 (2) If there is a combination of Doppler frequency indices that includes a folded signal and matches the index interval corresponding to the interval of the Doppler shift amount, the q-th Doppler demultiplexer 212 demultiplexes those Doppler frequency index pairs (for example, fd #q1 , fd #q2 , fd #q3 ) are output as separation index information of Doppler multiplexed signals (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q), f demul_Tx#3 (q)) .
例えば、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP3<DOP1<DOP2の関係であり、DOP3に対応するドップラ周波数が折り返し信号となるドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#q1,fd#q2,fd#q3のうち大きい方からTx#3、Tx#2、Tx#1にそれぞれ対応するドップラ周波数インデックスfdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#3(q)と判定する(図7の-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<0)。また、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP1>DOP2>DOP3の関係であり、DOP3に対応するドップラ周波数が折り返し信号となるドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#q1,fd#q2,fd#q3のうち大きい方からTx#3、Tx#1、Tx#2にそれぞれ対応するfdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q), fdemul_Tx#1(q)と判定する。
For example, if there is a combination of Doppler frequency indexes where the Doppler shift amounts for the transmitting
(3)折り返し信号を含み、ドップラシフト量の間隔に相当するインデックス間隔と一致するドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、それらのドップラ周波数インデックスの組(例えば、fd#u1,fd#u2,fd#u3と表す)を、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q))として出力する。 (3) If there is a combination of Doppler frequency indexes that include aliased signals and match the index interval corresponding to the interval of the Doppler shift amount, the q-th Doppler demultiplexer 212 demultiplexes those Doppler frequency index pairs (for example, fd #u1 , fd #u2 , and fd #u3 ) are output as separation index information (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q), f demul_Tx#3 (q)) of Doppler multiplexed signals .
ここで、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP3<DOP1<DOP2の関係であり、DOP2に対応するドップラ周波数が折り返し信号となるドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#u1,fd#u2,fd#u3のうち大きい方からTx#1、Tx#3、Tx#2にそれぞれ対応するfdemul_Tx#3(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#1(q)と判定する(図7の1/(4Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs))。
Here, when the amount of Doppler shift for the transmitting
また、送信アンテナTx#1~Tx#3に対するドップラシフト量がDOP1>DOP2>DOP3の関係であり、DOP1に対応するドップラ周波数が折り返し信号となるドップラ周波数インデックスの組み合わせがある場合、第qドップラ多重分離部212は、fd#u1,fd#u2,fd#u3のうち大きい方からTx#2、Tx#3、Tx#1にそれぞれ対応するfdemul_Tx#3(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)と判定する。
Further, when the Doppler shift amounts for the transmitting
(4)第qドップラ多重分離部212は、上記の(1)、(2)及び(3)の何れにも該当しないドップラ周波数インデックスに対応するドップラピークをノイズ成分と判定する。この場合、第qドップラ多重分離部212は、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), fdemul_Tx#3(q))を出力することを省略してもよい。 (4) The q-th Doppler demultiplexer 212 determines a Doppler peak corresponding to a Doppler frequency index that does not correspond to any of (1), (2), and (3) above to be a noise component. In this case, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 omits outputting the demultiplexing index information (f demul_Tx#1 (q), f demul_Tx#2 (q), f demul_Tx#3 (q)) of the Doppler multiplexed signal. You may
以上のようにして、ドップラ多重分離部212は、ドップラ多重信号を分離できる。 As described above, the Doppler demultiplexing unit 212 can demultiplex the Doppler multiplexed signal.
また、送信信号に付与されるドップラシフト量DOPnに対応する位相回転の一例として、式(5)に示す位相回転φn(m)を用いる場合について説明した。しかし、位相回転は、式(5)に示す位相回転φn(m)に限定されない。 Also, the case of using the phase rotation φ n (m) shown in Equation (5) has been described as an example of the phase rotation corresponding to the Doppler shift amount DOP n imparted to the transmission signal. However, the phase rotation is not limited to the phase rotation φ n (m) shown in Equation (5).
他の例として、第n番目のドップラシフト部105は、入力された第m番目のチャープ信号(送信信号)に対して、式(5)を用いる場合と異なるドップラシフト量DOPnとなる次式(7)の位相回転φn(m)を付与してよい。なお、round(NC/(Nt+δ))の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入しているが、これに限定されず、式(7)における(2π/NC)×round(NC/Nt)の項の代わりに、2π/Ntを用いてもよい。
ここで、dpnは位相回転をドップラ周波数範囲において不等間隔とする成分である。例えば、dp1、dp2、…、dpNtは、-round(NC/Nt)/2< dpn < round(NC/Nt)/2の範囲内の値であり、全てが同一の値ではなく、少なくとも一つは異なる値の成分を含む。なお、round(NC/Nt)の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入されている。
where dp n is the component that makes the phase rotation unequally spaced in the Doppler frequency range. For example , dp 1 ,
一例として、式(7)において、Nt=2、Δφ0=0、φ0=0、A=1、dp1=0、dp2=π/5とした場合の位相回転φn(m)が付与される場合、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/(2Trs)+1/(10Trs)=6/(10Trs)=-4/(10Trs)となる。 As an example, in equation (7), when Nt=2, Δφ 0 =0, φ 0 =0, A=1, dp 1 =0, and dp 2 =π/5, the phase rotation φn (m) is When applied, the amount of Doppler shift is DOP 1 =0, DOP 2 =1/(2T rs )+1/(10T rs )=6/(10T rs )=−4/(10T rs ).
図8は、横軸にターゲットドップラ周波数を示し、縦軸にドップラ解析部210(FFT)の出力を示した場合のNt=2、DOP1=0、DOP2=-4/(10Trs)のドップラピークの変化を示した図である。この場合、DOP1>DOP2である。 FIG. 8 shows the target Doppler frequency on the horizontal axis and the output of the Doppler analysis unit 210 (FFT) on the vertical axis . FIG. 4 is a diagram showing changes in Doppler peak; In this case, DOP1 > DOP2 .
<ターゲットドップラ周波数が-1/(10Trs)≦ fd_TargetDoppler <1/(2Trs)の場合>
図8に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(実線)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(点線)との間のドップラ間隔は4/(10Trs)である。
<If the target Doppler frequency is -1/(10T rs ) ≤ fd_TargetDoppler <1/(2T rs )>
As shown in FIG. 8, the Doppler peak (solid line) generated when the reflected wave signal for the transmission signal from the transmitting
また、この場合、何れの送信アンテナTx#1、Tx#2についても折り返し信号を含まない。
そのため、第qドップラ多重分離部212は、ドップラピークの間隔が4/(10Trs)となるドップラピークのうち高い方のドップラピーク(実線三角)が送信アンテナTx#1に対応する反射波信号であり、低い方のドップラピーク(実線四角)が送信アンテナTx#2に対応する反射波信号であると判別できる。
Also, in this case, none of the transmitting
Therefore, the q-th Doppler demultiplexing unit 212 determines that the higher Doppler peak (solid triangle) among the Doppler peaks with a Doppler peak interval of 4/(10T rs ) is the reflected wave signal corresponding to the transmitting
<ターゲットドップラ周波数が-1/(2Trs)≦ fd_TargetDoppler < -1/(10Trs)の場合>
図8に示すように、送信アンテナTx#1からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(実線)と、送信アンテナTx#2からの送信信号に対する反射波信号を受信した際に発生するドップラピーク(点線)との間のドップラ間隔は6/(10Trs)である。
<When the target Doppler frequency is -1/(2T rs ) ≤ fd_TargetDoppler < -1/(10T rs )>
As shown in FIG. 8, the Doppler peak (solid line) generated when the reflected wave signal for the transmission signal from the transmitting
また、この場合、Tx#2に関して折り返し信号を含む(実線丸)。そのため、第qドップラ多重分離部212は、例えば、周波数が低いドップラピーク(点線三角)から、それぞれ送信アンテナTx#1、Tx#2からの送信信号に対する反射波信号であると判別できる。
Also, in this case, a folding signal is included for Tx#2 (solid line circle). Therefore, the q-th Doppler demultiplexer 212 can determine, for example, from the low-frequency Doppler peaks (dotted-line triangles) that they are reflected wave signals for the transmission signals from the transmission
したがって、図8に示す例では、曖昧性が生じないターゲットのドップラ周波数範囲は、例えば、-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)となる。 Thus, in the example shown in FIG. 8, the unambiguous target Doppler frequency range is, for example, −1/(2T rs )≦ fd_TargetDoppler <1/(2T rs ).
以上、ドップラ多重分離部212の動作例について説明した。なお、上記のドップラ多重分離部212の動作例の説明において、レーダ装置10は、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、同一(不等分割)のドップラ多重間隔で不等間隔ドップラ多重を行う場合について説明を行ったが、これに限定されず、レーダ装置10は、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、異なる(不等分割)ドップラ多重間隔といった異なるパラメータを用いて不等間隔ドップラ多重を行ってもよい。
An operation example of the Doppler demultiplexing unit 212 has been described above. In the above description of the operation example of the Doppler demultiplexing unit 212, the
例えば、Nt=2の場合に、第1チャープ信号に対し、ドップラシフト部105において、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量をDOP1=0、DOP2=1/(3Tr)とし、第2チャープ信号に対し、ドップラシフト部105において、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量をDOP1=0、DOP2=1/(4Tr)とし、第1チャープ信号及び第2チャープ信号間で異なるドップラ多重間隔となるパラメータを用いて不等間隔ドップラ多重を行ってもよい。
For example, when Nt=2, the
あるいは、例えば、Nt=2の場合に、第1チャープ信号に対し、ドップラシフト部105において、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量をDOP1=0、DOP2=1/(3Tr)とし、第2チャープ信号に対し、ドップラシフト部105において、各送信アンテナ106に対するドップラシフト量をDOP1=1/(4Tr)、DOP2=-1/(2Tr)とし、第1チャープ信号及び第2チャープ信号間で異なるドップラ多重間隔となるパラメータを用いて不等間隔ドップラ多重を行ってもよい。
Alternatively, for example, when Nt=2, for the first chirp signal, the
このような場合においても、レーダ受信部200において、第1チャープ信号に対しては第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212にて処理され、第2チャープ信号に対しては第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212にて互いに独立して処理されるため、上記の説明した動作の適用が可能である。このように、レーダ装置10では、各チャープ信号に対して個別に受信処理されるため、不等間隔ドップラ多重を行うパラメータをチャープ信号間で共通にすることを省略してもよい。
Even in such a case, in the radar receiver 200, the first chirp signal is processed by the
図2において、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212及び第2ドップラ多重分離部212それぞれの出力に基づいて、ドップラピークに対応するドップラ周波数を判定する。例えば、ドップラ判定部213は、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合でも、物標のドップラ周波数を判定することにより、ドップラ検出範囲を更に拡大できる。
In FIG. 2,
例えば、ドップラ判定部213は、距離インデックスfb_cfar(1)とfb_cfar(2)とが共通である、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1), ...,fdemul_Tx#Nt(1))及び第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2), ...,fdemul_Tx#Nt(2))を用いて、ドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定する。
For example , the
ドップラ判定部213におけるドップラ周波数の判定は、信号生成制御部104及びレーダ送信信号生成部101によって生成されるレーダ送信信号である第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が互いに異なることを利用する。
Determination of the Doppler frequency in the
以下、ドップラ周波数の判定処理の動作原理、及び、ドップラ判定部213の動作例について説明する。
The operation principle of the Doppler frequency determination process and an operation example of the
なお、以下では、ドップラ判定部213が距離インデックスfb_cfar(1)とfb_cfar(2)とが共通である、第1ドップラ多重分離部212及び第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報を用いる処理を行う例について説明する。このため、以下では、距離インデックスを「fb_cfar」(=fb_cfar(1)=fb_cfar(2))と省略して表記する。
In the following description, the
例えば、第1チャープ信号の中心周波数と第2チャープ信号の中心周波数とが異なると、反射波のドップラ周波数も変化する。例えば、レーダ装置10が静止状態であり、物標が速度vでレーダ装置10の方向に向かって移動する場合、第1チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数fd(1)は、fd(1)=2v×fc(1)/C0となり、第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数fd(2)は、fd(2)=2v×fc(2)/C0となる。したがって、両者のドップラ周波数の関係は、fd(2)/fd(1)=fc(2)/fc(1)と表される。例えば、fd(2)は、fd(1)に中心周波数比fc(2)/fc(1)を乗算することにより算出できる(fd(2)=(fc(2)/fc(1))×fd(1))。ここで、C0は光速度を表す。
For example, if the center frequency of the first chirp signal differs from the center frequency of the second chirp signal, the Doppler frequency of the reflected wave also changes. For example, when the
また、例えば、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超えると想定され、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212において検出されるドップラ周波数推定値がfd_VFT(1)である場合、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerは、ドップラ折り返しを考慮して、次式(8)で表される。ここで、nalはドップラ折り返し回数を表し、整数値をとる。
fd_TargetDoppler= fd_VFT(1)+ nal/Trs (8)
Also, for example, it is assumed that the target Doppler frequency f d_TargetDoppler exceeds the Doppler frequency range −1/(2T rs )≦f d_TargetDoppler <1/(2T rs ), and the first
f d_TargetDoppler = f d_VFT (1) + n al /T rs (8)
ドップラ折り返し回数nalは、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212の出力からは確定することが困難なため、第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212の出力を用いて確定できる条件を以下に導出する。ここで、第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数は、次式(9)のように、式(8)に中心周波数比fc(2)/fc(1)を乗算することで得られる。
fc(2)/fc(1)×fd_TargetDoppler= fc(2)/fc(1)×(fd_VFT(1)+ nal/Trs) (9)
Since it is difficult to determine the number of Doppler folding times n al from the outputs of the first
fc (2)/ fc (1)× fd_TargetDoppler = fc (2)/ fc (1)×( fd_VFT (1)+ nal / Trs ) (9)
例えば、第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数は、ドップラ折り返し回数nal=0の場合にはfc(2)/fc(1)×fd_VFT(1)となり、ドップラ折り返し回数nal=1の場合にはfc(2)/fc(1)×(fd_VFT(1)+1/Trs)となり、ドップラ折り返し回数nal=-1の場合にはfc(2)/fc(1)×(fd_VFT(1)-1/Trs)となる。他のドップラ折り返し回数についても同様である。 For example, the Doppler frequency observed using the second chirp signal is f c (2)/f c (1)×f d_VFT (1) when the Doppler folding number n al =0, and the Doppler folding number n f c (2)/f c (1)×(f d_VFT (1)+1/T rs ) when al =1, and f c (2) when the Doppler aliasing number n al =-1 /f c (1)×(f d_VFT (1)-1/T rs ). The same applies to other Doppler folding times.
このように、ドップラ折り返し回数nalの違いによるドップラ周波数差は、fc(2)/fc(1) /Trsの整数倍となる関係を有する。 In this way, the Doppler frequency difference due to the difference in the number of Doppler folding times n al has a relationship of being an integer multiple of f c (2)/f c (1) / Trs .
ここで、fc(2)/fc(1) /Trsと、第2ドップラ解析部210の折り返し周波数間隔である1/Trsとの差分が、第2ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdより大きい場合、ドップラ判定部213は、ドップラ折り返し回数nalの違いによるドップラ周波数差を検出可能(例えば、判定可能)となる。
Here, the difference between f c (2)/f c (1) /T rs and 1/T rs , which is the folding frequency interval of the second
よって、例えば、レーダ装置10(例えば、信号生成制御部104)は、次式(10)に示す条件(又は、判定可能条件と呼ぶ)を満たすように、第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を決定してよい。
ここで、例えば、fc(2)>fc(1)の場合、式(10)に示すfc(1)及びfc(2)に対する判定可能条件は次式(11)で表される。
また、例えば、fc(2)<fc(1)の場合、式(10)に示すfc(1)及びfc(2)に対する判定可能条件は次式(12)で表される。
また、例えば、次式(13)に示す判定可能条件を用いてもよい。ただしα≧1である。
式(13)は、fc(2)/fc(1) /Trsと、第2ドップラ解析部210の折り返し周波数間隔である1/Trsとの差分が、第2ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdの整数倍αより大きい条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)の条件を規定する。式(13)に示す判定可能条件によれば、ドップラ判定部213は、式(10)に示す判定可能条件と比較して、ドップラ折り返し回数nalの違いによるドップラ周波数差をより容易に判定できる。例えば、式(13)に示す判定可能条件により、式(10)に示す判定可能条件と比較して、受信信号レベルが低い場合といった雑音影響がある場合でも判定精度を向上できる。
Equation (13) expresses that the difference between f c (2)/f c (1) / T rs and 1/T rs , which is the folding frequency interval of the second
ここで、例えば、fc(2)>fc(1)の場合、式(13)に示すfc(1)及びfc(2)に対する判定可能条件は次式(14)で表される。
また、例えば、fc(2)<fc(1)の場合、式(13)に示すfc(1)及びfc(2)に対する判定可能条件は次式(15)で表される。
一例として、fc(1)=78GHzの場合、fc(2)>fc(1)とすると、式(14)に基づいて、α=1、Nc=128ではfc(2)は78.61GHzより大きく設定され、α=2、Nc=128ではfc(2)は79.22GHzより大きく設定される。 As an example, when f c (1) = 78 GHz, f c (2) > f c (1), f c (2) is 78.61 for α = 1 and N c = 128, based on equation (14). GHz, and with α=2 and Nc=128, f c (2) is set to be greater than 79.22 GHz.
このように、式(10)~式(15)の何れかの判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)の設定により、ドップラ判定部213は、ドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合(例えば、ドップラ折り返しが発生する場合)でも、物標のドップラ周波数を判定できる。
In this way, by setting the center frequencies f c (1) and f c (2) that satisfy any of the determination conditions of formulas (10) to (15), the
例えば、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1), ~fdemul_Tx#Nt(1))、及び、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2)~fdemul_Tx#Nt(2))を用いて、以下のようなドップラ判定処理を行ってよい。
For example, the
例えば、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1)~fdemul_Tx#Nt(1))が1つであり、また、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2)~fdemul_Tx#Nt(2))が1つである場合、下記のドップラ判定動作を行ってよい。
For example, the
また、ドップラ判定部213は、例えば、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数あり、また、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数ある場合、それらのインデックスの示す受信電力を比較して、同程度の受信電力レベルの分離インデックス情報をそれぞれのペアとして関連付けてよい。
Further, the
以降、ドップラ判定部213は、ペアとして関連づけられた第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とを用いて、下記のドップラ判定動作を行ってよい。例えば、ドップラ判定部213は、関連付けられた、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とのペア毎に、順次下記のドップラ判定動作を行ない、全てのペアに対し下記の動作が終了するまで繰り返してよい。
After that, the
以下、ドップラ判定部213におけるドップラ判定動作の例について説明する。
An example of the Doppler determination operation in the
まず、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1), ...,fdemul_Tx#Nt(1))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する。
First,
ここで、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1) ~fdemul_Tx#Nt(1))には、レーダ送信部100において送信アンテナ106毎に付与された所定のドップラシフト量の成分が含まれる。例えば、ドップラ判定部213は、ドップラシフト量の成分を取り除いたドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出してよい。
Here, separation index information (f demul_Tx #1 (1), f demul_Tx#2 (1) to f demul_Tx#Nt (1)) includes a component of a predetermined Doppler shift amount given to each transmitting
同様に、ドップラ判定部213は、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2)~fdemul_Tx#Nt(2))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出する。
Similarly, the
ここで、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2)~fdemul_Tx#Nt(2)には、レーダ送信部100において送信アンテナ106毎に付与された所定のドップラシフト量の成分が含まれる。例えば、ドップラ判定部213は、ドップラシフト量の成分を取り除いたドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出してよい。
Here, separation index information (f demul_Tx #1 (2), f demul_Tx#2 (2) to f demul_Tx#Nt (2) includes a component of a predetermined Doppler shift amount given to each transmitting
次に、ドップラ判定部213は、次式(16)が最小となるドップラ折り返し回数nalを算出する。
ここで、ドップラ折り返し回数nalは整数値であり、想定されるターゲットのドップラ周波数範囲をカバーする整数値の範囲内において算出される。 Here, the Doppler turn-around number n al is an integer value and is calculated within a range of integer values that cover the expected target Doppler frequency range.
また、fest(fd_VFT(1), nal)は、例えば、次式(17)のように、ドップラ周波数推定値fd_VFT(1)が仮にドップラ折り返し回数nalである場合のドップラ周波数(fd_VFT(1)+nal/Trs)を算出し、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数に変換するためにfc(2)/fc(1)を乗算した値を出力する関数を表わす。例えば、fest(fd_VFT(1), nal)は、ドップラ周波数推定値fd_VFT(1)に基づいて推定される第2チャープ信号に対応するドップラ周波数推定値を表す。
なお、式(17)において、Fmod[x]は、±1/2Trsのドップラ解析部210の折り返しを考慮したドップラ周波数を算出する関数であり、x≧1/(2Trs)の場合、nmod=floor((x-1/(2Trs))/Trs)+1を算出し、x - nmod/Trsを出力する。また、x<-1/(2Trs)の場合、Fmod[x]は、nmod=ceil((|x|-1/(2Trs))/Trs)を算出し、x + nmod/Trsを出力する。ここで、floor(x)は床関数であり、xを超えない最大の整数値を出力する関数である。また、ceil(x)は天井関数であり、xを超える最小の整数値を出力する関数である。 In equation (17), Fmod[x] is a function for calculating the Doppler frequency in consideration of the aliasing of the Doppler analysis unit 210 of ±1/2T rs . Calculate =floor((x-1/(2T rs ))/T rs )+1 and output x - nmod/T rs . Also, if x<-1/(2T rs ), Fmod[x] computes nmod=ceil((|x|-1/(2T rs ))/T rs ) and x + nmod/T rs to output Here, floor(x) is a floor function, a function that outputs the largest integer value that does not exceed x. Also, ceil(x) is a ceiling function, which is a function that outputs the smallest integer value exceeding x.
以下、ドップラ折り返し回数nalを可変した場合のドップラ周波数fest(fd_VFT(1), nal)と、ドップラ周波数推定値fd_VFT(2)との一致性(又は、一致度、近さ)が最も高い場合のドップラ折り返し回数nal(例えば、式(16)が最小となるnal)を「ドップラ折り返し回数推定値nalest」と表記する。 Hereinafter, the matching (or matching degree, closeness) between the Doppler frequency f est (f d_VFT(1) , n al ) and the Doppler frequency estimated value f d_VFT (2) when the Doppler folding number n al is varied The number of Doppler aliasing times n al (for example, n al at which Equation (16) is minimized) when is the highest is denoted as "estimated Doppler number of aliasing times n alest ".
次に、図9を用いて上述したドップラ判定動作の例について説明する。図9において、横軸は物標のドップラ周波数を表し、縦軸は第1ドップラ多重分離部212及び第2ドップラ多重分離部212の出力に基づくドップラ周波数推定値を表す。 Next, an example of the Doppler determination operation described above will be described with reference to FIG. In FIG. 9 , the horizontal axis represents the Doppler frequency of the target, and the vertical axis represents the Doppler frequency estimated value based on the outputs of the first Doppler demultiplexer 212 and the second Doppler demultiplexer 212 .
また、図9において、実線は、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を用いた場合のドップラ周波数推定値(例えば、fd_VFT(1))を表し、点線は中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いた場合のドップラ周波数推定値(fd_VFT(2))を表す。ただし、図9では、fc(2)>fc(1)の場合の例を示す。 In FIG. 9, the solid line represents the Doppler frequency estimation value (for example, f d_VFT (1)) when using the first chirp signal with the center frequency f c (1), and the dotted line represents the center frequency f c (2 ) represents the Doppler frequency estimate (f d_VFT (2)) when the second chirp signal of ) is used. However, FIG. 9 shows an example where f c (2)>f c (1).
また、図9において、丸印は、ドップラ周波数fd_VFT(1)+nal/Trsに対する第1ドップラ多重分離部212の出力に基づくドップラ周波数推定値を表す。図9に示すように、丸印によって示されるドップラ周波数推定値(縦軸の値)は、ドップラ折り返し回数nalに依存しない値(例えば、fd_VFT(1))となる。 Also, in FIG. 9, circles represent Doppler frequency estimates based on the output of the first Doppler demultiplexer 212 for the Doppler frequency f d_VFT (1)+n al / Trs . As shown in FIG. 9, the Doppler frequency estimation values (values on the vertical axis) indicated by circles are values (for example, f d_VFT (1)) that do not depend on the number of Doppler folding times n al .
また、図9において、四角印は、ドップラ周波数fd_VFT(1)+nal/Trsに対する第2ドップラ多重分離部212の出力に基づくドップラ周波数推定値を表す。図9に示すように、四角印によって示されるドップラ周波数推定値(縦軸の値)は、ドップラ折り返し回数nalに依存した値(例えば、fest(fd_VFT(1), nal))となる。また。例えば、図9の四角印の縦軸方向の間隔は、第2ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdよりも大きい間隔であり、ドップラ折り返し回数nalに応じてそれぞれ異なるドップラ周波数推定値として検出可能である。
Also, in FIG. 9, square marks represent Doppler frequency estimation values based on the output of the second Doppler demultiplexer 212 for the Doppler frequency f d_VFT (1)+n al / Trs . As shown in FIG. 9, the Doppler frequency estimation values (values on the vertical axis) indicated by square marks are values dependent on the number of Doppler folding times n al (for example, f est (f d_VFT(1) , n al )) and Become. again. For example, the intervals in the vertical direction of the square marks in FIG. 9 are intervals larger than the Doppler frequency resolution Δf d in the second
ドップラ判定部213は、例えば、図9に示す四角印のプロットを、ドップラ周波数推定値fd_VFT(1)に基づいて、式(17)に示すfest(fd_VFT(1), nal)を用いて算出してよい。そして、ドップラ判定部213は、例えば、算出した値(図9に示す四角印のプロットの縦軸の値)と、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いた場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)(図9に示す点線)とが最も一致するドップラ折り返し回数nal(例えば、式(16)が最小となるnal)を、ドップラ折り返し回数推定値nalestに設定してよい。
For example , the Doppler determining
このように、ドップラ判定部213は、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号に対応する反射波信号により観測されるドップラピーク(例えば、図9の丸印、第1ピーク位置)、及び、中心周波数fc(1)と中心周波数fc(2)との比率fc(2)/fc(1)に基づいて、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号に対応する反射波信号のドップラピーク(例えば、図9の四角印、第2ピーク位置)を推定し、推定されたドップラピークと、第2チャープ信号に対応する反射波信号により観測されるドップラピーク(例えば、図9の点線、第3ピーク位置)との一致度(近さ)に基づいて、折り返し回数nalestを判定してよい。なお、一致度は折り返しによりドップーピークの値が変化することを考慮した近さである。
In this way, the
なお、fc(2)>fc(1)においてfc(2)/fc(1)が大きいほど、あるいは、fc(2)<fc(1)においてfc(2)/fc(1)が小さいほど、折り返し回数nalに応じたfest(fd_VFT(1), nal)の違い(例えば、fd_VFT(1)との差異)が大きくなるので、ドップラ判定部213では、折り返し回数nalによるドップラ周波数の区別(例えば、折り返し回数nalの判定)が容易になる。 Note that the larger f c (2)/f c (1) in f c (2)>f c (1), or f c (2)/f in f c (2)<f c (1) The smaller c (1) is, the larger the difference in f est (f d_VFT(1) , n al ) according to the number of folds n al (for example, the difference from f d_VFT(1) ). Then, it becomes easy to distinguish the Doppler frequency by the number of folding times n al (for example, determine the number of folding times n al ).
その一方で、折り返し回数nalによるドップラ周波数の違いが大きくなり、±1/(2Trs)を超えると、ドップラ周波数の曖昧さが生じるため、ドップラ折り返し回数推定値nalestの推定誤りの確率が増加し得る。 On the other hand, if the difference in Doppler frequency due to the number of aliasing n al increases and exceeds ±1/(2T rs ), the Doppler frequency becomes ambiguous, and the probability of an estimation error in the estimated value of the Doppler aliasing number n alest increases. can increase.
ここで、ドップラ折り返し回数nalの場合に、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数の折り返し成分nal×fc(2)/fc(1) /Trsと、第2ドップラ解析部210の折り返し回数nalの周波数間隔であるnal/Trsとの差分が±1/(2Trs)を超えない条件は、次式(18)で表される。
例えば、nalが正の場合、次式(19)を満たす最大のnalまでは、Δnalが±1/(2Trs)の範囲となり、ドップラ判定部213は曖昧さなく折り返しを推定できる。なお、次式(19)を満たす最大のnalを「nalmax」と表記する。また、例えば、nalが負の場合、nal=-nalmaxとすると次式(19)を同様に満たす。これらのことから、ドップラ周波数の検出範囲は、例えば、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して、nalmax倍に拡大される。
例えば、nalmax=2の場合、fc(2)>fc(1)の場合には、fc(2)は、fc(1)の1.25倍よりも低い周波数に設定されてよく、fc(2)<fc(1)の場合には、fc(1)は、fc(2)の1.25倍よりも低い周波数に設定されてよい。また、例えば、例えば、nalmax=3の場合、fc(2)>fc(1)の場合には、fc(2)は、fc(1)の(7/6)倍よりも低い周波数に設定されてよく、fc(2)<fc(1)の場合には、fc(1)は、fc(2)の(7/6)倍よりも低い周波数に設定されてよい。なお、nalmaxの値は、2又は3に限定されず、他の値でもよい。 For example, if n almax =2, if f c (2)>f c (1), then f c (2) is set to a frequency lower than 1.25 times f c (1). Well, f c (1) may be set to a frequency lower than 1.25 times f c (2) if f c (2)<f c (1). Also, for example, when n almax =3, when f c (2)>f c (1), f c (2) is (7/6) times f c (1) It may be set to a low frequency, and if f c (2) < f c (1), then f c (1) is set to a frequency lower than (7/6) times f c (2). you can Note that the value of n almax is not limited to 2 or 3, and may be another value.
例えば、fc(1)及びfc(2)がnalmax=2の場合の条件を満たせば、ドップラ周波数fdの検出範囲は、±2/(Trs)となり、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して2倍に拡大される。 For example, if f c (1) and f c (2) satisfy the condition of n almax =2, the detection range of the Doppler frequency f d is ±2/(T rs ), and the Doppler frequency at one transmitting antenna is It is magnified by a factor of two over the frequency range.
なお、レーダ送信部100又はレーダ受信部200の通過周波数範囲内において、fc(1)及びfc(2)が設定されてよく、ドップラ周波数の検出範囲の拡大は、レーダ送信部100又はレーダ受信部200の通過周波数特性の制約も受け得る。 Note that f c (1) and f c (2) may be set within the pass frequency range of the radar transmission unit 100 or the radar reception unit 200, and expansion of the detection range of the Doppler frequency is achieved by the radar transmission unit 100 or the radar Restrictions on the pass frequency characteristics of the receiving section 200 may also be applied.
例えば、fc(1)及びfc(2)の設定では、想定する物標の最大ドップラ周波数に基づいて、最大のドップラ折り返し回数nalmaxが決定され、判定可能条件、及び、式(17)を満たすfc(1)及びfc(2)が決定されてもよい。また、fc(1)及びfc(2)がレーダ送信部100又はレーダ受信部200の通過周波数範囲内となるように、fc(1)及びfc(2)が決定されてよい。 For example, in the settings of f c (1) and f c (2), the maximum Doppler turn-around number n almax is determined based on the assumed maximum Doppler frequency of the target, and the determination condition and expression (17) f c (1) and f c (2) that satisfy may be determined. Also, f c (1) and f c (2) may be determined so that f c (1) and f c (2) are within the pass frequency range of the radar transmitter 100 or the radar receiver 200 .
以上、ドップラ判定部213の動作例について説明した。
The operation example of the
図2において、方向推定部214は、第qドップラ多重分離部212から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、及び、ドップラ多重信号(q)の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)~ fdemul_Tx#Nt(q)))に基づいて、ターゲットの方向推定処理を行う。
In FIG. 2, the
例えば、方向推定部214は、第qドップラ多重分離部212の出力から、距離インデックスfb_cfar(q)及びドップラ多重信号(q)の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)~ fdemul_Tx#Nt(q))に基づいて、第qドップラ解析部210の出力を抽出し、次式(20)に示すような第q仮想受信アレー相関ベクトルhq(fb_cfar(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)~ fdemul_Tx#Nt(q))を生成し、方向推定処理を行う。ここで、q=1,2である。
For example, the
第q仮想受信アレー相関ベクトルhq(fb_cfar(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)~ fdemul_Tx#Nt(q))は、式(20)に示すように、送信アンテナ数Ntと受信アンテナ数Naとの積であるNt×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルhq(fb_cfar(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q)~ fdemul_Tx#Nt(q))は、ターゲットからの反射波信号に対して各受信アンテナ202間の位相差に基づく方向推定を行う処理に用いる。ここで、整数z=1~Naである。なお、方向推定部214は、同じ距離インデックスの第1及び第2ドップラ多重分離部212の出力を用いて方向推定処理を行うため、fb_cfar(1)= fb_cfar(2)= fb_cfarとする。
式(20)において、hcal[b]は、送信アレーアンテナ間及び受信アレーアンテナ間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値である。整数b=1~(Nt×Na)である。 In Equation (20), h cal[b] is an array correction value that corrects the phase deviation and amplitude deviation between transmitting array antennas and between receiving array antennas. Integer b=1 to (Nt×Na).
方向推定部214は、例えば、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar, fdemul_Tx#1(1)~ fdemul_Tx#Nt(1), fdemul_Tx#1(2)~ fdemul_Tx#Nt(2))における方位方向θuを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出する。方向推定部214は、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向を到来方向推定値(例えば、測位出力)として出力する。
The
なお、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar, fdemul_Tx#1(1)~ fdemul_Tx#Nt(1), fdemul_Tx#1(2)~ fdemul_Tx#Nt(2))は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば、非特許文献3に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。
Note that the direction estimation evaluation function value P H (θ u , f b_cfar , f demul_Tx#1 (1) to f demul_Tx#Nt (1), f demul_Tx#1 (2) to f demul_Tx#Nt (2)) is There are various methods depending on the direction-of-arrival estimation algorithm. For example, an estimation method using an array antenna disclosed in
例えば、Nt×Na個の仮想受信アレーが等間隔dHで直線状に配置される場合、ビームフォーマ法は次式(21)のように表すことができる。ビームフォーマ法の他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。なお、式(21)において、上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。
また、式(21)においてaq(θu)は、方位方向θuの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルを示し、式(22)で表される。式(22)において、λqは、中心周波数fc(q)の場合のレーダ送信信号(例えば、第qチャープ信号)の波長であり、λq=C0/fc(q)である。
また、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu=θmin + uβ1、整数u=0~ NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor(x)は、実数xを超えない最大の整数値を返す関数である。
Also, the azimuth direction θ u is a vector obtained by changing the azimuth range in which direction-of-arrival estimation is performed at a predetermined azimuth interval β 1 . For example, θ u is set as follows.
θu = θmin + uβ 1 , integer u = 0 to NU
NU=floor[(θmax−θmin)/ β1 ]+1
where floor(x) is a function that returns the largest integer value that does not exceed the real number x.
方向推定部214は、例えば、式(22)に示す方向ベクトルaq(θu)の代わりに、式(23)に示すように、中心周波数fc(1)とfc(2)との平均中心周波数における方位方向θの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルa(θu)を共通に用いてもよい。ここで、λaは中心周波数(fc(1)+ fc(2))/2の場合のレーダ送信信号の波長であり、λa=2C0/(fc(1)+fc(2))である。この場合、方向推定部214は、仮想受信アレーの方向ベクトルa(θu)を、各チャープ信号に対する処理に共通に用いることができ、仮想受信アレーの方向ベクトルを記憶するためのメモリ容量を削減できる効果も得られる。
また、上述した例では、方向推定部214が到来方向推定値として方位方向を算出する例について説明したが、これに限定されず、仰角方向の到来方向推定、又は、矩形の格子状に配置されたMIMOアンテナを用いることにより、方位方向及び仰角方向の到来方向推定も可能である。例えば、方向推定部214は、到来方向推定値として方位方向及び仰角方向を算出して、測位出力としてもよい。
In the above example, the
以上の動作により、方向推定部214は、測位出力として、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), ...,fdemul_Tx#Nt(q))における到来方向推定値を出力してよい。また、方向推定部214は、更に、測位出力として、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), ...,fdemul_Tx#Nt(q))を出力してよい。方向推定部214は、測位出力(又は、測位結果)を、例えば、図示しない、車載レーダでは車両の制御装置、インフラレーダではインフラ制御装置に、出力してもよい。
Through the above operation,
また、方向推定部214は、例えば、ドップラ判定部213において判定したドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/Trs、及び、fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Trs)の何れか一方、又は、両方を出力してもよい。
Further, the
また、距離インデックスfb_cfarは、式(1)を用いて距離情報に変換して出力されてもよい。 Also, the distance index f b_cfar may be converted into distance information using Equation (1) and output.
また、ドップラ判定部213において判定されたドップラ周波数情報は、相対速度情報に変換して出力されてもよい。ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(1)によるドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/Trsを相対速度vdに変換するには、次式(24)を用いて変換することができる。
同様に、ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(2)によるドップラ周波数情報fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Trs)を相対速度vdに変換すると、次式(25)のように、式(24)と同じ値となるので、相対速度成情報は、異なる中心周波数に対して共通の値(又は、統一した値)として出力されてもよい。
以上のように、本実施の形態では、レーダ装置10は、送信アンテナ106から送信信号が送信される送信周期毎に、例えば、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数と第2中心周波数とを交互に切り替える。これにより、レーダ装置10は、中心周波数の違いに応じたドップラ解析におけるドップラ周波数のずれに基づいて、折り返し回数を判定できる。よって、レーダ装置10は、例えば、判定可能な折り返し回数に応じて、ドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大できる。
As described above, in the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態によれば、曖昧性が生じないドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大させることができる。これにより、レーダ装置10は、より広いドップラ周波数範囲において、物標(例えば、到来方向)を精度良く検知することができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to expand the Doppler frequency range (or the maximum value of the relative velocity) in which ambiguity does not occur. Thereby, the
また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、例えば、A/D変換器のサンプリングレートの高速化といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10におけるハードウェア構成の複雑化を抑制し、また、レーダ装置10における消費電力又は発熱量の増加を抑制できる。また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、送信周期Trの短縮といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10における検出可能な距離範囲の縮小、又は、距離分解能の劣化を抑制できる。
In addition, in the present embodiment, the Doppler frequency range in which the Doppler multiplexed signal can be separated is expanded by setting the center frequency of the chirp signal. may be omitted. Therefore, according to the present embodiment, complication of the hardware configuration in the
なお、本実施の形態では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に関する変調パラメータにおいて、中心周波数と異なる他のパラメータが共通である場合について説明したが、これに限定されない。本開示の一実施例の適用には、例えば、距離分解能が一致すればよく、周波数掃引帯域幅Bw(q)が同一の関係となるチャープ信号であればよい。 In this embodiment, the modulation parameters for the first chirp signal and the second chirp signal have a common parameter other than the center frequency, but the present invention is not limited to this. An embodiment of the present disclosure may be applied to, for example, chirp signals having the same range resolution and the same frequency sweep bandwidth B w (q).
例えば、図10に示すように、Bw(1)=Bw(2)、Tsw(1)≠Tsw(2)、Dm(1)≠Dm(2)となる変調パラメータによって設定される第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いてもよい。この場合、第1チャープ信号及び第2チャープ信号の周波数掃引時間TSWが異なるが、周波数掃引帯域幅Bwが同一であり、距離分解能ΔR(=C0/2Bw)は一致するので、レーダ装置10は、上述した本開示の一実施例に係る動作を行うことで同様な効果が得られる。
For example, as shown in FIG. 10, it is set by modulation parameters such that B w (1)=B w (2), T sw (1)≠T sw (2), and D m (1)≠D m (2). A first chirp signal and a second chirp signal may be used. In this case, although the frequency sweep times T SW of the first chirp signal and the second chirp signal are different, the frequency sweep bandwidth B w is the same, and the range resolution ΔR (=C 0 /2B w ) is the same. The
また、例えば、図10に示すように、Tsw(1)≠Tsw(2)の設定により、各受信無線部203から出力されるビート信号をそれぞれの信号処理部206のA/D変換部207において離散的にサンプルリングする際に、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(1)≠Tsw(2)で得られる離散サンプリングデータ数は異なる。よって、ビート周波数解析部208は、例えば、送信周期Tr毎に所定時間範囲(レンジゲート)Tswで得られるNdata個の離散サンプリングデータを、FFT処理する代わりに、以下の動作を行ってもよい。
Further, for example, as shown in FIG. 10, by setting T sw (1)≠T sw (2), the beat signal output from each reception radio section 203 is converted to the A/D conversion section of each signal processing section 206 . When performing discrete sampling at 207, the number of discrete sampling data obtained in a predetermined time range (range gate) T sw (1)≠T sw (2) is different. Therefore, the beat
例えば、ビート周波数解析部208は、第1チャープ信号が送信される周期において、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(1)で得られるNdata(1)個の離散サンプリングデータをFFT処理し、また、第2チャープ信号が送信される周期において、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(2)で得られるNdata(2)個の離散サンプリングデータをFFT処理してもよい。そして、ビート周波数解析部208は、例えば、Ndata(1)個とNdata(2)個のうち、小さい方をNdata個として、後続の処理を行ってよい。
For example, the beat
(実施の形態2)
本実施の形態に係るレーダ装置は、図2に示すレーダ装置10と同様でよい。
(Embodiment 2)
The radar device according to this embodiment may be similar to the
実施の形態1では、第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)に関するドップラ折り返し回数の判定可能条件について説明した。例えば、実施の形態1では、判定可能条件を満たす場合のドップラ判定部213におけるドップラ折り返し回数の判定動作について説明し、ドップラ周波数範囲を1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲よりも2倍以上に拡大可能であることを説明した。
In
ここで、例えば、不等間隔ドップラ多重送信を用いるMIMOレーダにおいて、同程度の距離から複数の反射波がある場合、また、それらの反射波のドップラ間隔がドップラ多重間隔(又は、ドップラ多重間隔の倍数)に一致する場合、レーダ装置10において不等間隔となるドップラ周波数領域の検出を誤りやすくなり、ドップラ多重信号の分離を誤ったり、複数の反射波の測角誤差が大きくなったりする可能性がある。
Here, for example, in MIMO radar using unequal interval Doppler multiplexing, if there are multiple reflected waves from similar distances, and the Doppler intervals of those reflected waves are the Doppler multiplexing interval (or the Doppler multiplexing interval multiple), the
本実施の形態では、実施の形態1の効果に加え、このような状況でも検出性能を向上できるレーダ装置について説明する。例えば、本実施の形態では、第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)に関する複数の反射波の判定可能条件について説明する。例えば、レーダ送信部100の信号生成制御部104において設定される第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)の設定条件(判定可能条件)、及び、ドップラ判定部213の動作が実施の形態1と異なる。以下、本実施の形態について、実施の形態1と異なる部分の動作を主に説明する。
In this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, a radar device capable of improving detection performance even in such a situation will be described. For example, in the present embodiment, conditions for determining a plurality of reflected waves regarding the center frequency f c (1) of the first chirp signal and the center frequency f c (2) of the second chirp signal will be described. For example, setting conditions (determinable conditions) for the center frequency f c (1) of the first chirp signal and the center frequency f c (2) of the second chirp signal set in the signal
[判定可能条件]
まず、レーダ送信部100の信号生成制御部104において設定される第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)の設定条件(判定可能条件)について説明する。
[Determinable conditions]
First, regarding the setting condition (determinable condition) of the center frequency f c (1) of the first chirp signal and the center frequency f c (2) of the second chirp signal set in the signal
レーダ送信部100のドップラシフト部105は、例えば、式(4)に示す位相回転φn(m)を用いてよい。この場合、ドップラ多重間隔ΔfDDMは、次式(26)で表される。
式(26)に示すドップラ多重間隔ΔfDDMのうち一部はドップラ多重に使用されず、送信信号が割り当てられないため、ドップラ多重間隔の倍数で不等間隔となる。ここで、δは1以上の整数である。δが1の場合にドップラ多重間隔ΔfDDMが最も広くなり、δが増えるにつれドップラ多重間隔ΔfDDMが狭くなる。例えば、ドップラ多重間隔が狭いほど、ドップラ多重信号間の相互干渉が増加するため、δ=1といった、より小さい整数に設定されることがより好適である。 Some of the Doppler multiplexing intervals Δf DDM shown in Equation (26) are not used for Doppler multiplexing and are not assigned transmission signals. Here, δ is an integer of 1 or more. When δ is 1, the Doppler multiplexing interval Δf DDM is the widest, and as δ increases, the Doppler multiplexing interval Δf DDM becomes narrower. For example, the narrower the Doppler multiplexing interval, the greater the mutual interference between Doppler multiplexed signals.
例えば、同一の距離インデックスで検出される2つの物標(以下、「Target#1」及び「Target#2」と表す)からの反射波のドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となる間隔で到来する場合、ドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2は次式(27)、(28)で表され、ドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2は、式(29)の関係を有する。なお、ここでは、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を用いる場合の関係式を示す。
fd1_T#1= fd_T#1_VFT(1)+ nal_T#1/Trs (27)
fd1_T#2= fd1_T#2_VFT(1)+ nal_T#2/Trs (28)
|fd1_T#1 - fd1_T#2|= Nmul×ΔfDDM (29)
For example, Doppler frequencies f d1_T#1 and f d1_T #2 of reflected waves from two targets (hereinafter referred to as “
f d1_T#1 = f d_T#1_VFT (1)+n al_T#1 /T rs (27)
f d1_T#2 = f d1_T#2_VFT (1) + n al_T#2 /T rs (28)
|f d1_T#1 - f d1_T#2 |= N mul ×Δf DDM (29)
ここで、fd_T#1_VFT(1)は、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1のドップラ周波数推定値であり、fd1_T#2_VFT(1)は、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#2のドップラ周波数推定値である。また、nal_T#1はTarget#1のドップラ折り返し回数を表し、nal_T#2はTarget#2のドップラ折り返し回数を表す。また、nal_T#1及びnal_T#2は整数値をとる。
Here, f d_T#1_VFT (1) is the Doppler frequency estimate value of
また、Nmulは想定するドップラ周波数範囲内の自然数である。例えば、Nmulは、式(19)を満たす最大の折り返し回数nalmaxを用いて、Nmul∈{1,…,(Nt+δ)×nalmax}に設定されてもよく、Nmul∈{1,…,(Nt+δ)×nalmax}よりも狭い範囲内の値に設定されてもよい。 Also, N mul is a natural number within the assumed Doppler frequency range. For example , N mul may be set to N mul ε {1, . 1, . . . , (Nt+δ)×n almax }.
上記のように表される2つの物標(Target#1,Target#2)の関係式に対して、レーダ装置10が中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いてドップラ周波数を観測した場合について、次式(30)、(31)、(32)の関係式が得られる。なお、式(30)、(31)、(32)の関係式は、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いた場合のドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2が、ドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2に、中心周波数比fc(2)/fc(1)を乗算することにより算出可能であることを利用している。
fd2_T#s1= fc(2)/fc(1)×(fd_T#1_VFT(1)+ nal_T#1/Trs) (30)
fd2_T#2= fc(2)/fc(1)×(fd1_T#2_VFT(1)+ nal_T#2/Trs) (31)
|fd2_T#1 - fd2_T#2|= fc(2)/fc(1)×(Nmul×ΔfDDM ) (32)
For the relational expression of the two targets (
fd2_T#s1 = fc (2)/ fc (1)×( fd_T#1_VFT (1)+ n al_T#1 / Trs ) (30)
f d2_T#2 = f c (2)/f c (1) × (f d1_T#2_VFT (1) + n al_T#2 /T rs ) (31)
|f d2_T#1 - f d2_T#2 |= f c (2)/f c (1)×(N mul ×Δf DDM ) (32)
ここで、fc(2)/fc(1)×(Nmul×ΔfDDM )と、ドップラ多重間隔であるNmul×ΔfDDMとの差分(例えば、式(32)の値と式(29)の値との差分)が、第2ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdより大きくなるように、中心周波数比fc(2)/fc(1)が設定されてよい。
Here, the difference between f c (2)/f c (1) × (N mul × Δf DDM ) and the Doppler multiplexing interval N mul × Δf DDM (for example, the value of expression (32) and expression (29 ) is greater than the Doppler frequency resolution Δf d in the second
例えば、レーダ装置10は、次式(33)の「第2判定可能条件(1)」を満たすように、第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を決定してよい。
これにより、例えば、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いた第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212の出力を用いると、Target#1及びTarget#2のそれぞれのドップラ周波数は、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1及びTarget#2のそれぞれのドップラ周波数推定値(例えば、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ΔfDDMの倍数)の間隔)から、少なくとも第2ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdよりもずれたドップラ周波数として観測される。
As a result, for example, using the outputs of the second
したがって、レーダ装置10は、例えば、同一距離にて観測される2つの反射波間におけるドップラ多重信号成分の重複を抑制し、2つの反射波それぞれのドップラ多重信号の分離性能を向上できる。例えば、第2判定可能条件(1)は、第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1及びTarget#2のドップラ周波数推定値が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ΔfDDMの倍数)の間隔となり、Target#1及びTarget#2についてドップラ多重分離が困難な場合でも、第2チャープ信号を用いた第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212の出力に基づいてTarget#1及びTarget#2についてドップラ多重分離でき、Target#1及びTarget#2のドップラ周波数推定値が得られる条件となる。
Therefore, the
ここで、fc(2)> fc(1)の場合、第2判定可能条件(1)におけるfc(1)及びfc(2)の条件は次式(34)で表される。
例えば、Nmul=1を満たせば、Nmul>1の場合も成り立つことから、第2判定可能条件(1)は、次式(35)のように表されてもよい。
同様に、fc(2)< fc(1)の場合、第2判定可能条件(1)におけるfc(1)及びfc(2)の条件は次式(36)で表される。
例えば、Nmul=1を満たせば、Nmul>1の場合も成り立つことから、第2判定可能条件(1)は、次式(37)のように表されてもよい。
同様に、同一の距離インデックスで検出される2つの物標(例えば、Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となる間隔で到来する場合、ドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2は、次式(38)、(39)で表され、ドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2は、式(40)の関係を有する。なお、ここでは、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いる場合の関係式を示す。
fd2_T#1= fd_T#1_VFT(2)+ nal_T#1/Trs (38)
fd2_T#2= fd1_T#2_VFT(2)+ nal_T#2/Trs (39)
|fd2_T#1 - fd2_T#2| = Nmul×ΔfDDM (40)
Similarly, the Doppler frequencies f d2_T#1 and f d2_T#2 of the reflected waves from two targets (for example,
f d2_T#1 = f d_T#1_VFT (2) + n al_T#1 /T rs (38)
f d2_T#2 = f d1_T#2_VFT (2) + n al_T#2 /T rs (39)
|f d2_T#1 - f d2_T#2 | = N mul ×Δf DDM (40)
ここで、fd_T#1_VFT(2)は、第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1のドップラ周波数推定値であり、fd1_T#2_VFT(2)は、第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#2のドップラ周波数推定値である。また、nal_T#1はTarget#1のドップラ折り返し回数を表し、nal_T#2はTarget#2のドップラ折り返し回数を表す。また、nal_T#1及びnal_T#2は整数値をとる。
Here, f d_T#1_VFT (2) is the Doppler frequency estimate value of
上記のように表される2つの物標(Target#1,Target#2)の関係式に対して、レーダ装置10が中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を用いてドップラ周波数を観測した場合について、次式(41)、(42)、(43)の関係式が得られる。なお、式(41)、(42)、(43)の関係式は、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を用いた場合のドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2が、ドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2に、中心周波数比fc(1)/fc(2)を乗算することにより算出可能であることを利用している。
fd1_T#1= fc(1)/fc(2)×(fd_T#1_VFT(2)+ nal_T#1/Trs) (41)
fd1_T#2= fc(1)/fc(2)×( fd1_T#2_VFT(2)+ nal_T#2/Trs) (42)
|fd1_T#1 - fd1_T#2|= fc(1)/fc(2)×(Nmul×ΔfDDM ) (43)
For the relational expression of the two targets (
f d1_T#1 = fc(1)/fc(2)×(f d_T#1_VFT (2)+ n al_T#1 /T rs ) (41)
f d1_T#2 = fc(1)/fc(2)×( f d1_T#2_VFT (2)+ n al_T#2 /T rs ) (42)
|f d1_T#1 - f d1_T#2 |= fc(1)/fc(2)×(N mul ×Δf DDM ) (43)
ここで、fc(1)/fc(2)×(Nmul×ΔfDDM )と、ドップラ多重間隔であるNmul×ΔfDDMとの差分(例えば、式(43)の値と式(40)の値との差分)が、第1ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdより大きくなるように、中心周波数比fc(1)/fc(2)が設定されてよい。
Here, the difference between f c (1)/f c (2) × (N mul × Δf DDM ) and the Doppler multiplexing interval N mul × Δf DDM (for example, the value of expression (43) and expression (40 ) is greater than the Doppler frequency resolution Δf d in the first
例えば、レーダ装置10は、次式(44)の「第2判定可能条件(2)」を満たすように、第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を決定してよい。
これにより、例えば、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号の用いた第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212の出力を用いると、Target#1及びTarget#2のそれぞれのドップラ周波数は、第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1及びTarget#2のそれぞれのドップラ周波数推定値(例えば、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ΔfDDMの倍数の間隔)から、少なくとも第1ドップラ解析部210におけるドップラ周波数分解能Δfdよりもずれたドップラ周波数として観測される。
As a result, for example, using the outputs of the first
したがって、レーダ装置10は、例えば、同一距離にて観測される2つの反射波間におけるドップラ多重信号成分の重複を抑制し、2つの反射波それぞれのドップラ多重信号の分離性能を向上できる。例えば、第2判定可能条件(2)は、第2ドップラ解析部210及び第2ドップラ多重分離部212において検出されるTarget#1及びTarget#2のドップラ周波数推定値が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ΔfDDMの倍数の間隔)となり、Target#1及びTarget#2についてドップラ多重分離が困難な場合でも、第1チャープ信号を用いた第1ドップラ解析部210及び第1ドップラ多重分離部212の出力に基づいてTarget#1及びTarget#2についてドップラ多重分離でき、Target#1及びTarget#2のドップラ周波数推定値が得られる条件となる。
Therefore, the
ここで、fc(2)> fc(1)の場合、第2判定可能条件(2)におけるfc(1)及びfc(2)の条件は次式(45)で表される。
例えば、Nmul=1を満たす場合(Nmul>1も成り立つことを意味する)、第2判定可能条件(2)は、次式(46)のように表されてもよい。
また、次式(47)のように第2判定可能条件(2)を満たすと、第2判定可能条件(1)も満たす。
したがって、例えば、次式(48)をfc(2)>fc(1)の場合の「第2判定可能条件」と呼ぶ。
同様に、fc(2)<fc(1)の場合、第2判定可能条件(2)におけるfc(1)及びfc(2)の条件は次式(49)で表される。
例えば、Nmul=1を満たす場合(Nmul>1も成り立つことを意味する)、第2判定可能条件(2)は、次式(50)のように表されてもよい。
また、例えば、式(37)及び式(50)より、次式(51)のように第2判定可能条件(2)を満たすと、第2判定可能条件(1)も満たす。
したがって、例えば、次式(52)をfc(2)<fc(1)の場合の「第2判定可能条件」と呼ぶ。
また、例えば、式(33)又は式(44)に示す第2判定可能条件において、ドップラ周波数分解能Δfdの整数倍(例えば、α倍)より大きい条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)の条件としてもよい(ただし、α≧1)。この場合、レーダ装置10は、αが大きいほど、受信信号レベルが低い場合といった雑音影響がある場合でもドップラ分離をより容易に行うことができる。また、例えば、fc(2)>fc(1)の場合の式(48)に示す第2判定可能条件、及び、fc(2)<fc(1)の場合の式(52)に示す第2判定可能条件のそれぞれは、次式(53)及び式(54)のように表されてもよい。
一例として、fc(1)=78GHzの場合、fc(2)>fc(1)とすると、α=1、Nc=128、Nt=3、δ=1ではfc(2)は80.51GHzより大きく設定され、α=2、Nc=128ではfc(2)=83.2GHzに設定される。また、例えば、α=1、Nc=256、Nt=3、δ=1ではfc(2)=79.23GHzに設定され、α=2、Nc=256ではfc(2)は80.51GHzより大きく設定される。 As an example, when f c (1) = 78 GHz, f c (2) > f c (1), α = 1, N c = 128, Nt = 3, δ = 1, f c (2) is 80.51 It is set to be greater than GHz and is set to f c (2)=83.2 GHz when α=2 and Nc=128. Also, for example, when α=1, Nc=256, Nt=3, δ=1, f c (2) is set to 79.23 GHz, and when α=2, Nc=256, f c (2) is larger than 80.51 GHz. set.
なお、第2判定可能条件は、第1判定可能条件よりもチャープ信号の中心周波数間の差|fc(2)-fc(1)|が拡がる条件となる。例えば、第2判定可能条件を満たす場合には、第1判定可能条件も満たすことになる。 Note that the second determinable condition is a condition in which the difference |f c (2)−f c (1) | between the center frequencies of the chirp signals is wider than the first determinable condition. For example, when the second determinable condition is satisfied, the first determinable condition is also satisfied.
また、レーダ送信部100又はレーダ受信部200の通過周波数範囲内において、fc(1)及びfc(2)が設定されてよく、ドップラ周波数の検出範囲の拡大は、レーダ送信部100又はレーダ受信部200の通過周波数特性の制約も受け得る。 In addition, f c (1) and f c (2) may be set within the pass frequency range of the radar transmission unit 100 or the radar reception unit 200, and expansion of the detection range of the Doppler frequency is achieved by the radar transmission unit 100 or the radar Restrictions on the pass frequency characteristics of the receiving section 200 may also be applied.
また、第2判定可能条件においても、式(18)又は式(19)に示す周波数条件の制約も同様に考慮して設定されてよい。これにより、実施の形態1の効果を同様に得ることができる。
Also, the second determinable condition may also be set in consideration of the restrictions of the frequency condition shown in Equation (18) or (19). Thereby, the effect of
また、第2判定可能条件において、fc(1)とfc(2)とで観測されるドップラ周波数の差がドップラ多重間隔ΔfDDM未満となる周波数条件を加えてもよい。例えば、次式(55)及び式(56)に示す条件を満たすようにfc(1)及びfc(2)が設定されてもよい。
ここで、Nmulは想定するドップラ周波数の範囲内の自然数である。例えば、Nmulは、式(19)を満たす最大の折り返し回数nalmaxを用いて、Nmul∈{1,…,(Nt+δ)×nalmax}に設定されてもよく、Nmul∈{1,…,(Nt+δ)×nalmax}よりも狭い範囲内の値に設定されてもよい。 Here, N mul is a natural number within the assumed Doppler frequency range. For example , N mul may be set to N mul ε {1, . 1, . . . , (Nt+δ)×n almax }.
以上、判定可能条件について説明した。 The determination possible conditions have been described above.
[ドップラ判定方法]
次に、ドップラ判定部213は、上述した第2判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)を用いて、以下のような動作を行ってよい。
[Doppler determination method]
Next, the
ドップラ判定部213は、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とが、同数含まれる場合、実施の形態1と同様の動作を行ってよい。これにより、実施の形態1と同様な効果が得られる。
The
その一方で、ドップラ判定部213は、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とが同数含まれない場合、以下の処理を行ってよい。例えば、ドップラ判定部213は、例えば、レーダ装置10に対して同程度の距離からの複数の反射波が存在し、第1チャープ信号に対するドップラ解析及び第2チャープ信号に対するドップラ解析のうち、一方において複数の反射波が分離され、他方において複数の反射波が分離されない可能性がある場合に、以下の処理を行ってよい。
On the other hand, the
<ケース1>
ケース1では、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数含まれ、また、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合について説明する。例えば、ケース1では、第1ドップラ多重分離部212においてドップラ多重信号が分離され、第2ドップラ多重分離部212においてドップラ多重信号が分離されない場合であり、例えば、以下のような場合である。
<
In
レーダ装置10に対して同程度の距離からの2つの反射波が存在する場合、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とには、2つの反射波に対するドップラ多重信号の分離インデックス情報が、それぞれ出力されることが期待される。
When there are two reflected waves from the same distance from the
しかしながら、第2チャープ信号を用いて送信することによって、例えば、図1の(c)で示されるように、反射波#1と反射波#2がドップラ多重間隔ΔfDDM、あるいはドップラ多重間隔の倍数に一致する場合、反射波#1と反射波#2間で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがある。このため、ドップラ多重信号の分離が困難となり、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合となる。
However, by transmitting using the second chirp signal, the reflected
一方で、このような反射波が存在する場合でも、第1チャープ信号を用いて送信することによって、レーダ装置10が第2判定可能条件を満たすので、反射波#1と反射波#2で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがなくなる。そのため、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まる場合となる。このような場合に、以下の動作を行う。
On the other hand, even if such a reflected wave exists, the
以下では、一例として、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報として、2つの物標(例えば、Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれる場合について説明する。
In the following, as an example, as the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexer 212, the Doppler multiplexed signals of the reflected waves from two targets (for example,
ドップラ判定部213は、例えば、中心周波数fc(2)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来したと判断してよい(みなしてよい)。この場合、ドップラ判定部213は、以下のような到来波重複時のドップラ判定処理を行ってよい。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (2), the
例えば、ドップラ判定部213は、次式(57)が最小となるTarget#1のドップラ折り返し回数nal_#T1、及び、Target#2のドップラ折り返し回数nal_#T2を算出してよい。
ここで、ドップラ折り返し回数nal_#T1及びnal_#T2は整数値であり、想定されるターゲットのドップラ周波数範囲をカバーする整数値の範囲内にて算出されてよい。例えば、nal_#T1及びnal_#T2は、式(19)を満たす最大の折り返し回数nalmaxを用いて±nalmaxの範囲内にて算出されてもよい。また、ドップラ折り返し回数nal_#T1及びnal_#T2を可変した場合に式(57)が最小となるそれぞれのドップラ折り返し回数をnalest_#T1及びnalest_#T2と表記する。また、mod[x,y]はxをyで割ったときの剰余を表す関数である。 Here, the Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 are integer values and may be calculated within a range of integer values covering the expected target Doppler frequency range. For example, n al_#T1 and n al_#T2 may be calculated within the range of ±n almax using the maximum number of times of folding n almax that satisfies Equation (19). In addition, when the Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 are varied, the respective Doppler turn-around times that minimize Equation (57) are denoted as n alest_#T1 and n alest_#T2 . Also, mod[x,y] is a function representing the remainder when x is divided by y.
例えば、中心周波数fc(2)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd2_T#1及びfd2_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来する条件を満たす場合に式(57)が最小となる。ドップラ判定部213は、このことを利用して、Target#1及びTarget#2のドップラ折り返し回数nalest_#T1及びnalest_#T2を推定する。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (2), the Doppler frequencies f d2_T#1 and f d2_T#2 of reflected waves from two targets (
なお、式(57)において、例えば、ドップラ折り返し回数nal_#T1、nal_#T2の場合のドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2のそれぞれは、fest(fd_T#1_VFT(1), nal_T#1)及びfest(fd_T#2_VFT(1), nal_T#2)を用いて推定される。ここで、fest(fd_VFT(1), nal)は、式(17)に示す関数でよい。また、ドップラ周波数推定値fd_T#1_VFT(1)及びfd_T#2_VFT(1)のそれぞれは、例えば、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfarにおけるドップラ多重信号の分離インデックス情報に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値である。 Note that in equation (57), for example, Doppler frequencies f d2_T#1 and f d2_T #2 in the case of Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 are f est (f d_T#1_VFT(1) , n al_T#1 ) and f est (f d_T#2_VFT(1) , n al_T#2 ). Here, f est (f d_VFT(1) , n al ) may be the function shown in Equation (17). Further, each of the Doppler frequency estimation values f d_T#1_VFT(1) and f d_T#2_VFT(1) is, for example, demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal at the distance index f b_cfar output from the first Doppler demultiplexing unit 212. is the Doppler frequency estimate assuming that the Doppler frequency of the target is in the Doppler frequency range −1/(2T rs )≦ fd_TargetDoppler <1/(2T rs ) based on .
<ケース2>
ケース2では、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数含まれ、また、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合について説明する。例えば、ケース2では、第1ドップラ多重分離部212においてドップラ多重信号が分離されず、第2ドップラ多重分離部212においてドップラ多重信号が分離される場合であり、例えば、以下のような場合である。
<
In
レーダ装置10に対して同程度の距離からの2つの反射波が存在する場合、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とには、2つの反射波に対するドップラ多重信号の分離インデックス情報が、それぞれ出力されることが期待される。
When there are two reflected waves from the same distance from the
しかしながら、第1チャープ信号を用いて送信することによって、例えば、図1の(c)で示されるように、反射波#1と反射波#2がドップラ多重間隔ΔfDDM、あるいはドップラ多重間隔の倍数に一致する場合、反射波#1と反射波#2間で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがある。
However, by transmitting using the first chirp signal, the reflected
このため、ドップラ多重信号の分離が困難となり、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合となる。 Therefore, it becomes difficult to demultiplex the Doppler multiplexed signal, and the demultiplexed index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexer 212 may not be included.
一方で、このような反射波が存在する場合でも、第2チャープ信号を用いて送信することによって、レーダ装置10が第2判定可能条件を満たすので、反射波#1と反射波#2で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがなくなる。そのため、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まる場合となる。このような場合に、以下の動作を行う。
On the other hand, even if such a reflected wave exists, the
以下では、一例として、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報として、2つの物標(例えば、Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれる場合について説明する。
In the following, as an example, as the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the second Doppler demultiplexer 212, the Doppler multiplexed signals of the reflected waves from two targets (for example,
ドップラ判定部213は、例えば、中心周波数fc(1)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来したと判断してよい(みなしてよい)。この場合、ドップラ判定部213は、以下のような到来波重複時のドップラ判定処理を行ってよい。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (1), the
例えば、ドップラ判定部213は、次式(58)が最小となるTarget#1,Target#2のドップラ折り返し回数nal_#T1及びnal_#T2を算出してよい。
ここで、ドップラ折り返し回数nal_#T1及びnal_#T2は整数値であり、想定されるターゲットのドップラ周波数範囲をカバーする整数値の範囲内にて算出されてよい。例えば、nal_#T1及びnal_#T2は、式(19)を満たす最大の折り返し回数nalmaxを用いて±nalmaxの範囲内にて算出されてもよい。また、ドップラ折り返し回数nal_#T1及びnal_#T2を可変した場合に式(58)が最小となるそれぞれのドップラ折り返し回数をnalest_#T1及びnalest_#T2と表記する。 Here, the Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 are integer values and may be calculated within a range of integer values covering the expected target Doppler frequency range. For example, n al_#T1 and n al_#T2 may be calculated within the range of ±n almax using the maximum number of times of folding n almax that satisfies Equation (19). In addition, when the Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 are varied, the respective Doppler turn-around times that minimize Equation (58) are denoted as n alest_#T1 and n alest_#T2 .
例えば、中心周波数fc(1)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd1_T#1及びfd1_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来する条件を満たす場合に式(58)が最小となる。ドップラ判定部213は、このことを利用して、Target#1及びTarget#2のドップラ折り返し回数nalest_#T1及びnalest_#T2を推定する。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (1), the Doppler frequencies f d1_T#1 and f d1_T#2 of reflected waves from two targets (
なお、式(58)において、例えば、ドップラ折り返し回数nal_#T1、nal_#T2の場合のドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2のそれぞれ、fest2(fd_T#1_VFT(2), nal_T#1)及びfest2(fd_T#2_VFT(2), nal_T#2)を用いて推定される。また、ドップラ周波数推定値fd_T#1_VFT(2)及びfd_T#2_VFT(2)のそれぞれは、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfarにおけるドップラ多重信号の分離インデックス情報に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値である。 Note that in equation (58), for example, Doppler frequencies f d1_T#1 and f d1_T #2 in the case of Doppler turn-around times n al_#T1 and n al_#T2 , f est2 (f d_T#1_VFT(2) , n al_T#1 ) and f est2 (f d_T#2_VFT(2) , n al_T#2 ). Further, each of the Doppler frequency estimates f d_T#1_VFT(2) and f d_T#2_VFT(2) is based on the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal in the distance index f b_cfar output from the second Doppler demultiplexing unit 212. is the Doppler frequency estimate when the Doppler frequency of the target is assumed to be in the Doppler frequency range -1/(2T rs ) ≤ fd_TargetDoppler < 1/(2T rs ).
また、fest2(fd_VFT(2), nal)は、次式(59)に示す関数であり、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報に基づいて算出されるドップラ周波数推定値fd_VFT(2)が仮にドップラ折り返し回数nalである場合のドップラ周波数(fd_T#1_VFT(2)+nal/Trs)を算出し、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数に変換するためにfc(1)/fc(2)を乗算した値を出力する関数を表わす。
以上のようなドップラ判定部213の動作により、距離インデックスfb_cfarにおいて、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とが同数含まれない場合でも、ドップラ判定部213は、ケース1又はケース2のように、一方のドップラ多重分離部212において得られるドップラ多重信号の分離インデックス情報に基づいて、他方の中心周波数のチャープ信号を用いる場合の反射波のドップラ周波数が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来しているとみなして、そのドップラ折り返し回数を推定できる。
By the operation of the
例えば、ドップラ判定部213は、例えば、第1チャープ信号に対応するドップラ解析、及び、第2チャープ信号に対応するドップラ解析のうち、複数の反射波信号が分離される一方のドップラ解析の結果に基づいて、複数の反射波信号が分離されない他方のドップラ解析における複数の物標それぞれのドップラピークを推定し、推定される複数の物標間のドップラピークの間隔と、ドップラ多重間隔とに基づいて、複数の物標それぞれのドップラ周波数の折り返し回数を判定する。
For example, the
本実施の形態において、レーダ装置10の以降の処理は、実施の形態1と同様でよい。また、レーダ装置10は、例えば、推定したドップラ折り返し回数であるnalest_#T1及びnalest_#T2を用いて、ドップラ周波数推定値を測位出力として出力してよい。以上により、本実施の形態において、レーダ装置10は、第2判定可能条件を満たす第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を用いて、実施の形態1の効果を得ることができる。
In the present embodiment, subsequent processing of the
さらに、レーダ装置10において、例えば、2つの物標からの反射波のドップラ周波数がドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来し、一方のチャープ信号を用いてそれらの物標のドップラ多重分離が困難な場合があり得る。この場合でも、レーダ装置10は、他方のチャープ信号に関しては、2つの物標からの反射波のドップラ周波数がドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔とは一致せず、少なくともドップラ解析部210のドップラ分解能よりも異ならせることで、2つの物標のドップラ多重分離を行うことができる。
Furthermore, in the
これにより、本実施の形態では、レーダ装置10は、同一距離から到来する複数波の検出性能を向上でき、レーダ装置10における物標検出確率を向上し、未検出確率を低減でき、レーダ検出性能を向上できる。
As a result, in the present embodiment, the
(実施の形態2の変形例)
実施の形態2の変形例として、想定する物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerが-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)のドップラ周波数範囲である場合に、レーダ装置10は、第2判定可能条件を満たす第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を用いて、ドップラ判定部213において折り返し回数推定処理を省略した処理を行ってもよい。例えば、レーダ装置10は、例えば、折り返し回数を推定せずに、複数の反射波の分離検出処理を行ってもよい。
(Modification of Embodiment 2)
As a modification of the second embodiment, when the assumed target Doppler frequency f d_TargetDoppler is in the Doppler frequency range of −1/(2T rs )≦f d_TargetDoppler <1/(2T rs ), the
この場合、ドップラ判定部213は、例えば、上述したケース1、ケース2の処理の代わりに、以下のケース1a、ケース2aの処理を行ってよい。
In this case, the
<ケース1a>
ケース1aでは、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数含まれ、また、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合であり、例えば、以下のような場合である。
<Case 1a>
In case 1a, for example, the distance index f b_cfar includes a plurality of demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexing unit 212, and the Doppler multiplexing output from the second Doppler demultiplexing unit 212 is included. This is the case where the signal separation index information is not included, for example, the following case.
レーダ装置10に対して同程度の距離からの2つの反射波が存在する場合、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とには、2つの反射波に対するドップラ多重信号の分離インデックス情報が、それぞれ出力されることが期待される。
When there are two reflected waves from the same distance from the
しかしながら、第2チャープ信号を用いて送信することによって、例えば、図1の(c)で示されるように、反射波#1と反射波#2がドップラ多重間隔ΔfDDM、あるいはドップラ多重間隔の倍数に一致する場合、反射波#1と反射波#2間で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがある。
However, by transmitting using the second chirp signal, the reflected
このため、ドップラ多重信号の分離が困難となり、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合となる。一方で、このような反射波が存在する場合でも、第1チャープ信号を用いて送信することによって、レーダ装置10が第2判定可能条件を満たすので、反射波#1と反射波#2で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがなくなる。
Therefore, it becomes difficult to demultiplex the Doppler multiplexed signal, and the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the second Doppler demultiplexer 212 may not be included. On the other hand, even if such a reflected wave exists, the
そのため、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まる場合となる(ケース1と同様な反射波#1と#2が到来するケースを想定)。このような場合に、以下のケース1と異なる動作の説明を行う。
Therefore, there is a case where the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexer 212 is included (assuming a case where reflected waves #1 and #2 similar to
以下では、一例として、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報として、2つの物標(例えば、Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれる場合について説明する。
In the following, as an example, as the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexer 212, the Doppler multiplexed signals of the reflected waves from two targets (for example,
ドップラ判定部213は、例えば、中心周波数fc(2)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd2_T#1、fd2_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来したと判断してよい(みなしてよい)。この場合、ドップラ判定部213は、例えば、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報を方向推定部214に出力してよい。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (2), the
方向推定部214は、第1ドップラ多重分離部212からドップラ多重分離出力された距離インデックスfb_cfar及びドップラ多重信号(q=1)の分離インデックス情報を用いて方向推定処理を行う。方向推定部214は、例えば、式(21)において、q=1を用いて方向推定処理を行ってよい。
The
<ケース2a>
ケース2aでは、例えば、距離インデックスfb_cfarにおいて、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が複数含まれ、また、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合であり、例えば、以下のような場合である。
<Case 2a>
In case 2a, for example, the distance index f b_cfar includes a plurality of demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the second Doppler demultiplexing unit 212, and the Doppler multiplexing output from the first Doppler demultiplexing unit 212 is included. This is the case where the signal separation index information is not included, for example, the following case.
レーダ装置10に対して同程度の距離からの2つの反射波が存在する場合、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報と、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報とには、2つの反射波に対するドップラ多重信号の分離インデックス情報が、それぞれ出力されることが期待される。
When there are two reflected waves from the same distance from the
しかしながら、第1チャープ信号を用いて送信し、例えば、図1の(c)で示されるように、反射波#1と反射波#2がドップラ多重間隔ΔfDDM、あるいはドップラ多重間隔の倍数に一致する場合、反射波#1と反射波#2間で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがある。
However, when transmitted using the first chirp signal, reflected
このため、ドップラ多重信号の分離が困難となり、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれない場合となる。 Therefore, it becomes difficult to demultiplex the Doppler multiplexed signal, and the demultiplexed index information of the Doppler multiplexed signal output from the first Doppler demultiplexer 212 may not be included.
一方で、このような反射波が存在する場合でも、第2チャープ信号を用いて送信することによって、レーダ装置10が第2判定可能条件を満たすので、反射波#1と反射波#2で一部のドップラ多重信号が重複したドップラ周波数成分として受信されることがなくなる。そのため、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まる場合となる(ケース2と同様な反射波#1と#2が到来するケースを想定)。このような場合に、以下のケース2と異なる動作の説明を行う。
On the other hand, even if such a reflected wave exists, the
以下では、一例として、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報として、2つの物標(例えば、Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ多重信号の分離インデックス情報が含まれる場合について説明する。
In the following, as an example, as the demultiplexing index information of the Doppler multiplexed signal output from the second Doppler demultiplexer 212, the Doppler multiplexed signals of the reflected waves from two targets (for example,
ドップラ判定部213は、例えば、中心周波数fc(1)のチャープ信号を用いる場合、2つの物標(Target#1及びTarget#2)からの反射波のドップラ周波数fd1_T#1、fd1_T#2が、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来したと判断してよい(みなしてよい)。この場合、ドップラ判定部213は、例えば、第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報を方向推定部214に出力してよい。
For example, when using a chirp signal with a center frequency f c (1), the
方向推定部214は、第2ドップラ多重分離部212からドップラ多重分離出力された距離インデックスfb_cfar及びドップラ多重信号(q=2)の分離インデックス情報を用いて方向推定処理を行う。方向推定部214は、例えば、式(21)において、q=2を用いて方向推定処理を行ってよい。
The
以上、ケース1a及びケース2aについて説明した。 Case 1a and case 2a have been described above.
このように、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerが-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)のドップラ周波数範囲において、第2判定可能条件を満たす第1チャープ信号の中心周波数fc(1)及び第2チャープ信号の中心周波数fc(2)を用いることにより、以下の効果を得ることができる。 Thus, in the Doppler frequency range where the target Doppler frequency f d_TargetDoppler is -1/(2T rs ) ≤ f d_TargetDoppler < 1/(2T rs ), the center frequency f of the first chirp signal that satisfies the second decidability condition is satisfied. The following effects can be obtained by using c (1) and the center frequency f c (2) of the second chirp signal.
例えば、2つの物標からの反射波のドップラ周波数がドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔で到来し、一方のチャープ信号に基づく物標のドップラ多重分離が困難となる場合があり得る。この場合でも、他方のチャープ信号(中心周波数の異なるチャープ信号)の使用により、2つの物標からの反射波のドップラ周波数の間隔を、ドップラ多重間隔ΔfDDM(又は、ドップラ多重間隔の倍数Nmul×ΔfDDM)となるドップラ周波数間隔と一致せず、少なくともドップラ解析部210のドップラ分解能よりも大きい間隔に異ならせることができる。よって、レーダ装置10は、2つの物標のドップラ多重分離を可能とする。
For example, the Doppler frequencies of reflected waves from two targets arrive at a Doppler frequency interval that is the Doppler multiplex interval Δf DDM (or a multiple of the Doppler multiplex interval N mul ×Δf DDM ), and one target based on the chirp signal Doppler demultiplexing of . Even in this case, by using the other chirp signal (chirp signal with a different center frequency), the interval between the Doppler frequencies of the reflected waves from the two targets can be changed to the Doppler multiplexing interval Δf DDM (or a multiple of the Doppler multiplexing interval N mul ×Δf DDM ), and can be set to an interval larger than at least the Doppler resolution of the
このように、実施の形態2の変形例では、レーダ装置10は、第1チャープ信号に対するドップラ解析、及び、第2チャープ信号に対するドップラ解析のうち、複数の反射波信号が分離される一方のドップラ解析の結果に基づいて、方向推定処理を行ってよい。
As described above, in the modification of the second embodiment, the
これにより、例えば、一方のチャープ信号に対応する反射波信号のドップラ解析において、レーダ装置10に対して同程度の距離の複数の反射波に対応するドップラ周波数(ドップラピーク)の間隔が、ドップラ多重間隔(又は、ドップラ多重間隔の倍数)に一致する場合でも、レーダ装置10は、他方のチャープ信号に対応する反射波信号のドップラ解析結果に基づいて、複数の反射波のそれぞれに対応するドップラ多重信号を分離検出できる。
As a result, for example, in the Doppler analysis of the reflected wave signal corresponding to one chirp signal, the interval between the Doppler frequencies (Doppler peaks) corresponding to a plurality of reflected waves at approximately the same distance from the
これにより、実施の形態2の変形例において、レーダ装置10は、同一距離から到来する複数の反射波の検出性能を向上でき、レーダ装置10における物標の検出確率を向上し、未検出確率を低減できる。よって、実施の形態2の変形例によれば、レーダ装置10におけるレーダ検出性能を向上できる。
Thus, in the modified example of the second embodiment, the
(実施の形態3)
実施の形態1では、1個のレーダ送信信号生成部を含むレーダ装置の構成例を示したが、レーダ装置の構成はこれに限定されず、複数個のレーダ送信信号生成部を含むレーダ装置を用いてもよい。
(Embodiment 3)
In
例えば、図11は、レーダ装置10aのレーダ送信部100aに、2個のレーダ送信信号生成部101を含む構成例を示す。実施の形態1では、レーダ装置10は1個のレーダ送信信号生成部101を含む構成であり、異なる中心周波数のレーダ送信波(例えばチャープ信号)を、送信周期Tr毎に時間的に切り替えて、交互に送信する動作について説明した。これに対して、本実施の形態では、図11に示すように、複数個のレーダ送信信号生成部101を含むレーダ装置10aは、異なる中心周波数のレーダ送信波(例えば、チャープ信号)を、送信周期Tr毎に複数の送信アンテナ106から同時に送信する。このような構成でも、実施の形態1と同様、検出可能なドップラ周波数範囲を拡大する効果が得られる。
For example, FIG. 11 shows a configuration example including two radar transmission signal generators 101 in the radar transmitter 100a of the
以下、本実施の形態における動作について、主に、実施の形態1と異なる動作例について説明する。 Hereinafter, regarding the operation in the present embodiment, an operation example different from that in the first embodiment will be mainly described.
[レーダ送信部100aの構成例]
図11は、一例として、レーダ装置10aのレーダ送信部100aに、2個のレーダ送信信号生成部101を含む構成を示す。以下では、2個のレーダ送信信号生成部101のそれぞれを「第1レーダ送信信号生成部101(又は、レーダ送信信号生成部101-1)」、及び、「第2レーダ送信信号生成部101-2(又は、レーダ送信信号生成部101-2)」と呼ぶ。
[Configuration example of radar transmission unit 100a]
FIG. 11 shows, as an example, a configuration including two radar transmission signal generators 101 in the radar transmitter 100a of the
図11において、各々のレーダ送信信号生成部101の構成は、実施の形態1と同様でよい。各レーダ送信信号生成部101のそれぞれは、例えば、信号生成制御部104からの制御に基づいてレーダ送信信号を生成する。
In FIG. 11, the configuration of each radar transmission signal generator 101 may be the same as in the first embodiment. Each radar transmission signal generation unit 101 generates a radar transmission signal based on control from the signal
信号生成制御部104は、第1及び第2レーダ送信信号生成部101(例えば、変調信号発生部102及びVCO103)に対して、レーダ送信信号の生成を制御する。例えば、信号生成制御部104は、第1及び第2レーダ送信信号生成部101のそれぞれから、中心周波数の異なるチャープ信号を送信するように、チャープ信号に関するパラメータ(例えば、変調パラメータ)を設定してよい。以下、第1レーダ送信信号生成部101において生成されるチャープ信号を「第1チャープ信号」と呼び、第2レーダ送信信号生成部101において生成されるチャープ信号を「第2チャープ信号」と呼ぶ。
The signal
チャープ信号に関する変調パラメータには、実施の形態1と同様に、例えば、中心周波数fc(q)、周波数掃引帯域幅Bw(q)、掃引開始周波数fcstart(q)、掃引終了周波数fcend(q)、周波数掃引時間Tsw(q)、及び、周波数掃引変化率Dm(q)が含まれてよい。なお、Dm(q)=Bw(q)/Tsw(q)である。また、Bw(q)= fcend(q)-fcstart(q)及びfc (q)=(fcstart(q)+fcend(q))/2である。また、例えば、q=1,2であり、q=1の場合には第1チャープ信号の変調パラメータを表し、q=2の場合には第2チャープ信号の変調パラメータを表してよい。
As in
信号生成制御部104は、実施の形態1と同様に、例えば、所定の条件を満たす中心周波数fc(q)を設定(又は、選定)してよい。また、以下では、一例として、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに設定される変調パラメータのうち、中心周波数fc(q)が互いに異なり、中心周波数以外の他の変調パラメータは同じ(又は、共通)である場合について説明する。しかし、これに限定されず、本開示の一実施例の適用には、例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号において距離軸の分解能が一致すればよいので、周波数掃引帯域幅Bw(q)が同一の関係となるチャープ信号が設定されればよい。
Signal
また、信号生成制御部104は、例えば、中心周波数fc(q)の異なる2つのチャープ信号のそれぞれをNc回ずつ、同時に送信(又は、出力)するように、変調信号発生部102及びVCO103を制御してよい。
Further, the signal
図12は、信号生成制御部104の制御に基づいて第1及び第2レーダ送信信号生成部101が出力するチャープ信号(例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号)の一例を示す。なお、図12では、変調周波数が時間の経過とともに徐々に高くなるアップチャープの波形の例を示すが、これに限定されず、変調周波数が時間の経過とともに徐々に低くなるダウンチャープが適用されてもよい。変調周波数がアップチャープ及びダウンチャープの何れであるかに依らず同様な効果を得ることができる。
FIG. 12 shows an example of chirp signals (for example, a first chirp signal and a second chirp signal) output by the first and second radar transmission signal generators 101 under the control of the
図12において、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、それぞれ送信周期Trで同時に送信される。なお、以下では、周波数掃引帯域幅、周波数掃引時間(又は、レンジゲートと呼ぶ)、及び、周波数掃引変化率は、特に明記しない場合には、第1チャープ信号及び第2チャープ信号それぞれに対して同じ値のパラメータを表し、Bw(1)=Bw(2)=Bw、Tsw(1)=Tsw(2)=Tsw、Dm(1)=Dm(2)=Dmと表すことがある。 In FIG. 12, the first chirp signal and the second chirp signal are transmitted simultaneously with a transmission period T r . In the following, unless otherwise specified, the frequency sweep bandwidth, frequency sweep time (or range gate), and frequency sweep change rate are for each of the first chirp signal and the second chirp signal. represent parameters of the same value, B w (1)=B w (2)=B w , T sw (1)=T sw (2)=T sw , D m (1)=D m (2)=D Sometimes expressed as m .
また、中心周波数の異なる各チャープ信号の周波数掃引帯域幅は、図12の(a)に示すように、重複する帯域を含まなくてもよく、図12の(b)に示すように、重複する帯域を含んでもよい。本開示の一実施例は、例えば、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間の中心周波数の関係が所定条件を満たせば、周波数掃引帯域幅が重複する帯域を含むか否かに依らず、同様な効果が得られる。 Also, the frequency sweep bandwidths of the chirp signals with different center frequencies may not include overlapping bands as shown in FIG. It may include a band. One embodiment of the present disclosure, for example, if the center frequency relationship between the first chirp signal and the second chirp signal satisfies a predetermined condition, regardless of whether the frequency sweep bandwidth includes overlapping bands, , a similar effect is obtained.
なお、本開示の一実施例において、送信周期Trは、例えば、数百μs程度以下に設定されてよく、レーダ送信信号の送信時間間隔は比較的短く設定されてよい。これにより、例えば、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が異なる場合でも、受信反射波のビート信号の周波数(例えば、ビート周波数インデックス)は変化しないので、レーダ装置10aは、ドップラ周波数の変化として検出可能である。 In one embodiment of the present disclosure, the transmission cycle T r may be set to, for example, several hundred microseconds or less, and the transmission time interval of the radar transmission signal may be set relatively short. As a result, for example, even if the center frequencies of the first chirp signal and the second chirp signal are different, the frequency of the beat signal of the received reflected wave (for example, the beat frequency index) does not change. It is detectable as a change in Doppler frequency.
第1レーダ送信信号生成部101(例えば、VCO103)から出力される第1チャープ信号は、Nt個のドップラシフト部105のうち、例えば、N1個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-1~105-N1と表す)にそれぞれ入力される。また、第1レーダ送信信号生成部101から出力される第1チャープ信号は、レーダ受信部200aのNa個のミキサ部204のうち、例えば、N3個のミキサ部204(例えば、アンテナ系統処理部201-1~201-N3のミキサ部204)にそれぞれ入力される。
The first chirp signal output from the first radar transmission signal generator 101 (eg, VCO 103) is generated by, for example, N1 Doppler shifters 105 (eg, Doppler shifter 105- 1 to 105-N1). Further, the first chirp signal output from the first radar transmission signal generation unit 101 is generated by, for example, N3 mixer units 204 (for example, the antenna system processing unit 201) among the
一方、第2レーダ送信信号生成部101(例えば、VCO103)から出力される第2チャープ信号は、Nt個のドップラシフト部105のうち、例えば、N2個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-N1+1~105-Nt)にそれぞれ入力される。また、第2レーダ送信信号生成部101から出力される第2チャープ信号は、レーダ受信部200aのNa個のミキサ部204のうち、例えば、N4個のミキサ部204(例えば、アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Na)にそれぞれ入力される。
On the other hand, the second chirp signal output from the second radar transmission signal generator 101 (for example, VCO 103) is generated by N2 Doppler shifters 105 (for example, Doppler shifter 105) out of
ここで、N1+N2=Ntとし、N3+N4=Naとする。なお、N1,N2はそれぞれ2以上であり、Ntは4以上でよい。また、N3,N4はそれぞれ1以上であり、Naは2以上でよい。 Here, N1+N2=Nt and N3+N4=Na. N1 and N2 may each be 2 or more, and Nt may be 4 or more. Also, N3 and N4 may each be 1 or more, and Na may be 2 or more.
そして、第1チャープ信号が入力されるN1個のドップラシフト部105の出力信号は、所定の送信電力に増幅され各送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)から空間に放射される。また、第2チャープ信号が入力されるN2個のドップラシフト部105の出力信号は、所定の送信電力に増幅され各送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)から空間に放射される。これにより、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、それぞれ送信周期Tr毎に、同時に送信される。
Then, the output signals of N1
以下では、第1チャープ信号が入力されるN1個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-1~105-N1)と、これらN1個のドップラシフト部105の出力信号を送信する各送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)を、「第1送信サブブロック」と呼ぶ。また、第2チャープ信号が入力されるN2個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-N1+1~105-Nt)と、これらN2個のドップラシフト部105の出力信号を送信する各送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)を、「第2送信サブブロック」と呼ぶ。
In the following, N1 Doppler shift units 105 (for example, Doppler shift units 105-1 to 105-N1) to which the first chirp signal is input, and each transmission for transmitting the output signals of these N1
例えば、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105は、第1チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub1を付与するために、位相回転φnsub1を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)に出力する。ここで、nsub1=1~N1の整数である。また、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105は、第2チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub2を付与するために、位相回転φnsub2を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)に出力する。ここで、nsub2=1~N2の整数である。
For example, the
なお、第1及び第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105におけるドップラシフト量DOPnsub1(又は、位相回転φnsub1)、及び、ドップラシフト量DOPnsub2(又は、位相回転φnsub2)を付与する方法の一例については後述する。
The Doppler shift amount DOP nsub1 (or phase rotation φ nsub1 ) and the Doppler shift amount DOP nsub2 (or phase rotation φ nsub2 ) in the
また、Ntが偶数の場合、例えば、N1=N2に設定することで、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を同数としてもよい。また、Ntが奇数の場合、例えば、N1=(Nt+1)/2、あるいはN1=(Nt-1)/2に設定することで、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を、1送信アンテナ差とし、ほぼ同数としてもよい。このように、第1サブブロックに含まれる送信アンテナ106(例えば、第1チャープ信号を送信する送信アンテナ106)の数と、第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106(例えば、第2チャープ信号を送信する送信アンテナ106)の数は、同数、又は、1つ異なるように設定されてよい。第1及び第2サブブロックにそれぞれ含まれる送信アンテナ106を同数あるいはほぼ同数に設定することで、レーダ装置10aは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いて、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を、実施の形態1と比較して、より拡大する効果(例えば、2倍程度に拡大する効果)が得られる。
Also, when Nt is an even number, the number of
また、実施の形態1では、第1チャープ信号と第2チャープ信号とを時分割で切り替える(例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、送信周期Tr毎に交互に送信される)。このため、ドップラ周波数範囲±1/2Trsにおいて、ドップラ多重信号が多重送信される(ここで、Trs>Trである)。その一方で、本実施の形態では、図12に示すように、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、送信周期Tr毎に同時に送信されるため、ドップラ周波数範囲±1/2Trにてドップラ多重信号の多重が可能となる。例えば、実施の形態1におけるTrs=2Trでドップラ多重送信する場合と比較して、本実施の形態では、2倍のドップラ周波数範囲においてドップラ多重信号の多重送信が可能となる。したがって、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を同数あるいはほぼ同数とすることにより、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いてドップラ多重する際のドップラ多重間隔は、実施の形態1と比較して、約4倍程度に拡大する効果が得られる。
Further, in
例えば、ドップラ多重送信する際のドップラ多重間隔が近接すると、ドップラ成分が拡がりを持つような物標の場合に、ドップラ多重信号間の干渉が発生しやすくなり、方向推定精度が劣化し、物標の検出精度が劣化しやすくなる。本実施の形態では、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、このようなドップラ多重信号間の干渉の発生を低減でき、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。 For example, if the Doppler multiplexing intervals are close when Doppler multiplexing is performed, interference between Doppler multiplexed signals is likely to occur in the case of a target whose Doppler component is spread out, and the accuracy of direction estimation deteriorates. detection accuracy tends to deteriorate. In this embodiment, since the Doppler multiplexing interval can be expanded when Doppler multiplexing is performed, it is possible to reduce the occurrence of such interference between Doppler multiplexed signals, and it is possible to suppress the deterioration of the direction estimation accuracy and the deterioration of the target detection accuracy. .
また、本実施の形態では、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、より多くの送信アンテナ106をドップラ多重送信に用いても、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減でき、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。したがって、本実施の形態では、実施の形態1と比較して、より多くの送信アンテナ106をドップラ多重送信に使用可能となる。このように、より多くの送信アンテナ106を用いてドップラ多重送信を行う場合、本実施の形態は、実施の形態1と比較して好適となる。
In addition, in this embodiment, since the Doppler multiplexing interval can be expanded when Doppler multiplexing is performed, even if
[レーダ受信部200aの構成例]
図11において、レーダ受信部200aは、例えば、Na個の受信アンテナ202(例えば、Rx#1~Rx#Na)を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部200aは、例えば、Na個のアンテナ系統処理部201-1~201-Naと、CFAR部211と、ドップラ多重分離部212と、ドップラ判定部213と、方向推定部214と、を有する。
[Configuration Example of Radar Receiver 200a]
In FIG. 11, the radar receiving section 200a comprises, for example, Na receiving antennas 202 (eg,
各受信アンテナ202は、物標(ターゲット)に反射したレーダ送信信号(例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号)である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部201へ受信信号として出力する。
Each receiving
各アンテナ系統処理部201は、受信無線部203と、信号処理部206とを有する。
Each antenna
受信無線部203は、ミキサ部204と、LPF205と、を有する。受信無線部203において、ミキサ部204は、受信した反射波信号(受信信号)に対して、送信信号であるチャープ信号とのミキシングを行う。
Receiving radio section 203 has
ここで、第1レーダ送信信号生成部101―1(例えば、VCO103)から出力される第1チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、例えば、N3個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-1~201-N3)のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-1~201-N3において、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第2チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力は、LPF205の通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第1チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
Here, the first chirp signal output from the first radar transmission signal generator 101-1 (for example, the VCO 103) is generated by the N3 antenna system processors 201 (for example, out of the Na antenna system processors 201). For example, they are input to
同様に、第2レーダ送信信号生成部101―2(例えば、VCO103)から出力される第2チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、例えば、N4個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Na)のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Naにおいて、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第1チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力は、LPFの通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第2チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
Similarly, the second chirp signal output from the second radar transmission signal generator 101-2 (for example, the VCO 103) is generated by the N4 antenna system processors 201 (for example, out of the Na antenna system processors 201). For example, they are input to the
したがって、アンテナ系統処理部201―1~201-N3は、受信アンテナ202-1~202-N3において受信した第1チャープ信号の反射波信号を処理する。以降、第1チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201(例えば、受信無線部203及び信号処理部206)、及び、第1チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201に接続される受信アンテナ202を「第1受信サブブロック」と呼ぶ。
Therefore, the antenna system processing units 201-1 to 201-N3 process the reflected wave signals of the first chirp signals received by the receiving antennas 202-1 to 202-N3. After that, connect to the antenna system processing unit 201 (for example, the reception radio unit 203 and the signal processing unit 206) that processes the reflected wave of the first chirp signal, and the antenna
また、アンテナ系統処理部201―N3+1~201-Naは、受信アンテナ202-N3+1~202-Naにおいて受信した第2チャープ信号の反射波信号を処理する。以降、第2チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201(例えば、受信無線部203及び信号処理部206)、及び、第2チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201に接続される受信アンテナ202を「第2受信サブブロック」と呼ぶ。
Further, the antenna system processing units 201-
ここで、N3+N4=Naである。なお、N3,N4はそれぞれ1以上でよく、Naは2以上でよい。 Here, N3+N4=Na. Incidentally, N3 and N4 may each be 1 or more, and Na may be 2 or more.
第q受信サブブロックに含まれる各アンテナ系統処理部201-zqの信号処理部206は、A/D変換部207と、ビート周波数解析部208と、ドップラ解析部210と、を有する。ここで、q=1の場合、z1=1~N3の何れかであり、q=2の場合、z2=N3+1~Naの何れかである。
The signal processing section 206 of each antenna system processing section 201 -z q included in the q-th reception sub-block has an A/
LPF205から出力された信号(例えば、ビート信号)は、信号処理部206において、A/D変換部207によって、離散的にサンプリングされた離散サンプルデータに変換される。
A signal (for example, a beat signal) output from the
第q受信サブブロックに含まれるビート周波数解析部208は、送信周期Tr毎に、所定の時間範囲(レンジゲート)において得られたNdata個の離散サンプルデータをFFT処理する。ここで、レンジゲートは、周波数掃引時間Tsw(q)を設定する。例えば、q=1,2であり、q=1の場合にはTsw(1)は第1チャープ信号の周波数掃引時間を表し、q=2の場合にはTsw(2)は第2チャープ信号の周波数掃引時間を表す。これにより、信号処理部206では、反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムが出力される。なお、FFT処理の際、ビート周波数解析部208は、例えば、Han窓又はHamming窓等の窓関数係数を乗算してもよい。窓関数係数を用いることにより、ビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
A beat
ここで、第qチャープ信号の第m番目のチャープパルス送信によって得られる、第q受信サブブロックの第zq番目の信号処理部206におけるビート周波数解析部208から出力されるビート周波数応答を「RFTzq(fb, m)」で表す。ここで、fbはビート周波数インデックスを表し、FFTのインデックス(ビン番号)に対応する。例えば、fb=0,~,Ndata/2-1であり、z1=1~N3、z2=N3+1~Na、m=1,~,NCであり、q=1あるいは2である。ビート周波数インデックスfbが小さいほど、反射波信号の遅延時間が小さい(例えば、物標との距離が近い)ビート周波数を示す。
Here, the beat frequency response output from the beat
第q受信サブブロックの第zq番目の信号処理部206におけるドップラ解析部210は、第qチャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTzq(fb, 1)、RFTzq(fb, 2)、~、RFTzq(fb, NC)を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第q受信サブブロックのドップラ解析部210は、第qチャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
The
例えば、Ncが2のべき乗値である場合、ドップラ解析においてFFT処理を適用できる。この場合、FFTサイズはNcであり、サンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は±1/(2Tr)である。また、ドップラ周波数インデックスfsのドップラ周波数間隔は1/(Nc×Tr)であり、ドップラ周波数インデックスfsの範囲はfs= -Nc/2, ~, 0, ~, Nc/2-1である。 For example, if Nc is a power of 2, FFT processing can be applied in Doppler analysis. In this case, the FFT size is N c , and the maximum Doppler frequency without aliasing derived from the sampling theorem is ±1/(2T r ). Also, the Doppler frequency interval of the Doppler frequency index fs is 1/( Nc × Tr ), and the range of the Doppler frequency index fs is fs = -Nc /2, ~, 0, ~, Nc / 2-1.
以下では、一例として、Ncが2のべき乗値である場合について説明する。なお、Ncが2のべき乗でない場合には、例えば、ゼロ埋めしたデータを含めることで2のべき乗個のデータサイズとしてFFT処理が可能である。また、ドップラ解析部210は、FFT処理の際に、Han窓又はHamming窓などの窓関数係数を乗算してもよい。窓関数を適用することでビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
A case where N c is a power of 2 will be described below as an example. If N c is not a power of 2, for example, FFT processing can be performed with a data size of powers of 2 by including zero-padded data. Also, the
例えば、第q受信サブブロックの第zq番目の信号処理部206におけるドップラ解析部210の出力VFTzq(fb, fs)は、次式(60)に示す。なお、jは虚数単位であり、z1=1~N3、z2=N3+1~Naであり、q=1,2である。
以上、信号処理部206の各構成部における処理について説明した。 The processing in each component of the signal processing unit 206 has been described above.
CFAR部211は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応する第1CFAR部211(又は、CFAR部211-1)及び第2CFAR部211(又は、CFAR部211-2)を備えてよい。同様に、ドップラ多重分離部212は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応する第1ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-1)及び第2ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-2)を備えてよい。 The CFAR unit 211 includes, for example, a first CFAR unit 211 (or a CFAR unit 211-1) and a second CFAR unit 211 (or a CFAR unit 211-1) corresponding to a first chirp signal and a second chirp signal having different center frequencies. 2). Similarly, the Doppler demultiplexing unit 212 includes, for example, a first Doppler demultiplexing unit 212 (or a Doppler demultiplexing unit 212-1) and a second A 2-Doppler demultiplexer 212 (or Doppler demultiplexer 212-2) may be provided.
なお、図11は、CFAR部211を並列的に設ける構成(CFAR部211-1及び211-2)を示すが、1つのCFAR部211を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成でもよい。また、図11は、ドップラ多重分離部212を並列的に設ける構成(ドップラ多重分離部212-1及び212-2)を示すが、1つのドップラ多重分離部212を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成でもよい。 Although FIG. 11 shows a configuration in which CFAR units 211 are provided in parallel (CFAR units 211-1 and 211-2), one CFAR unit 211 is provided and its input is sequentially switched for processing. It's okay. FIG. 11 shows a configuration in which Doppler demultiplexers 212 are provided in parallel (Doppler demultiplexers 212-1 and 212-2). may be configured to switch to and process.
図11において、CFAR部211は、第q受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210からの出力を用いて、CFAR処理(例えば、適応的な閾値判定)を行い、局所的なピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。
In FIG. 11, CFAR section 211 performs CFAR processing (for example, adaptive threshold determination) using the output from
図11に示すように、CFAR部211は、第1受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第1CFAR部211(又は、CFAR部211-1と表す)、及び、第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第2CFAR部211(又は、CFAR部211-2と表す)を備えてよい。
As shown in FIG. 11, CFAR section 211 performs CFAR processing using the output of
第qCFAR部211(q=1,2)は、例えば、次式(61)のように、第q受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210の出力を電力加算し、距離軸とドップラ周波数軸(相対速度に相当)とからなる2次元のCFAR処理、又は、1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理を行う。2次元のCFAR処理又は1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理については、例えば、非特許文献2に開示された処理が適用されてよい。
ここで、z1=1~N3、z2=N3+1~Naである。
Here, z 1 =1 to N3, z 2 =N3+1 to Na.
第qCFAR部211は、適応的に閾値を設定し、閾値よりも大きい受信電力となる距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q))を第qドップラ多重分離部212に出力する。 The q-th CFR section 211 adaptively sets a threshold, and uses the distance index f b_cfar (q), the Doppler frequency index f s_cfar (q), and the received power information PowerFT(f b_cfar (q ), f s_cfar (q)) to the q-th Doppler demultiplexer 212 .
ドップラ多重分離部212は、第1受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210及び第1CFAR部211の出力を用いて、ドップラ多重分離処理を行う第1ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-1と表す)と、第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210-2及び第2CFAR部211の出力を用いて、ドップラ多重分離処理を行う第2ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-2と表す)を備えてよい。
The Doppler demultiplexing unit 212 performs Doppler demultiplexing processing using the outputs of the
第qドップラ多重分離部212(q=1,2)は、第qCFAR部211から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q)))に基づいて、第q受信サブブロックに含まれるドップラ解析部210からの出力を用いて、ドップラ多重送信された信号(以下、「ドップラ多重信号」と呼ぶ)から、各送信アンテナ106から送信される送信信号(例えば、当該送信信号に対する反射波信号)を分離する。
The q-th Doppler demultiplexing unit 212 (q=1, 2) receives information input from the q-th CFAR unit 211 (for example, distance index f b_cfar (q), Doppler frequency index f s_cfar (q), and received power information Based on PowerFT (f b_cfar (q), f s_cfar (q))), using the output from the
第qドップラ多重分離部212は、例えば、分離した信号に関する情報を、ドップラ判定部213及び方向推定部214に出力する。分離した信号に関する情報には、例えば、分離した信号に対応する距離インデックスfb_cfar(q)、及び、ドップラ周波数インデックス(以下、分離インデックス情報と呼ぶこともある)が含まれてよい。ここで、第1ドップラ多重分離部212の分離インデックス情報は、第1送信サブブロックに含まれる送信アンテナTx#1,Tx#2,~,Tx#N1から送信された信号を分離したドップラ周波数インデックスであり、それぞれに対応して(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~, fdemul_Tx#N1)と表記する。同様に、第2ドップラ多重分離部212の分離インデックス情報は、第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナTx#N1+1,Tx#N1+2,~,Tx#Ntから送信された信号を分離したドップラ周波数インデックスであり、それぞれに対応して(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2, ~, fdemul_Tx#Nt)と表記する。
The q-th Doppler demultiplexer 212 outputs, for example, information about the demultiplexed signal to the
また、第qドップラ多重分離部212は、第qドップラ解析部210からの出力を方向推定部214に出力する。なお、第qドップラ多重分離部212は、第qCFAR部211から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q)))に基づいて、第q受信サブブロックに含まれるドップラ解析部210からの出力を方向推定部214に出力してもよい。
The q-th Doppler demultiplexer 212 also outputs the output from the q-
以下、第qドップラ多重分離部212の動作について、レーダ送信部100aにおけるドップラシフト部105の動作とともに説明する。
The operation of the q-th Doppler demultiplexer 212 will be described below together with the operation of the
[ドップラシフト量の設定方法]
第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1は、第1チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub1を付与するために、位相回転φnsub1を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)に出力する。ここで、nsub1=1~N1である。本実施の形態では、ドップラシフト部105-1~105-N1間(又は、送信アンテナ106-1~106-N1間)において、ドップラシフト量DOPnsub1の間隔(ドップラシフト間隔)は、等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように不等間隔に設定されてよい。
[How to set Doppler shift]
Doppler shift units 105-1 to 105-N1 included in the first transmission sub-block perform phase rotation to give the first chirp signal a Doppler shift amount DOP nsub1 for each chirp signal transmission period Tr. φ nsub1 is added, and the Doppler-shifted signal is output to the transmitting antenna 106 (for example,
例えば、第nsub1番目のドップラシフト部105は、入力される第m番目の第1チャープ信号に対して、互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる位相回転φnsub1(m)を付与して出力する。これにより、複数の送信アンテナ106から送信される送信信号には、それぞれ異なるドップラシフト量が付与される。例えば、本実施の形態では、ドップラ多重数NDM=N1でよい。ここで、m=1~NCの整数であり、nsub1=1~N1の整数である。
For example, the nsub1-th
同様に、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、第2チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub2を付与するために、位相回転φnsub2を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)に出力する。ここで、nsub2=1~N2である。本実施の形態では、ドップラシフト部105-N1+1~105-Nt間(又は、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間)において、ドップラシフト量DOPnsub2の間隔(ドップラシフト間隔)は、等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように不等間隔に設定されてよい。
Similarly, Doppler shift units 105-
このように、第1及び第2送信サブブロックのドップラシフト部105におけるドップラシフト量の設定により、後述する第1ドップラ多重分離部212は、実施の形態1におけるドップラ多重分離部212と同様の動作により、Tx#1~Tx#N1のドップラインデックスを分離でき、±1/Trの範囲でドップラ周波数を算出できる。また、後述する第2ドップラ多重分離部212は、実施の形態1におけるドップラ多重分離部212と同様の動作により、Tx#N1+1~Tx#Ntのドップラインデックスを分離し、±1/Trの範囲でドップラ周波数を算出できる。これらのドップラ多重分離部212の出力に基づいて、後述するドップラ判定部213は、実施の形態1におけるドップラ判定部213と同様の動作により、ドップラ周波数の差異に基づいてドップラ周波数の折り返しの有無を判定でき、±1/Trの範囲を超えるドップラ周波数を算出できる。
Thus, by setting the Doppler shift amount in
第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1の動作は、実施の形態1のドップラシフト部105-1~105-Nt間(又は、送信アンテナ106-1~106-Nt間)の動作の説明において、「Nt」を「N1」に置き換え、「Trs」を「Tr」に置き換えた動作と同様の動作であるため、その詳細な動作の説明は省略する。
The operations of Doppler shift units 105-1 to 105-N1 included in the first transmission sub-block are the same as those between Doppler shift units 105-1 to 105-Nt (or transmission antennas 106-1 to 106-Nt) in
また、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Ntの動作は、実施の形態1のドップラシフト部105-N1+1~105-Nt間(又は、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間)の動作の説明において、「Nt」を「N2」に置き換え、「Trs」を「Tr」に置き換えた動作と同様の動作であるため、その詳細な動作の説明は省略する。
Further, the operation of Doppler shift units 105-
例えば、実施の形態1にて説明した式(5)に対して、本実施の形態では、第1送信サブブロックのドップラシフト部105-1~105-N1は、入力された第m番目の第1チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる、次式(62)のような位相回転φnsub1(m)を付与する。
同様に、第2送信サブブロックのドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、入力された第m番目の第2チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub2となる、次式(63)のような位相回転φnsub2(m)を付与する。
ここで、Aは1又は‐1の正負の極性を与える係数である。また、δ1、δ2は1以上の整数である。なお、round(NC/(N1+δ1))及びround(NC/(N2+δ2))の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入しているが、これに限定されず、式(62)における(2π/NC)×round(NC/(N1+δ1))の項の代わりに、2π/(N1+δ1)を用いてもよい。同様に、式(63)における(2π/NC)×round(NC/(N2+δ2))の項の代わりに、2π/(N2+δ2)を用いてもよい。
Here, A is a coefficient that gives a positive/negative polarity of 1 or -1. Also, .delta.1 and .delta.2 are integers of 1 or more. The terms round( NC /(N1+δ1)) and round( NC /(N2+δ2)) are introduced for the purpose of setting the amount of phase rotation to be an integral multiple of the Doppler frequency interval in the
また、φ01、φ02はそれぞれ初期位相であり、それぞれが等しくても、異なってもよい。例えば、φ01及びφ02のそれぞれが等しくても、異なっても、ドップラ周波数は一致する。また、Δφ01、Δφ02は基準ドップラシフト位相であり、それぞれが等しくても、異なっていてもよい。例えば、Δφ01及びΔφ02のそれぞれが等しくても、異なっても、ドップラ周波数は一致する。 Also, φ 01 and φ 02 are initial phases, and may be the same or different. For example, the Doppler frequencies match whether φ 01 and φ 02 are equal or different. Δφ 01 and Δφ 02 are reference Doppler shift phases, which may be equal or different. For example, the Doppler frequencies match whether Δφ 01 and Δφ 02 are equal or different.
例えば、レーダ装置10aは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、それぞれドップラ多重数N1及びN2で不等間隔ドップラ多重を行う。
For example, the
なお、以下では、式(62)における(2π/NC)×round(NC/(N1+δ1))あるいは、2π/(N1+δ1)を、第1チャープ信号に割り当てるドップラ多重信号のドップラ多重間隔「ΔDOPmin1」と呼ぶ。同様に、式(63)における(2π/NC)×round(NC/(N2+δ2))あるいは、2π/(N2+δ2)を第2チャープ信号に割り当てるドップラ多重信号のドップラ多重間隔「ΔDOPmin2」と呼ぶ。 In the following, the Doppler multiplexing interval " ΔDOP min1 ”. Similarly, the Doppler multiplexing interval "ΔDOP min2 " of the Doppler multiplexed signal that allocates (2π/N C )×round(N C /(N2+δ2)) or 2π/(N2+δ2) in Equation (63) to the second chirp signal call.
送信アンテナ数Nt=4の場合の一例として、式(62)において、N1=2、Δφ01=0、φ01=0、A=1、δ1=1、NCを3の倍数として、位相回転φnsub1(m)=2π(nsub1-1)×(m-1)/3が、送信周期Tr毎に第1チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量はDOP1=φ1(m)/{2π(m-1)Tr}=0、DOP2=φ2(m)/{2π(m-1)Tr}=1/(3Tr)となる。図13の(a)~(d)の各上段は、第1チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 As an example when the number of transmitting antennas Nt = 4, in Equation (62), N1 = 2, Δφ 01 = 0, φ 01 = 0, A = 1, δ1 = 1, N C is a multiple of 3, and the phase rotation is φ nsub1 (m)=2π(nsub1−1)×(m−1)/3 is added to the first chirp signal every transmission period Tr , so the Doppler shift amount is DOP 1 =φ 1 (m) /{2π(m−1)T r }=0, DOP 2 =φ 2 (m)/{2π(m−1)T r }=1/(3T r ). Each upper part of (a) to (d) of FIG. 13 shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the first chirp signal.
また、送信アンテナ数Nt=4の場合の一例として、式(63)において、Nt=4、N2=2、Δφ02=0、φ02=0、A=1、δ2=1、NCを3の倍数として、位相回転φnsub2(m)=2π(nsub2-1)×(m-1)/3が、送信周期Tr毎に第2チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/(3Tr)となる。図13の(a)~(d)の各下段は、第2チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example of a case where the number of transmitting antennas Nt=4, in Equation (63), Nt=4, N2=2, Δφ 02 =0, φ 02 =0, A=1, δ2=1, NC is 3 As a multiple of , the phase rotation φ nsub2 (m)=2π(nsub2−1)×(m−1)/3 is given to the second chirp signal every transmission period Tr , so the Doppler shift amount is DOP 1 = 0 and DOP2 = 1/(3T r ). Each lower part of (a) to (d) of FIG. 13 shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the second chirp signal.
図13の(a)に示す第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置は、同じ配置である。このような配置により、後述するドップラ判定部213において、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を受信した際の、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に多重したドップラ多重信号におけるドップラ周波数のずれの算出を容易にできる。
The arrangement of the Doppler multiplexed signals for the first chirp signal and the second chirp signal shown in (a) of FIG. 13 is the same arrangement. With such an arrangement, the Doppler frequency shift in the Doppler multiplexed signal multiplexed on the first chirp signal and the second chirp signal when the first chirp signal and the second chirp signal are received in the
なお、ドップラ多重信号の配置は、図13の(a)の例に限定されず、例えば、図13の(b)、図13の(c)及び図13の(d)に示すように、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置が異なってもよい。 Note that the arrangement of Doppler multiplexed signals is not limited to the example of FIG. 13(a). The arrangement of Doppler multiplexed signals for the first chirp signal and the second chirp signal may be different.
例えば、図13の(b)では、式(63)においてΔφ02≠0とすることにより、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号は、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置に所定のドップラ周波数分オフセットして配置されてもよい。 For example, in FIG. 13(b), by setting Δφ 02 ≠0 in equation (63), the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal has a predetermined Doppler frequency component in the arrangement of the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal. It may be arranged with an offset.
また、例えば、図13の(c)では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれについて、±1/Trのドップラ範囲を3(=(N2+δ2))分割したうちの2つのドップラ多重信号が割り当てられる。図13の(c)では、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号に対して、式(62)においてnsub1=1、2とし、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号に対して、式(63)においてnsub2=2, 3として配置されてもよい。例えば、(N1+δ1)(=(N2+δ2))分割した中でのドップラ多重信号の割り当てを、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間のドップラ多重信号で異ならせてもよい。 Further, for example, in FIG. 13(c), two Doppler ranges obtained by dividing the Doppler range of ±1/T r by 3 (=(N2+δ2)) are shown for each of the first chirp signal and the second chirp signal. Multiple signals are assigned. In (c) of FIG. 13, nsub1=1, 2 in equation (62) for the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal, and nsub2 in equation (63) for the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal. =2, 3 may be arranged. For example, the allocation of the Doppler multiplexed signals in (N1+.delta.1) (=(N2+.delta.2)) division may be made different for the Doppler multiplexed signals between the first chirp signal and the second chirp signal.
また、例えば、図13の(d)では、式(63)においてδ2=2とすることにより、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号には、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号のドップラ多重間隔と異なる割り当て(例えば、ΔDOPmin1≠ΔDOPmin2)を適用してもよい。 Further, for example, in FIG. 13(d), by setting δ2=2 in equation (63), the Doppler multiplexing interval of the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal differs from the Doppler multiplexed interval of the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal. Allocations (eg, ΔDOPmin1≠ΔDOPmin2) may be applied.
また、送信アンテナ数Nt=5の場合の一例として、式(62)において、N1=2、Δφ01=0、φ01=0、A=1、δ1=2、NCを4の倍数として、位相回転φnsub1(m)=π(nsub1-1)×(m-1)/2が、送信周期Tr毎に第1チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量はDOP1=φ1(m)/{2π(m-1)Tr}=0、DOP2=φ2(m)/{2π(m-1)Tr}=1/(4Tr)となる。図14の(a)~(d)の各上段は、第1チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example when the number of transmitting antennas is Nt=5, in Equation (62), N1=2, Δφ 01 =0, φ 01 =0, A=1, δ1=2, and N C is a multiple of 4, Phase rotation φ nsub1 (m)=π(nsub1−1)×(m−1)/2 is applied to the first chirp signal every transmission period Tr , so the Doppler shift amount is DOP 1 =φ 1 ( m)/{2π(m−1)T r }=0, DOP 2 =φ 2 (m)/{2π(m−1)T r }=1/(4T r ). Each upper part of (a) to (d) of FIG. 14 shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the first chirp signal.
また、送信アンテナ数Nt=5の場合の一例として、式(63)において、Nt=5、N2=3、Δφ02=0、φ02=0、A=1、δ2=1、NCを4の倍数として、位相回転φnsub2(m)=π×(m-1)/2が、送信周期Tr毎に第2チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/(4Tr)となる。図14の(a)~(d)の各下段は、第2チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example of the case where the number of transmitting antennas Nt=5, in Equation (63), Nt=5, N2=3, Δφ 02 =0, φ 02 =0, A=1, δ2=1, N C is 4 As a multiple of , the phase rotation φ nsub2 (m)=π×(m−1)/2 is given to the second chirp signal every transmission period Tr . 2 = 1/(4T r ). Each lower part of (a) to (d) of FIG. 14 shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the second chirp signal.
図14の(a)に示す第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置は、同じ配置である。このような配置により、後述するドップラ判定部213において、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を受信した際の、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に多重したドップラ多重信号におけるドップラ周波数のずれの算出を容易にできる。
The arrangement of Doppler multiplexed signals for the first chirp signal and the second chirp signal shown in FIG. 14(a) is the same arrangement. With such an arrangement, the Doppler frequency shift in the Doppler multiplexed signal multiplexed on the first chirp signal and the second chirp signal when the first chirp signal and the second chirp signal are received in the
なお、ドップラ多重信号の配置は、図14の(a)の例に限定されず、例えば、図14の(b)、図14の(c)及び図14の(d)に示すように、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置が異なってもよい。 Note that the arrangement of Doppler multiplexed signals is not limited to the example of FIG. 14(a). The arrangement of Doppler multiplexed signals for the first chirp signal and the second chirp signal may be different.
例えば、図14の(b)では、式(63)においてΔφ02≠0とすることにより、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号は、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号の配置に所定のドップラ周波数分オフセットして配置されてもよい。 For example, in FIG. 14(b), by setting Δφ 02 ≠0 in equation (63), the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal has a predetermined Doppler frequency component in the arrangement of the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal. It may be arranged with an offset.
また、例えば、図14の(c)では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれについて、±1/Trのドップラ範囲を4(=(N2+δ2))分割したうちの2つ又は3つのドップラ多重信号が割り当てる。図14の(c)では、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号に対して、式(62)においてnsub1=1,2とし、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号に対して、式(63)においてnsub2=3,4,5として配置されてもよい。例えば、(N1+δ1)(=(N2+δ2))分割した中でのドップラ多重信号の割り当てを、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間のドップラ多重信号で異ならせてもよい。 Further, for example, in FIG. 14(c), for each of the first chirp signal and the second chirp signal, two or Three Doppler multiplexed signals are assigned. In (c) of FIG. 14, for the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal, nsub1=1,2 in equation (62), and for the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal, nsub2 in equation (63) =3,4,5. For example, the allocation of the Doppler multiplexed signals in (N1+.delta.1) (=(N2+.delta.2)) division may be made different for the Doppler multiplexed signals between the first chirp signal and the second chirp signal.
また、例えば、図14の(d)では、式(62)においてδ1=1とすることにより、第2チャープ信号に対するドップラ多重信号には、第1チャープ信号に対するドップラ多重信号のドップラ多重間隔と異なる割り当て(例えば、ΔDOPmin1≠ΔDOPmin2)を適用してもよい。 Further, for example, in FIG. 14(d), by setting δ1=1 in equation (62), the Doppler multiplexing interval for the Doppler multiplexed signal for the second chirp signal differs from the Doppler multiplexing interval for the Doppler multiplexed signal for the first chirp signal. Allocations (eg, ΔDOPmin1≠ΔDOPmin2) may be applied.
[ドップラ多重分離部212の動作例]
第1ドップラ多重分離部212は、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1間(例えば、送信アンテナ106-1~106-N1間)においてドップラシフト量DOPnsub1の間隔(ドップラシフト間隔)が等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように設定されて送信された信号を、分離して受信する。
[Operation example of Doppler demultiplexing unit 212]
The first Doppler demultiplexing unit 212 performs the interval of the Doppler shift amount DOP nsub1 between the Doppler shift units 105-1 to 105-N1 included in the first transmission sub-block (for example, between the transmission antennas 106-1 to 106-N1). To separate and receive signals transmitted with (Doppler shift intervals) set not at equal intervals but with at least one Doppler interval being different.
第1ドップラ多重分離部212は、第1受信サブブロックにおけるドップラ解析部210及びCFAR部211の出力に基づいて、実施の形態1と同様の動作により不等間隔でドップラ多重された信号を分離する。そして、第1ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(1)、距離インデックスfb_cfar(1)における第1送信サブブロックにおいて多重送信されたN1個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#N1)、及び、ドップラ解析部210の出力をドップラ判定部213に出力する。
First Doppler demultiplexing section 212 demultiplexes signals Doppler-multiplexed at unequal intervals by the same operation as in
なお、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1の動作が、実施の形態1のドップラシフト部105-1~105-Nt間(例えば、送信アンテナ106-1~106-Nt間)の動作の説明において、NtをN1に置き換え、TrsをTrに置き換えた動作と同様の動作となることに対応して、第1ドップラ多重分離部212の動作は、実施の形態1のドップラシフト部105の動作の説明において、「Nt」を「N1」に置き換え、「Trs」を「Tr」に置き換えた動作と同様の動作を用いることにより、送信アンテナ106-1~106-N1間でドップラ多重された信号を分離できる。従って、第1ドップラ多重分離部212の動作の詳細な説明は省略する。
Note that the operation of Doppler shift sections 105-1 to 105-N1 included in the first transmission sub-block is the same as that between Doppler shift sections 105-1 to 105-Nt (for example, transmission antennas 106-1 to 106-Nt) in
また、第2ドップラ多重分離部212は、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Nt間(例えば、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間)においてドップラシフト量DOPnsub2の間隔(ドップラシフト間隔)が等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように設定されて送信された信号を、分離して受信する。
Second Doppler demultiplexing section 212 also performs Doppler shift amount DOP nsub2 between Doppler shift sections 105-
第2ドップラ多重分離部212は、第2受信サブブロックにおけるドップラ解析部210及びCFAR部211の出力に基づいて、実施の形態1と同様の動作により不等間隔でドップラ多重された信号を分離する。そして、第2ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(2)、距離インデックスfb_cfar(2)における第2送信サブブロックにおいて多重送信されたN2個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~, fdemul_Tx#Nt(=N1+N2))、及び、ドップラ解析部210の出力をドップラ判定部213に出力する。
Second Doppler demultiplexing section 212 demultiplexes signals Doppler-multiplexed at unequal intervals by the same operation as in
なお、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Ntの動作が、実施の形態1のドップラシフト部105-1~105-Nt間(例えば、送信アンテナ106-1~106-Nt間)の動作の説明において、NtをN2に置き換え、TrsをTrに置き換えた動作と同様の動作となることに対応して、第2ドップラ多重分離部212の動作は、実施の形態1のドップラシフト部105の動作の説明において、「Nt」を「N2」に置き換え、「Trs」を「Tr」に置き換えた動作と同様の動作を用いることにより、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間でドップラ多重された信号を分離できる。従って、第2ドップラ多重分離部212の動作の詳細な説明は省略する。
Note that the operations of Doppler shift units 105-
[ドップラ判定部213の動作例]
図11において、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212及び第2ドップラ多重分離部212それぞれの出力に基づいて、ドップラピークに対応するドップラ周波数を判定する。例えば、ドップラ判定部213は、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合でも、物標のドップラ周波数を判定することにより、ドップラ検出範囲を更に拡大できる。
[Example of operation of Doppler determination unit 213]
In FIG. 11 , the
例えば、ドップラ判定部213は、距離インデックスfb_cfar(1)とfb_cfar(2)とが共通である、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)及び第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)を用いて、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定する。
For example , the
ドップラ判定部213におけるドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定する原理は、実施の形態1と同様、信号生成制御部104及びレーダ送信信号生成部101によって生成されるレーダ送信信号である第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が互いに異なることを利用する。
The principle of determining the Doppler frequency of the target including the Doppler frequency exceeding the Doppler frequency range −1/(2T r )≦f d_TargetDoppler <1/(2T r ) in the
実施の形態1では、同じ送信アンテナ106に対するドップラ多重信号におけるドップラ周波数の変化に基づいてドップラ周波数の判定が行われる。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213は、異なる送信アンテナ106に対するドップラ多重信号でのドップラ周波数の変化に基づいてドップラ周波数の判定が行われる。異なる送信アンテナ106を用いる場合、受信位相は変化するが、受信するドップラ周波数は変化しない。このため、実施の形態1と同様に、ドップラ判定部213は、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定できる。
In
ドップラ周波数の判定処理の動作原理、及び、ドップラ判定部213の動作例については、実施の形態1におけるドップラ周波数の判定処理の動作原理、及び、ドップラ判定部213の動作例での説明に対して、以下の(1)、(2)及び(3)の点が異なる。
(1)「Trs」を「Tr」と置き換える点、
(2)実施の形態1におけるドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1), ~,fdemul_Tx#Nt(1))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213が、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~,fdemul_Tx#N1)に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Tr)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する点、及び、
(3)実施の形態1におけるドップラ判定部213は、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2), ~,fdemul_Tx#Nt(2))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出する。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213が、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx# N1+2, ~,fdemul_Tx#Nt)に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Tr)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出する点。
Regarding the operation principle of the Doppler frequency determination process and the operation example of the
(1) replacing "T rs " with "T r ";
(2)
(3)
本実施の形態では、上記3点と異なるドップラ判定部213の動作については、実施の形態1と同様であるので、その動作の説明を省略する。
In the present embodiment, the operation of the
また、実施の形態1におけるドップラ判定部213と同様に、「Trs」を「Tr」に置き換えた式(10)~式(15)の何れかの判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)の設定により、ドップラ判定部213は、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合(例えば、ドップラ折り返しが発生する場合)でも、物標のドップラ周波数を判定できる。なお、式(10)、式(13)はTrsを含む式であるが、式変形することにより、式(11)、式(12)、式(14)、式(15)のようなTrsを含まない式が得られる。このため、判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)は、実施の形態1と同様の条件となる。
Further, similarly to the
なお、実施の形態1の説明に用いた式(18)は、TrsをTrと置き換えることで、次式(64)のように表される。
式(64)は、ドップラ折り返し回数nalの場合に、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数の折り返し成分nal×{fc(2)/fc(1)}/Trと、第1ドップラ解析部210の折り返し回数nalの周波数間隔であるnal/Trとの差分が±1/(2Tr)を超えない条件を表す。例えば、nalが正の場合、式(19)を満たす最大のnalまでは、Δnalが±1/(2Tr)の範囲となり、ドップラ判定部213は曖昧さなく折り返しを推定できる。なお、式(19)を満たす最大のnalを「nalmax」と表記する。例えば、nalが負の場合、nal=-nalmaxとすると式(19)を同様に満たす。
Equation (64) expresses the Doppler frequency aliasing component n al × {f c ( 2)/f c (1)}/Tr and the condition that the difference between n al / T r that is the frequency interval of the number of folding times n al of the first
ここで、実施の形態1では、第1チャープ信号あるいは第2チャープ信号がTrs周期で送信され、ドップラ周波数の検出範囲は、例えば、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して、nalmax倍に拡大される。その一方で、本実施の形態では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号はTr周期で送信されるため、ドップラ周波数の検出範囲は、例えば、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して、2×nalmax倍に拡大される。従って、本実施の形態では、実施の形態1と比較して、同じチャープ信号の中心周波数fc(1)及びfc(2)の条件に対して、ドップラ周波数の検出範囲をより拡大できる。
Here, in
例えば、fc(1)及びfc(2)がnalmax=1の場合の条件を満たせば、ドップラ周波数fdの検出範囲は、±1/(Tr)となり、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲±1/(2Tr)に対して2倍に拡大される。また、例えば、fc(1)及びfc(2)がnalmax=2の場合の条件を満たせば、ドップラ周波数fdの検出範囲は、±2/(Tr)となり、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲±1/(2Tr)に対して4倍に拡大される。 For example, if f c (1) and f c (2) satisfy the condition of n almax =1, the detection range of the Doppler frequency f d is ±1/(T r ), and the Doppler frequency at one transmitting antenna is It is doubled over the frequency range ±1/(2T r ). Also, for example, if f c (1) and f c (2) satisfy the condition of n almax =2, the detection range of the Doppler frequency f d is ±2/(T r ), and one transmission antenna is expanded by a factor of 4 over the Doppler frequency range of ±1/(2T r ).
以上、ドップラ判定部213の動作例について説明した。
The operation example of the
[方向推定部214の動作例]
図11において、方向推定部214は、第1ドップラ多重分離部212から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(1)、及び、距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#N1))、及び、第2ドップラ多重分離部212から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(2)、及び、距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~, fdemul_Tx#Nt))に基づいて、第1ドップラ解析部210の出力及び第2ドップラ解析部210の出力を抽出し、ターゲットの方向推定処理を行う。
[Example of Operation of Direction Estimation Unit 214]
In FIG. 11, the
本実施の形態において、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106と、第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202との間で、N1×N3個のMIMO仮想受信アンテナが構成される。同様に、第2送信サブブロックに含まれるN2個の送信アンテナ106と、第2受信サブブロックに含まれるN4個の受信アンテナ202との間で、N2×N4個のMIMO仮想受信アンテナが構成される。方向推定部214は、これらの2組の仮想受信アンテナを用いて方向推定処理を行ってよい。
In this embodiment, between the
例えば、方向推定部214は、第1ドップラ多重分離部212の出力から、距離インデックスfb_cfar(1)及びドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#N1)に基づいて、第1ドップラ解析部210の出力を抽出し、次式(65)に示すようなN1×N3個の要素からなる第1仮想受信アレー相関ベクトルh1(fb_cfar(1), fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#N1)を生成する。
また、方向推定部214は、例えば、第2ドップラ多重分離部212の出力から、距離インデックスfb_cfar(2)及びドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~, fdemul_Tx#Nt)に基づいて、第2ドップラ解析部210の出力を抽出し、次式(66)に示すようなN2×N4個の要素からなる第2仮想受信アレー相関ベクトルh2(fb_cfar(2), fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~, fdemul_Tx#Nt)を生成する。
なお、方向推定部214は、同じ距離インデックスの第1及び第2ドップラ多重分離部212の出力を用いて方向推定処理を行うため、式(65)及び式(66)において、fb_cfar(1)=fb_cfar(2)=fb_cfarとする。
Since the
式(65)において、h1cal[b]は、送信アンテナTx#1~Tx#N1間及び受信アンテナRx#1~#N3間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値である。整数b=1~(N3×N1)である。
In equation (65), h 1cal[b] is an array correction value that corrects the phase deviation and amplitude deviation between the transmitting
また、式(66)において、h2cal[b]は、送信アンテナTx#N1+1~Tx#Nt間及び受信アンテナRx#N3+1~#Na間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値である。整数b=1~(N4×N2)である。 Also, in equation (66), h 2cal[b] is an array correction that corrects the phase deviation and amplitude deviation between the transmitting antennas Tx#N1+1 to Tx#Nt and between the receiving antennas Rx#N3+1 to #Na. value. Integer b=1 to (N4×N2).
方向推定部214は、例えば、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar , fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#Nt)における方位方向θuを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出する。方向推定部214は、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向を到来方向推定値(例えば、測位出力)として出力する。ここで、fb_cfarは、fb_cfar(1)=fb_cfar(2)となる距離インデックスを表す。
The
なお、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#Nt)は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば、非特許文献3に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。
The direction estimation evaluation function value P H (θ u , f b_cfar , f demul_Tx#1 , f demul_Tx#2 , ~, f demul_Tx#Nt ) has various methods depending on the direction of arrival estimation algorithm. For example, an estimation method using an array antenna disclosed in
例えば、ビームフォーマ法は次式(67)のように表すことができる。ビームフォーマ法の他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。なお、式(67)において、上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。
式(67)においてa1(θu)は、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106と、第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202との間で構成される、N1×N3個のMIMO仮想受信アンテナの方向ベクトル(要素数N1×N3個の列ベクトル)を表し、θu方向から反射波が到来した場合のN1×N3個のMIMO仮想受信アンテナを構成する各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を表す。
In equation (67), a 1 (θ u ) is configured between the N1 transmit
同様に、式(67)においてa2(θu)は、第2送信サブブロックに含まれるN2個の送信アンテナ106と、第2受信サブブロックに含まれるN4個の受信アンテナ202との間で構成される、N2×N4個のMIMO仮想受信アンテナの方向ベクトル(要素数N2×N4個の列ベクトル)を表し、θu方向から反射波が到来した場合のN2×N4個のMIMO仮想受信アンテナを構成する各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を表す。 Similarly, in equation (67), a 2 (θ u ) is Represents the directional vectors (column vectors with N2×N4 elements) of the configured N2×N4 MIMO virtual reception antennas, and represents the N2×N4 MIMO virtual reception antennas when reflected waves arrive from the θ u direction. represents the phase or complex amplitude response at each virtual receive antenna that constitutes .
なお、方向ベクトルaq(θu)は、中心周波数fc(q)の場合のレーダ送信信号(例えば、第qチャープ信号)の波長を用いた場合の各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を用いてよい。あるいは、中心周波数fc(1)とfc(2)との平均中心周波数における方位方向θの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルa(θu)を共通に用いてもよい。 Note that the directional vector a q (θ u ) is the phase response or complex Amplitude response may be used. Alternatively, the direction vector a(θ u ) of the virtual receiving array for the incoming wave in the azimuth direction θ at the average center frequency of the center frequencies f c (1) and f c (2) may be used in common.
また、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu=θmin + uβ1、整数u=0~ NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor(x)は、実数xを超えない最大の整数値を返す関数である。
Also, the azimuth direction θ u is a vector obtained by changing the azimuth range in which direction-of-arrival estimation is performed at a predetermined azimuth interval β 1 . For example, θ u is set as follows.
θu = θmin + uβ 1 , integer u = 0 to NU
NU=floor[(θmax−θmin)/ β1 ]+1
where floor(x) is a function that returns the largest integer value that does not exceed the real number x.
また、上述した例では、方向推定部214が到来方向推定値として方位方向を算出する例について説明したが、これに限定されず、仰角方向の到来方向推定、又は、矩形の格子状に配置されたMIMOアンテナを用いることにより、方位方向及び仰角方向の到来方向推定も可能である。例えば、方向推定部214は、到来方向推定値として方位方向及び仰角方向を算出して、測位出力としてもよい。
In the above example, the
以上の動作により、方向推定部214は、測位出力として、距離インデックスfb_cfar、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~,fdemul_Tx#Nt)における到来方向推定値を出力してよい。また、方向推定部214は、更に、測位出力として、距離インデックスfb_cfar、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~,fdemul_Tx#Nt)を出力してよい。方向推定部214は、測位出力(又は、測位結果)を、例えば、図示しない、車載レーダでは車両の制御装置、インフラレーダではインフラ制御装置に、出力してもよい。
Through the above operation, the
また、方向推定部214は、例えば、ドップラ判定部213において判定したドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/Ts、及び、fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Ts)の何れか一方、又は、両方を出力してもよい。
Further, the
また、距離インデックスfb_cfarは、例えば、式(1)を用いて距離情報に変換して出力されてもよい。 Further, the distance index f b_cfar may be converted into distance information using Equation (1) and output.
また、ドップラ判定部213において判定されたドップラ周波数情報は、相対速度情報に変換して出力されてもよい。ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(1)によるドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/Tsを相対速度vdに変換するには、次式(68)を用いて変換することができる。
同様に、ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(2)によるドップラ周波数情報fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Tr)を相対速度vdに変換すると、次式(69)のように、式(68)と同じ値となるので、相対速度成情報は、異なる中心周波数に対して共通の値(又は、統一した値)として出力されてもよい。
以上のように、本実施の形態では、レーダ装置10aは、複数個のレーダ送信信号生成部101を含み、例えば、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数と第2中心周波数とを用いて、所定の送信周期毎に送信アンテナ106から送信信号を送信する。これにより、レーダ装置10aは、中心周波数の違いに応じたドップラ解析部210及びドップラ多重分離部212において検出されるドップラ周波数のずれに基づいて、ドップラ判定部213において折り返し回数を判定できる。よって、レーダ装置10aは、例えば、判定可能な折り返し回数に応じて、ドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大できる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、送信周期Tr毎に同時に送信されるため、ドップラ周波数範囲±1/2Trの範囲で、ドップラ多重信号の多重が可能となる。例えば、実施の形態1のようにTrs=2Trでドップラ多重送信される場合と比較して、本実施の形態では、2倍のドップラ周波数範囲(又は、相対速度の最大値)でドップラ多重信号を多重送信できる。
In addition, in the present embodiment, the first chirp signal and the second chirp signal are transmitted at the same time every transmission cycle T r , so Doppler multiplexed signals can be multiplexed within the Doppler frequency range ±1/2 T r . becomes. For example, compared with the case of Doppler multiplex transmission with T rs =2T r as in
また、例えば、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を同数あるいはほぼ同数とすることにより、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いてドップラ多重する際のドップラ多重間隔は、実施の形態1と比較して、約4倍程度に拡大する効果が得られる。
Also, for example, by setting the number of
なお、ドップラ多重送信する際のドップラ多重間隔が近接すると、ドップラ成分が拡がりを持つような物標の場合に、ドップラ多重信号間の干渉が発生しやすくなり、方向推定精度が劣化し、物標の検出精度が劣化しやすい。本実施の形態では、実施の形態1と比較して、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、このようなドップラ多重信号間の干渉の発生を低減し、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。また、本実施の形態では、実施の形態1と比較して、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、より多くの送信アンテナをドップラ多重送信に用いる場合でも、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減し、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。よって、本実施の形態では、実施の形態1と比較して、より多くの送信アンテナ106を用いたドップラ多重送信が可能となる。
When the Doppler multiplexing interval is close when Doppler multiplexing is performed, interference between Doppler multiplexed signals is likely to occur in the case of a target whose Doppler component spreads, and the accuracy of direction estimation deteriorates. detection accuracy tends to deteriorate. Compared with
以上のように、本実施の形態によれば、曖昧性が生じないドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大させることができる。これにより、レーダ装置10aは、より広いドップラ周波数範囲において、物標(例えば、到来方向)を精度良く検知することができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to expand the Doppler frequency range (or the maximum value of the relative velocity) in which ambiguity does not occur. Thereby, the
また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、例えば、A/D変換器のサンプリングレートの高速化といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10aにおけるハードウェア構成の複雑化を抑制し、また、レーダ装置10aにおける消費電力又は発熱量の増加を抑制できる。また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、送信周期Trの短縮といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10aにおける検出可能な距離範囲の縮小、又は、距離分解能の劣化を抑制できる。
In addition, in the present embodiment, the Doppler frequency range in which the Doppler multiplexed signal can be separated is expanded by setting the center frequency of the chirp signal. may be omitted. Therefore, according to the present embodiment, complication of the hardware configuration of the
なお、本実施の形態では、レーダ装置10aは2個のレーダ送信信号生成部101を含み、例えば、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数と第2中心周波数とを用いて、所定の送信周期毎に送信アンテナ106から送信信号を送信する場合について説明したが、これに限定されない。レーダ装置10aは、例えば、より多く(3個以上)のレーダ送信信号生成部101を含む構成でもよい。
In the present embodiment, the
例えば、レーダ装置10aが3個のレーダ送信信号生成部101を含み、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数fc(1)と第2中心周波数fc(2)とを用い、更に、式(10)~式(15)の何れかを満たす第2中心周波数fc(2)と第3中心周波数fc(3)とを用いて、所定の送信周期毎に送信アンテナ106から送信信号を送信してもよい。なお、fc(1)>fc(2)>fc(3)、あるいは、fc(1)<fc(2)<fc(3)としてよい。この場合、レーダ受信部200aにおいて、3つの受信サブブロックを設け、それぞれの受信サブブロックのミキサ部204に対して、3個のレーダ送信信号生成部101からの出力が各々入力されてよい。また、レーダ受信部200aにおいて、受信サブブロック毎に、CFAR部211、ドップラ多重分離部212が設けられ、それぞれ、本実施の形態と同様の動作を行ってよい。これにより、3つのチャープ信号に対する多重分離受信信号が得られ、ドップラ判定部213は、それらの出力信号に基づいてドップラ判定を行うことで、ドップラ周波数の検出範囲を拡大できる。
For example, the
また、例えば、レーダ装置10aは、3個以上のレーダ送信信号生成部101を含む構成とし、それぞれの送信サブブロックに含まれる送信アンテナ数を同数あるいはほぼ同数としてよい。これにより、複数のチャープ信号を用いてドップラ多重する際のドップラ多重間隔を更に拡大する効果が得られる。従って、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔が拡大できるので、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減し、干渉による方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。また、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、実施の形態1と比較して、より多くの送信アンテナ106をドップラ多重送信に用いても、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減し、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。
Further, for example, the
また、本実施の形態では、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に関する変調パラメータにおいて、中心周波数と異なる他のパラメータが共通である場合について説明したが、これに限定されない。本開示の一実施例の適用には、例えば、距離分解能が一致すればよく、周波数掃引帯域幅Bw(q)が同一の関係となるチャープ信号であればよい。 Also, in the present embodiment, the modulation parameters for the first chirp signal and the second chirp signal have a common parameter other than the center frequency, but the present invention is not limited to this. An embodiment of the present disclosure may be applied to, for example, chirp signals having the same range resolution and the same frequency sweep bandwidth B w (q).
例えば、図15に示すように、Bw(1)=Bw(2)、Tsw(1)≠Tsw(2)、Dm(1)≠Dm(2)となる変調パラメータによって設定される第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いてもよい。この場合、第1チャープ信号及び第2チャープ信号の周波数掃引時間TSWが異なるが、周波数掃引帯域幅Bwが同一であり、距離分解能ΔR(=C0/2Bw)は一致するので、レーダ装置10aは、上述した本開示の一実施例に係る動作を行うことで同様な効果が得られる。
For example, as shown in FIG. 15, it is set by modulation parameters such that B w (1)=B w (2), T sw (1)≠T sw (2), and D m (1)≠D m (2). A first chirp signal and a second chirp signal may be used. In this case, although the frequency sweep times T SW of the first chirp signal and the second chirp signal are different, the frequency sweep bandwidth B w is the same, and the range resolution ΔR (=C 0 /2B w ) is the same. The
また、例えば、図15に示すように、Tsw(1)≠Tsw(2)の設定により、各受信無線部203から出力されるビート信号をそれぞれの信号処理部206のA/D変換部207において離散的にサンプルリングする際に、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(1)≠Tsw(2)で得られる離散サンプリングデータ数は異なる。よって、ビート周波数解析部208は、例えば、送信周期Tr毎に所定時間範囲(レンジゲート)Tswで得られるNdata個の離散サンプリングデータを、FFT処理する代わりに、以下の動作を行ってもよい。
Further, for example, as shown in FIG. 15, by setting T sw (1)≠T sw (2), the beat signal output from each reception radio section 203 is converted to the A/D conversion section of each signal processing section 206 . When performing discrete sampling at 207, the number of discrete sampling data obtained in a predetermined time range (range gate) T sw (1)≠T sw (2) is different. Therefore, the beat
例えば、第1受信サブブロックにおけるビート周波数解析部208は、第1チャープ信号が送信される周期において、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(1)で得られるNdata(1)個の離散サンプリングデータをFFT処理してもよい。また、第2受信サブブロックにおけるビート周波数解析部208は、第2チャープ信号が送信される周期において、所定時間範囲(レンジゲート)Tsw(2)で得られるNdata(2)個の離散サンプリングデータをFFT処理してもよい。そして、ビート周波数解析部208は、例えば、Ndata(1)個とNdata(2)個のうち、小さい方をNdata個として、後続の処理(CFAR部211、ドップラ多重分離部212、ドップラ判定部213、及び方向推定部214の処理)を行ってよい。
For example, the beat
また、本実施の形態のレーダ装置10aは、複数個のレーダ送信信号生成部101を含み、例えば、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数と第2中心周波数とを用いて、所定の送信周期毎に送信アンテナ106から送信信号を送信する。これにより、レーダ装置10aは、中心周波数の違いに応じたドップラ解析におけるドップラ周波数のずれに基づいて、折り返し回数を判定できる。よって、レーダ装置10aは、例えば、判定可能な折り返し回数に応じて、ドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大できる。また、実施の形態1と比較して、ドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を2倍に拡大できる。
Further, the
また、本実施の形態では、ドップラ解析部210におけるドップラ検出範囲は、実施の形態1と比較して、2倍の範囲となる。また、本実施の形態では、ドップラ多重に用いる送信アンテナ数N1あるいはN2は、実施の形態1においてドップラ多重に用いる送信アンテナ数Ntと比較して少ない。このことから、本実施の形態では、ドップラ多重間隔を、少なくとも、実施の形態1と比較して2倍に拡大できる。例えば、ドップラ多重間隔が近接すると、ドップラ成分が拡がりを持つような物標の場合に、ドップラ多重信号間の干渉が発生しやすくなる。これに対して、本実施の形態では、より多くの送信アンテナ106を用いて多重送信することが可能となる。
Also, in the present embodiment, the Doppler detection range in
(実施の形態3の変形例1)
なお、本実施の形態において、第1及び第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1、及び、ドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、第1及び第2チャープ信号に対するそれぞれのドップラシフト量DOPnsub1、DOPnsub2間の間隔(ドップラシフト間隔)を、等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なる不等間隔に設定される場合の動作について説明した。
(
In this embodiment, the Doppler shift units 105-1 to 105-N1 and the Doppler shift units 105-
しかし、これに限定されず、第1あるいは第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が設定するドップラ間隔の少なくとも一方が等間隔ではなく、異なる不等間隔に設定され、他方が等間隔に設定されてもよい。
However, the present invention is not limited to this, and at least one of the Doppler intervals set by
一例として、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1は、入力された第m番目の第1チャープ信号に対して、各ドップラシフト部間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる、式(62)のような位相回転φnsub1(m)を付与し、ドップラ多重数N1で不等間隔ドップラ多重する場合について説明する。この場合、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、入力された第m番目の第2チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub2となる、次式(70)のような位相回転φnsub2(m)を付与し、ドップラ多重数N2で等間隔ドップラ多重してもよい。
または、他の例として、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1は、入力された第m番目の第1チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる、次式(71)のような位相回転φnsub1(m)を付与し、ドップラ多重数N1で等間隔ドップラ多重する場合について説明する。この場合、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、入力された第m番目の第2チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub2となる、式(63)のような位相回転φnsub2(m)を付与し、ドップラ多重数N2で不等間隔ドップラ多重してもよい。
ここで、式(70)及び式(71)において、Aは1又は-1の正負の極性を与える係数である。なお、round(NC/N1)及びround(NC/N2)の項は、位相回転量を、ドップラ解析部210におけるドップラ周波数間隔の整数倍とする目的で導入しているが、これに限定されず、式(71)における(2π/NC)×round(NC/N1)の項の代わりに、2π/N1を用いてもよい。同様に、式(70)における(2π/NC)×round(NC/N2)の項の代わりに、2π/N2を用いてもよい。また、φ01、φ02はそれぞれ初期位相であり、それぞれが等しくてもよく、異なってもよい。φ01、φ02それぞれが等しくても、異なっても、ドップラ周波数は一致する。また、Δφ01、Δφ02は基準ドップラシフト位相であり、それぞれが等しくても、異なっていてもよい。Δφ01、Δφ02それぞれが等しくても、異なっても、ドップラ周波数は一致する。
Here, in equations (70) and (71), A is a coefficient that gives a positive or negative polarity of 1 or -1. The terms round(N C /N1) and round(N C /N2) are introduced for the purpose of setting the phase rotation amount to an integral multiple of the Doppler frequency interval in the
送信アンテナ数Nt=4の場合の一例として、式(62)において、N1=2、Δφ01=0、φ01=0、A=1、δ1=1、NCを6の倍数として、位相回転φnsub1(m)=2π(nsub1-1)×(m-1)/3が、送信周期Tr毎に第1チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量はDOP1=φ1(m)/{2π(m-1)Tr}=0、DOP2=φ2(m)/{2π(m-1)Tr}=1/(3Tr)となる。図16の(a)の上段は、第1チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 As an example when the number of transmitting antennas Nt = 4, in Equation (62), N1 = 2, Δφ 01 = 0, φ 01 = 0, A = 1, δ1 = 1, N C is a multiple of 6, and the phase rotation is φ nsub1 (m)=2π(nsub1−1)×(m−1)/3 is added to the first chirp signal every transmission period Tr , so the Doppler shift amount is DOP 1 =φ 1 (m) /{2π(m−1)T r }=0, DOP 2 =φ 2 (m)/{2π(m−1)T r }=1/(3T r ). The upper part of FIG. 16(a) shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the first chirp signal.
また、送信アンテナ数Nt=4の場合の一例として、式(70)において、Nt=4、N2=2、Δφ02=0、φ02=0、A=1、NCを6の倍数として、位相回転φnsub2(m)=2π(nsub2-1)×(m-1)/2が、送信周期Tr毎に第2チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/Trとなる。図16の(a)の下段は、第2チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example when the number of transmitting antennas Nt=4, in Equation (70), Nt=4, N2=2, Δφ 02 =0, φ 02 =0, A=1, N C being a multiple of 6, Since the phase rotation φ nsub2 (m)=2π(nsub2−1)×(m−1)/2 is applied to the second chirp signal every transmission period Tr , the Doppler shift amount is DOP 1 =0, DOP2 = 1/ Tr . The lower part of FIG. 16(a) shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the second chirp signal.
また、送信アンテナ数Nt=5の場合の一例として、式(71)において、N1=3、Δφ01=0、φ01=0、A=1、NCを3の倍数とすると、位相回転φnsub1(m)=2π(nsub1-1)×(m-1)/3が送信周期Tr毎に第1チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量はDOP1=φ1(m)/{2π(m-1)Tr}=0、DOP2=φ2(m)/{2π(m-1)Tr}=1/(3Tr)、DOP3=φ3(m)/{2π(m-1)Tr}=2/(3Tr) =-1/(3Tr)となる。図16の(b)の上段は、第1チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example when the number of transmitting antennas Nt=5, in equation (71), if N1=3, Δφ 01 =0, φ 01 =0, A=1, and N C is a multiple of 3, then the phase rotation φ Since nsub1 (m)=2π(nsub1−1)×(m−1)/3 is added to the first chirp signal every transmission period Tr , the Doppler shift amount is DOP 1 =φ 1 (m)/{ 2π(m−1) Tr }=0, DOP2 = φ2 (m)/{2π(m−1) Tr }=1/( 3Tr ), DOP3= φ3 ( m)/{2π (m−1)T r }=2/(3T r )=−1/(3T r ). The upper part of FIG. 16(b) shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the first chirp signal.
また、送信アンテナ数Nt=5の場合の一例として、式(63)において、Nt=5、N2=2、Δφ02=0、φ02=0、A=1、δ2=1、NCを3の倍数とすると、位相回転φnsub2(m)=π×(m-1)/2が、送信周期Tr毎に第2チャープ信号に付与されるため、ドップラシフト量は、DOP1=0、DOP2=1/(3Tr)となる。図16の(b)の下段は、第2チャープ信号を送信する際のドップラ多重信号の配置例を示す。 Further, as an example of a case where the number of transmitting antennas is Nt=5, in Equation (63), Nt=5, N2=2, Δφ 02 =0, φ 02 =0, A=1, δ2=1, NC is 3 , the phase rotation φ nsub2 (m)=π×(m−1)/2 is applied to the second chirp signal every transmission period Tr , so the Doppler shift amount is DOP 1 =0, DOP2 = 1/(3T r ). The lower part of FIG. 16(b) shows an arrangement example of Doppler multiplexed signals when transmitting the second chirp signal.
このように、第1あるいは第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105において設定されるドップラ多重信号間のドップラ間隔を等間隔とする場合、レーダ受信部200aにおけるドップラ多重分離部212において、±1/Trのドップラ周波数範囲では、ドップラ周波数の推定が困難になるため、ドップラ多重信号の分離インデックス情報の出力が困難になる。レーダ受信部200aは、例えば、第1あるいは第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105において設定されるドップラ多重信号間のドップラ間隔が不等間隔となる送信サブブロックの信号に対応する受信信号に対するドップラ多重分離部212の出力を用いて、分離処理を行う。
Thus, when the Doppler intervals between Doppler multiplexed signals set in
図17は、レーダ装置10aにおいて、第1送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が不等間ドップラ多重を行い、第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が等間隔ドップラ多重を行う場合のレーダ受信部200aの構成例を示す。
FIG. 17 shows the radar receiver in the case where the
第1受信サブブロックは、第1送信サブブロックの反射波の受信処理を行う。図17に示すレーダ受信部200aでは、例えば、第1ドップラ多重分離部212からの出力が第2ドップラ多重分離部212に入力される点が、図11に示すレーダ受信部200aの構成と異なる。以下、図17に示すレーダ受信部200aおいて、図11に示すレーダ受信部200aと異なる、ドップラ多重分離部212の動作例について説明する。 The first reception sub-block performs reception processing of the reflected wave of the first transmission sub-block. The radar receiver 200a shown in FIG. 17 differs from the radar receiver 200a shown in FIG. 11 in that the output from the first Doppler demultiplexer 212 is input to the second Doppler demultiplexer 212, for example. An operation example of the Doppler demultiplexer 212 in the radar receiver 200a shown in FIG. 17, which is different from the radar receiver 200a shown in FIG. 11, will be described below.
第1ドップラ多重分離部212におけるドップラ多重信号の分離動作は、上述した動作(図11における動作)と同様であるが、第1ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(1)情報、及び、距離インデックスfb_cfar(1)における第1送信サブブロックにおいて多重送信されたN1個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#N1)を、第2ドップラ多重分離部212に出力する。 The operation of demultiplexing the Doppler multiplexed signal in the first Doppler demultiplexer 212 is the same as the operation described above (the operation in FIG. 11), but the first Doppler demultiplexer 212 uses distance index f b_cfar (1) information and , separation index information (f demul_Tx#1 , f demul_Tx#2 , to f demul_Tx#N1 ) of N1 Doppler multiplexed signals multiplexed in the first transmission subblock at distance index f b_cfar ( 1 ), Output to the 2-Doppler demultiplexing unit 212 .
第2ドップラ多重分離部212は、例えば、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2 ,~,fdemul_Tx#Nt)に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Tr)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する。例えば、第2ドップラ多重分離部212は、レーダ送信部100aにおいて送信アンテナ106毎に付与される既知の所定のドップラシフト量の成分を取り除いたドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出してよい。
The second Doppler demultiplexing unit 212, for example, demultiplexes index information (f demul_Tx #1 , f demul_Tx#2 , . f demul_Tx#Nt ) , the estimated Doppler frequency f d_VFT ( 1) is calculated. For example, the second Doppler demultiplexing unit 212 may calculate the Doppler frequency estimation value f d_VFT (1) from which a component of a known predetermined Doppler shift amount given to each transmitting
そして、第2ドップラ多重分離部212は、算出したドップラ周波数推定値fd_VFT(1)に基づいて、第2CFAR部211から入力される閾値よりも大きい受信電力となるピーク(距離インデックスfb_cfar(2)及びドップラ周波数インデックスfs_cfar(2))を用いて、ドップラ多重信号の分離を行う。例えば、第2ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(1)=fb_cfar(2)となる複数のドップラ周波数インデックスfs_cfar(2) ∈{fd#N1+1,fd#N1+2…,fd#Nt}に対して、ドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を用いて、送信アンテナTx#N1+1~Tx#Ntから送信される送信信号の何れに対応する反射波信号であるかを判定する。 Then, second Doppler demultiplexing section 212 generates a peak (distance index f b_cfar ( 2 ) and the Doppler frequency index f s_cfar (2)) to separate the Doppler multiplexed signals. For example, the second Doppler demultiplexing unit 212 calculates a plurality of Doppler frequency indices f s_cfar (2) ∈ { fd #N1+1 , fd #N1+2 . . . , fd #Nt }, using the Doppler frequency estimation value f d_VFT (1), which of the transmitted signals transmitted from the transmitting antennas Tx#N1+1 to Tx#Nt is the reflected wave signal corresponding to judge.
例えば、第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が送信アンテナTx#N1+1~Tx#Ntから出力される第2チャープ信号にそれぞれ付与するドップラシフト量は既知である。このため、第2ドップラ多重分離部212は、物標のドップラ周波数がドップラ周波数推定値fd_VFT(1)である場合を仮定した送信アンテナTx#N1+1~Tx#Ntに対する受信ドップラ周波数を算出可能である。
For example, the Doppler shift amounts that the
この場合の送信アンテナTx#N1+1~Tx#Ntに対する受信ドップラ周波数のそれぞれを{fdRef#N1+1,fdRef#N1+2,~,fdRef#Nt}と表す。 Reception Doppler frequencies for the transmission antennas Tx#N1+1 to Tx#Nt in this case are expressed as {fdRef #N1+1 , fdRef #N1+2 , to fdRef #Nt }.
第2ドップラ多重分離部212は、このような各送信アンテナ106に対する信号を生成できる。第2ドップラ多重分離部212は、例えば、これらのドップラ周波数に対して、第2CFAR部211からの各ドップラ周波数インデックスfs_cfar(2)の差分が最も少なく、かつ、±ΔDOPmin2/2より小さいドップラ周波数を、送信アンテナTx#N1+1~Tx#Ntに対する受信ドップラ周波数であると判定する。
The second Doppler demultiplexer 212 can generate such signals for each transmit
そして、第2ドップラ多重分離部212は、判定した送信アンテナTx#N+1~Tx#Nt毎の反射波信号を分離して出力する。例えば、第2ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(2)情報、距離インデックスfb_cfar(2)における第1送信サブブロックにおいて多重送信されたN2個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~, fdemul_Tx#Nt)、及び、ドップラ解析部210の出力をドップラ判定部213に出力する。
Then, the second Doppler demultiplexing unit 212 separates and outputs reflected wave signals for each of the determined transmitting antennas Tx#N+1 to Tx#Nt. For example, the second Doppler demultiplexing unit 212 uses distance index f b_cfar (2) information and demultiplexing index information (f demul_Tx#N1+1 ,
なお、このような第2ドップラ多重分離部212の動作が可能となる前提として、第1チャープ信号の中心周波数と第2チャープ信号の中心周波数との差分に起因する物標のドップラ周波数の差分が±ΔDOPmin2/2内である条件において、物標の相対速度はこの範囲内であることを想定する。 As a premise that such operation of the second Doppler demultiplexing unit 212 is possible, the difference in the Doppler frequency of the target caused by the difference between the center frequency of the first chirp signal and the center frequency of the second chirp signal is Assume that the relative velocity of the target is within this range under the condition that it is within ±ΔDOP min2 /2.
また、レーダ装置10aにおいて、第2送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が不等間隔ドップラ多重を行い、第1送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が等間隔ドップラ多重を行う場合でもよい。この場合、図17の例と同様に、レーダ受信部200aにおいて、第2ドップラ多重分離部212からの出力が第1ドップラ多重分離部212に入力されることにより、第1ドップラ多重分離部212におけるドップラ多重分離が可能である。
In
このように、第1あるいは第2送信サブブロックの少なくとも一つにおけるドップラシフト部105が不等間ドップラ多重を行う設定とし、残りの送信サブブロックにおけるドップラシフト部105が等間隔ドップラ多重を行う設定としてもよい。これにより、レーダ装置10aは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いてドップラ多重する際のドップラ多重間隔をより拡大する効果が得られる。ドップラ多重する際のドップラ多重間隔の拡大により、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減し、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。なお、以降の実施の形態におけるドップラシフト部105においても、不等間隔ドップラ多重及び等間隔ドップラ多重の設定を同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。
In this way, the
(実施の形態3の変形例2)
また、図11に示すレーダ装置10aの構成は、例えば、図18に示すように、複数の送受信チップを組み合わせて実現されてもよい。図18の例では、レーダ装置10aは、送受信チップ#1及び送受信チップ#2から構成される。
(
Also, the configuration of the
送受信チップ#qは、レーダ送信信号生成部101-q、第q送信サブブロック、第q受信サブブロック、第qCFAR部211(又は、CFAR部211-q)、及び、第qドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-q)を含む。ここで、q=1あるいは2である。 Transmission/reception chip #q includes radar transmission signal generator 101-q, q-th transmission sub-block, q-th reception sub-block, q-th CFAR unit 211 (or CFAR unit 211-q), and q-th Doppler demultiplexing unit 212. (or Doppler demultiplexing unit 212-q). where q=1 or 2.
なお、ドップラ判定部213及び方向推定部214の少なくとも一つは、別の信号処理チップ又はECUなどに実装されてもよく、送受信チップの何れかに組み込まれた構成でもよい。
At least one of the
図18において、図11と異なる点は、同期信号生成部215を備え、同期信号生成部215から出力される同期信号(例えば、基準となる信号)が、各送受信チップのレーダ送信部100aのレーダ送信信号生成部101に出力される点である。これにより、送受信チップ#1の送信サブブロックから出力される第1チャープ信号と、送受信チップ#2の送信サブブロックから出力される第2チャープ信号との間の周波数差が許容され得る所定の誤差内となるように、チャープ信号の出力が可能となる。図18のような構成でも、実施の形態3と同様の効果が得られ、また、汎用的な送受信チップを組み合わせることで、低コスト化が可能となる。
18 differs from FIG. 11 in that a
(実施の形態4)
本実施の形態3では、送信アンテナ数Nt及び受信アンテナ数NaのMIMOアンテナ構成とし、方向推定部214において、N1×N3個のMIMO仮想受信アンテナ、及び、N2×N4個のMIMO仮想受信アンテナを用いて方向推定処理を行う動作について説明した。ここで、N1+N2=Ntであり、N3+N4=Naである。この場合、方向推定部214において使用可能なアンテナ数は、Nt×Naよりも少なくなる。
(Embodiment 4)
In
本実施の形態では、実施の形態3と同様に異なる周波数のレーダ送信信号を送信周期毎に同時に送信する場合に、実施の形態1と同様に方向推定部214において使用可能なMIMO仮想受信アンテナ数を、Nt×Na個とする方法について説明する。
In the present embodiment, as in
例えば、図19は、レーダ装置10bのレーダ送信部100bに、2個のレーダ送信信号生成部101を含む構成例を示す。図19に示すように、レーダ装置10bは、実施の形態3における図11に示すレーダ装置10aの構成と同様に、複数個のレーダ送信信号生成部101において生成される異なる中心周波数のレーダ送信信号(例えば、チャープ信号)を、送信周期Tr毎に複数の送信アンテナ106から同時に送信する。
For example, FIG. 19 shows a configuration example including two radar transmission signal generation sections 101 in the radar transmission section 100b of the
その一方で、図19に示すレーダ受信部200bにおいて、複数個のレーダ送信信号生成部101の出力先を、2つの受信サブブロックの何れかのミキサ部204に切り替える切替部216を設ける点が図11と異なる。また、図19に示すレーダ受信部200bは、切替部216の切り替え動作に連動して、ビート周波数解析部208の出力先を、2つのドップラ解析部210の何れかに切り替えて出力する出力切替部217を有する。
On the other hand, the radar receiver 200b shown in FIG. 11 different. In addition, the radar receiver 200b shown in FIG. 19 is an output switching unit that switches the output destination of the beat
以下、本実施の形態における動作について、主に、実施の形態3と異なる動作例について説明する。 Hereinafter, regarding the operation of the present embodiment, an operation example different from that of the third embodiment will be mainly described.
図19は、一例として、レーダ装置10bのレーダ送信部100bに、2個のレーダ送信信号生成部101を含む構成を示す。以下では、2個のレーダ送信信号生成部101のそれぞれを「第1レーダ送信信号生成部101(又は、レーダ送信信号生成部101-1)」、及び、「第2レーダ送信信号生成部101(又は、レーダ送信信号生成部101-2)」と呼ぶ。
FIG. 19 shows, as an example, a configuration including two radar transmission signal generation sections 101 in the radar transmission section 100b of the
図19において、各々のレーダ送信信号生成部101の構成は、実施の形態1と同様でよい。各レーダ送信信号生成部101のそれぞれは、例えば、信号生成制御部104からの制御に基づいてレーダ送信信号を生成する。
In FIG. 19, the configuration of each radar transmission signal generator 101 may be the same as in the first embodiment. Each radar transmission signal generation unit 101 generates a radar transmission signal based on control from the signal
信号生成制御部104は、第1及び第2レーダ送信信号生成部101(例えば、変調信号発生部102及びVCO103)に対して、レーダ送信信号の生成を制御する。例えば、信号生成制御部104は、第1及び第2レーダ送信信号生成部101のそれぞれから、中心周波数の異なるチャープ信号を送信するように、チャープ信号に関するパラメータ(例えば、変調パラメータ)を設定してよい。以下、第1レーダ送信信号生成部101において生成されるチャープ信号を「第1チャープ信号」と呼び、第2レーダ送信信号生成部101において生成されるチャープ信号を「第2チャープ信号」と呼ぶ。
The signal
信号生成制御部104は、実施の形態1と同様に、例えば、所定の条件を満たす中心周波数fc(q)を設定(又は、選定)してよい。また、以下では、一例として、第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに設定される変調パラメータのうち、中心周波数fc(q)が互いに異なり、中心周波数以外の他の変調パラメータは同じ(又は、共通)である場合について説明する。しかし、これに限定されず、本開示の一実施例の適用には、例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号において距離軸の分解能が一致すればよいので、周波数掃引帯域幅Bw(q)が同一の関係となるチャープ信号が設定されればよい。ここで、q=1,2である。
Signal
また、信号生成制御部104は、例えば、実施の形態3と同様に、例えば、図12に示すように、中心周波数fc(q)の異なる2つのチャープ信号のそれぞれを2Nc回ずつ、同時に送信(又は、出力)するように、変調信号発生部102及びVCO103を制御してよい。
Further, for example, as in
なお、本開示の一実施例において、送信周期Trは、例えば、数百μs程度以下に設定されてよく、レーダ送信信号の送信時間間隔は比較的短く設定されてよい。これにより、例えば、第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が異なる場合でも、受信反射波のビート信号の周波数(例えば、ビート周波数インデックス)は変化しないので、レーダ装置10bは、ドップラ周波数の変化として検出可能である。 In one embodiment of the present disclosure, the transmission cycle T r may be set to, for example, several hundred microseconds or less, and the transmission time interval of the radar transmission signal may be set relatively short. As a result, for example, even if the center frequencies of the first chirp signal and the second chirp signal are different, the frequency of the beat signal of the received reflected wave (for example, the beat frequency index) does not change. It is detectable as a change in Doppler frequency.
第1レーダ送信信号生成部101(例えば、VCO103)から出力される第1チャープ信号は、Nt個のドップラシフト部105のうち、例えば、N1個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-1~105-N1と表す)にそれぞれ入力される。また、第1レーダ送信信号生成部101から出力される第1チャープ信号は、第1切替部216(又は、切替部216-1と呼ぶ)、及び、第2切替部216(又は、切替部216-2と呼ぶ)にそれぞれ入力される。 The first chirp signal output from the first radar transmission signal generator 101 (eg, VCO 103) is generated by, for example, N1 Doppler shifters 105 (eg, Doppler shifter 105- 1 to 105-N1). Further, the first chirp signal output from the first radar transmission signal generating section 101 is divided into the first switching section 216 (or referred to as switching section 216-1) and the second switching section 216 (or switching section 216 -2).
一方、第2レーダ送信信号生成部101(例えば、VCO103)から出力される第2チャープ信号は、Nt個のドップラシフト部105のうち、例えば、N2個のドップラシフト部105(例えば、ドップラシフト部105-N1+1~105-Nt)にそれぞれ入力される。また、第2レーダ送信信号生成部101から出力される第2チャープ信号は、第1及び第2切替部216にそれぞれ入力される。
On the other hand, the second chirp signal output from the second radar transmission signal generator 101 (for example, VCO 103) is generated by N2 Doppler shifters 105 (for example, Doppler shifter 105) out of
ここで、N1+N2=Ntとする。 Here, N1+N2=Nt.
そして、第1チャープ信号が入力されるN1個のドップラシフト部105の出力信号は、所定の送信電力に増幅され各送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)から空間に放射される。また、第2チャープ信号が入力されるN2個のドップラシフト部105の出力信号は、所定の送信電力に増幅され各送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)から空間に放射される。これにより、第1チャープ信号及び第2チャープ信号は、送信周期Tr毎に同時に送信される。
Then, the output signals of N1
第1及び第2切替部216は、例えば、第1レーダ送信信号生成部101から入力される第1チャープ信号及び第2レーダ送信信号生成部101から入力される第2チャープ信号を、レーダ送信信号の送信周期毎に切り替えて、レーダ受信部200bのNa個のアンテナ系統処理部201のミキサ部204の何れかに出力する。
For example, the first and second switching units 216 switch the first chirp signal input from the first radar transmission signal generation unit 101 and the second chirp signal input from the second radar transmission signal generation unit 101 to the radar transmission signal. , and output to one of the
例えば、奇数番目の送信周期において、第1及び第2切替部216により、第1チャープ信号は、レーダ受信部200bのNa個のアンテナ系統処理部201のうち、N3個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-1~201-N3)のミキサ部204にそれぞれ入力されてよい。また、例えば、奇数番目の送信周期において、第1及び第2切替部216により、第2チャープ信号は、レーダ受信部200bのNa個のアンテナ系統処理部201のうち、N4個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Na)のミキサ部204にそれぞれ入力されてよい。
For example, in the odd-numbered transmission period, the first and second switching units 216 switch the first chirp signal to N3 antenna system processing units 201 ( For example, they may be input to the
ここで、N3+N4=Naとする。 Here, N3+N4=Na.
また、例えば、偶数番目の送信周期において、第1及び第2切替部216により、第1チャープ信号は、レーダ受信部200bのNa個のアンテナ系統処理部201のうち、N4個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Na)のミキサ部204にそれぞれ入力されてよい。また、例えば、偶数番目の送信周期において、第2チャープ信号は、レーダ受信部200bのNa個のアンテナ系統処理部201のうち、N3個のアンテナ系統処理部201(例えば、アンテナ系統処理部201-1~201-N3)のミキサ部204にそれぞれ入力されてよい。
Further, for example, in even-numbered transmission cycles, the first and second switching units 216 switch the first chirp signal to N4 antenna system processing units among the Na antenna
なお、奇数番目及び偶数番目の送信周期における第1及び第2チャープ信号の出力先(第1及び第2切替部216の切替先)は逆でもよい。このように、送信周期毎に、第1チャープ信号及び第2チャープ信号の出力先(後述する受信サブブロック)が交互に切り替わってよい。 Note that the output destinations of the first and second chirp signals in the odd-numbered and even-numbered transmission periods (the switching destinations of the first and second switching units 216) may be reversed. In this way, the output destinations of the first chirp signal and the second chirp signal (receiving sub-blocks to be described later) may be alternately switched for each transmission cycle.
以下では、第1チャープ信号が入力されるN1個のドップラシフト部105と、これらN1個のドップラシフト部105の出力信号を送信する各送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)を、「第1送信サブブロック」と呼ぶ。また、第2チャープ信号が入力されるN2個のドップラシフト部105と、これらN2個のドップラシフト部105の出力信号を送信する各送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)を、「第2送信サブブロック」と呼ぶ。ここで、N1+N2=Ntである。なお、N1,N2はそれぞれ2以上であり、Ntは4以上とする。
In the following, N1
例えば、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105は、第1チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub1を付与するために、位相回転φnsub1を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)に出力する。ここで、nsub1=1~N1の整数である。また、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105は、第2チャープ信号に対して、チャープ信号の送信周期Tr毎にドップラシフト量DOPnsub2を付与するために、位相回転φnsub2を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)に出力する。ここで、nsub2=1~N2の整数である。
For example, the
なお、第1及び第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105におけるドップラシフト量DOPnsub1(又は、位相回転φnsub1)、及び、ドップラシフト量DOPnsub2(又は、位相回転φnsub2)を付与する方法の一例については、実施の形態3と異なる点があり、一例については後述する。
The Doppler shift amount DOP nsub1 (or phase rotation φ nsub1 ) and the Doppler shift amount DOP nsub2 (or phase rotation φ nsub2 ) in the
また、Ntが偶数の場合、例えば、N1=N2に設定することで、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を同数としてもよい。また、Ntが奇数の場合、例えば、N1=(Nt+1)/2、あるいはN1=(Nt-1)/2に設定することで、第1及び第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106の数を、1送信アンテナ差とし、ほぼ同数としてもよい。このように、第1サブブロックに含まれる送信アンテナ106(例えば、第1チャープ信号を送信する送信アンテナ106)の数と、第2送信サブブロックそれぞれに含まれる送信アンテナ106(例えば、第2チャープ信号を送信する送信アンテナ106)の数とは、同数または1つ異なるように設定されてよい。第1及び第2サブブロックにそれぞれ含まれる送信アンテナ106を同数あるいはほぼ同数に設定することで、レーダ装置10bは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号を用いて、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を、実施の形態1と比較して、より拡大する効果(例えば、2倍程度に拡大する効果)が得られる。
Also, when Nt is an even number, the number of
例えば、ドップラ多重送信する際のドップラ多重間隔が近接すると、ドップラ成分が拡がりを持つような物標の場合に、ドップラ多重信号間の干渉が発生しやすくなり、方向推定精度が劣化し、物標の検出精度が劣化しやすくなる。本実施の形態では、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、このようなドップラ多重信号間の干渉の発生を低減でき、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。 For example, if the Doppler multiplexing intervals are close when Doppler multiplexing is performed, interference between Doppler multiplexed signals is likely to occur in the case of a target whose Doppler component is spread out, and the accuracy of direction estimation deteriorates. detection accuracy tends to deteriorate. In this embodiment, since the Doppler multiplexing interval can be expanded when Doppler multiplexing is performed, it is possible to reduce the occurrence of such interference between Doppler multiplexed signals, and it is possible to suppress the deterioration of the direction estimation accuracy and the deterioration of the target detection accuracy. .
また、本実施の形態では、ドップラ多重する際のドップラ多重間隔を拡大できるので、より多くの送信アンテナ106をドップラ多重送信に用いても、ドップラ多重信号間の干渉の発生を低減でき、方向推定精度の劣化及び物標の検出精度の劣化を抑制できる。したがって、本実施の形態では、実施の形態1と比較して、より多くの送信アンテナ106をドップラ多重送信に使用可能となる。このように、より多くの送信アンテナ106を用いてドップラ多重送信を行う場合、本実施の形態は、実施の形態1と比較して好適となる。
In addition, in this embodiment, since the Doppler multiplexing interval can be expanded when Doppler multiplexing is performed, even if
[レーダ受信部200bの構成例]
図19において、レーダ受信部200bは、例えば、Na個の受信アンテナ202(例えば、Rx#1~Rx#Na)を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部200bは、例えば、Na個のアンテナ系統処理部201-1~201-Naと、CFAR部211と、ドップラ多重分離部212と、ドップラ判定部213と、方向推定部214と、を有する。
[Configuration Example of Radar Receiver 200b]
In FIG. 19, the radar receiving section 200b comprises, for example, Na receiving antennas 202 (eg,
各受信アンテナ202は、物標(ターゲット)に反射したレーダ送信信号(例えば、第1チャープ信号及び第2チャープ信号)である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部201へ受信信号として出力する。
Each receiving
各アンテナ系統処理部201は、受信無線部203と、信号処理部206とを有する。
Each antenna
受信無線部203は、ミキサ部204と、LPF205と、を有する。受信無線部203において、ミキサ部204は、受信した反射波信号(受信信号)に対して、送信信号であるチャープ信号とのミキシングを行う。
Receiving radio section 203 has
ここで、例えば、奇数番目の送信周期において、第1又は第2切替部216から出力される第1チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、N3個のアンテナ系統処理部201の受信無線部203内のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-1~201-N3において、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第2チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力は、LPF205の通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第1チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
Here, for example, in the odd-numbered transmission period, the first chirp signal output from the first or second switching unit 216 is the N3 antenna
また、例えば、奇数番目の送信周期において、第1又は第2切替部216から出力される第2チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、N4個のアンテナ系統処理部201の受信無線部203内のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Naにおいて、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第1チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力は、LPF205の通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第2チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
Further, for example, in the odd-numbered transmission period, the second chirp signal output from the first or second switching unit 216 is received by N4 antenna
その一方で、例えば、偶数番目の送信周期において、第1又は第2切替部216から出力される第2チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、N3個のアンテナ系統処理部201の受信無線部203内のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-1~201-N3において、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第1チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力はLPF205の通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第2チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
On the other hand, for example, in an even-numbered transmission cycle, the second chirp signal output from the first or second switching unit 216 is the N3 antenna
また、例えば、偶数番目の送信周期において、第1又は第2切替部216から出力される第1チャープ信号は、Na個のアンテナ系統処理部201のうち、N4個のアンテナ系統処理部201の受信無線部203内のミキサ部204にそれぞれ入力される。アンテナ系統処理部201-N3+1~201-Naにおいて、ミキサ部204の出力をLPF205に通過させることにより、第2チャープ信号の反射波に対応するミキサ部204の出力はLPF205の通過帯域外となる高い周波数となるため、LPF205からは、第1チャープ信号の反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号が出力されやすくなる。
Also, for example, in even-numbered transmission cycles, the first chirp signal output from the first or second switching unit 216 is received by N4 antenna
したがって、アンテナ系統処理部201―1~201-N3は、例えば、奇数番目の送信周期において受信アンテナ202-1~202-N3で受信された第1チャープ信号の反射波信号を処理し、偶数番目の送信周期において受信アンテナ202-1~202-N3で受信された第2チャープ信号の反射波信号を処理する。以降、奇数番目の送信周期において第1チャープ信号の反射波を処理し、偶数番目の送信周期において第2チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201(例えば、受信無線部203及び信号処理部206)、及び、これらのアンテナ系統処理部201に接続される受信アンテナ202を「第1受信サブブロック」と呼ぶ。
Therefore, the antenna system processing units 201-1 to 201-N3, for example, process the reflected wave signals of the first chirp signals received by the receiving antennas 202-1 to 202-N3 in the odd-numbered transmission periods, and process the even-numbered transmission periods. , the reflected wave signals of the second chirp signals received by the receiving antennas 202-1 to 202-N3 in the transmission period of . After that, the antenna system processing unit 201 (for example, the reception radio unit 203 and the signal processing 206), and the receiving
また、アンテナ系統処理部201―N3+1~201-Naは、例えば、奇数番目の送信周期において受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信されたでは第2チャープ信号の反射波信号を処理し、偶数番目の送信周期において受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信された第1チャープ信号の反射波信号を処理する。以降、奇数番目の送信周期において第2チャープ信号の反射波を処理し、偶数番目の送信周期において第1チャープ信号の反射波を処理するアンテナ系統処理部201(例えば、受信無線部203及び信号処理部206)、及び、これらのアンテナ系統処理部201に接続される受信アンテナ202を、「第2受信サブブロック」と呼ぶ。
Further, the antenna system processing units 201-
ここで、N3+N4=Naである。なお、N3,N4はそれぞれ1以上でよく、Naは2以上でよい。 Here, N3+N4=Na. Incidentally, N3 and N4 may each be 1 or more, and Na may be 2 or more.
例えば、第1受信サブブロック(例えば、第1受信回路に対応)は、奇数番目の送信周期において、受信アンテナ202で受信した信号に対して第1チャープ信号を用いてミキシングすることにより、第1チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号を出力し、偶数番目の送信周期において、受信アンテナ202で受信した信号に対して第2チャープ信号を用いてミキシングすることにより、第2チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号を出力する。また、第2受信サブブロック(例えば、第2受信回路に対応)は、奇数番目の送信周期において、受信アンテナ202で受信した信号に対して第2チャープ信号を用いてミキシングすることにより、第2チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号を出力し、偶数番目の送信周期において、受信アンテナ202で受信した信号に対して第1チャープ信号を用いてミキシングすることにより、第1チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号を出力する。
For example, the first receiving sub-block (corresponding to the first receiving circuit, for example) mixes the signal received by the receiving
なお、奇数番目及び偶数番目の送信周期における各受信サブブロックでの処理対象のチャープ信号(例えば、第1及び第2切替部216の切替先)は逆でもよい。このように、各受信サブブロックにおける処理対象のチャープ信号は、送信周期毎に交互に切り替わってよい。 Note that the chirp signals to be processed in each reception sub-block in the odd-numbered and even-numbered transmission cycles (for example, the switching destinations of the first and second switching units 216) may be reversed. In this manner, the chirp signal to be processed in each reception sub-block may be alternately switched for each transmission cycle.
第q受信サブブロックに含まれる各アンテナ系統処理部201-zqの信号処理部206は、A/D変換部207と、ビート周波数解析部208と、出力切替部217と、ドップラ解析部210と、を有する。ここで、q=1の場合、z1=1~N3の何れかであり、q=2の場合、z2=N3+1~Naの何れかである。
The signal processing unit 206 of each antenna system processing unit 201-z q included in the q-th reception sub-block includes an A/
LPF205から出力された信号(例えば、ビート信号)は、信号処理部206において、A/D変換部207によって、離散的にサンプリングされた離散サンプルデータに変換される。
A signal (for example, a beat signal) output from the
第1受信サブブロックに含まれるビート周波数解析部208は、送信周期Tr毎に、所定の時間範囲(レンジゲート)において得られたNdata個の離散サンプルデータをFFT処理する。ここで、レンジゲートは、周波数掃引時間Tsw(q)を設定する。例えば、q=1,2であり、q=1の場合にはTsw(1)は第1チャープ信号の周波数掃引時間を表し、q=2の場合にはTsw(2)は第2チャープ信号の周波数掃引時間を表す。第1受信サブブロックに含まれるビート周波数解析部208では、例えば、奇数番目の送信周期においてq=1に設定され、偶数番目の送信周期においてq=2に設定されてよい。これにより、第1受信サブブロックの信号処理部206では、例えば、奇数番目の送信周期では第1チャープ信号、偶数番目の送信周期では第2チャープ信号に対する、反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムが出力される。
A beat
また、第2受信サブブロックに含まれるビート周波数解析部208は、送信周期Tr毎に、所定の時間範囲(レンジゲート)において得られたNdata個の離散サンプルデータをFFT処理する。ここで、レンジゲートは、周波数掃引時間Tsw(q)を設定する。例えば、q=1,2であり、q=1の場合にはTsw(1)は第1チャープ信号の周波数掃引時間を表し、q=2の場合にはTsw(2)は第2チャープ信号の周波数掃引時間を表す。第2受信サブブロックに含まれるビート周波数解析部208では、例えば、奇数番目の送信周期においてq=2に設定され、偶数番目の送信周期においてq=1に設定されてよい。これにより、第2受信サブブロックの信号処理部206では、例えば、奇数番目の送信周期では第2チャープ信号、偶数番目の送信周期では第1チャープ信号に対する、反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムが出力される。
Also, beat
ここで、第m番目のチャープパルス送信によって得られる、第q受信サブブロックの第zq番目の信号処理部206におけるビート周波数解析部208から出力されるビート周波数応答を「RFTzq(fb, m)」で表す。ここで、fbはビート周波数インデックスを表し、FFTのインデックス(ビン番号)に対応する。例えば、fb=0,~,Ndata/2-1であり、z1=1~N3、z2=N3+1~Na、m=1~2NCであり、q=1あるいは2である。ビート周波数インデックスfbが小さいほど、反射波信号の遅延時間が小さい(例えば、物標との距離が近い)ビート周波数を示す。
Here, the beat frequency response output from the beat
例えば、mが奇数の場合、RFTz1(fb, m)は、第1チャープ信号に対する反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムを表し、RFTz2(fb, m)は、第2チャープ信号に対する反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムを表わす。その一方で、例えば、mが偶数の場合、RFTz1(fb, m)は、第2チャープ信号に対する反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムを表し、RFTz2(fb, m)は、第1チャープ信号に対する反射波信号(レーダ反射波)の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムを表わす。 For example, when m is an odd number, RFT z1 (f b , m) represents a frequency spectrum in which a peak appears at the beat frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal (radar reflected wave) with respect to the first chirp signal, and RFT z2 (f b , m) represents a frequency spectrum in which a peak appears at the beat frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal (radar reflected wave) with respect to the second chirp signal. On the other hand, for example, when m is an even number, RFT z1 (f b , m) is a frequency spectrum in which a peak appears at the beat frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal (radar reflected wave) with respect to the second chirp signal. RFT z2 (f b , m) represents a frequency spectrum in which a peak appears at the beat frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal (radar reflected wave) with respect to the first chirp signal.
第1受信サブブロックの第z1番目の信号処理部206における出力切替部217は、ビート周波数解析部208から入力されるビート周波数応答RFTz1(fb, m)を、mが奇数の場合には第1ドップラ解析部210(又は、ドップラ解析部210-1)に出力し、mが偶数の場合には第2ドップラ解析部210(又は、ドップラ解析部210-2)に出力するように切り替え動作を行う。
Output switching section 217 in z1 -th signal processing section 206 of the first reception sub-block converts beat frequency response RFT z1 (f b , m) input from beat
また、第2受信サブブロックの第z2番目の信号処理部206における出力切替部217は、ビート周波数解析部208から入力されるビート周波数応答RFTz2(fb, m)を、mが奇数の場合には第2ドップラ解析部210に出力し、mが偶数の場合には第1ドップラ解析部210に出力するように切り替え動作を行う。
Output switching section 217 in z 2 -th signal processing section 206 of the second reception sub-block converts beat frequency response RFT z2 (f b , m) input from beat
これにより、各受信サブブロックの第1ドップラ解析部210の何れかによって、奇数番目の送信周期において受信アンテナ202-1~202-N3で受信された、第1チャープ信号に対する反射波信号が処理され、偶数番目の送信周期において受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信された、第1チャープ信号に対する反射波信号が処理される。また、各受信サブブロックの第2ドップラ解析部210の何れかによって、奇数番目の送信周期において受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信された、第2チャープ信号に対する反射波信号が処理され、偶数番目の送信周期において受信アンテナ202-1~202-N3で受信された、第2チャープ信号に対する反射波信号が処理される。
As a result, any of the first
また、例えば、第1受信サブブロックは、例えば、奇数番目の送信周期において、受信アンテナ202-1~202-N3で受信した、第1チャープ信号に対する反射波信号を処理し、偶数番目の送信周期において、受信アンテナ202-1~202-N3で受信した、第2チャープ信号に対する反射波信号を処理する。また、例えば、第2受信サブブロックは、例えば、奇数番目の送信周期において、受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信した、第2チャープ信号に対する反射波信号を処理し、偶数番目の送信周期において、受信アンテナ202-N3+1~202-Naで受信した、第1チャープ信号に対する反射波信号を処理する。
Further, for example, the first reception sub-block processes reflected wave signals for the first chirp signals received by the reception antennas 202-1 to 202-N3 in odd-numbered transmission cycles, and processes reflected wave signals in even-numbered transmission cycles. , the reflected wave signals for the second chirp signals received by the receiving antennas 202-1 to 202-N3 are processed. Further, for example, the second reception sub-block processes the reflected wave signal for the second chirp signal received by the reception antennas 202-
第1受信サブブロックの第z1番目の信号処理部206における第1ドップラ解析部210は、第1チャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTz1(fb, 1)、RFTz1(fb, 3)、…を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第1ドップラ解析部210は、第1チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
The first
また、第1受信サブブロックの第z1番目の信号処理部206における第2ドップラ解析部210は、第2チャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTz1(fb, 2)、RFTz1(fb, 4)、…を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第2ドップラ解析部210は、第2チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
Also, the second
また、第2受信サブブロックの第z2番目の信号処理部206における第1ドップラ解析部210は、第1チャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTz2(fb, 2)、RFTz2(fb, 4)、…を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第1ドップラ解析部210は、第1チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
Also, the first
また、第2受信サブブロックの第z2番目の信号処理部206における第2ドップラ解析部210は、第2チャープ信号のNC回のチャープパルス送信によって得られるビート周波数応答RFTz2(fb, 1)、RFTz2(fb, 3)、…を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。例えば、第2ドップラ解析部210は、第2チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定してよい。
In addition, the second
例えば、Ncが2のべき乗値である場合、ドップラ解析においてFFT処理を適用できる。この場合、FFTサイズはNcであり、サンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は±1/(4Tr)である。また、ドップラ周波数インデックスfsのドップラ周波数間隔は1/(Nc×2Tr)であり、ドップラ周波数インデックスfsの範囲はfs= -Nc/2, ~, 0, ~, Nc/2-1である。 For example, if Nc is a power of 2, FFT processing can be applied in Doppler analysis. In this case, the FFT size is N c , and the maximum Doppler frequency without aliasing derived from the sampling theorem is ±1/(4T r ). Also, the Doppler frequency interval of the Doppler frequency index fs is 1/( Nc × 2Tr ), and the range of the Doppler frequency index fs is fs = -Nc /2, ~, 0, ~, Nc / 2-1.
以下では、一例として、Ncが2のべき乗値である場合について説明する。なお、Ncが2のべき乗でない場合には、例えば、ゼロ埋めしたデータを含めることで2のべき乗個のデータサイズとしてFFT処理が可能である。また、ドップラ解析部210は、FFT処理の際に、Han窓又はHamming窓などの窓関数係数を乗算してもよい。窓関数を適用することでビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
A case where N c is a power of 2 will be described below as an example. If N c is not a power of 2, for example, FFT processing can be performed with a data size of powers of 2 by including zero-padded data. Also, the
例えば、第1受信サブブロックの第z1番目の信号処理部206における、第1ドップラ解析部210の出力VFTz1,1(fb, fs)、及び、第2ドップラ解析部210の出力VFTz1,2(fb, fs)は、次式(72)及び式(73)に示す。なお、jは虚数単位であり、z1=1~N3である。
また、例えば、第2受信サブブロックの第z2番目の信号処理部206における、第1ドップラ解析部210の出力VFTz2,1(fb, fs)、及び、第2ドップラ解析部210の出力VFTz2,2(fb, fs)は、次式(74)及び式(75)に示す。なお、jは虚数単位であり、z2=N3+1~Naである。
以上、信号処理部206の各構成部における処理について説明した。 The processing in each component of the signal processing unit 206 has been described above.
CFAR部211は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応する第1CFAR部211(又は、CFAR部211-1)及び第2CFAR部211(又は、CFAR部211-2)を備えてよい。同様に、ドップラ多重分離部212は、例えば、中心周波数の異なる第1チャープ信号及び第2チャープ信号のそれぞれに対応する第1ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-1)及び第2ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-2)を備えてよい。 The CFAR unit 211 includes, for example, a first CFAR unit 211 (or a CFAR unit 211-1) and a second CFAR unit 211 (or a CFAR unit 211-1) corresponding to a first chirp signal and a second chirp signal having different center frequencies. 2). Similarly, the Doppler demultiplexing unit 212 includes, for example, a first Doppler demultiplexing unit 212 (or a Doppler demultiplexing unit 212-1) and a second A 2-Doppler demultiplexer 212 (or Doppler demultiplexer 212-2) may be provided.
なお、図19は、CFAR部211を並列的に設ける構成(CFAR部211-1及び211-2)を示すが、1つのCFAR部211を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成でもよい。また、図19は、ドップラ多重分離部212を並列的に設ける構成(ドップラ多重分離部212-1及び212-2)を示すが、1つのドップラ多重分離部212を設け、その入力を遂次的に切り替えて処理する構成でもよい。 FIG. 19 shows a configuration in which CFAR units 211 are provided in parallel (CFAR units 211-1 and 211-2). It's okay. FIG. 19 shows a configuration in which Doppler demultiplexing units 212 are provided in parallel (Doppler demultiplexing units 212-1 and 212-2). may be configured to switch to and process.
図19において、CFAR部211は、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206のドップラ解析部210からの出力を用いてCFAR処理(例えば、適応的な閾値判定)を行い、局所的なピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。
In FIG. 19, the CFAR unit 211 performs CFAR processing (for example, adaptive threshold determination) using the output from the
図19において、CFAR部211は、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第1ドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第1CFAR部211(又は、CFAR部211-1と表す)、及び、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第2ドップラ解析部210の出力を用いてCFAR処理を行う第2CFAR部211(又は、CFAR部211-2と表す)を備えてよい。
In FIG. 19, CFAR section 211 performs CFAR processing using the output of first
第1CFAR部211は、例えば、第1チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定した結果である、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第1ドップラ解析部210からの出力を用いて、CFAR処理(例えば、適応的な閾値判定)を行い、局所的なピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。
The first CFAR unit 211 performs, for example, the first Doppler analysis of the signal processing unit 206 included in the first and second reception sub-blocks, which is the result of estimating the Doppler frequency from the reflected wave signal of the first chirp signal reflected from the target. The output from
また、第2CFAR部211は、例えば、第2チャープ信号がターゲットに反射した反射波信号からドップラ周波数を推定した結果である、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第2ドップラ解析部210からの出力を用いて、CFAR処理(例えば、適応的な閾値判定)を行い、局所的なピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。
In addition, the second CFAR unit 211 is, for example, the result of estimating the Doppler frequency from the reflected wave signal of the second chirp signal reflected from the target. CFAR processing (for example, adaptive threshold determination) is performed using the output from the
第qCFAR部211(q=1,2)は、例えば、次式(76)のように、第1及び第2受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第qドップラ解析部210の出力を電力加算し、距離軸とドップラ周波数軸(相対速度に相当)とからなる2次元のCFAR処理、又は、1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理を行う。2次元のCFAR処理又は1次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理については、例えば、非特許文献2に開示された処理が適用されてよい。ここで、z1=1~N3、z2=N3+1~Naである。
第qCFAR部211は、適応的に閾値を設定し、閾値よりも大きい受信電力となる距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q))を第qドップラ多重分離部212に出力する。 The q-th CFR section 211 adaptively sets a threshold, and uses the distance index f b_cfar (q), the Doppler frequency index f s_cfar (q), and the received power information PowerFT(f b_cfar (q ), f s_cfar (q)) to the q-th Doppler demultiplexer 212 .
ドップラ多重分離部212は、第1CFAR部211の出力、及び、各受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第1ドップラ解析部210の出力を用いて、ドップラ多重分離処理を行う第1ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-1と表す)と、第2CFAR部211の出力、及び、各受信サブブロックに含まれる信号処理部206の第2ドップラ解析部210-2の出力を用いて、ドップラ多重分離処理を行う第2ドップラ多重分離部212(又は、ドップラ多重分離部212-2と表す)を備えてよい。
Doppler demultiplexing section 212 performs Doppler demultiplexing processing using the output of first CFAR section 211 and the output of first
第qドップラ多重分離部212(q=1,2)は、第qCFAR部211から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q)))に基づいて、各受信サブブロックに含まれる第qドップラ解析部210からの出力を用いて、ドップラ多重送信された信号(以下、「ドップラ多重信号」と呼ぶ)から、各送信アンテナ106から送信される送信信号(例えば、当該送信信号に対する反射波信号)を分離する。
The q-th Doppler demultiplexing unit 212 (q=1, 2) receives information input from the q-th CFAR unit 211 (for example, distance index f b_cfar (q), Doppler frequency index f s_cfar (q), and received power information Based on PowerFT (f b_cfar (q), f s_cfar (q))), the output from the q-th
第qドップラ多重分離部212は、例えば、分離した信号に関する情報を、ドップラ判定部213及び方向推定部214に出力する。分離した信号に関する情報には、例えば、分離した信号に対応する距離インデックスfb_cfar(q)、及び、ドップラ周波数インデックス(以下、分離インデックス情報と呼ぶこともある)が含まれてよい。ここで、第1ドップラ多重分離部212の分離インデックス情報は、第1送信サブブロックに含まれる送信アンテナTx#1,Tx#2,~,Tx#N1から送信された信号を分離したドップラ周波数インデックスであり、それぞれに対応して(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~, fdemul_Tx#N1)と表記する。同様に、第2ドップラ多重分離部212の分離インデックス情報は、第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナTx#N1+1,Tx#N1+2,~,Tx#Ntから送信された信号を分離したドップラ周波数インデックスであり、それぞれに対応して(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2, ~, fdemul_Tx#Nt)と表記する。
The q-th Doppler demultiplexer 212 outputs, for example, information about the demultiplexed signal to the
また、第qドップラ多重分離部212は、第qドップラ解析部210からの出力を方向推定部214に出力する。なお、第qドップラ多重分離部212は、第qCFAR部211から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar(q), fs_cfar(q)))に基づいて、第q受信サブブロックに含まれるドップラ解析部210からの出力を方向推定部214に出力してもよい。
The q-th Doppler demultiplexer 212 also outputs the output from the q-
以下、第qドップラ多重分離部212の動作例について、レーダ送信部100bにおけるドップラシフト部105の動作とともに説明する。
An example of the operation of the q-th Doppler demultiplexer 212 will be described below together with the operation of the
[ドップラシフト量の設定方法]
ドップラシフト部105において付与されるドップラシフト量の設定方法の一例について説明する。
[How to set Doppler shift]
An example of a method for setting the Doppler shift amount given by the
本実施の形態では、奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期とで、ミキサ部204に対する第1チャープ信号及び第2チャープ信号の入力切替が行われ、これらの受信信号に同じ送信位相変化が付与される。このため、ドップラシフト部105が奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期とで、同じ位相回転を付与する点が実施の形態3と異なる。例えば、ドップラシフト部105は、奇数番目の送信周期において、実施の形態3と同様のドップラシフト量に設定する位相回転をチャープ信号に付与し、偶数番目の送信周期において、直前の奇数番目の送信周期に付与した位相回転と同じ位相回転をチャープ信号に付与する。
In this embodiment, the inputs of the first chirp signal and the second chirp signal to the
例えば、実施の形態3にて説明した式(62)及び式(63)に対して、本実施の形態では、以下の点が異なる。 For example, the present embodiment differs from the formulas (62) and (63) described in the third embodiment in the following points.
第1送信サブブロックのドップラシフト部105-1~105-N1は、入力された奇数番目の第m=2u-1番目の第1チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる、次式(77)のような位相回転φnsub1(2u-1)を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)に出力する。ここで、nsub1=1~N1であり、u=1~Ncである。
また、第1送信サブブロックのドップラシフト部105-1~105-N1は、続いて入力された偶数番目の第m=2u番目の第1チャープ信号に対して、奇数番目と同様に、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub1となる、次式(78)のような位相回転φnsub1(2u)を付与する。
これにより、第1送信サブブロックに含まれる複数の送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)から送信される送信信号には、各送信周期において、それぞれ異なるドップラシフト量が付与される。また、第1送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106(例えば、Tx#1~Tx#N1)から送信される送信信号は、例えば、ドップラ多重数NDM=N1でドップラ多重送信されてよい。
As a result, transmission signals transmitted from a plurality of transmission antennas 106 (for example,
同様に、第2送信サブブロックのドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、入力された奇数番目の第m=2u-1番目の第2チャープ信号に対して、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub2となる、次式(79)のような位相回転φnsub2(m)を付与し、ドップラシフト後の信号を送信アンテナ106(例えば、Tx# N1+1~Tx#Nt)に出力する。ここで、nsub2=1~N2であり、u=1~Ncである。
また、第2送信サブブロックのドップラシフト部105-N1+1~105-Ntは、続いて入力された偶数番目の第m=2u番目の第2チャープ信号に対して、奇数番目と同様に、各ドップラシフト部105間で互いに異なるドップラシフト量DOPnsub2となる、次式(80)のような位相回転φnsub2(2u)を付与する。
これにより、第2送信サブブロックに含まれる複数の送信アンテナ106(例えば、Tx#N1+1~Tx#Nt)から送信される送信信号には、各送信周期において、それぞれ異なるドップラシフト量が付与される。また、第2送信サブブロックに含まれる送信アンテナ106(例えば、Tx# N1+1~Tx#Nt)から送信される送信信号は、例えば、ドップラ多重数NDM=N2でドップラ多重送信されてよい。 As a result, transmission signals transmitted from a plurality of transmission antennas 106 (for example, Tx#N1+1 to Tx#Nt) included in the second transmission subblock are given different amounts of Doppler shift in each transmission cycle. be done. Also, transmission signals transmitted from the transmission antennas 106 (eg, Tx# N1+1 to Tx#Nt) included in the second transmission sub-block may be Doppler-multiplexed with a Doppler multiplexing number N DM =N2, for example. .
なお、式(62)及び式(63)に限定されず、実施の形態3にて説明したドップラシフト部105におけるドップラシフト量の設定を、本実施の形態において適用してもよい。
It should be noted that the setting of the Doppler shift amount in
例えば、レーダ装置10bは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、それぞれドップラ多重数N1及びN2で不等間隔ドップラ多重を行ってもよい。あるいは、レーダ装置10bは、第1チャープ信号及び第2チャープ信号に対して、それぞれドップラ多重数N1及びN2で、少なくとも一方において不等間隔ドップラ多重を行ってもよい。
For example, the
[ドップラ多重分離部212の動作例]
第1ドップラ多重分離部212は、第1送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-1~105-N1間(例えば、送信アンテナ106-1~106-N1間)においてドップラシフト量DOPnsub1の間隔(ドップラシフト間隔)が等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように設定されて送信された信号を、分離して受信する。
[Operation example of Doppler demultiplexing unit 212]
The first Doppler demultiplexing unit 212 performs the interval of the Doppler shift amount DOP nsub1 between the Doppler shift units 105-1 to 105-N1 included in the first transmission sub-block (for example, between the transmission antennas 106-1 to 106-N1). To separate and receive signals transmitted with (Doppler shift intervals) set not at equal intervals but with at least one Doppler interval being different.
第1ドップラ多重分離部212は、第1及び第2受信サブブロックにおける第1ドップラ解析部210及び第1CFAR部211の出力に基づいて、不等間隔でドップラ多重された信号を分離する。そして、第1ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(1)、距離インデックスfb_cfar(1)における第1送信サブブロックにおいて多重送信されたN1個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~ , fdemul_Tx#N1)及び、ドップラ解析部210の出力をドップラ判定部213に出力する。
First Doppler demultiplexing section 212 demultiplexes signals Doppler-multiplexed at unequal intervals based on the outputs of first
なお、本実施の形態では、奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期とで、ミキサ部204に対する第1チャープ信号及び第2チャープ信号の入力切替が行われ、これらの受信信号に同じ送信位相変化が付与される。このため、ドップラシフト部105は、奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期とで同じ位相回転を付与する。これに対応して、第1ドップラ多重分離部212の動作は、実施の形態1のドップラシフト部105の動作の説明において、「Nt」を「N1」に置き換え、「Trs」を「2Tr」に置き換えた動作と同様の動作を用いることにより、送信アンテナ106-1~106-N1間でドップラ多重された信号を分離できる。従って、第1ドップラ多重分離部212の動作の詳細な説明は省略する。
In the present embodiment, the inputs of the first chirp signal and the second chirp signal to
同様に、第2ドップラ多重分離部212は、第2送信サブブロックに含まれるドップラシフト部105-N1+1~105-Nt間(例えば、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間)においてドップラシフト量DOPnsub2の間隔(ドップラシフト間隔)が等間隔ではなく、少なくとも一つのドップラ間隔が異なるように設定されて送信された信号を、分離して受信する。 Similarly, second Doppler demultiplexing section 212 performs Doppler shift amount DOP Signals transmitted with not equal nsub2 intervals (Doppler shift intervals) but with at least one different Doppler interval are separately received.
第2ドップラ多重分離部212は、第1及び第2受信サブブロックにおける第2ドップラ解析部210及び第2CFAR部211の出力に基づいて、不等間隔でドップラ多重された信号を分離する。そして、第2ドップラ多重分離部212は、距離インデックスfb_cfar(2)、距離インデックスfb_cfar(2)における第2送信サブブロックにおいて多重送信されたN2個のドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~ , fdemul_Tx#Nt)、及び、ドップラ解析部210の出力をドップラ判定部213に出力する。
Second Doppler demultiplexing section 212 demultiplexes signals Doppler-multiplexed at unequal intervals based on the outputs of second
なお、本実施の形態では、奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期とで、ミキサ部204に対する第1チャープ信号及び第2チャープ信号の何れかの入力切替が行われ、これらの受信信号に同じ送信位相変化が付与される。このため、ドップラシフト部105は、奇数番目の送信周期と偶数番目の送信周期で同じ位相回転を付与する。これに対応して、第2ドップラ多重分離部212の動作は、実施の形態1のドップラシフト部105の動作の説明において、「Nt」を「N2」に置き換え、「Trs」を「2Tr」に置き換えた動作と同様の動作を用いることにより、送信アンテナ106-N1+1~106-Nt間でドップラ多重された信号を分離できる。従って、第2ドップラ多重分離部212の動作の詳細な説明は省略する。
In this embodiment, the input of either the first chirp signal or the second chirp signal to
[ドップラ判定部213の動作例]
図19において、ドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212及び第2ドップラ多重分離部212それぞれの出力に基づいて、ドップラピークに対応するドップラ周波数を判定する。例えば、ドップラ判定部213は、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合でも、物標のドップラ周波数を判定することにより、ドップラ検出範囲を更に拡大できる。
[Example of operation of Doppler determination unit 213]
In FIG. 19 , the
例えば、ドップラ判定部213は、距離インデックスfb_cfar(1)とfb_cfar(2)とが共通である、第1ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)及び第2ドップラ多重分離部212から出力されるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)を用いて、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定する。
For example , the
ドップラ判定部213におけるドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定する原理は、実施の形態1と同様、信号生成制御部104及びレーダ送信信号生成部101によって生成されるレーダ送信信号である第1チャープ信号と第2チャープ信号との間で中心周波数が互いに異なることを利用する。
The principle of determining the Doppler frequency of the target including the Doppler frequency exceeding the Doppler frequency range −1/(2T r )≦f d_TargetDoppler <1/(2T r ) in the
実施の形態1では、同じ送信アンテナ106に対するドップラ多重信号におけるドップラ周波数の変化に基づいてドップラ周波数の判定が行われる。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213は、異なる送信アンテナ106に対するドップラ多重信号でのドップラ周波数の変化に基づいてドップラ周波数の判定が行われる。異なる送信アンテナ106を用いる場合、受信位相は変化するが、受信するドップラ周波数は変化しない。このため、実施の形態1と同様に、ドップラ判定部213は、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数を含む物標のドップラ周波数を判定できる。
In
ドップラ周波数の判定処理の動作原理、及び、ドップラ判定部213の動作例については、実施の形態1におけるドップラ周波数の判定処理の動作原理、及び、ドップラ判定部213の動作例での説明に対して、以下の(1)、(2)及び(3)の点が異なる。
(1)「Trs」を「2Tr」と置き換える点、
(2)実施の形態1におけるドップラ判定部213は、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(1), fdemul_Tx#2(1),~,fdemul_Tx#Nt(1))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213が、第1ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(4Tr) ≦fd_TargetDoppler<1/(4Tr)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(1)を算出する点、及び、
(3)実施の形態1におけるドップラ判定部213は、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1(2), fdemul_Tx#2(2),~,fdemul_Tx#Nt(2))に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出する。これに対して、本実施の形態では、ドップラ判定部213が、第2ドップラ多重分離部212から出力される距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx# N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)に基づいて、物標のドップラ周波数がドップラ周波数範囲-1/(4Tr) ≦fd_TargetDoppler<1/(4Tr)内にあると仮定した場合のドップラ周波数推定値fd_VFT(2)を算出する点。
Regarding the operation principle of the Doppler frequency determination process and the operation example of the
(1) Replacing “T rs ” with “2T r ”;
(2)
(3)
本実施の形態では、上記3点と異なるドップラ判定部213の動作については、実施の形態1と同様であるので、その動作の説明を省略する。
In the present embodiment, the operation of the
また、実施の形態1におけるドップラ判定部213と同様に、「Trs」を「2Tr」に置き換えた式(10)~式(15)の何れかの判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)の設定により、ドップラ判定部213は、ドップラ周波数範囲-1/(2Tr) ≦ fd_TargetDoppler<1/(2Tr)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合(例えば、ドップラ折り返しが発生する場合)でも、物標のドップラ周波数を判定できる。なお、式(10)、式(13)はTrsを含む式であるが、式変形することにより、式(11)、式(12)、式(14)、式(15)のようなTrsを含まない式が得られる。このため、判定可能条件を満たす中心周波数fc(1)及びfc(2)は、実施の形態1と同様の条件となる。
Further, similarly to the
なお、実施の形態1の説明に用いた式(18)は、Trsを2Trと置き換えることで、次式(81)のように表される。
式(81)は、ドップラ折り返し回数nalの場合に、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を用いて観測されるドップラ周波数の折り返し成分nal×{fc(2)/fc(1)}/2Trと、第1ドップラ解析部210の折り返し回数nalの周波数間隔である2nal/Trとの差分が±1/(4Tr)を超えない条件を表す。例えば、nalが正の場合、式(19)を満たす最大のnalまでは、Δnalが±1/(4Tr)の範囲となり、ドップラ判定部213は曖昧さなく折り返しを推定できる。なお、式(19)を満たす最大のnalを「nalmax」と表記する。例えば、nalが負の場合、nal=-nalmaxとすると式(19)を同様に満たす。
Expression (81) expresses the Doppler frequency aliasing component n al × {f c ( 2)/f c (1)}/2T r and 2n al /T r , which is the frequency interval of the number of times n al of folding in the first
ここで、実施の形態1では、第1チャープ信号あるいは第2チャープ信号がTrs周期で送信され、ドップラ周波数の検出範囲は、例えば、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して、nalmax倍に拡大される。その一方で、本実施の形態では、第1あるいは第2ドップラ解析部210には、出力切替部217を介して、第1チャープ信号あるいは第2チャープ信号に対応する信号が2Tr周期で入力され、周波数解析処理が行われる。このため、本実施の形態では、ドップラ周波数の検出範囲は、実施の形態1の場合と同様となり、例えば、1送信アンテナ時のドップラ周波数範囲に対して、nalmax倍に拡大される。
Here, in
以上、ドップラ判定部213の動作例について説明した。
The operation example of the
[方向推定部214の動作例]
図19において、方向推定部214は、第1ドップラ多重分離部212から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(1)、及び、距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1))、第2ドップラ多重分離部212から入力される情報(例えば、距離インデックスfb_cfar(2)、及び、距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt))、及び、ドップラ判定部213において判定したドップラ周波数情報fdest=fd_VFT(1)+nalest/(2Tr)、あるいは、fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/(2Tr))に基づいて、第1ドップラ解析部210の出力及び第2ドップラ解析部210の出力を抽出し、ターゲットの方向推定処理を行う。
[Example of Operation of Direction Estimation Unit 214]
In FIG. 19, the
本実施の形態において、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106と、第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202及び第2受信サブブロックに含まれるN4個の受信アンテナ202との間で、N1×(N3+N4)=N1×Na個のMIMO仮想受信アンテナが構成される。同様に、第2送信サブブロックに含まれるN2個の送信アンテナ106と、第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202及び第2受信サブブロックに含まれるN4個の受信アンテナ202との間で、N2×(N3+N4)=N2×Na個のMIMO仮想受信アンテナが構成される。方向推定部214は、これらの2組の仮想受信アンテナ、例えば、Nt×Na個のMIMO仮想受信アンテナを用いて方向推定処理を行ってよい。
In this embodiment, N1 transmit
例えば、方向推定部214は、第1ドップラ多重分離部212の出力から、距離インデックスfb_cfar(1)及び、距離インデックスfb_cfar(1)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)に基づいて、第1ドップラ解析部210の出力を抽出し、次式(82)に示すようなN1×(N3+N4)個の要素からなる第1仮想受信アレー相関ベクトルh1(fb_cfar(1), fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)を生成する。
また、方向推定部214は、例えば、第2ドップラ多重分離部212の出力から、距離インデックスfb_cfar(2)、及び、距離インデックスfb_cfar(2)におけるドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)に基づいて、第2ドップラ解析部210の出力を抽出し、次式(83)に示すようなN2×(N3+N4)個の要素からなる第2仮想受信アレー相関ベクトルh2(fb_cfar(2), fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#N1)を生成する。
なお、方向推定部214は、同じ距離インデックスの第1及び第2ドップラ多重分離部212の出力を用いて方向推定処理を行うため、式(82)及び式(83)において、fb_cfar(1)=fb_cfar(2)=fb_cfarとする。
Since the
式(82)において、h11(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)は、次式(84)のように、N1×N3個の要素からなる列ベクトルを表し、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106から送信された信号を第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202で受信して得られる第1ドップラ解析部210の出力を要素として含むベクトルである。
また、式(82)において、h21(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)は、次式(85)のように、N1×N4個の要素からなる列ベクトルを表し、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106から送信された信号を第2受信サブブロックに含まれるN4(=Na-N3)個の受信アンテナ202で受信して得られる第2ドップラ解析部210の出力を要素として含むベクトルである。
また、式(83)において、h12(fb_cfar, fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)は、次式(86)のように、N2×N3個の要素からなる列ベクトルを表し、第2送信サブブロックに含まれるN2(=Nt-N1)個の送信アンテナ106から送信された信号を第1受信サブブロックに含まれるN3個の受信アンテナ202で受信して得られる第2ドップラ解析部210の出力を要素として含むベクトルである。
また、式(83)において、h22(fb_cfar, fdemul_Tx#N1+1, fdemul_Tx#N1+2,~,fdemul_Tx#Nt)は、次式(87)のように、N2×N4個の要素からなる列ベクトルを表し、第1送信サブブロックに含まれるN2(=Nt-N1)個の送信アンテナ106から送信された信号を第2受信サブブロックに含まれるN4(=Na-N3)個の受信アンテナ202で受信して得られる第2ドップラ解析部210の出力を要素として含むベクトルである。
また、h11(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)の受信タイミングに対し、h21(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)の受信タイミングはTr遅れている。式(82)に含まれるexp[-j2πfdestTr]の項は、ドップラ判定部213において推定した物標のドップラ周波数fdestに基づいて、その遅れによる位相変動を補正する補正項である。
Also, for the reception timing of h11 (f b_cfar , f demul_Tx#1 , f demul_Tx#2 , ~, f demul_Tx#N1 ), h21 (f b_cfar , f demul_Tx#1 , f demul_Tx#2 , ~, f demul_Tx#N1 ) is delayed by Tr . The term exp[-j2πf dest T r ] included in equation (82) is a correction term for correcting the phase fluctuation due to the delay based on the Doppler frequency f dest of the target estimated by the
また、h22(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~,fdemul_Tx#N1)の受信タイミングに対し、h12(fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~ fdemul_Tx#N1)の受信タイミングはTr遅れている。式(83)に含まれるexp[-j2πfdestTr]の項は、ドップラ判定部213において推定した物標のドップラ周波数fdestに基づいて、その遅れによる位相変動を補正する補正項である。
Also, for the reception timing of h22 (f b_cfar , f demul_Tx#1 , f demul_Tx # 2 , ~, f demul_Tx#N1 ), h12 (f b_cfar ,
また、式(84)及び式(85)において、h1cal[b]は、送信アンテナTx#1~Tx#N1間及び受信アンテナRx#1~#Na間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値である。整数b=1~(Na×N1)である。
Also, in equations (84) and (85), h 1cal[b] is an array that corrects the phase deviation and amplitude deviation between the transmitting
また、式(86)及び式(87)において、h2cal[bb]は、送信アンテナTx#N1+1~Tx#Nt間及び受信アンテナRx#1~#Na間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値である。整数bb=1~(Na×N2)である。
Also, in equations (86) and (87), h 2cal[bb] corrects the phase deviation and amplitude deviation between the transmitting antennas Tx#N1+1 to Tx#Nt and between the receiving
方向推定部214は、例えば、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar , fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#Nt)における方位方向θuを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出する。方向推定部214は、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向を到来方向推定値(例えば、測位出力)として出力する。ここで、fb_cfarは、fb_cfar(1)=fb_cfar(2)となる距離インデックスを表す。
The
なお、方向推定評価関数値PH(θu, fb_cfar, fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2,~, fdemul_Tx#Nt)は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば、非特許文献3に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。
The direction estimation evaluation function value P H (θ u , f b_cfar , f demul_Tx#1 , f demul_Tx#2 , ~, f demul_Tx#Nt ) has various methods depending on the direction of arrival estimation algorithm. For example, an estimation method using an array antenna disclosed in
例えば、ビームフォーマ法は次式(88)のように表すことができる。ビームフォーマ法の他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。なお、式(88)において、上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。
式(88)において、a1(θu)は、第1送信サブブロックに含まれるN1個の送信アンテナ106と、第1及び第2受信サブブロックに含まれるNa個の受信アンテナ202との間で構成される、N1×Na個のMIMO仮想受信アンテナの方向ベクトル(要素数N1×Na個の列ベクトル)を表し、θu方向から反射波が到来した場合のN1×Na個のMIMO仮想受信アンテナを構成する各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を表す。
In equation (88), a 1 (θ u ) is between the N1 transmit
また、式(88)において、a2(θu)は、第2送信サブブロックに含まれるN2個の送信アンテナ106と、第1及び第2受信サブブロックに含まれるNa個の受信アンテナ202との間で構成される、N2×Na個のMIMO仮想受信アンテナの方向ベクトル(要素数N2×Na個の列ベクトル)を表し、θu方向から反射波が到来した場合のN2×Na個のMIMO仮想受信アンテナを構成する各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を表す。
Also, in equation (88), a 2 (θ u ) is the N2 transmit
なお、方向ベクトルaq(θu)は、中心周波数fc(q)の場合のレーダ送信信号(例えば、第qチャープ信号)の波長を用いた場合の各仮想受信アンテナでの位相応答または複素振幅応答を用いてよい。あるいは、中心周波数fc(1)とfc(2)との平均中心周波数における方位方向θの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルa(θu)を共通に用いてもよい。 Note that the directional vector a q (θ u ) is the phase response or complex Amplitude response may be used. Alternatively, the direction vector a(θ u ) of the virtual receiving array for the incoming wave in the azimuth direction θ at the average center frequency of the center frequencies f c (1) and f c (2) may be used in common.
また、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu=θmin + uβ1、整数u=0~ NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor(x)は、実数xを超えない最大の整数値を返す関数である。
Also, the azimuth direction θ u is a vector obtained by changing the azimuth range in which direction-of-arrival estimation is performed at a predetermined azimuth interval β 1 . For example, θ u is set as follows.
θu = θmin + uβ 1 , integer u = 0 to NU
NU=floor[(θmax−θmin)/ β1 ]+1
where floor(x) is a function that returns the largest integer value that does not exceed the real number x.
また、上述した例では、方向推定部214が到来方向推定値として方位方向を算出する例について説明したが、これに限定されず、仰角方向の到来方向推定、又は、矩形の格子状に配置されたMIMOアンテナを用いることにより、方位方向及び仰角方向の到来方向推定も可能である。例えば、方向推定部214は、到来方向推定値として方位方向及び仰角方向を算出して、測位出力としてもよい。
In the above example, the
以上の動作により、方向推定部214は、測位出力として、距離インデックスfb_cfar、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~,fdemul_Tx#Nt)における到来方向推定値を出力してよい。また、方向推定部214は、更に、測位出力として、距離インデックスfb_cfar、ドップラ多重信号の分離インデックス情報(fdemul_Tx#1, fdemul_Tx#2, ~,fdemul_Tx#Nt)を出力してよい。方向推定部214は、測位出力(又は、測位結果)を、例えば、図示しない、車載レーダでは車両の制御装置、インフラレーダではインフラ制御装置に、出力してもよい。
Through the above operation, the
また、方向推定部214は、例えば、ドップラ判定部213において判定したドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/Trs、及び、fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Trs)の何れか一方、又は、両方を出力してもよい。
Further, the
また、距離インデックスfb_cfarは、例えば、式(1)を用いて距離情報に変換して出力されてもよい。 Further, the distance index f b_cfar may be converted into distance information using Equation (1) and output.
また、ドップラ判定部213において判定されたドップラ周波数情報は、相対速度情報に変換して出力されてもよい。ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(1)によるドップラ周波数情報fd_VFT(1)+nalest/2Trを相対速度vdに変換するには、次式(89)を用いて変換することができる。
同様に、ドップラ判定部213において判定された、中心周波数fc(2)によるドップラ周波数情報fc(2)/fc(1)(fd_VFT(1)+nalest/Tr)を相対速度vdに変換すると、次式(90)のように、式(89)と同じ値となるので、相対速度成情報は、異なる中心周波数に対して共通の値(又は、統一した値)として出力されてもよい。
以上のように、本実施の形態では、レーダ装置10bは、複数個のレーダ送信信号生成部101を含み、例えば、式(10)~式(15)の何れかを満たす第1中心周波数と第2中心周波数とを用いて、所定の送信周期毎に送信アンテナ106から送信信号を送信する。これにより、レーダ装置10bは、中心周波数の違いに応じたドップラ解析部210及びドップラ多重分離部212において検出されるドップラ周波数のずれに基づいて、ドップラ判定部213において折り返し回数を判定できる。よって、レーダ装置10bは、例えば、判定可能な折り返し回数に応じて、ドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大できる。
As described above, in the present embodiment, the
以上より、本実施の形態によれば、曖昧性が生じないドップラ周波数範囲(又は相対速度の最大値)を拡大させることができる。これにより、レーダ装置10bは、より広いドップラ周波数範囲において、物標(例えば、到来方向)を精度良く検知することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to expand the Doppler frequency range (or the maximum value of the relative velocity) in which ambiguity does not occur. Thereby, the
また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、例えば、A/D変換器のサンプリングレートの高速化といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10bにおけるハードウェア構成の複雑化を抑制し、また、レーダ装置10bにおける消費電力又は発熱量の増加を抑制できる。また、本実施の形態では、チャープ信号の中心周波数の設定によりドップラ多重信号を分離可能なドップラ周波数範囲を拡大するので、送信周期Trの短縮といった方法を適用することを省略してもよい。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置10bにおける検出可能な距離範囲の縮小、又は、距離分解能の劣化を抑制できる。
In addition, in the present embodiment, the Doppler frequency range in which the Doppler multiplexed signal can be separated is expanded by setting the center frequency of the chirp signal. may be omitted. Therefore, according to the present embodiment, complication of the hardware configuration of the
また、本実施の形態では、実施の形態3と比較して、方向推定部214においてMIMO仮想受信アンテナ数をより多く使用可能となる。これにより、レーダ装置10bでは、SNRを向上でき、方向推定精度を向上できる。また、本実施の形態では、実施の形態3と比較して、MIMO仮想受信アンテナ数をより多く使用可能であるから、MIMO仮想受信アンテナの開口長を拡大でき、角度分解能の向上も可能となる。
Also, in the present embodiment, more MIMO virtual reception antennas can be used in
(実施の形態4の変形例1)
図19に示すレーダ装置10bの構成は、例えば、図20に示すように、複数の送受信チップを組み合わせて実現されてもよい。図20の例では、レーダ装置10bは、送受信チップ#1及び送受信チップ#2から構成される。
(
The configuration of the
送受信チップ#qは、レーダ送信信号生成部101-q、第q送信サブブロック、第q受信サブブロック、第qCFAR部211、第qドップラ多重分離部212、及び、第q切替部216を含む。ここで、q=1あるいは2である。 Transmission/reception chip #q includes radar transmission signal generation section 101-q, qth transmission sub-block, qth reception sub-block, qth CFAR section 211, qth Doppler demultiplexing section 212, and qth switching section 216. FIG. where q=1 or 2.
なお、ドップラ判定部213及び方向推定部214の少なくとも一つは、別の信号処理チップ又はECUなどに実装されてもよく、送受信チップの何れかに組み込まれた構成でもよい。
At least one of the
図20において、図19と異なる点は、同期信号生成bう215を備え、同期信号生成部215から出力される同期信号(例えば、基準となる信号)が、各送受信チップのレーダ送信部100bのレーダ送信信号生成部101に出力される点である。これにより、送受信チップ#1の第1送信サブブロックから出力される第1チャープ信号と、送受信チップ#2の第2送信サブブロックから出力される第2チャープ信号との間の周波数差が許容され得る所定の誤差内となるように、チャープ信号の出力が可能となる。図20のような構成でも、実施の形態4と同様の効果が得られ、また、汎用的な送受信チップを組み合わせることで、低コスト化が可能となる。
20 differs from FIG. 19 in that a
以上、本開示に係る一実施例について説明した。 An embodiment according to the present disclosure has been described above.
[他の実施の形態]
(バリエーション1)
例えば、実施の形態1では、ドップラ多重間隔を不等間隔としたドップラ多重送信MIMOレーダに適用する例を示したが、これに限定されず、送信アンテナが1個である場合(Nt=1)であるレーダ(例えば、SIMO(Single Input Multiple Output)レーダ)にも適用が可能である。
[Other embodiments]
(Variation 1)
For example, in
また、実施の形態1に係る動作は、例えば、受信アンテナが1個である場合(Na=1)であるレーダ(例えば、MISO(Multiple Input Single Output)レーダ)にも適用が可能である。
Further, the operation according to
また、実施の形態1に係る動作は、例えば、送信アンテナが1個であり(Nt-1)、受信アンテナが1個である場合(Na-1)のレーダ(例えば、SISO(Single Input Single Output)レーダ)にも適用が可能である。
Further, the operation according to
なお、受信アンテナが1個である場合(Na=1)は、例えば、実施の形態1においてNa=1に設定することに対応し、実施の形態1において説明した効果が同様に得られる。 Note that when there is one receiving antenna (Na=1), for example, it corresponds to setting Na=1 in the first embodiment, and the same effect as described in the first embodiment can be obtained.
また、送信アンテナが1個である場合(Nt=1)は、例えば、実施の形態1においてNt=1に設定することに対応し、実施の形態1において説明した効果が同様に得られる。
Also, when there is one transmitting antenna (Nt=1), for example, it corresponds to setting Nt=1 in
なお、送信アンテナが1個(Nt=1)の場合、ドップラ多重送信することを省略してもよい。そのため、ドップラシフト部105におけるドップラシフトすることを省略してもよい。また、ドップラ多重分離部212は、ドップラ多重分離を行わなくてよく、CFAR部211からの出力によって指示されるインデックスのドップラ解析部210から抽出されるピーク抽出の処理を行えばよい。したがって、送信アンテナが1個である場合(Nt=1)、例えば、図21に示すレーダ装置の構成でもよい。
Note that when there is one transmission antenna (Nt=1), Doppler multiplex transmission may be omitted. Therefore, the Doppler shift in the
図21は、レーダ装置10cの構成例を示すブロック図である。なお、図21において、実施の形態1(例えば、図2)と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。例えば、図21に示すレーダ装置10cは、1つの送信アンテナ106c(例えば,Tx#1)を備えてよい。また、レーダ装置10cは、例えば、図1に示すレーダ装置10におけるドップラシフト部105を備えることを省略してもよい。また、レーダ装置10cは、例えば、第qドップラ多重分離部212の代わりに、第qピーク抽出部218を備えてよい。
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration example of the
以下、レーダ装置10cにおけるレーダ装置10と異なる動作について説明する。
The operation of the
図21において、レーダ送信信号生成部101から出力されるレーダ送信信号は、ドップラシフト部105を経由せずに、送信アンテナTx#1から出力(放射)される。
In FIG. 21 , the radar transmission signal output from radar transmission signal generation section 101 is output (radiated) from transmission
図21において、第qCFAR部211は、適応的に閾値を設定し、閾値よりも大きい受信電力となる距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)情報及び受信電力情報PowerFTq(fb_cfar(q)、fs_cfar(q))を、第qピーク抽出部218に出力する。ここで、q=1,2である。 In FIG. 21 , q-th CFR section 211 adaptively sets a threshold, and distance index f b_cfar (q), Doppler frequency index f s_cfar (q) information, and received power information PowerFT q ( f b_cfar (q) and f s_cfar (q)) are output to the q-th peak extractor 218 . where q=1,2.
第qピーク抽出部218は、例えば、ドップラ周波数インデックスfs_cfar(q)に関する情報をドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(q))に設定する。また、第qピーク抽出部218は、例えば、距離インデックスfb_cfar(q)、及び、ドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(q))を、ドップラ判定部213cに出力する。また、第qピーク抽出部218は、例えば、距離インデックスfb_cfar(q)に加え、ドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(q))、及び、ドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(q))に対応する第qドップラ解析部210の出力を、方向推定部214cに出力する。ここで、q=1,2である。
The q-th peak extraction unit 218 sets, for example, information about the Doppler frequency index f s_cfar (q) to Doppler index information (f demul_Tx#1 (q)). Also, the q-th peak extraction unit 218 outputs, for example, the distance index f b_cfar (q) and the Doppler index information (f demul_Tx#1 (q)) to the
ドップラ判定部213cは、距離インデックスfb_cfar(1)とfb_cfar(2)とが共通である、第1ピーク抽出部218から出力されるドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(1))及び第2ピーク抽出部218から出力されるドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(2))を用いて、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Trs) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超えるドップラ周波数の物標が含まれる場合を想定したドップラ周波数を判定する。なお、ドップラ判定部213cの動作は、実施の形態1のドップラ判定部213の動作と同様であるため説明を省略する。
The
方向推定部214cは、第qピーク抽出部218からの距離インデックスfb_cfar(q)、ドップラインデックス情報(fdemul_Tx#1(q))に基づいて、第qドップラ解析部210の出力を抽出し、第q仮想受信アレー相関ベクトルhq(fb_cfar(q), fdemul_Tx#1(q), fdemul_Tx#2(q), ...,fdemul_Tx#Nt(q))を生成し、方向推定処理を行う。ここで、q=1,2である。
The
以上の動作により、送信アンテナが1個の場合(Nt-1)であるレーダ装置10(例えば、SIMOレーダ)でも、実施の形態1と同様の効果が得られる。 By the above operation, the same effects as in the first embodiment can be obtained even in the case of the radar device 10 (for example, SIMO radar) having one transmission antenna (Nt-1).
(バリエーション2)
上記各実施の形態では、レーダ装置10において、複数の送信アンテナ106からレーダ送信信号を同時に送信(ドップラ多重送信)する場合について説明したが、これに限定されず、例えば、複数の送信アンテナ106を切り替えてレーダ送信信号を送信してもよい。
(Variation 2)
In each of the above-described embodiments, a case has been described in which radar transmission signals are simultaneously transmitted (Doppler multiplex transmission) from a plurality of
例えば、図22に示すように、レーダ装置10は、2個の送信アンテナ106を切り替えてレーダ送信信号(例えば、チャープ信号)を送信する場合、1番目の送信アンテナ106(第1送信アンテナ)から、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を周期Trs1で送信し、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を周期Trs1で送信し、それらの送信信号の反射波から得られる受信信号に対して、実施の形態1と同様な処理を行ってよい。これにより、レーダ装置10は、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Trs1) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs)を超える場合でも、ドップラ周波数の判定を可能とする。ここで、Trs1は、1番目の送信アンテナ106から、第1チャープ信号を送信する周期(あるいは第2チャープ信号を送信する周期)である。
For example, as shown in FIG. 22 , when the
また、図22に示すように、レーダ装置10は、2番目の送信アンテナ106(第2送信アンテナ)から、中心周波数fc(1)の第1チャープ信号を周期Trs2で送信し、中心周波数fc(2)の第2チャープ信号を周期Trs2で送信し、それらの送信信号の反射波から得られる受信信号に対して、実施の形態1と同様な処理を行ってよい。これにより、レーダ装置10は、物標のドップラ周波数fd_TargetDopplerがドップラ周波数範囲-1/(2Trs2) ≦fd_TargetDoppler<1/(2Trs2)を超える場合でも、そのドップラ周波数の判定を可能とする。ここで、Trs2は2番目の送信アンテナ106から、第1チャープ信号を送信する周期(あるいは第2チャープ信号を送信する周期)である。
Further, as shown in FIG. 22, the
なお、レーダ送信信号の送信を切り替える送信アンテナ106の数は2個に限定されず、3個以上でもよい。
Note that the number of transmitting
以上、バリエーション2について説明した。
本開示の一実施例に係るレーダ装置において、レーダ送信部及びレーダ受信部は、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。また、本開示の一実施例に係るレーダ受信部において、方向推定部と、他の構成部とは、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。 In the radar device according to an embodiment of the present disclosure, the radar transmission section and the radar reception section may be individually arranged at physically separate locations. Also, in the radar receiver according to an embodiment of the present disclosure, the direction estimator and other components may be individually arranged at physically separate locations.
また、本開示の一実施例において、例えば、中心周波数fc(q)、送信アンテナ数Nt、受信アンテナ数Na、ドップラ多重数NDM、判定可能条件に関する値(α、Nc等)、位相回転に関する値(δ、φ0、δ、Δφ0、dpn等)、周波数に用いた数値は一例であり、それらの値に限定されない。 Further, in one embodiment of the present disclosure, for example, the center frequency f c (q), the number of transmitting antennas Nt, the number of receiving antennas Na, the Doppler multiplexing number N DM , the values related to the judgment possible conditions (α, N c, etc.), the phase Values related to rotation (δ, φ 0 , δ, Δφ 0 , dpn , etc. ) and numerical values used for frequency are examples, and are not limited to those values.
本開示の一実施例に係るレーダ装置は、図示しないが、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、およびRAM(Random Access Memory)等の作業用メモリを有する。この場合、上記した各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。但し、レーダ装置のハードウェア構成は、かかる例に限定されない。例えば、レーダ装置の各機能部は、集積回路であるIC(Integrated Circuit)として実現されてもよい。各機能部は、個別に1チップ化されてもよいし、その一部または全部を含むように1チップ化されてもよい。 Although not shown, the radar device according to an embodiment of the present disclosure includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) storing a control program, and a RAM (Random Access Memory). It has working memory. In this case, the functions of the respective units described above are realized by the CPU executing the control program. However, the hardware configuration of the radar device is not limited to this example. For example, each functional unit of the radar device may be implemented as an IC (Integrated Circuit), which is an integrated circuit. Each functional unit may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip so as to include a part or all of them.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Various embodiments have been described above with reference to the drawings, but it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present disclosure. Understood. Also, the components in the above embodiments may be combined arbitrarily without departing from the gist of the disclosure.
また、上述した実施の形態における「・・・部」という表記は、「・・・回路(circuitry)」、「・・・アッセンブリ」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。 In addition, the notation of "... part" in the above-described embodiment may be "... circuit (circuitry)", "... assembly", "... device", "... unit", or , “... module” may be substituted.
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。 In each of the above-described embodiments, the present disclosure has been described as an example configured using hardware, but the present disclosure can also be realized by software in cooperation with hardware.
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力端子と出力端子を備えてもよい。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Also, each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically implemented as an LSI, which is an integrated circuit. The integrated circuit may control each functional block used in the description of the above embodiments and may have an input terminal and an output terminal. These may be made into one chip individually, or may be made into one chip so as to include part or all of them. Although LSI is used here, it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサおよびメモリを用いて実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル プロセッサ(Reconfigurable Processor)を利用してもよい。 Also, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be implemented using a dedicated circuit or a general-purpose processor and memory. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after LSI manufacturing, and a reconfigurable processor (Reconfigurable Processor) that can reconfigure connections or settings of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。 Furthermore, if an integration technology that replaces the LSI appears due to advances in semiconductor technology or another derived technology, the technology may naturally be used to integrate the functional blocks. Application of biotechnology, etc. is possible.
<本開示のまとめ>
本開示の一実施例に係るレーダ装置は、送信周期毎に、第1中心周波数の第1送信信号、及び、前記第1中心周波数よりも高い中心周波数である第2中心周波数の第2送信信号を出力する送信回路と、前記第1送信信号と前記第2送信信号とを送信する送信アンテナと、を具備し、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(1+1/Nc)倍よりも高い周波数である(Ncは、所定期間内で前記第1送信信号及び前記第2送信信号のそれぞれが前記送信周期毎に送信される回数を示す整数)。
<Summary of this disclosure>
A radar apparatus according to an embodiment of the present disclosure is configured such that, for each transmission period, a first transmission signal having a first center frequency and a second transmission signal having a second center frequency, which is a center frequency higher than the first center frequency. and a transmitting antenna for transmitting the first transmission signal and the second transmission signal, wherein the second center frequency is (1+1/N c ) times the first center frequency ( Nc is an integer representing the number of times each of the first transmission signal and the second transmission signal is transmitted in each transmission period within a predetermined period).
本開示の一実施例において、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の1.25倍よりも低い周波数である。 In one embodiment of the present disclosure, the second center frequency is less than 1.25 times the first center frequency.
本開示の一実施例において、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(7/6)倍よりも低い周波数である。 In one embodiment of the present disclosure, the second center frequency is a frequency lower than (7/6) times the first center frequency.
本開示の一実施例において、前記送信アンテナは、前記送信周期毎に、前記第1送信信号と前記第2送信信号とを交互に送信する。 In one embodiment of the present disclosure, the transmitting antenna alternately transmits the first transmission signal and the second transmission signal in each transmission cycle.
本開示の一実施例において、前記送信アンテナは、前記送信周期毎に、前記第1送信信号と前記第2送信信号とを同時に送信する。 In one embodiment of the present disclosure, the transmitting antenna simultaneously transmits the first transmission signal and the second transmission signal in each transmission period.
本開示の一実施例において、前記送信アンテナは、複数の送信アンテナであり、前記複数の送信アンテナのうち、前記第1送信信号を送信する送信アンテナの数と、前記第2送信信号を送信する送信アンテナの数とは、同数または1つ異なる。 In one embodiment of the present disclosure, the transmitting antennas are a plurality of transmitting antennas, among the plurality of transmitting antennas, the number of transmitting antennas that transmit the first transmission signal and the number of transmitting antennas that transmit the second transmission signal The number of transmit antennas may be the same or different by one.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号、及び、前記第2送信信号が前記ターゲットに反射した第2反射波信号を受信する受信アンテナと、前記第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、前記判定回路は、前記第1反射波信号により観測される前記第1ドップラ周波数の第1ピーク位置を推定し、前記第1ピーク位置と、前記第1中心周波数と前記第2中心周波数との比率とに基づいて、前記第2ドップラ周波数の第2ピーク位置を推定し、前記第2ピーク位置と、前記第2反射波信号により観測される第3ピーク位置との一致度に基づいて、前記ターゲットのドップラ周波数の折り返し回数を判定する。 In an embodiment of the present disclosure, a receiving antenna for receiving a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target; A first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the first reflected wave signal, a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the second reflected wave signal, the first Doppler frequency and the second and a receiving circuit that determines the number of times the Doppler frequency is folded, the determining circuit estimating a first peak position of the first Doppler frequency observed by the first reflected wave signal. and estimating a second peak position of the second Doppler frequency based on the first peak position and the ratio between the first center frequency and the second center frequency; Based on the degree of matching with the third peak position observed by the second reflected wave signal, the number of folding times of the Doppler frequency of the target is determined.
本開示の一実施例において、前記送信アンテナは、複数の送信アンテナであり、前記送信回路は、前記複数の送信アンテナから送信される前記第1送信信号及び前記第2送信信号の少なくとも一つに、ドップラ周波数の折り返し回数の判定の対象となるドップラ周波数範囲を不等間隔に分割した間隔のドップラシフト量を付与する。 In one embodiment of the present disclosure, the transmitting antenna is a plurality of transmitting antennas, and the transmitting circuit is configured to transmit at least one of the first transmission signal and the second transmission signal transmitted from the plurality of transmitting antennas. , Doppler shift amounts are given at intervals obtained by dividing the Doppler frequency range for which the Doppler frequency folding count is determined into unequal intervals.
本開示の一実施例において、前記不等間隔に分割したドップラシフト量の間隔をΔfDDM=1/(Trs(Nt+δ))とした場合に(Ntは、前記複数の送信アンテナの数を示す整数、δは1以上の整数であり、Trsは前記第1送信信号及び前記第2送信信号のセットが送信される送信周期)、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数のNc/(Nc-(Nt+δ))倍よりも高い周波数である。 In one embodiment of the present disclosure, when the interval of the Doppler shift amount divided into the unequal intervals is Δf DDM =1/(T rs (N t + δ)) (Nt is the number of the plurality of transmitting antennas is an integer greater than or equal to 1, Trs is a transmission cycle in which the set of the first transmission signal and the second transmission signal is transmitted), and the second center frequency is the first center frequency are frequencies higher than N c /(N c -(N t +δ)) times of .
本開示の一実施例において、前記第1送信信号が複数のターゲットに反射した複数の第1反射波信号、及び、前記第2送信信号が前記複数のターゲットに反射した複数の第2反射波信号を受信する受信アンテナと、前記複数の第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記複数の第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、前記判定回路は、前記第1ドップラ解析回路及び前記第2ドップラ解析回路のうち、前記第1反射波信号及び前記第2反射波信号が分離されるドップラ解析回路の推定したドップラ周波数に基づいて、前記複数のターゲット間のピーク位置の間隔と、前記ドップラシフト量の間隔とに基づいて、前記複数のターゲットそれぞれのドップラ周波数の折り返し回数を判定する。 In an embodiment of the present disclosure, a plurality of first reflected wave signals reflected by the plurality of targets of the first transmission signal and a plurality of second reflected wave signals of the second transmission signal reflected by the plurality of targets a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the plurality of first reflected wave signals; and a second Doppler analysis for estimating a second Doppler frequency from the plurality of second reflected wave signals. and a determination circuit that determines the number of times of folding of the first Doppler frequency and the second Doppler frequency, wherein the determination circuit includes the first Doppler analysis circuit and the second Doppler analysis circuit. Based on the Doppler frequency estimated by a Doppler analysis circuit that separates the first reflected wave signal and the second reflected wave signal, among the Doppler analysis circuits, the interval between peak positions between the plurality of targets and the Doppler shift The number of Doppler frequency folds for each of the plurality of targets is determined based on the distance between the quantities.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号が複数のターゲットに反射した複数の第1反射波信号、及び、前記第2送信信号が前記複数のターゲットに反射した複数の第2反射波信号を受信する受信アンテナと、前記複数の第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記複数の第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、前記受信回路は、前記第1ドップラ解析回路及び前記第2ドップラ解析回路のうち、前記第1反射波信号及び前記第2反射波信号が分離されるドップラ解析回路の推定したドップラ周波数に基づいて、方向推定を行う方向推定回路を、更に具備する。 In an embodiment of the present disclosure, a plurality of first reflected wave signals reflected by the plurality of targets of the first transmission signal and a plurality of second reflected wave signals of the second transmission signal reflected by the plurality of targets a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the plurality of first reflected wave signals; and a second Doppler analysis for estimating a second Doppler frequency from the plurality of second reflected wave signals. and a determination circuit for determining the number of times of folding of the first Doppler frequency and the second Doppler frequency, wherein the receiving circuit comprises the first Doppler analysis circuit and the second Doppler analysis circuit. Among the Doppler analysis circuits, a direction estimation circuit for estimating a direction based on the Doppler frequency estimated by the Doppler analysis circuit that separates the first reflected wave signal and the second reflected wave signal is further provided.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号、及び、前記第2送信信号が前記ターゲットに反射した第2反射波信号を受信する受信アンテナと、前記第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、前記受信アンテナは、第1受信アンテナと、第2受信アンテナとを含み、前記第1ドップラ解析回路は、偶数番目及び奇数番目の何れか一方の送信周期において前記第1受信アンテナで受信された前記第1反射波信号を処理し、偶数番目及び奇数番目の何れか他方の送信周期において前記第2受信アンテナで受信された前記第1反射波信号を処理し、前記第2ドップラ解析回路は、前記一方の送信周期において前記第2受信アンテナで受信された前記第2反射波信号を処理し、前記他方の送信周期において前記第1受信アンテナで受信された前記第2反射波信号を処理する。 In an embodiment of the present disclosure, a receiving antenna for receiving a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target; A first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the first reflected wave signal, a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the second reflected wave signal, the first Doppler frequency and the second a determination circuit that determines the number of Doppler frequency folding times, the receiving antenna includes a first receiving antenna and a second receiving antenna, and the first Doppler analysis circuit includes: processing the first reflected wave signal received by the first receiving antenna in one of the even-numbered and odd-numbered transmission periods, and processing the first reflected wave signal received by the first receiving antenna in one of the even-numbered and odd-numbered transmission periods; The second Doppler analysis circuit processes the second reflected wave signal received by the second receiving antenna in the one transmission period, and processes the second reflected wave signal received by the second receiving antenna in the one transmission period. Processing the second reflected wave signal received by the first receiving antenna in a transmission period.
本開示の一実施例において、受信アンテナと、偶数番目及び奇数番目の何れか一方の送信周期において、前記受信アンテナで受信した信号に対して前記第1送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号を出力し、偶数番目及び奇数番目の何れか他方の送信周期において、前記受信アンテナで受信した信号に対して前記第2送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第2送信信号がターゲットに反射した第2反射波信号を出力する第1受信回路と、前記一方の送信周期において、前記受信アンテナで受信した信号に対して前記第2送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第2反射波信号を出力し、前記他方の送信周期において、前記受信アンテナで受信した信号に対して前記第1送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第1反射波信号を出力する第2受信回路と、を更に具備する。 In an embodiment of the present disclosure, by mixing a signal received by a receiving antenna and a signal received by the receiving antenna using the first transmission signal in one of even-numbered and odd-numbered transmission periods, Outputting a first reflected wave signal in which the first transmission signal is reflected by the target, and using the second transmission signal for the signal received by the reception antenna in the other of the even-numbered and odd-numbered transmission periods a first receiving circuit for outputting a second reflected wave signal in which the second transmission signal is reflected by a target by mixing; The second reflected wave signal is output by mixing using the signal, and the signal received by the receiving antenna is mixed using the first transmission signal in the other transmission period. and a second receiving circuit that outputs the first reflected wave signal.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号及び前記第2送信信号はチャープ信号であり、前記第1中心周波数のチャープ信号と、前記第2中心周波数のチャープ信号とで、周波数掃引帯域幅が同一である。 In one embodiment of the present disclosure, the first transmission signal and the second transmission signal are chirp signals, and the chirp signal of the first center frequency and the chirp signal of the second center frequency are frequency swept bandwidths are identical.
本開示の一実施例において、前記第1中心周波数のチャープ信号と、前記第2中心周波数のチャープ信号とで、周波数掃引時間が異なる。 In one embodiment of the present disclosure, the chirp signal with the first center frequency and the chirp signal with the second center frequency have different frequency sweep times.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号を受信する第1受信アンテナと、前記第2送信信号が前記ターゲットに反射した第2反射波信号を受信する第2受信アンテナと、前記第1反射波信号を処理する第1受信回路と、前記第2反射波信号を処理する第2受信回路と、を更に具備し、前記送信回路は、前記第1送信信号を出力する第1送信回路と、前記第2送信信号を出力する第2送信回路と、を含み、前記送信アンテナは、前記第1送信信号を送信する第1送信アンテナと、前記第2送信信号を送信する第2送信アンテナと、を含み、前記第1送信アンテナと、前記第1送信回路と、前記第1受信アンテナと、前記第1受信回路とは、第1チップに含まれ、前記第2送信アンテナと、前記第2送信回路と、前記第2受信アンテナと、前記第2受信回路とは、第2チップに含まれる。 In one embodiment of the present disclosure, a first receiving antenna receives a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target, and a second reception antenna receives a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target. a second receiving antenna, a first receiving circuit that processes the first reflected wave signal, and a second receiving circuit that processes the second reflected wave signal; a first transmission circuit that outputs a transmission signal; and a second transmission circuit that outputs the second transmission signal, wherein the transmission antenna includes the first transmission antenna that transmits the first transmission signal and the second transmission antenna a second transmitting antenna that transmits a transmission signal, wherein the first transmitting antenna, the first transmitting circuit, the first receiving antenna, and the first receiving circuit are included in a first chip; The second transmitting antenna, the second transmitting circuit, the second receiving antenna, and the second receiving circuit are included in a second chip.
本開示の一実施例において、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号、及び、前記第2送信信号が前記ターゲットに反射した第2反射波信号を受信する第1受信アンテナと、前記第1反射波信号、及び、前記第2反射波信号を受信する第2受信アンテナと、偶数番目及び奇数番目の何れか一方の送信周期において、前記第1受信アンテナで受信した前記第1反射波信号を処理し、偶数番目及び奇数番目の何れか他方の送信周期において、前記第1受信アンテナで受信した前記第2反射波信号を処理する第1受信回路と、前記一方の送信周期において、前記第2受信アンテナで受信した前記第2反射波信号を処理し、前記他方の送信周期において、前記第2受信アンテナで受信した前記第1反射波信号を処理する第2受信回路と、を更に具備し、前記送信回路は、前記第1送信信号を出力する第1送信回路と、前記第2送信信号を出力する第2送信回路と、を含み、前記送信アンテナは、前記第1送信信号を送信する第1送信アンテナと、前記第2送信信号を送信する第2送信アンテナと、を含み、前記第1送信アンテナと、前記第1送信回路と、前記第1受信アンテナと、前記第1受信回路とは、第1チップに含まれ、前記第2送信アンテナと、前記第2送信回路と、前記第2受信アンテナと、前記第2受信回路とは、第2チップに含まれる。 In one embodiment of the present disclosure, a first receiving antenna that receives a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target , a second receiving antenna for receiving the first reflected wave signal and the second reflected wave signal; a first receiving circuit that processes a reflected wave signal and processes the second reflected wave signal received by the first receiving antenna in the other of even-numbered and odd-numbered transmission periods; a second receiving circuit for processing the second reflected wave signal received by the second receiving antenna and processing the first reflected wave signal received by the second receiving antenna in the other transmission cycle; Further, the transmission circuit includes a first transmission circuit that outputs the first transmission signal and a second transmission circuit that outputs the second transmission signal, and the transmission antenna is configured to output the first transmission signal. and a second transmitting antenna for transmitting the second transmission signal, wherein the first transmitting antenna, the first transmitting circuit, the first receiving antenna, the first The receiving circuit is included in a first chip, and the second transmitting antenna, the second transmitting circuit, the second receiving antenna, and the second receiving circuit are included in a second chip.
本開示の一実施例において、第1中心周波数の第1送信信号、及び、前記第1中心周波数よりも高い中心周波数である第2中心周波数の第2送信信号に、ドップラ周波数の折り返し回数の判定の対象となるドップラ周波数範囲を不等間隔に分割した間隔のドップラシフト量を付与する送信回路と、前記ドップラシフト量が付与された前記第1送信信号と前記第2送信信号とを送信する複数の送信アンテナと、を具備し、前記送信回路は、送信周期毎に、前記第1送信信号及び前記第2送信信号を出力し、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(1+1/Nc)倍よりも高い周波数であり(Ncは、所定期間内で前記第1送信信号及び前記第2送信信号のそれぞれが前記送信周期毎に送信される回数を示す整数)、前記不等間隔に分割したドップラシフト量の間隔をΔfDDM=1/(Trs(Nt+δ))とした場合に(Ntは、前記複数の送信アンテナの数を示す整数、δは1以上の整数であり、Trsは前記第1送信信号及び前記第2送信信号のセットが送信される送信周期)、前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数のNc/(Nc-(Nt+δ))倍よりも高い周波数である。 In one embodiment of the present disclosure, determining the number of times Doppler frequency folds are applied to a first transmission signal having a first center frequency and a second transmission signal having a second center frequency having a center frequency higher than the first center frequency. a transmission circuit that imparts a Doppler shift amount at intervals obtained by dividing a Doppler frequency range to be processed into non-equidistant intervals; and a transmission antenna, wherein the transmission circuit outputs the first transmission signal and the second transmission signal in each transmission period, and the second center frequency is (1+1/ N c ) frequency higher than twice (N c is an integer indicating the number of times each of the first transmission signal and the second transmission signal is transmitted in each transmission cycle within a predetermined period), and the unequal When the interval of the Doppler shift amount divided into intervals is Δf DDM =1/(T rs (N t + δ)) (Nt is an integer indicating the number of the plurality of transmitting antennas, δ is an integer of 1 or more where T rs is the transmission period during which the set of the first transmission signal and the second transmission signal is transmitted), and the second center frequency is N c /(N c −(N t ) of the first center frequency +δ)) times higher frequency.
本開示は、広角範囲を検知するレーダ装置として好適である。 The present disclosure is suitable as a radar device that detects a wide-angle range.
10,10a,10b,10c レーダ装置
100,100a,100b,100c レーダ送信部
101 レーダ送信信号生成部
102 変調信号発生部
103 VCO
104 信号生成制御部
105 ドップラシフト部
106,106c 送信アンテナ
200,200a,200b,200c レーダ受信部
201 アンテナ系統処理部
202 受信アンテナ
203 受信無線部
204 ミキサ部
205 LPF
206 信号処理部
207 A/D変換部
208 ビート周波数解析部
209,217 出力切替部
210 ドップラ解析部
211 CFAR部
212 ドップラ多重分離部
213,213c ドップラ判定部
214,214c 方向推定部
215 同期信号生成部
216 切替部
218 ピーク抽出部
104 signal
206 signal processing unit 207 A/
Claims (18)
前記第1送信信号と前記第2送信信号とを送信する送信アンテナと、
を具備し、
前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(1+1/Nc)倍よりも高い周波数である(Ncは、所定期間内で前記第1送信信号及び前記第2送信信号のそれぞれが前記送信周期毎に送信される回数を示す整数)、
レーダ装置。 a transmission circuit that outputs a first transmission signal with a first center frequency and a second transmission signal with a second center frequency that is higher than the first center frequency in each transmission period;
a transmitting antenna that transmits the first transmission signal and the second transmission signal;
and
The second center frequency is a frequency higher than (1+1/N c ) times the first center frequency (N c is a frequency in which each of the first transmission signal and the second transmission signal is the above frequency within a predetermined period of time). an integer indicating the number of transmissions per transmission cycle),
radar equipment.
請求項1に記載のレーダ装置。 The second center frequency is a frequency lower than 1.25 times the first center frequency.
The radar device according to claim 1.
請求項1に記載のレーダ装置。 The second center frequency is a frequency lower than (7/6) times the first center frequency.
The radar device according to claim 1.
請求項1に記載のレーダ装置。 The transmitting antenna alternately transmits the first transmission signal and the second transmission signal in each transmission cycle,
The radar device according to claim 1.
請求項1に記載のレーダ装置。 the transmitting antenna simultaneously transmits the first transmission signal and the second transmission signal in each transmission period;
The radar device according to claim 1.
前記複数の送信アンテナのうち、前記第1送信信号を送信する送信アンテナの数と、前記第2送信信号を送信する送信アンテナの数とは、同数または1つ異なる、
請求項5に記載のレーダ装置。 the transmitting antenna is a plurality of transmitting antennas,
Among the plurality of transmitting antennas, the number of transmitting antennas for transmitting the first transmission signal and the number of transmitting antennas for transmitting the second transmission signal are the same or different by one,
The radar device according to claim 5.
前記第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、
前記判定回路は、
前記第1反射波信号により観測される前記第1ドップラ周波数の第1ピーク位置を推定し、
前記第1ピーク位置と、前記第1中心周波数と前記第2中心周波数との比率とに基づいて、前記第2ドップラ周波数の第2ピーク位置を推定し、
前記第2ピーク位置と、前記第2反射波信号により観測される第3ピーク位置との一致度に基づいて、前記ターゲットのドップラ周波数の折り返し回数を判定する、
請求項1に記載のレーダ装置。 a receiving antenna for receiving a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target;
a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the first reflected wave signal; a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the second reflected wave signal; and a receiving circuit including a determination circuit that determines the number of times the two Doppler frequencies are folded,
The determination circuit is
estimating a first peak position of the first Doppler frequency observed by the first reflected wave signal;
estimating a second peak position of the second Doppler frequency based on the first peak position and the ratio between the first center frequency and the second center frequency;
Determining the number of folds of the Doppler frequency of the target based on the degree of matching between the second peak position and the third peak position observed by the second reflected wave signal;
The radar device according to claim 1.
前記送信回路は、前記複数の送信アンテナから送信される前記第1送信信号及び前記第2送信信号の少なくとも一つに、ドップラ周波数の折り返し回数の判定の対象となるドップラ周波数範囲を不等間隔に分割した間隔のドップラシフト量を付与する、
請求項1に記載のレーダ装置。 the transmitting antenna is a plurality of transmitting antennas,
The transmission circuit is configured to distribute Doppler frequency ranges for determination of the number of times of Doppler frequency folding at unequal intervals in at least one of the first transmission signal and the second transmission signal transmitted from the plurality of transmission antennas. Give the Doppler shift amount of the divided interval,
The radar device according to claim 1.
前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の
請求項8に記載のレーダ装置。 The interval of the Doppler shift amount divided into unequal intervals is
The second center frequency is less than the first center frequency
The radar device according to claim 8.
前記複数の第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記複数の第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、
前記判定回路は、前記第1ドップラ解析回路及び前記第2ドップラ解析回路のうち、前記第1反射波信号及び前記第2反射波信号が分離されるドップラ解析回路の推定したドップラ周波数に基づいて、前記複数のターゲット間のピーク位置の間隔と、前記ドップラシフト量の間隔とに基づいて、前記複数のターゲットそれぞれのドップラ周波数の折り返し回数を判定する、
請求項9に記載のレーダ装置。 a receiving antenna for receiving a plurality of first reflected wave signals resulting from reflection of the first transmission signal from the plurality of targets and a plurality of second reflected wave signals resulting from the reflection of the second transmission signal from the plurality of targets;
a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the plurality of first reflected wave signals; a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the plurality of second reflected wave signals; and the first Doppler a receiver circuit including a determination circuit that determines the frequency and the number of times of folding of the second Doppler frequency,
The determination circuit, of the first Doppler analysis circuit and the second Doppler analysis circuit, separates the first reflected wave signal and the second reflected wave signal based on the Doppler frequency estimated by the Doppler analysis circuit, Determining the number of Doppler frequency loopbacks for each of the plurality of targets based on the interval of peak positions between the plurality of targets and the interval of the Doppler shift amount;
A radar device according to claim 9 .
前記複数の第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記複数の第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、
前記受信回路は、前記第1ドップラ解析回路及び前記第2ドップラ解析回路のうち、前記第1反射波信号及び前記第2反射波信号が分離されるドップラ解析回路の推定したドップラ周波数に基づいて、方向推定を行う方向推定回路を、更に具備する、
請求項9に記載のレーダ装置。 a receiving antenna for receiving a plurality of first reflected wave signals resulting from reflection of the first transmission signal from the plurality of targets and a plurality of second reflected wave signals resulting from the reflection of the second transmission signal from the plurality of targets;
a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the plurality of first reflected wave signals; a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the plurality of second reflected wave signals; and the first Doppler a receiver circuit including a determination circuit that determines the frequency and the number of times of folding of the second Doppler frequency,
The receiving circuit, of the first Doppler analysis circuit and the second Doppler analysis circuit, based on the Doppler frequency estimated by the Doppler analysis circuit that separates the first reflected wave signal and the second reflected wave signal, further comprising a direction estimation circuit that performs direction estimation;
A radar device according to claim 9 .
前記第1反射波信号から第1ドップラ周波数を推定する第1ドップラ解析回路と、前記第2反射波信号から第2ドップラ周波数を推定する第2ドップラ解析回路と、前記第1ドップラ周波数及び前記第2ドップラ周波数の折り返し回数を判定する判定回路と、を含む受信回路と、をさらに具備し、
前記受信アンテナは、第1受信アンテナと、第2受信アンテナとを含み、
前記第1ドップラ解析回路は、偶数番目及び奇数番目の何れか一方の送信周期において前記第1受信アンテナで受信された前記第1反射波信号を処理し、偶数番目及び奇数番目の何れか他方の送信周期において前記第2受信アンテナで受信された前記第1反射波信号を処理し、
前記第2ドップラ解析回路は、前記一方の送信周期において前記第2受信アンテナで受信された前記第2反射波信号を処理し、前記他方の送信周期において前記第1受信アンテナで受信された前記第2反射波信号を処理する、
請求項5に記載のレーダ装置。 a receiving antenna for receiving a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target;
a first Doppler analysis circuit for estimating a first Doppler frequency from the first reflected wave signal; a second Doppler analysis circuit for estimating a second Doppler frequency from the second reflected wave signal; and a receiving circuit including a determination circuit that determines the number of times the two Doppler frequencies are folded,
The receiving antennas include a first receiving antenna and a second receiving antenna,
The first Doppler analysis circuit processes the first reflected wave signal received by the first receiving antenna in one of the even-numbered and odd-numbered transmission periods, processing the first reflected wave signal received by the second receiving antenna in a transmission period;
The second Doppler analysis circuit processes the second reflected wave signal received by the second reception antenna in the one transmission period, and processes the second reflected wave signal received by the first reception antenna in the other transmission period. 2 processing the reflected wave signal,
The radar device according to claim 5.
第1の周期毎に、前記第1の受信アンテナで受信した信号に対して前記第1送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第1送信信号がターゲットに反射した第1反射波信号を出力し、前記第1の周期と異なる第2の周期毎に、前記第1の受信アンテナで受信した信号に対して前記第2送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第2送信信号がターゲットに反射した第2反射波信号を出力する第1受信回路と、
前記第1の周期毎に、前記第2の受信アンテナで受信した信号に対して前記第2送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第2反射波信号を出力し、前記第2の周期毎に、前記第2の受信アンテナで受信した信号に対して前記第1送信信号を用いてミキシングすることにより、前記第1反射波信号を出力する第2受信回路と、を更に具備する、
請求項5に記載のレーダ装置。 a plurality of receive antennas including a first receive antenna and a second receive antenna;
By mixing the signal received by the first receiving antenna with the first transmission signal every first period, a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by the target is output. and mixing the signal received by the first receiving antenna with the second transmission signal in each second period different from the first period, so that the second transmission signal reaches the target. a first receiving circuit that outputs a reflected second reflected wave signal;
outputting the second reflected wave signal by mixing the signal received by the second receiving antenna with the second transmission signal every the first period; and a second receiving circuit that outputs the first reflected wave signal by mixing the signal received by the second receiving antenna with the first transmission signal,
The radar device according to claim 5.
前記第1中心周波数のチャープ信号と、前記第2中心周波数のチャープ信号とで、周波数掃引帯域幅が同一である、
請求項1に記載のレーダ装置。 the first transmission signal and the second transmission signal are chirp signals;
The chirp signal with the first center frequency and the chirp signal with the second center frequency have the same frequency sweep bandwidth.
The radar device according to claim 1.
請求項14に記載のレーダ装置。 The frequency sweep time differs between the chirp signal with the first center frequency and the chirp signal with the second center frequency.
15. A radar system according to claim 14.
前記第2送信信号が前記ターゲットに反射した第2反射波信号を受信する第2受信アンテナと、
前記第1反射波信号を処理する第1受信回路と、
前記第2反射波信号を処理する第2受信回路と、を更に具備し、
前記送信回路は、前記第1送信信号を出力する第1送信回路と、前記第2送信信号を出力する第2送信回路と、を含み、
前記送信アンテナは、前記第1送信信号を送信する第1送信アンテナと、前記第2送信信号を送信する第2送信アンテナと、を含み、
前記第1送信アンテナと、前記第1送信回路と、前記第1受信アンテナと、前記第1受信回路とは、第1チップに含まれ、
前記第2送信アンテナと、前記第2送信回路と、前記第2受信アンテナと、前記第2受信回路とは、第2チップに含まれる、
請求項5に記載のレーダ装置。 a first receiving antenna that receives a first reflected wave signal that is the first transmission signal reflected by a target;
a second receiving antenna that receives a second reflected wave signal that is the second transmission signal reflected by the target;
a first receiving circuit that processes the first reflected wave signal;
and a second receiving circuit that processes the second reflected wave signal,
The transmission circuit includes a first transmission circuit that outputs the first transmission signal and a second transmission circuit that outputs the second transmission signal,
the transmitting antenna includes a first transmitting antenna that transmits the first transmission signal and a second transmitting antenna that transmits the second transmission signal;
the first transmitting antenna, the first transmitting circuit, the first receiving antenna, and the first receiving circuit are included in a first chip;
The second transmitting antenna, the second transmitting circuit, the second receiving antenna, and the second receiving circuit are included in a second chip,
The radar device according to claim 5.
前記第1反射波信号、及び、前記第2反射波信号を受信する第2受信アンテナと、
偶数番目及び奇数番目の何れか一方の送信周期において、前記第1受信アンテナで受信した前記第1反射波信号を処理し、偶数番目及び奇数番目の何れか他方の送信周期において、前記第1受信アンテナで受信した前記第2反射波信号を処理する第1受信回路と、
前記一方の送信周期において、前記第2受信アンテナで受信した前記第2反射波信号を処理し、前記他方の送信周期において、前記第2受信アンテナで受信した前記第1反射波信号を処理する第2受信回路と、
を更に具備し、
前記送信回路は、前記第1送信信号を出力する第1送信回路と、前記第2送信信号を出力する第2送信回路と、を含み、
前記送信アンテナは、前記第1送信信号を送信する第1送信アンテナと、前記第2送信信号を送信する第2送信アンテナと、を含み、
前記第1送信アンテナと、前記第1送信回路と、前記第1受信アンテナと、前記第1受信回路とは、第1チップに含まれ、
前記第2送信アンテナと、前記第2送信回路と、前記第2受信アンテナと、前記第2受信回路とは、第2チップに含まれる、
請求項5に記載のレーダ装置。 a first receiving antenna for receiving a first reflected wave signal of the first transmission signal reflected by a target and a second reflected wave signal of the second transmission signal reflected by the target;
a second receiving antenna that receives the first reflected wave signal and the second reflected wave signal;
processing the first reflected wave signal received by the first receiving antenna in one of the even-numbered and odd-numbered transmission periods, and processing the first reflected wave signal in the other of the even-numbered and odd-numbered transmission periods; a first receiving circuit that processes the second reflected wave signal received by an antenna;
processing the second reflected wave signal received by the second receiving antenna in the one transmission cycle, and processing the first reflected wave signal received by the second receiving antenna in the other transmission cycle; 2 receiving circuit;
further comprising
The transmission circuit includes a first transmission circuit that outputs the first transmission signal and a second transmission circuit that outputs the second transmission signal,
the transmitting antenna includes a first transmitting antenna that transmits the first transmission signal and a second transmitting antenna that transmits the second transmission signal;
the first transmitting antenna, the first transmitting circuit, the first receiving antenna, and the first receiving circuit are included in a first chip;
The second transmitting antenna, the second transmitting circuit, the second receiving antenna, and the second receiving circuit are included in a second chip,
The radar device according to claim 5.
前記ドップラシフト量が付与された前記第1送信信号と前記第2送信信号とを送信する複数の送信アンテナと、
を具備し、
前記送信回路は、送信周期毎に、前記第1送信信号及び前記第2送信信号を出力し、
前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の(1+1/Nc)倍よりも高い周波数であり(Ncは、所定期間内で前記第1送信信号及び前記第2送信信号のそれぞれが前記送信周期毎に送信される回数を示す整数)、
前記不等間隔に分割したドップラシフト量の間隔を
前記第2中心周波数は、前記第1中心周波数の
レーダ装置。 A Doppler frequency range subject to determination of the number of Doppler frequency folding times is added to a first transmission signal having a first center frequency and a second transmission signal having a second center frequency having a center frequency higher than the first center frequency. a transmission circuit that imparts Doppler shift amounts at intervals divided into unequal intervals;
a plurality of transmitting antennas for transmitting the first transmission signal and the second transmission signal to which the Doppler shift amount has been added;
and
The transmission circuit outputs the first transmission signal and the second transmission signal for each transmission cycle,
The second center frequency is a frequency higher than (1+1/ Nc ) times the first center frequency ( Nc is a frequency in which each of the first transmission signal and the second transmission signal is the above frequency within a predetermined period of time). an integer indicating the number of transmissions per transmission cycle),
The interval of the Doppler shift amount divided into unequal intervals is
The second center frequency is less than the first center frequency
radar equipment.
Priority Applications (3)
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