JP2701107B2 - Fmレーダ装置 - Google Patents

Fmレーダ装置

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JP2701107B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の追突防止用警報
システムなとに利用されるFMレーダ装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】乗用車などの車両に搭載され追突や衝突
防止用警報装置などに利用される車載レーダ装置は、数
十cm程度の至近距離をも検出対象とすることから極め
て高い分解能が必要とされ、この点からパルスレーダの
形態よりもFMレーダの形態が好ましい。また、先行車
両などの標的までの最遠測定範囲はたかだか数百mであ
るため、既存のマイクロ波帯の通信施設などとの干渉を
回避する点からも、アンテナの小型化を図る点からも、
ミリ波帯の利用が好ましい。
【0003】音波などを用いるパルスレーダ装置につい
ては、各車両に搭載されたレーダ装置相互間の干渉を回
避するための方法が特開昭61ー79177号公報など
に開示されている。この方法によれば、各レーダ装置が
パルス信号をランダムなパターンで放射して反射波を受
信し、放射パルスのパターンと受信パルスのパターンと
を照合し、照合一致か否かによって障害物の有無を判定
し、障害物有りと判定した場合には障害物との距離など
を検出する技術思想が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】FMレーダ装置では、
ビート周波数をFFTによって検出している関係上、ビ
ート信号を少なくとも1サイクルにわたって発生させる
必要があるが、この1サイクルの期間は障害物の接近に
つれてビート周波数が低下するため相当長くなる。この
結果、パルスレーダの場合の最小放射期間、すなわち放
射パルス幅に比べてFM信号の最小放射期間は相当長く
なる。放射タイミングをランダム化するには放射タイミ
ングを最小放射期間の何十倍にもわたってばらつかせる
ことが必要になるが、FMレーダ装置においてそのよう
なランダム化を指向すると長期間にわたって測定結果が
得られなくなるおそれがあり、応答性が低下するという
問題が生ずる。すなわち、FMレーダ装置については、
上記パルスレーダ装置の手法をそのまま踏襲することに
は問題がある。
【0005】また、上記従来のパルスレーダ装置では、
乱数表とタイマとをソフトウェアで制御することにより
ランダムなパルスパターンを発生させているので、この
ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサの負担が過
大になるという問題もある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のFMレーダ装置
は、FM信号の増減周期よりも長い放射可能期間で時間
軸を区切り、各放射可能期間のそれぞれについてFM信
号を少なくとも1回放射するか否かに関する規則を少な
くとも一つ設定し、この設定した規則の一つに従って前
記FM信号を選択的に放射する手段と、ビート信号の周
波数又はこれに基づく距離の検出結果を最新の所定個数
にわたって検査しこれらに含まれる特殊なものを他のレ
ーダ装置との干渉によって生じた偽の検出結果と見做し
て検出結果から除外する検査手段を備えている。
【0007】
【作用】すなわち、本発明のFMレーダ装置は、FM信
号の変調周期よりも長い放射可能期間が所定数連続した
期間を繰り返し周期として設定し、各放射可能期間のそ
れぞれについてFM信号を少なくとも1回放射するか否
かに関する規則を少なくとも一つ設定し、この設定した
規則の一つに従ってFM信号を放射する手段を備えるこ
とにより、より完全なランダム化を指向するのではなく
一定の繰り返し周期を有する擬似ランダム化の構成を採
用し、応答性の低下を回避している。そして、この擬似
ランダム化に伴って相当程度の頻度で発生する装置間の
干渉のもとで一定の測定精度を確保するために、検出結
果を最新の所定個数にわたって検査しこれらに含まれる
特殊なものを他のレーダ装置との混信によって生じた偽
の検出結果と見做して検出結果から除外する検査手段を
備える。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のFMレーダ装置
の構成を示すブロック図であり、11はFM発振器、1
2は変調信号発生器、13は方向性結合器、14は送信
アンテナ、15は受信アンテナ、16は混合器、17は
FFT処理部、18はマイクロプロセッサ、19は表示
部、20はゲート回路、21は擬似ランダムパルス発生
器である。
【0009】FM発振器11は、変調信号発生器12か
ら出力される三角波形の電圧を受け、この電圧に比例し
て周波数が直線的に増減されるミリ波帯のFM信号を発
生する。FM発振器11から出力されるFM信号は、擬
似ランダムパルス発生器21から出力される擬似ランダ
ムパターンのゲートパルスGPによって開閉されるゲー
ト回路20を通過し、方向性結合器13を通って送信ア
ンテナ14に供給され、外部に放射される。
【0010】受信アンテナ15に受信された物体からの
反射波は、混合器16の一方の入力端子に供給され、他
方の入力端子に方向性結合器13から供給されるFM信
号と混合され、周波数が物体との距離に応じて変化する
ビート信号を発生させる。このビート信号は、FFT処
理部17に供給され、その周波数が検出される。検出さ
れた周波数はディジタル信号としてマイクロプロセッサ
18に供給され、ここで最新の複数個の検出結果につい
ての平均値となり、表示部19に表示される。
【0011】図1の擬似ランダムパルス発生器21は、
排他的論理和ゲートによる帰還ループを有するシフトレ
ジスタから構成されている。シフトレジスタの段数とし
ては8段程度以上が好適であるが、ここでは、説明の便
宜上、シフトレジスタの段数を4段にした場合を例にと
ると、図2(A)に示すように、4個のフリップフロッ
プa,b,c,dが縦列接続されたシフトレジスタ21
0と、排他的論理和ゲート211による帰還ループと、
出力端子212とから構成される。この擬似ランダムパ
ルス発生器21は、帰還ループを種々変更することによ
り、例えば、図2(B)のように変更することにより、
異なるパターンの擬似ランダムパルスを発生させること
ができる。
【0012】これらの擬似ランダムパターンは、量産す
るFMレーダ装置を群分けし、群別に割振られる。従っ
て、相互の干渉が問題となる近接車両群に搭載されるF
Mレーダ装置群が異なる擬似ランダムパターンを持つ場
合もあれば、同一の擬似ランダムパターンを持つ場合も
ある。
【0013】擬似ランダムパルス発生器21の各段のフ
リップフロップに保持された2値信号は、クロック信号
CKの立ち上がりに同期して順次後段にシフトされてゆ
く。フリップフロップの初期値を最前段のみ“1”とし
た場合、図2(A)の構成の擬似ランダムパルス発生器
21から出力されるゲートパルスGP11を、図3に例示
する。このゲートパルスが“1”に変化する最小1クロ
ック周期にわたって、FM発振器11から出力されるF
M信号がゲート回路20を通過し、図3の波形FMS1
に例示する離散的なFM信号となって送信アンテナから
放射される。
【0014】クロック周期で定まるゲートパルスGPの
最小幅は、FM信号の増減周期の5倍に設定されており
送信アンテナから放射されるFM信号の周波数は、図3
に示す三角形状の変調信号Mに応じて増減を繰り返す。
この5サイクルの増減周期を含むゲートパルスGPの最
小幅は、このゲートパルスGPが“1”か“0”かに応
じてFM信号の放射が許容されたり禁止されたりするこ
とから放射可能期間と称するすなわち、このゲートパ
ルスGPは、時間軸を区切る各放射可能期間のそれぞれ
についてFM信号を少なくとも1回放射するか否かに関
する規則である。一つの放射可能期間内の5サイクルの
増減周期にわたって放射されるFM信号のうち、適宜な
1サイクル、例えば最終の5サイクル目のFM信号につ
いてビート周波数の検出が行われる。先行の4サイクル
の期間内は、このレーダ装置内の各回路の感度調整など
のトレーニングに利用される。この先行の何サイクルか
を感度調整などのトレーニングに割当てる構成の詳細に
ついては、必要に応じて、本出願人が平成4年3月24
付で出願した「周波数逓倍回路」と題する特許出願の明
細書を参照されたい。
【0015】図3の波形GP12は、ゲートパルスGP11
と同一の擬似ランダムパターンのもとに最小ゲートパル
ス幅の2倍だけずれたタイミングで出力される他のゲー
トパルスを示している。ゲートパルスGP11とGP12
もとに動作するFMレーダ装置どうしが互いに接近した
場合、斜線を付したFM信号の放射期間については干渉
のおそれが生ずるものの、その他の放射期間については
干渉のおそれが全くない。
【0016】図3のゲートパルスGP21は、図2(B)
に示した異なる構成の擬似ランダムパルス発生器からゲ
ートパルスGP11とたまたま同一タイミングで出力され
る場合を例示している。ゲートパルスGP11とGP21
もとに動作するFMレーダ装置どうしが互いに接近した
場合、斜線を付したFM信号の放射期間については干渉
のおそれが生ずるものの、その他の放射期間については
干渉のおそれが全くない。
【0017】FMレーダ間の干渉のおそれを更に軽減す
るため、“1”の連続を防止するための回路をフリップ
フロップ210と出力端子212との間に付加すると、
図3に示すゲートパルスGP11とGP21のそれぞれは、
GP11’,GP21’となり、斜線を付した相互干渉のお
それを持つ放射期間は更に減少する。このような“1”
連続の防止回路は、図3(C)に示すように、最小放射
期間分の遅延回路213と、論理状態の反転回路215
と、アンドゲート214とによって容易に実現できる。
【0018】図1のFFT処理部17は、混合器16か
ら供給されるビート信号をゲートパルスGPに同期して
受取り、FFT処理してビート周波数を検出する。FF
T処理部17は、ビート周波数の検出が終了すると、こ
れを出力ポートに転送し、マイクロプロセッサ18に割
込みを要求する。マイクロプロセッサ18は、このFM
レーダ装置だけでなく車両内の各種の制御に共用されて
おり、FFT処理部17の割り込みを受けた場合だけF
Mレーダ装置の機能の一部を担当する。
【0019】マイクロプロセッサ18は、FFT処理部
17からの割込み要求を受付けると図4のフローチャー
トに示す内容のビート周波数の処理を開始する。マイク
ロプロセッサ18は、FFT処理部17から新たに検出
されたビート周波数を受取り、反射波を生じさせた物体
との距離に換算し(ステップ31)、この新たな検出値
と過去の検出値の平均値との差分の絶対値を算定する
(ステップ32)。次に、マイクロプロセッサ18は、
算定した差分の絶対値が所定の閾値以下であるか否かを
判定し(ステップ33)、閾値以下であれば、最新の検
出値と過去の平均値とを平均することにより新たな平均
値を算定し(ステップ34)、この算定した平均値を表
示部19に出力する(ステップ35)。最後に、マイク
ロプロセッサ18は、現在の閾値を適宜な一定倍率だ
け、例えば10%減少させ(ステップ36)処理を終了
する。
【0020】マイクロプロセッサ18は、ステップ32
で算定した差分の絶対値が閾値よりも大きいことをステ
ップ33で判定した場合には、この閾値を適宜な一定倍
率、例えば10%増加させ(ステップ37)、処理を終
了する。すなわち、新たに検出した距離が過去の平均値
よりもある程度離れている場合には、新たな検出値が他
のFMレーダ装置などとの干渉によっ発生した誤った検
出値であると見做され、廃棄される。
【0021】以上、最小ゲートパルス幅をFM信号の変
調周期の5倍に設定し、この最小ゲートパルス幅の期間
内にFM信号を5回にわたって放射する構成を例示し
た。しかしながら、他のFM装置との干渉の回避を重視
する観点から、最小ゲートパルス幅の期間内に1回だけ
FM信号を放射する構成としてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のF
Mレーダ装置は、放射の段階では擬似ランダム化の構成
を採用すると共に、この結果比較的高頻度で発生する装
置間の干渉に伴う偽の測定結果を排除する検査手段とを
備える構成であるから、高い応答性と高い測定精度を実
現できるという効果が奏される。
【0023】また、本発明の一実施例によれば、放射タ
イミングのランダム化を擬似ランダムパルス発生器を利
用して実現しているので、乱数表とタイマとをソフトウ
ェアで制御する従来構成に比べて、マイクロプロセッサ
の負担が軽減できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のFMレーダ装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】図1の擬似ランダムパルス発生器21の構成の
一例を示す回路図である。
【図3】図,2の擬似ランダムパルス発生器21から出
力される擬似ランダムパターンのゲートパルスGPを例
示する波形図である。
【図4】図1のマイクロプロセッサ18による検出結果
の平均化処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
11 FM発振器 14 送信アンテナ 15 受信アンテナ 16 混合器 17 FFT処理部 18 マイクロプロセッサ 20 ゲート回路 21 擬似ランダムパルス発生器

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数が直線的に増減するFM信号を放射
    してその反射波を受信し、この反射波と前記放射したF
    M信号とを混合してビート信号を発生させ、このビート
    信号の周波数から前記反射波を発生させた物体との距離
    を検出するFMレーダ装置において、 前記FM信号の増減周期よりも長い放射可能期間で時間
    軸を区切り、各放射可能期間のそれぞれについてFM信
    号を少なくとも1回放射するか否かに関する規則を少な
    くとも一つ設定し、この設定した規則の一つに従って前
    記FM信号を選択的に放射する手段と、 前記ビート信号の周波数又はこれに基づく距離の検出結
    果を最新の所定個数にわたって検査しこれらに含まれる
    特殊なものを他のレーダ装置との干渉によって生じた偽
    の検出結果と見做して検出結果から除外する検査手段を
    備えたことを特徴とするFMレーダ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記FM信号を選択的に放射する手段は、前記各放射可
    能期間のそれぞれについて前記FM信号を少なくとも1
    回放射するか否かに関する規則を“1”と“0”の配列
    から成る2値信号列を出力することによって設定する
    似ランダムパルス発生器と、この出力によって開閉され
    るFM信号のゲート回路とから成ることを特徴とするF
    Mレーダ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記検査手段は、前記距離の検出結果を最新の所定個数
    にわたって平均することにより平均値を作成する手段
    と、この作成された平均値と次の検出結果とを比較し、
    その差が所定の閾値以上であれば前記次の検出結果を前
    記偽の検出結果と見做して前記平均値を作成する手段
    ら除外する手段を備えたこと特徴とするFMレーダ装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3において、 前記距離の検出結果は、前記放射可能期間内に連続して
    複数回放射されたFM信号のうち最後に放射されたFM
    信号から得られることを特徴とするFMレーダ装置。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至4において前記FM信号を選択的に放射する手段は、更に、前記疑
    似ランダムパルス発生器の出力に連続して“1”が出現
    することを禁止する論理手段を備えたことを特徴とする
    FMレーダ装置。
  6. 【請求項6】 請求項3乃至5において、 前記検査手段は、前記比較による差が前記所定の閾値以
    上であれば、この閾値を所定の倍率増加し、その他の場
    合にはこの閾値を所定の倍率減少させる手段を更に備え
    たことを特徴とするFMレーダ装置。
  7. 【請求項7】 周波数が直線的に増減するFM信号を放射
    してその反射波を受信し、この反射波と前記放射したF
    M信号とを混合してビート信号を発生させ、このビート
    信号の周波数から前記反射波を発生させた物体との距離
    を検出するFMレーダ装置において、 前記FM信号の増減周期よりも長い放射可能期間で時間
    軸を区切り、各放射可能期間のそれぞれについてFM信
    号を少なくとも1回放射するか否かに関する規則を少な
    くとも一つ設定し、この設定した規則の一つに従って前
    記FM信号を選択的に放射する手段と、 前記ビート信号の周波数又はこれに基づく距離の検出結
    果から他のレーダ装置との干渉の発生を検出する干渉発
    生検出手段を備えたことを特徴とするFMレーダ装置。
  8. 【請求項8】 請求項7において前記干渉発生検出手段は、前記ビート信号の周波数又は
    これに基づく距離の検出結果を最新の所定個数にわたっ
    て検査しこれらに特殊なものが含まれることから前記他
    のレーダ装置との干渉の発生を検出することを特徴とす
    るFMレーダ装置。
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