JP3098120B2 - ミリ波レーダデータ対応装置 - Google Patents

ミリ波レーダデータ対応装置

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JP3098120B2
JP3098120B2 JP04313304A JP31330492A JP3098120B2 JP 3098120 B2 JP3098120 B2 JP 3098120B2 JP 04313304 A JP04313304 A JP 04313304A JP 31330492 A JP31330492 A JP 31330492A JP 3098120 B2 JP3098120 B2 JP 3098120B2
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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FM−CWを用いたミリ
波レーダに関し、特に本発明では周波数分析で得られた
ピーク周波数のばらつきから対象物との距離、速度の算
出の不安定性を防止することに関する。
【0002】
【従来の技術】従来このような分野の技術としてFM−
CM(周波数変調連続波)を用いたミリ波レーダの距離
速度計測装置がある。このミリ波レーダの距離速度計測
装置では、FM−CMレーダはCM(連続波)レーダの
送信信号に周波数変調を施したものであり、このFMを
三角波の繰り返しで行っている。送信信号と、送信信号
を電波として送出し対象物で反射された反射波の受信信
号とのビート周波数を分析してピーク周波数データを求
め、このピーク周波数データにより送出電波を反射する
対象物との距離、相対速度を求めている。すなわち、前
記ピーク周波数データは三角波の周期(例えば1/fm
=約1/750Hz)毎に得られ、今回と前回で得られ
たピーク周波数データが連続的に変化していることを確
認して、対象物との間の距離速度を算出している。
【0003】ところで、ピーク周波数データを得る周期
が短いので、この間にノイズがあるとピーク周波数がば
らつき前回ピーク周波数との対応ができなくなり、対象
物を判断できなくなるから、過去のピーク周波数データ
を記憶しておき、今回得たピーク周波数データが、前記
過去のピーク周波数データを基準データとしてこの基準
データに対して一定範囲にあれば、同一の対象物による
ピーク周波数データであると判断して同一の対象物の存
在を判断している。この判断範囲は狭い方が対象物の同
一性を高める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ミリ波レーダの距離速度計測装置ではピーク周波数デー
タを得る周期が前述のように非常に短期間に制限されて
いるので、この期間にノイズが入るとその影響が大き
く、対象物の同一性を確認できなくなり、対象物を見失
ってしまう。逆に判断範囲を広くすると一旦捕らえた対
象物を見失うことはないが、対象物を捕らえるまでの間
は判断範囲が広いとノイズによる影響が大きくなり対象
物の同一性の判断が困難になる。このため妥協的な中間
的な判断範囲としてもノイズの影響でこの判断範囲の境
界ぎりぎりでピーク周波数データがはずれることがある
ので対象物を見失ってしまうという問題がある。
【0005】したがって本発明は上記問題点に鑑み判断
範囲の設定を容易にし、過去のピーク周波数データと適
切に対応し、ノイズの影響を適切に除去できるミリ波レ
ーダデータ対応装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、周波数変調を三角波状に繰り返し行って
送信信号と反射波の受信信号とで形成されるビート信号
を周波数分析して、得られたピーク周波数データから距
離速度を算出するミリ波レーダにおいて、基準値形成手
段、判断範囲形成手段及びマッチング手段を設ける。
【0007】前記基準値形成手段は今回及び前回の前記
ピーク周波数データのうち一定範囲にあるものから基準
値を形成するようにしてある。前記判断範囲形成手段は
前記基準値を形成するために狭い幅及び広い幅の判断範
囲を形成するようにしてある。前記マッチング手段は前
記ピーク周波数データ及び前記基準値が前記狭い幅の判
断範囲形成手段で所定回数以上一致する場合には以後前
記ピーク周波数データと前記基準値は前記広い幅の判断
範囲範囲形成手段でその一致性が判断され、一致すると
判断されたピーク周波数データにより対象物との距離、
速度を算出させるようにしてある。
【0008】
【作用】本発明のミリ波レーダデータ対応装置によれ
ば、今回及び前回の前記ピーク周波数データのうち一定
範囲にあるものが基準値とされ、前記基準値を形成する
ために狭い幅及び広い幅の判断範囲が形成され、前記ピ
ーク周波数データ及び前記基準値が前記狭い幅の判断範
囲で所定回数以上一致する場合には以後前記ピーク周波
数データと前記基準値は前記広い幅の判断範囲でその一
致性が判断され、一致すると判断されたピーク周波数デ
ータにより対象物との距離、速度が算出されることによ
り、対象物の有無の判断では対象物が存在するまではノ
イズの影響に対して慎重に判断するが、一旦対象物が存
在すると判断されるとノイズの影響に対してもその後は
対象物を見失うことがなくなる。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明に係るミリ波レーダ距離速度計
測装置を示す図である。本図に示すように、ミリ波レー
ダ距離速度計測装置は対象物に向け電波を放出し、反射
波を受信するレーダ101と、該レーダ101に接続さ
れFM−CM信号を送信する送信機102と、該レーダ
101に接続され反射波を受信してこの受信信号と送信
機102の送信信号を混合してビート信号を形成する混
合器103と、該混合器103に接続されビート信号の
高周波数域をカットしサンプリングでの折りかえしを防
ぐLPF108と、該LPFに接続されアナログのビー
ト信号をディジタル信号に変換するA/D変換器104
(Analog to Digital Converter)と、該A/D変換器1
04に接続され高速フーリエ変換によりビート信号を周
波数分析を行うFFT105(Fast Fourier Transforma
tion) と、該FFT105に接続されピーク周波数を抽
出するピーク周波数抽出手段109と該抽出手段に接続
し、過去のピーク周波数データと今回のピーク周波数デ
ータとの対応をつけたマッチングをとりノイズの影響を
除去して距離速度を算出するデータ対応装置106と、
該データ対応装置106により算出された距離速度と表
示する表示器107とを具備する。
【0010】図2は図1のFFTにより周波数分析され
るビート信号の形成を示す図である。本図(a)の実線
で示すように、送信信号は三角状に周波数変調され、例
えば中心周波数f0 に対して周期1/fm でΔfの周波
数偏移幅が繰り返し周波数変調される。本図(a)の点
線で示すように、受信信号は送信信号の周波数の上昇側
及び下降側で得られる。ここで送信信号と受信信号で形
成されるビート信号の周波数fb は上昇側と下降側で異
なり、上昇側と下降側のビート信号の周波数をそれぞれ
fbu、fbdとして、固定対象物に対するビート信号の周
波数をfr 、ドプラ周波数をfd とすると、本図(b)
に示すように下記式が成立する。
【0011】fbu=fr −fd fbd=fr +fd FFT105およびピーク抽出109によれば、複数の
対象物に対してそれぞれ上記一対のビート周波数に対応
するピーク周波数データが得られることになる。
【0012】図3は図1のデータ対応装置の構成を示す
図であり、図4は図3のメモリが記憶する内容を示す図
である。本図3に示すデータ対応装置106は、前記ピ
ーク抽出109に接続され周波数分析されたピーク周波
数を記憶するメモリ10を具備する。図4に示すよう
に、メモリ10では、1回目の上昇側と下降側で得られ
たピーク周波数データを、 fbu(1,1),fbu(1,2),…, fbu(1,m1) fbd(1,1),fbd(1,2),…, fbd(1,m1) 2回目の上昇側と下降側で得られたピーク周波数データ
を、 fbu(2,1),fbu(2,2),…, fbu(2,m2) fbd(2,1),fbd(2,2),…, fbd(2,m2) … n回目の上昇側と下降側で得られたピーク周波数データ
を、 fbu(n,1),fbu(n,2),…, fbu(n,mn) fbd(n,1),fbd(n,2),…, fbd(n,mn) ここにmnはn回目で得られたピーク周波数データの数
である。メモリ10はn回分のピーク周波数を記憶し、
新しいピーク周波数データが入力すると次々と古いピー
ク周波数データは回数を1だけ増加して最古のn回目の
ピーク周波数データはクリアされるようにしてある。
【0013】図3に戻り、該メモリ10に接続するマッ
チング手段11が設けられている。マッチング手段11
は各回ピーク周波数データが基準値に対して一定範囲に
あるかを判断しピーク周波数がマッチングしているか否
かを判断する。マッチング手段11に接続される基準値
形成手段12が設けられる。この基準値形成手段12は
初期時には1回目のピーク周波数データを基準値とす
る。次にこれら基準値と二回目のピーク周波数データと
をマッチング手段11で比較する。基準値形成手段12
には一定の範囲にある二回目のピーク周波数データを対
応する基準値に追加して新たな基準値を形成するように
してある。このようにしてn回目のピーク周波数データ
に対して新たな基準値を形成する。この基準値は一定範
囲にあるピーク周波数データを、例えば平均化し新たな
基準値に更新するようにしてある。
【0014】マッチング手段11に接続される狭い幅判
断範囲形成手段13及び広い幅判断範囲形成手段14が
設けられる。前記狭い幅判断範囲形成手段13及び広い
幅判断範囲形成手段14は切り換えられていずれか一方
がマッチング手段11に使用される。前記狭い幅判断範
囲形成手段13は、初期時から一定期間同一対象物が存
在するかを判断するためのもので、狭い範囲の判断範囲
を与えることにより基準値からのずれを厳格に判断し、
はずれているピーク周波数データを強制的に除去するた
めのもである。前記広い幅判断範囲形成手段14は、前
記と同様に対象物が存在しているかを判断するためのも
のであるが、判断範囲が広いため前記と比較してピーク
周波数データが基準値からより大きくはずれても、同一
対象物を捕捉しているとしてすなわち強制的にこのピー
ク周波数データを基準値に属するとしてマッチングさせ
るためのものである。
【0015】また基準値形成手段12に接続されるマッ
チング数判断手段15が設けられる。該マッチング数判
断手段15は基準値形成手段12で形成される各基準値
に属するピーク周波数データの数であるマッチング数を
計数し、所定回数例えばピーク周波数データを得るため
の分析回数n回の1/2を越えるかを判断する。図5は
図3のマッチング数判断手段15によりマッチング要又
は不要の判断を示す図である。本図に示すように基準値
に属するピーク周波数データが、マッチング数が例えば
所定回数n/2以上あるか否かの判断を行い、マッチン
グ数が所定回数1/2以上になった場合には対象物が存
在するとしてピーク周波数データをマッチングすべしと
判断する。すなわちマッチング要との判断後には判断範
囲の幅を広くしてピーク周波数データが判断範囲からは
ずれ難くしている。マッチング数が所定回数n/2未満
なら対象物が存在しないとしてピーク周波数をマッチン
グ不要と判断し判断範囲は狭い幅を継続して維持する。
【0016】このように判断範囲の幅を広くするのは対
象物の存在の可能性が高いのでノイズにより多少ピーク
周波数がずれても同一の対象物として対象を見失うこと
が無いようにするためである。現在基準値に属するピー
ク周波数データであるマッチング数が所定回数n/2未
満であっても、将来マッチング数が所定回数n/2以上
になればその時マッチング要と判断する。
【0017】さらに基準値形成手段12及びマッチング
数判断手段15に接続される制御部16が設けられる。
該制御部16は、前記マッチング数判断手段15の目的
を達成させるために基準値形成手段12からの基準値に
対してマッチング数判断手段15のマッチング数が所定
回数n/2を越えている場合には、その基準値に対して
狭い幅判断範囲形成手段13に代わり広い幅判断範囲形
成手段14をマッチング11に接続する。
【0018】さらにマッチング11に接続される距離速
度算出手段17が設けられる。該距離速度算出手段17
は、制御部16が広い幅供給手段14をマッチング11
に接続している場合にのみマッチング11に接続され、
メモリ10からピーク周波数データが基準値に対して広
い幅の範囲にある場合にはそのピーク周波数を用いて距
離速度を計測する。
【0019】この距離速度算出は前記上昇側と下降側の
ビート信号の周波数fbu、fbdに対してそれぞれ、固定
対象物に対するビート信号の周波数fr 、ドプラ周波数
fdを以下のようにして求める。 fr =(fbd+fbu)/2=4R・fm ・Δf/C fd =(fbd−fbu)/2=2V・f/C ここに、Rは対象物までの距離、Vは対象物との相対速
度、Cは高速、fは送信周波数を表す。
【0020】したがって、 R=(fbd+fbu)・C/(8fm ・Δf)、 V=(fbd−fbu)・C/4f、 となる。このR、Vが表示記107に表示される。図6
は本実施例に係るデータ対応装置の一連の動作を説明す
るフローチャートである。本図に示すように、ステップ
1では過去データによる基準値とマッチングの判断範囲
の幅に今回のピーク周波数のデータが入るかの判断を行
う。
【0021】ステップ2では、同一対象物に対するデー
タ数の多少を判断する。これは同一基準値に属するデー
タ数により判断される。ステップ3では、前記データ数
が所定回数より多ければ、対象物が存在すると判断す
る。ステップ4では、今回のピーク周波数データにより
対象物の距離、速度を計算する。
【0022】ステップ5では、計算された対象物の距
離、速度を表示する。ステップ6では、基準値に対する
判断範囲は広い幅を設定する。ステップ7では、今回の
ピーク周波数データを過去のデータに追加して、例えば
平均化して過去基準値を計算する。その後ステップ1に
戻る。ステップ8では、ステップ2において同一の対象
物に対するデータ数が所定回数より少ないと判断した場
合には対象物が存在しないと判断する。
【0023】ステップ9では基準値に対する判断範囲は
狭い幅を設定する。その後ステップ7に進み、以上の手
続を繰り返す。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、今
回及び前回の前記ピーク周波数データのうち一定範囲に
あるものを基準値とし、基準値を形成するために狭い幅
及び広い幅の判断範囲を形成し、ピーク周波数データ及
び基準値が狭い幅の判断範囲で所定回数以上一致する場
合には以後ピーク周波数データと前記基準値は前記広い
幅の判断範囲でその一致性を判断するようにしたので、
対象物の有無の判断では対象物が存在するまではノイズ
の影響に対して慎重に判断するが、一旦対象物が存在す
ると判断されるとノイズの影響に対しもその後は対象物
を見失うことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るミリ波レーダ距離速度計
測装置を示す図である。
【図2】図1のFFTにより周波数分析されるビート信
号の形成を示す図である。
【図3】図1のデータ対応装置の構成を示す図である。
【図4】図3のメモリが記憶する内容を示す図である。
【図5】図3のマッチング数判断手段によるマッチング
要又は不要の判断を説明する図である。
【図6】本実施例に係るデータ対応装置の一連の動作を
説明するフローチャートである。
【符号の説明】
11…マッチング手段 12…基準値形成手段 13…狭い幅判断範囲形成手段 14…広い幅判断範囲形成手段 15…マッチング数判断手段 16…制御部 17…距離速度形成手段 105…FFT 106…データ対応装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−315083(JP,A) 特開 平3−191890(JP,A) 特開 平4−286983(JP,A) 特開 平2−281179(JP,A) 特開 平4−64080(JP,A) 特開 平4−309883(JP,A) 特開 平4−60482(JP,A) 特開 平1−199184(JP,A) 特開 平3−206987(JP,A) 特開 平4−315080(JP,A) 特開 平1−285815(JP,A) 実開 昭61−110187(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 13/34 G01S 13/93

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数変調を三角波状に繰り返し行って
    送信信号と反射波の受信信号とで形成されるビート信号
    を周波数分析して、得られたピーク周波数データから対
    象物との距離、速度を算出するミリ波レーダにおいて、 今回及び前回の前記ピーク周波数データのうち一定範囲
    にあるものから基準値を形成する基準値形成手段(1
    2)と、 前記基準値を形成するために狭い幅及び広い幅の判断範
    囲を形成する判断範囲形成手段(13、14)と、 前記ピーク周波数データ及び前記基準値が前記狭い幅の
    判断範囲形成手段(13)で所定回数以上一致する場合
    には以後前記ピーク周波数データと前記基準値は前記広
    い幅の判断範囲形成手段(14)でその一致性が判断さ
    れ、一致すると判断されたピーク周波数データにより対
    象物との距離、速度を算出させるマッチング手段(1
    1)とを備えることを特徴とするミリ波レーダデータ対
    応装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0591934U (ja) * 1992-05-14 1993-12-14 河西工業株式会社 サンバイザ
JPH0667190U (ja) * 1993-03-04 1994-09-20 河西工業株式会社 サンバイザー
WO2004095059A1 (ja) * 2003-04-22 2004-11-04 Shima Seiki Manufacturing, Ltd. 人体形状測定方法とその装置

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