JP3251154B2 - 距離・速度検出用レーダ装置 - Google Patents

距離・速度検出用レーダ装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】(目次) 発明の属する技術分野 従来の技術(図30〜図36) 発明が解決しようとする課題(図34〜図36) 課題を解決するための手段(図1〜図4) 発明の実施の形態 (a)第1実施形態の説明(図5〜図7) (b)第2実施形態の説明(図8) (c)第3実施形態の説明(図9〜図13) (d)第4実施形態の説明(図14〜図29) 発明の効果
【0002】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の繰り返し周
波数をもつ変調用信号で周波数変調した信号を送信し、
この送信信号(送信変調信号)が目標物で反射した反射
波信号を受信するとともに、この反射波信号と送信変調
信号の一部とをミキシングすることによりビート波信号
を検出して、目標物との距離と相対速度とを検出する距
離・速度検出用レーダ装置に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、目標物との距離と相対速度とを計
測するレーダ装置として代表的なものには、FM−CW
レーダ装置(周波数変調連続波レーダ装置)がある。図
30は従来のFM−CWレーダ装置の構成を示すブロッ
ク図であるが、この図30に示す装置は、送信系とし
て、変調信号発生器101,電圧制御発器102,増
幅器(AMP)103及び送信アンテナ104をそな
え、受信系として、受信アンテナ106,低雑音増幅器
(LNA)107,ミキサ108及び信号処理部109
をそなえて構成されている。なお、105は距離・相対
速度の測定対象となる自動車(目標物)である。
【0004】ここで、送信系において、3角波信号発生
器101は、周波数変調(FM変調)を施すための変調
用信号として図31(a)に示すような繰り返し周波数
をもつ3角波信号(中心電圧v0)を発生するものであ
り、電圧制御発器102は、この変調信号発生器10
1からの3角波信号でFM変調することにより、図31
(b)に示すような波形をもった信号を送信変調信号
(中心周波数f0)として出力するものである。
【0005】また、増幅器103は、この送信変調信号
を所要の信号レベルに増幅するものであり、送信アンテ
ナ104は、増幅器103で増幅された送信変調信号を
空間へ向けて送出するものである。一方、受信系におい
て、受信アンテナ106は、主に、送信系からの送信変
調信号が自動車105で反射した反射波信号を受信する
ものであり、低雑音増幅器107は、受信した反射信号
を増幅するものである。
【0006】また、ミキサ108は、自動車105から
の反射波信号と電圧制御発振器102からの送信変調信
号の一部とをミキシングすることにより、後述する反射
波信号と送信変調信号とのビート波信号を検出するもの
である。信号処理部109は、ミキサ108で得られた
ビート波信号に対して高速フーリエ変換(FFT:fast
Fourier transform) などの信号処理を施すことにより
自動車105との距離と相対速度とを所要の演算にて求
めるものである。このため、この信号処理部109は、
図32に示すように、FFT処理部110,ピーク抽出
部111及び距離・速度演算部112を有して構成され
る。
【0007】ここで、FFT処理部110は、ミキサ1
08からのビート波信号に対して高速フーリエ変換を施
すものであり、ピーク抽出部111は、FFT処理部1
10での演算結果を基に、ビート波信号から距離に依存
する距離周波数frと相対速度に依存する速度周波数f
dとを検出すべくビート波信号における周波数情報の各
ピーク値を抽出するものである。
【0008】そして、距離・速度演算部112は、ピー
ク抽出部111で得られた距離周波数frと速度周波数
fdとを用いて、後述する演算によって自動車105と
の距離と相対速度とを求めるものである。なお、この信
号処理部109は、通常、DSP(Digital Signal Proc
essor)などの信号プロセッサで構成される。このような
構成により、従来のFM−CWレーダ装置では、3角波
信号発生器101からの3角波信号で電圧制御発器1
02によりFM変調を施された送信変調信号が、増幅器
103で所要の信号レベルに増幅され、送信アンテナ1
04を通じて空間へ送出される。そして、この送信変調
信号は、自動車105で反射されて受信アンテナ106
で受信される。
【0009】この反射波信号は、低雑音増幅器107で
増幅されて、ミキサ108で電圧制御発振器102から
の送信変調信号の一部とミキシングされる。例えば、
今、送信系の電圧制御発器102から図33(a)に
実線で示すような波形(周波数)をもった送信変調信号
が送出されたとすると、破線で示すような自動車105
との距離に応じた遅れ時間と相対速度に応じたドップラ
ー・シフト(fd)とを受けた信号が反射信号として受
信アンテナ106で受信される。
【0010】そして、これらの送信信号(送信変調信
号)と受信信号(反射波信号)とがミキサ108でミキ
シングされると、図33(b)に示すごとく送信信号と
受信信号との周波数のずれ(ビート)を表すビート波信
号が得られ、信号処理部109へ出力される。信号処理
部109では、このビート波信号に対してFFT処理部
110によって高速フーリエ変換が施され、ピーク抽出
部111によってビート波信号における周波数情報の各
ピーク値が抽出され、この結果、ビート波信号の周波数
成分(以下、ビート周波数という)fbから、自動車1
05との距離に依存する距離周波数frと、相対速度に
依存する速度周波数fdとが検出される。
【0011】今、FM変調の中心周波数をf0 ,周波数
偏移幅(変調幅)をΔF,3角波の繰り返し周波数をf
m,時間をt,光速をc,自動車105との距離をR,
相対速度をVとすると、送信信号の周波数fT ,送信信
号の位相ΦT ,受信信号の位相ΦR 及び受信信号の周波
数fR は、それぞれ以下のように表される。 fT =f0 ±2ΔF・fm・t ・・(1) ΦT =2π(f0 ±ΔF・fm・t)・t ・・(2) ΦR =2π〔f0 ±ΔF・fm・(t−2R/c)〕・(t−2R/c) fR =(1/2π)・(dΦR /dt) ・・(3) =f0 ・(1−2V/c)± ΔF・fm・2(t−2R/c)・(1−2V/c) ・・(4) そして、送信信号と受信信号とがミキサ108でミキシ
ングされると、ビート周波数fbは、 fb=(4・ΔF・fm/c)・R±2f0 (V/)・・・(5) となる。この式(5)の第1項が距離周波数fr、第2
項が速度周波数fdであるので、 fr=(4・ΔF・fm/c)・R ・・・(6) fd=2f0 (V/) ・・・(7) が得られる。
【0012】つまり、このように、信号処理部109で
は、FFT処理部110とピーク抽出部111で、式
(5)で表されるビート周波数fbに対して高速フーリ
エ変換とピーク抽出処理とを施すことにより、式
(6),式(7)で表される距離周波数frと速度周波
数fdとを検出しているのである。そして、距離・速度
演算部112で、式(6),式(7)を基に演算処理が
施されることにより、自動車105との距離Rと相対速
度Vとが求められる。
【0013】ところで、上述のFM−CWレーダ装置で
は、送信系からの送信変調信号(FM変調波)の一部を
ミキサ108へ入力して受信信号とミキシングするよう
にしているが、この際、電圧制御発振器102や増幅器
103のもつ周波数特性によりこの送信変調信号の振幅
に変動があると、ミキサ108で、図34に示すよう
に、FM−AM変換雑音と呼ばれる高調波周波数成分f
m,2fm,3fm,・・・が本来の受信信号の周波数
付近に現れる。
【0014】この結果、上述のFM−CWレーダ装置で
は、FM−AM変換雑音と本来の受信信号の周波数情報
とを分離できずにS/N比が劣化していしまい、目標物
との距離及び相対速度の検出に大きな誤差が生じてしま
う。そこで、従来は、例えば、図35に示すように、受
信系の低雑音増幅器107に、送信信号の変調周波数f
mよりもかなり大きな周波数fswをもつ信号を入力
し、低雑音増幅器107の出力に対して、変調周波数f
mよりかなり大きい周波数fswで変調が施されるよう
にしておくことで、図36(a)に示すように、本来の
受信信号の出力を上述の高調波周波数成分fm,2f
m,3fm,・・・から大きく離して、FM−AM変換
雑音の影響を最小限に抑えてS/N比を向上できるよう
にした装置もある。
【0015】なお、図35において、113はハイパス
フィルタ(HPF)、114はミキサであり、これらに
よって、低雑音増幅器107に入力されている周波数成
分fsw以下の周波数成分をカットして、図36(b)
に示すような受信信号(反射信号)のスペクトルが得ら
れるようになっている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のFM−CWレーダ装置でも、やはり送信系か
らの送信変調信号が低雑音増幅器107にわずかに漏
れ、これがAM変調を受けるため、図36(a),図3
6(b)に示すように、周波数fsw付近にやはり、F
M−AM再変換雑音と呼ばれる高調波周波数成分fsw
±fm,fsw±2fm,fsw±3fm,・・・が生
じてしまう。
【0017】これらの高調波周波数成分fsw±fm,
fsw±2fm,fsw±3fm,・・・の大きさは、
さすがに図34に示す高調波周波数成分fm,2fm,
3fm,・・・よりは小さく、かなり受信S/N比が向
上するが、より遠くの目標物を捕らえようとすると、こ
のFM−AM再変換雑音も無視できなくなってくる。本
発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素
な構成で効果的にFM−AM(再)変換雑音を除去し
て、少ない送信電力でも目標物との距離と相対速度とを
精度高く検出できるようにした、距離・速度検出用レー
ダ装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1は第1の発明の原理
ブロック図で、この図1において、1は電圧制御発振
器、2は送信アンテナ、3は距離・速度の検出対象とな
る目標物、4は受信アンテナ、5はミキサ、6はハイパ
スフィルタ、7は距離・速度演算処理部である。ここ
で、電圧制御発振器1は、所定の繰り返し周波数をもつ
変調用信号で周波数変調した信号を発生するものであ
り、この電圧制御発振器1で発生される送信変調信号が
送信アンテナ2を通じて送信系からの送信変調信号とし
て出力されるようになっている。
【0019】また、受信アンテナ4は、主に、送信系か
らの送信変調信号が目標物3で反射した反射波信号を受
信するものであり、ミキサ5は、受信アンテナ4で受信
された反射波信号と送信系からの送信変調信号とをミキ
シングするものであり、このミキサ5によって、反射波
信号と送信変調信号のビート波信号が検出されるように
なっている。
【0020】また、ハイパスフィルタ6は、受信系で検
出されたビート波信号について、送信変調信号の所定次
数変調周波数成分以下の変調周波数成分を有する信号を
遮断するものであり、距離・速度演算処理部7は、この
ハイパスフィルタ6でろ波されたビート波信号における
周波数情報に基づいて、目標物3までの距離と目標物3
と観測者との相対速度とを演算にて求めるものである。
【0021】このような構成により、上述の距離・速度
検出用レーダ装置では、所定の繰り返し周波数をもつ変
調用信号で周波数変調した信号が、電圧制御発振器1か
ら送信アンテナ2を通じて送信系からの送信変調信号と
して出力され、この送信系からの送信変調信号が目標物
3で反射した反射信号が受信アンテナ4で受信される。
【0022】そして、この反射信号と送信系からの送信
変調信号とがミキサ5でミキシングされることにより、
反射波信号と送信変調信号のビート波信号が検出され
る。さらに、このビート波信号は、ハイパスフィルタ6
を通過することによって、送信変調信号の所定次数変調
周波数成分以下の変調周波数成分を有する信号が遮断さ
れる。
【0023】これにより、距離・速度演算処理部7で
は、受信信号(反射信号)の周波数成分付近に生じて受
信信号の周波数情報の抽出を困難にする変調周波数成分
をハイパスフィルタ6で遮断した周波数情報のみに基づ
いて、目標物3までの距離と目標物3と観測者との相対
速度とを演算にて求めることができる。
【0024】次に、図2は第2の発明の原理ブロック図
であるが、この図2に示す距離・速度検出用レーダ装置
は、図1にて前述したものと同様の電圧制御発振器1、
送信アンテナ2、受信アンテナ4、ミキサ5、ハイパス
フィルタ6、距離・速度演算処理部7をそなえて構成さ
れたFM−CWレーダ装置と、このFM−CWレーダ装
置とは異なる種類の近距離用のレーダ装置8とをそなえ
て構成されている。
【0025】なお、この図2において、9はレーダ装置
8用の送受信アンテナ、10はFM−CWレーダ装置と
近距離用のレーダ装置8とを選択的に使用するための切
替え部である。このような構成により、上述の距離・速
度検出用レーダ装置でも、図1に示す装置と同様に、F
M−CWレーダ装置の距離・速度演算処理部7では、ハ
イパスフィルタ6で送信変調信号の所定次数変調周波数
成分以下の変調周波数成分を遮断したビート波信号にお
ける周波数情報のみに基づいて、目標物3までの距離と
目標物3と観測者との相対速度を演算にて求めることが
できる。
【0026】そして、この図2に示すレーダ装置は、さ
らに、上述のFM−CWレーダ装置とは異なる種類の近
距離用のレーダ装置8をそなえて構成されているので、
FM−CWレーダ装置において、ハイパスフィルタ6で
送信変調信号の所定次数変調周波数成分以下の変調周波
数成分を遮断することにより、目標物との距離が近距離
であった場合の周波数情報が欠落する場合に、この近距
離用のレーダ装置8を使用して、目標物3までの距離と
目標物3と観測者との相対速度とを求めることができ
る。
【0027】さらに、図3は第3の発明の原理ブロック
図であるが、この図3に示す距離・速度検出用レーダ装
置は、図1にて前述したものと同様の電圧制御発振器
1、送信アンテナ2、受信アンテナ4、ミキサ5に加え
て、距離・速度演算処理部7A及び記憶手段11をそな
えている。ここで、記憶手段11は、目標物3からの反
射波信号を受信しない状態で出力されるFM−AM変換
雑音情報を記憶するものであり、距離・速度演算処理部
7Aは、図1にて前述したものと同様に、受信系で検出
されたビート波信号の周波数情報に基づいて、目標物3
までの距離と目標物3と観測者との相対速度とを演算に
て求めるものであるが、この場合、この距離・速度演算
処理部7Aは、記憶手段11で記憶されているFM−A
M変換雑音情報を差し引いてから、演算を施すように構
成されている。
【0028】このような構成により、上述の距離・速度
検出用レーダ装置では、目標物3からの反射波信号を受
信しない状態で出力されるFM−AM変換雑音情報が、
記憶手段11で記憶される。これにより、距離・速度演
算処理部7Aでは、記憶手段11で記憶されているFM
−AM変換雑音情報を用いて、受信系で検出されたビー
ト波信号におけるFM−AM変換雑音情報を差し引いた
周波数情報のみに基づいて、目標物3までの距離と目標
物3と観測者との相対速度とを演算にて求めることがで
る。
【0029】また、この図3に示すように、上述の距離
・速度検出用レーダ装置は、送信系,受信系に外部との
送受信信号の遣り取りを遮断しうる送受信信号遮断手段
12をそなえており、この送受信信号遮断手段12によ
って外部との送受信信号の遣り取りを遮断された状態
で、記憶手段11にFM−AM変換雑音情報を記憶する
とともに、外部との送受信信号の遣り取りを行なう状態
で、FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相
対速度を求める演算を施すように構成されている。
【0030】これにより、まず、送受信信号遮断手段1
2によって外部との送受信信号の遣り取りを遮断された
状態で、記憶手段11にFM−AM変換雑音情報を記憶
しておき、外部との送受信信号の遣り取りを行なう状態
で、FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相
対速度を求める演算が施される。ここで、具体的に、上
述の送受信信号遮断手段12は、送信系及び受信系にそ
れぞれ設けられるスイッチで構成され、これらのスイッ
チのうち少なくとも受信系に設けられたスイッチのオフ
状態で、記憶手段11にFM−AM変換雑音情報を記憶
するとともに、これらのスイッチのオン状態で、FM−
AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相対速度を求
める演算を施すようになっている。
【0031】これにより、送受信信号遮断手段12を、
送信系及び受信系にそれぞれ設けられるスイッチで構成
すれば、これらのスイッチのうち少なくとも受信系に設
けられたスイッチのオフ状態で、記憶手段11にFM−
AM変換雑音情報を記憶することができ、これらのスイ
ッチのオン状態で、FM−AM変換雑音情報を考慮した
上記の距離・相対速度を求める演算を施すことができ
る。
【0032】また、この送受信信号遮断手段12は、送
信系及び受信系にそれぞれ設けられる減衰器で構成して
もよく、この場合は、これらの減衰器のうち少なくとも
受信系に設けられた減衰器による信号減衰状態で、記憶
手段11にFM−AM変換雑音情報を記憶するととも
に、これらの減衰器の信号非減衰状態で、FM−AM変
換雑音情報を考慮した上記の距離・相対速度を求める演
算を施すようになる。
【0033】そして、このように送受信信号遮断手段1
2を、送信系及び受信系にそれぞれ設けられる減衰器で
構成すれば、これらの減衰器のうち少なくとも該受信系
に設けられた減衰器による信号減衰状態で、記憶手段1
1にFM−AM変換雑音情報を記憶することができ、こ
れらの減衰器の信号非減衰状態で、FM−AM変換雑音
情報を考慮した上記の距離・相対速度を求める演算を施
すことができる。
【0034】さらに、この送受信信号遮断手段12は、
送信系及び受信系にそれぞれアンテナ側と終端器側との
切替が可能な切替スイッチで構成してもよく、この場合
は、これらの切替スイッチのうち少なくとも受信系に設
けられた切替えスイッチによる終端器側への切替状態
で、記憶手段11にFM−AM変換雑音情報を記憶する
とともに、これらの切替スイッチによるアンテナ側への
切替状態で、FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の
距離・相対速度を求める演算を施すようになる。
【0035】このように送受信信号遮断手段12を、送
信系及び受信系にそれぞれアンテナ側と終端器側との切
替が可能な切替スイッチで構成すれば、これらの切替ス
イッチのうち少なくとも受信系に設けられた切替えスイ
ッチによる終端器側への切替状態で、記憶手段11にF
M−AM変換雑音情報を記憶することができ、これらの
切替スイッチによるアンテナ側への切替状態で、FM−
AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相対速度を求
める演算を施すことができる。
【0036】次に、図4は第4の発明の原理ブロック図
であるが、この図4に示す距離・速度検出用レーダ装置
も、図1にて前述したものと同様の電圧制御発振器1、
送信アンテナ2、受信アンテナ4、ミキサ5のほか、距
離・速度演算処理部7Bをそなえている。ここで、距離
・速度演算処理部7Bも、受信系で検出されたビート波
信号の周波数情報(あるいは、この周波数情報と送信変
調信号の周波数情報と)に基づいて、目標物3までの距
離と目標物3と観測者との相対速度とを演算にて求める
ものであるが、この場合は、送信変調信号の変調周波数
成分についての情報を除去してから演算を施すように構
成されている。
【0037】これにより、この距離・速度検出用レーダ
装置でも、距離・速度演算処理部7Bによって、受信系
で検出されたビート波信号の周波数情報に基づいて、目
標物3までの距離と目標物3と観測者との相対速度とを
演算にて求めることができるが、この場合は、送信変調
信号の変調周波数成分についての情報を除去してから演
算が施される。
【0038】また、この図4に示す装置は、送信系を、
異なった繰り返し周波数をもつ複数の変調用信号のうち
選択された所定の変調用信号で周波数変調した信号を送
信しうるように構成してもよく、送信変調信号について
の周波数変移量を可変にしうるように構成してもよく、
また、送信変調信号についての送信中心周波数を可変に
しうるように構成してもよい。
【0039】そして、異なった繰り返し周波数をもつ複
数の変調用信号のうち選択された所定の変調用信号で周
波数変調した信号を送信すれば、送信変調信号の変調周
波数成分と受信信号(反射信号)の周波数情報との一致
を所要量ずらすことができ、これにより、送信変調信号
の変調周波数成分についての情報とともに受信信号の周
波数情報が除去されることを回避することができる。
【0040】また、送信変調信号についての周波数変移
量を可変にした信号を送信した場合、あるいは、送信変
調信号についての送信中心周波数を可変にした信号を送
信した場合でも、同様に、送信変調信号の変調周波数成
分と受信信号の周波数情報との一致を所要量ずらすこと
ができるので、送信変調信号の変調周波数成分について
の情報とともに受信信号の周波数情報が除去されること
を回避することができる。
【0041】ところで、具体的に、上述の距離・速度演
算処理部7Bは、受信系で検出されたビート波信号の周
波数情報に基づいて、目標物3までの距離と目標物3と
観測者との相対速度とを演算にて求める際に、過去のデ
ータを使用して演算を施すように構成される。これによ
り、この図4に示すレーダ装置では、送信変調信号の変
調周波数成分についての情報とともに受信信号の周波数
情報が除去されてしまった場合でも、距離・速度演算処
理部7Bが、過去のデータを使用して演算を施すことに
より、目標物3までの距離と目標物3と観測者との相対
速度とを求めることができる。
【0042】ここで、過去のデータとしては、1回前の
演算で得られた距離と相対速度の情報が使用されるが
(請求項13)、1回前の演算及び2回前の演算でそれ
ぞれ得られた距離と相対速度の情報を使用してもよい
(請求項14)。また、距離・速度演算処理部7Bは、
受信系で検出されたビート波信号の周波数情報に基づい
て、目標物3までの距離と目標物3と観測者との相対速
度を演算にて求める際に、所定の信号レベル以上の信号
については、情報除去処理を禁止するように構成しても
よい。
【0043】これにより、この距離・速度演算処理部7
Bでは、ビート波信号における反射信号が所定の信号レ
ベル以下であった場合に、この反射信号の周波数付近に
生じる送信変調信号の変調周波数成分の情報を除去した
周波数情報のみに基づいて、目標物3までの距離と目標
物3と観測者との相対速度を演算にて求めることができ
る。
【0044】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 (a)第1実施形態の説明 図5は本発明の第1実施形態としてのFM−CWレーダ
装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示すブロ
ック図であるが、この図5に示すFM−CWレーダ装置
は、送信系として、3角波信号発生器21,電圧制御発
振器(VCO)22,増幅器(AMP)23及び送信ア
ンテナ24をそなえており、受信系として、受信アンテ
ナ26,低雑音増幅器(LNA)27,ミキサ(MI
X)28,ハイパスフィルタ(HPF)及び信号処理部
30をそなえて構成されている。なお、符号25で示す
ものは距離・速度の検出対象である自動車(目標物)で
ある。
【0045】ここで、送信系において、3角波信号発生
器21は、例えば、図31(a)に示したような周波数
変調(FM変調)を施すための所定の繰り返し周波数f
mをもった3角波信号(変調用信号)を発生するもので
あり、電圧制御発振器22は、この3角波信号発生器2
1からの3角波信号で周波数変調(FM変調)した信号
〔中心周波数f0 :図31(b)参照〕を送信変調信号
として出力するものである。
【0046】また、増幅器23は、電圧制御発振器22
からの送信変調信号を所定の信号レベルに増幅するもの
であり、送信アンテナ24は、この増幅器23からの送
信変調信号を空間へ、特に、自動車25へ向けて送出す
るものである。一方、受信系において、受信アンテナ2
6は、送信系の送信アンテナ24から送信された送信変
調信号が自動車25で反射した反射波信号を受信するも
のであり、低雑音増幅器27は、受信アンテナ26で受
信した反射波信号(以下、単に受信信号ということがあ
る)に対して振幅変調(AM変調)をかけるものであ
り、ミキサ28は、低雑音増幅器27からの反射波信号
と送信系の電圧制御発振器21からの送信変調信号の一
部とをミキシングすることにより、反射波信号と送信変
調信号のビート波信号を検出するものである。
【0047】そして、ハイパスフィルタ29は、ミキサ
28で検出されたビート波信号について、図7(a),
図7(b)に示すように受信信号の周波数付近に生じる
高調波周波数成分(変調周波数成分)fm,2fm,3
fm,・・・のうち、例えば、5次の高調波周波数成分
5fm以下の周波数成分を有する高調波周波数成分fm
〜5fmを遮断するものである。なお、通常、このよう
に高調波周波数成分fm〜5fm付近に現れる受信信号
のデータは、自動車25との距離が1m程度の距離であ
った場合の近距離データである。
【0048】また、信号処理部(距離・速度演算処理
部)30は、ハイパスフィルタ29からのビート波信号
に対して高速フーリエ変換などの信号演算処理を施すこ
とにより、このビート波信号が有する自動車25との距
離に依存する周波数情報(距離周波数fr)と相対速度
に依存する周波数情報(速度周波数fd)とを算出し、
これに基づいて、自動車25までの距離と、自動車25
と観測者との相対速度とを演算にて求めるものである。
【0049】このため、この信号処理部30は、図6に
示すように、入力データ(ハイパスフィルタ29を通過
したビート波信号)に対して高速フーリエ変換を施すF
FT処理部311と、FFT処理部311での演算処理
結果を基に上述の距離周波数fr及び速度周波数fdを
得るピーク抽出部312と、このピーク抽出部312で
得られた距離周波数fr及び速度周波数fdを基に上述
の距離と相対速度とを演算にて求める距離・速度演算部
313とを有して構成される。
【0050】上述のごとく構成された本発明の第1実施
形態としてのFM−CWレーダ装置では、3角波信号発
生器21からの繰り返し周波数fmをもつ3角波で周波
数変調された信号が、電圧制御発振器22から増幅器2
3で所要の信号レベルに増幅されたのち送信アンテナ2
4を通じて送信変調信号として出力され、この送信変調
信号が自動車25で反射した反射波信号が受信アンテナ
26で受信される。
【0051】そして、この反射波信号と送信系の電圧制
御発振器22からの送信変調信号の一部とがミキサ28
でミキシングされることにより、反射波信号と送信変調
信号とのビート波信号が検出される。さらに、このビー
ト波信号は、ハイパスフィルタ29を通過することによ
って、図7(a),図7(b)に示すように、受信信号
の周波数付近に生じる高調波周波数成分fm,2fm,
3fm,・・・のうち、5次以下の周波数成分(高調波
周波数成分fm〜5fm)が遮断される。
【0052】これにより、信号処理部30では、受信信
号の周波数成分付近に生じて受信信号の周波数情報の抽
出を困難にしている高調波周波数成分fm〜5fmをハ
イパスフィルタ29で遮断した上で、ビート波信号にお
ける受信信号の周波数情報のみに基づき、FFT処理部
311による高速フーリエ変換処理,ピーク抽出部31
2による距離周波数fr及び速度周波数fdの抽出処理
が施される。
【0053】そして、得られた距離周波数fr及び速度
周波数fdに対して、距離・速度演算部313が、前述
の式(6),式(7)に基づいて演算処理を施すことに
よって、自動車25までの距離と自動車25と観測者と
の相対速度とが求められる。このように、本発明の第1
実施形態としてのFM−CWレーダ装置(距離・速度検
出用レーダ装置)によれば、ハイパスフィルタ29を設
けるという極めて簡素な構成で、受信信号(反射波信
号)の周波数付近に生じる5次以下(所定次数以下)の
変調周波数成分(高調波周波数成分fm〜5fm)を遮
断した上で、自動車(目標物)25との距離と相対速度
とを求めることができるので、本レーダ装置の受信S/
N比を大幅に向上させることができ、これにより、自動
車25からの反射波信号の受信状態が悪い場合でも、精
度の高い自動車25との距離と相対速度とを検出するこ
とができる。
【0054】また、送信変調信号の送信電力が小さくて
も、精度の高い上述の距離・速度を検出できるようにな
るので、同じ送信電力で、より遠距離の目標物との距離
と相対速度とを検出できるようになる。 (b)第2実施形態の説明 図8は本発明の第2実施形態としての距離・速度検出用
レーダ装置の構成を示すブロック図であるが、この図8
に示すレーダ装置は、図5にて前述したものと同様の、
送信系として、3角波信号発生器21,電圧制御発振器
(VCO)22,増幅器(AMP)23及び送信アンテ
ナ24をそなえ、受信系として、受信アンテナ26,低
雑音増幅器(LNA)27,ミキサ(MIX)28,ハ
イパスフィルタ(HPF)及び信号処理部(距離・速度
演算処理部)30をそなえたFM−CWレーダ装置をそ
なえるとともに、このFM−CWレーダ装置とは異なる
種類の近距離用の赤外線レーダ装置31が設けられてい
る。
【0055】このような構成により、この図8に示すレ
ーダ装置でも、FM−CWレーダ装置における信号処理
部30では、自動車25からの反射波信号(受信信号)
の周波数成分付近に生じて受信信号の周波数情報の抽出
を困難にしている高調波周波数成分fm〜5fmをハイ
パスフィルタ29で遮断した上で〔図7(a),図7
(b)参照〕、ビート波信号における受信信号の周波数
情報のみに基づいて、FFT処理部311による高速フ
ーリエ変換処理,ピーク抽出部312による距離周波数
fr及び速度周波数fdの抽出,距離・速度演算部31
3による演算処理を施すことによって、自動車25まで
の距離と自動車25と観測者との相対速度とを演算にて
求めることができる。
【0056】ところで、この場合、上述のごとくハイパ
スフィルタ29で高調波周波数成分fm〜5fmを遮断
すると、自動車25と観測者との距離が近距離であった
場合の受信信号の周波数情報も一緒に遮断されてしま
い、近距離データが欠落してしまうことになる。そこ
で、本実施形態では、この図2に示すように、FM−C
Wレーダ装置とは異なる種類の近距離用の赤外線レーダ
装置31を設け、FM−CWレーダ装置ではビート波信
号における反射波信号の周波数情報が欠落してしまい、
自動車25との距離・速度が測定不能な範囲(近距離)
については、切替え部33による切替えで、この赤外線
レーダ装置31を使用して自動車25との距離・速度が
求められる。
【0057】このように、本発明の第2実施形態として
の距離・速度検出用レーダ装置によれば、図5にて前述
したFM−CWレーダ装置に、近距離用の赤外線レーダ
装置31を加えるという簡素な構成で、容易に近距離デ
ータの欠落を補完できるので、容易に必要な距離・相対
速度の検出範囲を確保することができる利点というがあ
る。
【0058】なお、本実施形態における距離・速度検出
用レーダ装置では、近距離用のレーダ装置として、赤外
線レーダ装置31を用いているが、本発明はこれに限定
されず、FM−CWレーダ装置とは異なる種類の他の近
距離用のレーダ装置を用いて構成してもよい。 (c)第3実施形態の説明 図9は本発明の第3実施形態としてのFM−CWレーダ
装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示すブロ
ック図であるが、この図3に示すFM−CWレーダ装置
も、第1実施形態と同様に、送信系として、3角波信号
発生器21,電圧制御発振器22,増幅器(AMP)2
3及び送信アンテナ24をそなえ、受信系として、受信
アンテナ26,低雑音増幅器(LNA)27,ミキサ
(MIX)28をそなえて構成されている。
【0059】そして、本実施形態におけるFM−CWレ
ーダ装置は、上述の構成に加えて、信号処理部30Aと
メモリ35とが設けられるとともに、送信系及び受信系
にそれぞれスイッチ(SW)36A,36Bが設けられ
ている。ここで、メモリ(記憶手段)35は、自動車2
5からの反射波信号を受信しない状態で後述する信号処
理部30Aにより得られるミキサ28からのビート波信
号に生じる送信変調信号(周波数fm)の変調周波数成
分、すなわち、前述の高調波周波数成分(FM−AM変
換雑音情報)fm,2fm,3fm,・・・を記憶して
おくものであり、各スイッチ(送受信信号遮断手段)3
6A,36Bは、それぞれのオン−オフ状態の切替えに
より外部との送受信信号の遣り取りを遮断しうるもので
ある。
【0060】そして、信号処理部30Aは、本実施形態
でも、受信系で検出されたビート波信号の周波数情報に
基づいて、自動車(目標物)25までの距離と自動車2
5と観測者との相対速度とを高速フーリエ変換などの演
算にて求めるものであるが、この信号処理部30Aは、
少なくともスイッチ36Aのオフ状態(自動車25から
の反射波信号を受信しない状態)では、ビート波信号に
現れるFM−AM変換雑音情報のみをメモリ35に記憶
しておき、各スイッチ36A,36Bのオン状態では、
ビート波信号における周波数情報からメモリ35に記憶
されたFM−AM変換雑音情報fm,2fm,3fm,
・・・を差し引いてから自動車25との距離・速度を演
算するように構成される。
【0061】このため、この信号処理部30Aは、図1
0に示すように、第1実施形態において図6に示したも
のと同様のFFT処理部311,ピーク抽出部312及
び距離・速度演算部313に加えて、雑音差引部314
を有して構成されており、受信系のスイッチ36Aのオ
フ状態では、ピーク抽出部312によって検出されたF
M−AM変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・が
メモリ35に記憶され、各スイッチ36A,36Bのオ
ン状態では、このメモリ35に記憶されたFM−AM変
換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・が雑音差引部
314に読み込まれるようになっている。
【0062】そして、雑音差引部314では、各スイッ
チ36A,36Bのオン状態で、FFT処理部311に
より高速フーリエ変換を施されたビート波信号における
受信信号の周波数付近に生じるFM−AM変換雑音情報
fm,2fm,3fm,・・・が、予めメモリ35で記
憶されているFM−AM変換雑音情報を読み込んで差し
引くことにより除去されるようになっている。
【0063】このような構成により、本実施形態におけ
るFM−CWレーダ装置では、まず、少なくとも受信系
のスイッチ36Aをオフ状態にして、自動車25からの
反射波信号を受信しない状態で、電圧制御発振器22か
らの送信変調信号(周波数fm)に起因するFM−AM
変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・のみをもっ
たビート波信号がミキサ28から信号処理部30Aへ出
力される。
【0064】そして、信号処理部30Aでは、このビー
ト波信号に対してFFT処理部311による高速フーリ
エ変換処理が施され、その演算結果がメモリ35に書き
込まれて記憶される。その後、各スイッチ36A,36
Bをオン状態にすると、自動車25で反射した送信アン
テナ24から送信された送信変調信号の反射波信号が受
信アンテナ36Aで受信され、低雑音増幅器27を介し
てミキサ28へ出力される。
【0065】この反射波信号は、ミキサ28で電圧制御
発振器22から出力される送信変調信号の一部とミキシ
ングされ、自動車25との距離と相対速度とに依存する
周波数情報(距離周波数fr,速度周波数fd)を含ん
だビート波信号が得られ、これが、信号処理部30Aへ
出力される。そして、信号処理部30Aでは、FFT処
理部311,ピーク抽出部312によって、このビート
波信号に対してそれぞれ高速フーリエ変換などの処理が
施されるが、この場合も、図11(a)に実線で示すよ
うに、受信信号(反射波信号)の周波数付近に、送信変
調信号の一部をミキサ28でミキシングすることに起因
するFM−AM変換雑音情報fm,2fm,3fm,・
・・が生じている。
【0066】そこで、雑音差引部314は、スイッチ3
6Aのオフ状態で予めメモリ35に記憶されたFM−A
M変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・を読み込
んで、図11(a)に破線で示すごとく受信信号の周波
数付近に生じているFM−AM変換雑音情報fm,2f
m,3fm,・・・をベクトル的に差し引くことによ
り、図11(b)に示すように、ビート波信号における
FM−AM変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・
を除去する。
【0067】その後は、第1実施形態にて前述したごと
く、ピーク抽出部312を通じて得られたビート波信号
における距離周波数frと速度周波数fdとに基づい
て、距離・速度演算部313で自動車25との距離と相
対速度とが演算にて求められる。このように、本発明の
第3実施形態としてのFM−CWレーダ装置(距離・速
度検出用レーダ装置)によれば、自動車(目標物)25
からの反射波信号を受信しない状態で出力されるFM−
AM変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・をメモ
リ(記憶手段)35に予め記憶しておき、このメモリ2
5に記憶されたFM−AM変換雑音情報fm,2fm,
3fm,・・・を用いて、受信系で検出されたビート波
信号におけるFM−AM変換雑音情報fm,2fm,3
fm,・・・を差し引いた周波数情報のみに基づいて、
自動車25との距離と相対速度とを求めることができる
ので、装置の受信S/N比を大幅に向上させることがで
き、これにより、小電力で、確実に精度の高い上記の距
離・速度を検出することができるとともに、装置の受信
状態が良くない場合でも、上記の距離・速度を容易に検
出することができるようになる。
【0068】(c−1)第3実施形態の第1変形例の説
明 図12は本発明の第3実施形態の第1変形例としてのF
M−CWレーダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の
構成を示すブロック図であるが、この図12に示す装置
は、図9に示す装置における各スイッチ36A,36B
の代わりに、それぞれ可変減衰器(ATT)37A,3
7Bを用いて構成されている。
【0069】ここで、各可変減衰器(送受信信号遮断手
段)37A,37Bは、それぞれを信号減衰状態にする
ことにより、前述の各スイッチ36A,36Bと同様
に、外部との送受信信号の遣り取りを遮断しうるもので
ある。なお、各可変減衰器37A,37B以外の構成要
素は、それぞれ図9にて前述したものと同様のものであ
る。
【0070】このような構成により、本変形例における
FM−CWレーダ装置でも、少なくとも受信系の可変減
衰器37Aを十分な減衰度に調整して信号減衰状態にす
ることにより、自動車25からの反射波信号を受信しな
い状態にし、この状態で、電圧制御発振器22からの送
信変調信号(周波数fm)に起因するFM−AM変換雑
音情報fm,2fm,3fm,・・・のみを予めメモリ
35に記憶しておき、これらの各可変減衰器37A,3
7Bの信号非信号減衰状態で、信号処理部30Aによっ
て、受信系で検出されたビート波信号におけるFM−A
M変換雑音情報fm,2fm,3fm,・・・を考慮し
た自動車25との距離と相対速度とを演算にて求めるこ
とができる。
【0071】従って、本変形例におけるFM−CWレー
ダ装置によっても、図9に示す装置と同様の効果ないし
利点が得られる。 (c−2)第3実施形態の第2変形例の説明 図13は本発明の第3実施形態の第2変形例としてのF
M−CWレーダ装置の構成を示すブロック図であるが、
この図13に示す装置は、図9に示す装置における各ス
イッチ36A,36Bの代わりに、送信系及び受信系
に、それぞれアンテナ24,26側と終端器39A,3
9B側との切替えが可能な切替えスイッチ38A,38
Bが設けられている。なお、本変形例においても、各切
替えスイッチ38A,38B及び各終端器39A,39
B以外の各構成要素は、それぞれ図9にて前述したもの
と同様のものである。
【0072】ここで、各切替えスイッチ38A,38B
も、それぞれ終端器39A,39B側への切替えによ
り、前述の各スイッチ36A,36Bと同様に、外部と
の送受信信号の遣り取りを遮断しうるものであり、各終
端器39A,39Bは、これらの終端器39A,39B
側に各切替えスイッチ38A,38Bを切替えることに
より、回路のインピーダンス・マッチングを取り、信号
の反射現象などを抑制して安定した回路動作を得るため
のものである。
【0073】このような構成により、本変形例における
FM−CWレーダ装置でも、少なくとも受信系の切替え
スイッチ38Aを終端器39A側に切り替えることによ
り自動車25からの反射波信号を受信しない状態で、電
圧制御発振器22からの送信変調信号(周波数fm)に
起因するFM−AM変換雑音情報fm,2fm,3f
m,・・・のみを予めメモリ35に記憶しておき、これ
らの各可変減衰器37A,37Bの信号非信号減衰状態
で、信号処理部30Aによって、受信系で検出されたビ
ート波信号におけるFM−AM変換雑音情報fm,2f
m,3fm,・・・を考慮した自動車25との距離・相
対速度とを演算にて求めることができる。
【0074】従って、本変形例におけるFM−CWレー
ダ装置によっても、図9に示す装置と同様の効果ないし
利点が得られるほか、各切替えスイッチ38A,38B
をそれぞれ終端器39A,39B側に切り替えることに
より、自動車25からの反射波信号を受信しない状態で
も、回路のインピーダンス・マッチングを取ることがで
きるので、より安定してFM−AM変換雑音情報fm,
2fm,3fm,・・・をメモリ35に記憶させること
ができる。
【0075】(d)第4実施形態の説明 図14は本発明の第4実施形態としてのFM−CWレー
ダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示すブ
ロック図であるが、この図14に示す装置も、送信系と
して、第1実施形態にて前述したものとそれぞれ同様の
3角波信号発生器21,電圧制御発振器22,増幅器
(AMP)23及び送信アンテナ24をそなえている。
【0076】一方、受信系は、第1実施形態に示すもの
とそれぞれ同様の受信アンテナ26,低雑音増幅器(L
NA)27,ミキサ(MIX)28をそなえるほか、信
号処理部30B及びメモリ35Aを有して構成されてい
る。ここで、信号処理部(距離・速度演算処理部)30
は、本実施形態でも、受信系のミキサ28で検出され
たビート波信号の周波数情報に基づいて、自動車(目標
物)25までの距離と自動車25と観測者との相対速度
とを演算にて求めるものであるが、本実施形態では、こ
の際、送信系の電圧制御発振器22からの送信変調信号
(周波数fm)の高調波周波数成分(変調周波数成分)
fm,2fm,3fm・・・についての情報を除去して
から演算を施すように構成される。
【0077】すなわち、図15に示すように、この信号
処理部30Bは、第1実施形態において図6に示したも
のとそれぞれ同様のFFT処理部311,ピーク抽出部
312及び距離・速度演算部313に加えて、メモリ3
5A,コンパレータ(COMP)315及びデータラッ
チ部316及び高調波除去部317を有して構成され
る。
【0078】ここで、メモリ35Aは、ピーク抽出部3
12で得られるビート波信号における高調波周波数成分
fm,2fm,3fm・・・の周波数情報を予め記憶し
ておくものであり、コンパレータ315は、現時点での
ビート波信号における受信信号(反射波信号)の周波数
情報が、メモリ35Aで予め記憶されている高調波周波
数成分fm,2fm,3fm・・・の周波数情報と一致
しているかどうかを判定するものである。
【0079】また、データラッチ部316は、コンパレ
ータ315での判定の結果、現時点での受信信号の周波
数情報がメモリ35Aに予め記憶されている高調波周波
数成分fm,2fm,3fm・・・の周波数情報と一致
していれば、その時点でピーク抽出部312で得ら
周波数情報に基づいて後段の演算処理が行なわれないよ
うデータをラッチする一方、一致していなければ、その
時点でピーク抽出部312で得られた周波数情報に基づ
いて後段の演算処理が行なわれるように、この周波数情
報が距離・速度演算部313へ出力されるようになって
いる。
【0080】さらに、高調波除去部317は、データラ
ッチ部316から出力される周波数情報のうちメモリ3
5Aに予め記憶されている高調波周波数成分fm,2f
m,3fm・・・の周波数情報を除去するものである。
すなわち、本実施形態における信号処理部30Bは、自
動車25からの反射波信号の周波数情報が高調波周波数
成分fm,2fm,3fm・・・の周波数成分と一致し
ている場合に、この高調波周波数成分fm,2fm,3
fm・・・を除去すると、反射波信号の周波数情報も一
緒に除去されてデータが欠落してしまうので、反射波信
号の周波数情報と高調波周波数成分fm,2fm,3f
m・・・の周波数成分とが一致している場合には、それ
までに検出されている周波数情報に基づいて自動車25
との距離と相対速度とが求められる、つまり、前時点で
得られた距離と相対速度との表示がホールドされるよう
になっているのである。
【0081】なお、このようにデータが欠落するのは、
自動車25とのある特定の距離と相対速度との組合せの
時のみであるので、このようなデータ欠落の確率は低
く、しかも自動車25との距離と相対速度とは刻一刻と
変化しているので、欠落は一瞬ですむ。このような構成
により、上述のFM−CWレーダ装置では、前述の各実
施形態と同様に、自動車25からの反射波信号と送信系
の電圧制御発振器22からの送信変調信号がミキサ28
でミキシングされることによって、ビート波信号が得ら
れ、これが、信号処理部30Bへ出力される。
【0082】そして、信号処理部30Bでは、このビー
ト波信号に対して、図16に示すように、まずFFT処
理部311によって高速フーリエ変換が施され(ステッ
プS1)、ピーク抽出部312によってビート波信号に
おける反射波信号の周波数情報,ピーク値が抽出され
(ステップS2)、さらにコンパレータ315によっ
て、反射波信号の周波数情報が送信変調信号の高調波周
波数成分fm,2fm,3fm・・・の周波数成分と一
致しているかが判定される(ステップS3)。
【0083】この結果、一致していなければ、高調波除
去部317によって、この高調波周波数成分fm,2f
m,3fm・・・の周波数成分をビート波信号の周波数
情報から除去しても、反射波信号の周波数情報は除去さ
れないので、この周波数情報(距離周波数fr,速度周
波数fdが含まれる)に基づいて、距離・速度演算部3
13によって、自動車25との距離と相対速度とが演算
にて求められ(ステップS2のNOルートからステップ
S4)、これが観測者に表示される(ステップS5)。
【0084】一方、反射波信号の周波数情報が送信変調
信号の高調波周波数成分fm,2fm,3fm・・・の
周波数成分と一致している場合は、高調波除去部317
によってこの高調波周波数成分fm,2fm,3fm・
・・の周波数成分をビート波信号の周波数情報から除去
すると、反射波信号の周波数情報も一緒に除去されるの
で、この周波数情報はデータラッチ316でラッチさ
れ、この結果、それまでの距離・相対速度の表示がホー
ルドされる(ステップS3のYESルートからステップ
S2,S6)。
【0085】このように、本発明のFM−CWレーダ装
置(距離・速度検出用レーダ装置)によれば、信号処理
部30Bによって、受信系のミキサ23を通じて検出さ
れたビート波信号の周波数情報に基づいて、自動車(目
標物)25までの距離と自動車25と観測者との相対速
度とを演算にて求める際、送信変調信号の高調波周波数
成分(変調周波数成分)fm,2fm,3fm・・・に
ついての情報を除去してから演算が施されるので、より
簡素な構成で、第1実施形態に示した装置と同様に、本
レーダ装置の受信S/N比を大幅に向上させることがで
き、これにより、送信変調信号の送信電力が小さくて
も、極めて精度高く、自動車25との距離・速度を検出
できるという利点がある。
【0086】(d−1)第4実施形態の第1変形例の説
明 図17は本発明の第4実施形態の第1変形例としてのF
M−CWレーダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の
構成を示すブロック図であるが、この図17に示す装置
は、送信系として、第1実施形態にて前述したものとそ
れぞれ同様の電圧制御発振器22,増幅器23及び送信
アンテナ24に加えて、2つの3角波信号発生器21
A,21Bと選択部40とをそなえて構成されている。
【0087】ここで、一方の3角波信号発生器21A
は、例えば、図18(a)に示すような繰り返し周波数
fm1 をもつ3角波信号を電圧制御発振器22での周波
数変調用の信号として発生するものであり、他方の3角
波信号発生器21Aは、例えば、同じく図18(a)に
示すような周波数fm1 とは異なる繰り返し周波数fm
2 をもつ3角波信号を電圧制御発振器22のための変調
用信号として発生するものである。
【0088】そして、選択部40は、後述する信号処理
部30Cからの制御信号に応じて、これらの各3角波信
号発生器21A,21Bの出力を切り替えて選択的に電
圧制御発振器22へ出力するものでる。すなわち、本実
施形態におけるFM−CWレーダ装置は、送信系が、異
なった繰り返し周波数fm1 ,fm2 をもつ複数(この
場合は2つ)の3角波信号のうち、選択部40で選択さ
れた3角波信号で周波数変調した信号を送信アンテナ2
4を通じて送信しうるように構成されている。
【0089】一方、受信系としては、それぞれ第1実施
形態にて前述したものと同様の受信アンテナ26,低雑
音増幅器(LNA)27及びミキサ(MIX)28に加
えて、信号処理部30C及びメモリ35Bをそなえて構
成されている。ここで、信号処理部30Cは、受信系の
ミキサ28で検出されたビート波信号の周波数情報に基
づいて、自動車(目標物)25との距離と相対速度とを
演算にて求める際、送信系の電圧制御発振器22からの
送信変調信号(周波数fm1 又はfm2 )の高調波周波
数成分(変調周波数成分)についての情報を除去してか
ら演算を施すものであるが、本実施形態では、前述のよ
うに、ビート波信号における自動車25からの反射波信
号の周波数情報と、送信変調信号の高調波周波数成分の
周波数成分とが一致した場合に、3角波信号発生器21
A,21Bの出力を切替えるための制御信号が選択部4
0へ出力されるように構成される。
【0090】また、メモリ35Bは、電圧制御発振器2
2から出力されうる2種の周波数fm1 ,fm2 をもっ
た送信変調信号の高調波周波数成分fm1 ,2fm1
3fm1 ,・・・,fm2 ,2fm2 ,3fm2 ,・・
・をそれぞれ記憶しておくものであり、高調波除去部3
17では、このメモリ35Bに記憶されたいずれかの周
波数情報を用いてビート波信号における高調波周波数成
分を除去するようになっている。
【0091】さらに、信号処理部30Cは、図19に示
すように、図15にて前述したものとそれぞれ同様のF
FT処理部311,ピーク抽出部312,距離・速度演
算部313,コンパレータ(COMP)315及び高調
波除去部317を有して構成され、コンパレータ315
からは、ビート波信号における自動車25からの反射波
信号の周波数情報と、メモリ35Aに予め記憶された送
信変調信号の高調波の周波数成分とが一致した場合に、
3角波信号発生器21A,21Bの出力を切り替えるべ
く選択部40のための制御信号が出力されるようになっ
ている。
【0092】このような構成により、本変形例における
FM−CWレーダ装置でも、受信系のミキサ28で検出
されたビート波信号が信号処理部30Cへ出力され、信
号処理部30Cでは、FFT処理部311によって、こ
のビート波信号に対して高速フーリエ変換が施され、ピ
ーク抽出部312によって、ビート波信号における周波
数情報のピーク値が抽出される。
【0093】そして、ピーク抽出部312で得られたビ
ート波信号の周波数情報(ピーク値)は、予めメモリ3
5Bに記憶された送信変調信号の高調波周波数成分と一
致しているかどうかがコンパレータ315で判定され、
この結果、一致していれば、コンパレータ315から3
角波信号発生器21A,21Bの切替えのための制御信
号が選択部40へ出力されて3角波信号発生器21A,
21Bの出力が切替えらる。
【0094】例えば、最初、繰り返し周波数fm1 をも
つ3角波信号発生器21Aの出力が選択されて電圧制御
発振器22から周波数fm1 の送信変調信号が送信され
ている状態で、ミキサ28を通じて検出されたビート波
信号における受信信号の周波数情報がメモリ35Bに記
憶された高調波周波数成分fm1 ,2fm1 ,3f
1 ,・・・と一致した場合、コンパレータ315から
は、例えば、繰り返し周波数fm2 をもつ3角波信号が
3角波信号発生器21Bから電圧制御発振器22へ入力
されるよう選択部40へ制御信号が出力される。
【0095】これにより、電圧制御発振器22には、図
18(a)に示すように、ビート波信号における受信信
号の周波数情報が送信変調信号の高調波周波数成分と一
致するごとに、異なる繰り返し周波数をもつ電圧波形が
入力され、送信変調信号の周波数fm1 ,fm2 が切り
替えられることになる。ところで、ミキサ28を通じて
検出されるビート波信号の周波数情報(ビート周波数)
fbは、FM変調の中心周波数(3角波信号の中心周波
数)をf0 ,周波数偏移幅(変調幅)をΔF,3角波信
号の繰り返し周波数をfm,光速をc,自動車25との
距離をR,相対速度をVとすると、 fb=(4・ΔF・fm/c)・R±2f0 (V/c) ・・・(5) で表されることを述べたが、上述のごとく送信変調信号
の周波数fm1 ,fm2を切り替えることは、つまり、
式(5)における変数fmを変えることになる。
【0096】例えば、図20(a)に示すように、周波
数fm1 をもった送信変調信号のビート波信号における
高調波周波数成分fm1 ,2fm1 ,3fm1 ,・・・
が、受信信号の周波数情報と一致した場合に、送信変調
信号の周波数をfm2 に切替えることにより、図20
(b)に示すように、ビート波信号における高調波周波
数成分がfm2 ,2fm2 ,3fm2 ,・・・となり、
これにより、受信信号の周波数情報と送信変調信号の高
調波周波数成分fm1 ,2fm1 ,3fm1 ,・・・と
の一致が所要量ずらされる。
【0097】この結果、高調波除去部317で、送信変
調信号の高調波周波数成分fm2 ,2fm2 ,3f
2 ,・・・を除去する際に、受信信号の周波数情報も
一緒に除去されることが回避され、距離・速度演算部3
13では、受信信号の周波数情報のみに基づいて、自動
車25との距離と相対速度とを演算にて求めることがで
きる。
【0098】なお、コンパレータ315での判定の結
果、ビート波信号における受信信号の周波数情報と、送
信変調信号の高調波周波数成分fm1 ,2fm1 ,3f
1 ,・・・とが一致していない間は、高調波除去部3
17で、この送信変調信号の高調波周波数成分fm1
2fm1 ,3fm1 ,・・・を除去しても、受信信号の
周波数情報も一緒に除去されてしまうことはないので、
送信変調信号の周波数をfm2 に切り替えることなく、
距離・速度演算部313による自動車25との距離と相
対速度とが演算にて求められる。
【0099】このように、本変形例におけるFM−CW
レーダ装置によれば、異なった繰り返し周波数fm1
fm2 をもつ2つの3角波のうち、信号処理部30Cの
コンパレータ315による判定結果に応じて選択された
3角波で周波数変調した信号を送信することにより、ビ
ート波信号における送信変調信号の高調波周波数成分と
受信信号(反射信号)の周波数情報との一致を所要量ず
らすことができるので、高調波除去部317によって、
送信変調信号の高調波についての情報とともに受信信号
の周波数情報が除去されることを回避することができ、
これにより、常に確実に、より精度の高い自動車(目標
物)25との距離と相対速度とを求めることができるよ
うになるという利点がある。
【0100】ところで、上述の場合は、周波数fm1
fm2 を切替えているが、式(5)からも分かるよう
に、自動車25との相対速度が「0」の場合には意味が
なくなる。そこで、この場合は、式(5)における変数
ΔF(周波数変移量、又は変調幅),f0 (送信変調信
号の中心周波数)を変えることで、ビート波信号におけ
る送信変調信号の高調波周波数成分と受信信号(反射信
号)の周波数情報との一致を所要量ずらすことができ
る。
【0101】まず、周波数変移量(変調幅)ΔFを可変
にする場合は、例えば、図21に示すように、図18
(b)に示すような変調幅ΔF1 をもった3角波を発生
する3角波信号発生器21Cと、この3角波信号発生器
21Cとは異なる変調幅ΔF2をもった3角波を発生す
る3角波信号発生器21Dとを用い、切替え部40によ
りこれらの3角波信号発生器21C,21Dから電圧制
御発振器22への出力を選択的に切替えることにより、
送信変調信号についての周波数変移量ΔFを可変にしう
るように構成される。
【0102】これにより、この図21に示すFM−CW
レーダ装置でも、ビート波信号における送信変調信号の
高調波周波数成分と受信信号(反射信号)の周波数情報
とが一致した場合に、3角波信号発生器21C,21D
の出力を選択部40によって選択的に切り替えて周波数
変移量ΔFを変えることにより、この一致を所要量ずら
すことができるので、送信変調信号の高調波周波数成分
とともに受信信号の周波数情報が除去されることを回避
でき、これにより、常に確実に、より精度の高い自動車
(目標物)25との距離と相対速度とを求めることがで
きるようになる。
【0103】また、送信変調信号の中心周波数f0 を可
変にする場合は、例えば、図22に示すように、所要の
繰り返し周波数をもった3角波信号を電圧制御発振器2
2のための変調用信号として発生する3角波信号発生器
21Eと、コンデンサ401を用いたスイッチとして構
成された選択部40′とをそなえて構成される。なお、
この図22において、図21に示す符号と同一符号が指
すものはそれぞれ図21に示すものと同様のものであ
る。
【0104】このような構成により、この図22に示す
FM−CWレーダ装置では、ビート波信号における送信
変調信号の高調波周波数成分と受信信号(反射信号)の
周波数情報とが一致した場合に、選択部40′のスイッ
チをコンデンサ401側へ切り替えることにより、例え
ば、図18(c)に示すように、電圧制御発振器22へ
入力される3角波の中心電圧がv0 からv1 に切替えら
れ、電圧制御発振器22からの送信変調信号の周波数も
0 からf1 に切り替えられる。
【0105】この結果、この場合も、ビート波信号にお
ける送信変調信号の高調波周波数成分と受信信号の周波
数情報との一致が所要量ずらされ、送信変調信号の高調
波周波数成分とともに受信信号の周波数情報が除去され
ることを回避でき、これにより、常に確実に、より精度
の高い自動車(目標物)25との距離と相対速度とを求
めることができるようになる。 (d−2)第4実施形態の第2変形例の説明 図23は本発明の第4実施形態の第2変形例としてのF
M−CWレーダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の
構成を示すブロック図であるが、この図23に示す装置
も、送信系として、3角波信号発生器21,電圧制御発
振器22,増幅器(AMP)及び送信アンテナ24をそ
なえ、受信系として、受信アンテナ26,低雑音増幅器
(LNA)27,ミキサ(MIX)28をそなえるほ
か、信号処理部30D,メモリ36,37をそなえて構
成されている。
【0106】ここで、信号処理部(距離・速度演算処理
部)30Dは、本変形例においても、受信系のミキサ2
8で検出されたビート波信号の周波数情報に基づいて、
自動車(目標物)25との距離と相対速度とを演算にて
求める際、送信系の電圧制御発振器22からの送信変調
信号(周波数fm)の高調波周波数成分fm,2fm,
3fm,・・・についての情報を除去してから演算を施
すものである。
【0107】このため、この信号処理部30Dは、図2
4に示すように、それぞれ図15に示すものと同様のF
FT処理部311,ピーク抽出部312,距離・速度演
算部及び高調波除去部317を有して構成されている。
また、メモリ36は、図14に示すメモリ35Aと同様
のもので、送信系からの送信変調信号の高調波周波数成
分fm,2fm,3fm,・・・を記憶しておくもので
あり、メモリ37は、信号処理部30Dで得られた過去
の自動車25との距離・相対速度(データ)を記憶する
ものである。
【0108】すなわち、この場合、信号処理部30D
は、高調波除去部317によりビート波信号における高
調波周波数成分とともに受信信号の周波数情報も一緒に
除去された場合に、このメモリ37に記憶された過去の
データを使用して自動車25との距離と相対速度とを演
算にて求めるように構成されている。このような構成に
より、本変形例におけるFM−CWレーダ装置でも、前
述のごとく受信系のミキサ28を通じて検出されたビー
ト波信号における高調波周波数成分fm,2fm,3f
m,・・・が高調波除去部317によって除去されて、
受信信号の周波数情報のみに基づいて、自動車25との
距離と相対速度とを距離・速度演算部313で求めるこ
とができるが、この際、高調波周波数成分fm,2f
m,3fm,・・・とともに受信信号の周波数情報も除
去された場合、本変形例では、メモリ37に記憶された
過去のデータを使用して自動車25との距離と相対速度
とを使用して距離・速度演算部313による演算が施さ
れる。
【0109】すなわち、本変形例における装置では、デ
ータが欠落した現在の自動車25との距離と相対速度と
が過去のデータから予測して求められる。例えば、過去
のある時点で、図25(a)に示すような周波数情報を
もったビート波信号がミキサ28を通じて得られたとす
る。この場合、送信系からの送信変調信号の高調波周波
数成分fm,2fm,3fm,・・・と受信信号の周波
数情報とは一致していないので、高調波除去部317に
よって高調波周波数成分fm,2fm,3fm,・・・
を除去しても、受信信号の周波数情報は失われず、距離
・速度演算部313によって自動車25との距離と相対
速度とを演算にて求めることができる。
【0110】この時点での距離・相対速度データは、表
示すべきデータとして出力されるとともに、メモリ37
に記憶される。そして、次の瞬間、図25(b)に示す
ように、送信系からの送信変調信号の高調波周波数成分
fm,2fm,3fm,・・・と受信信号の周波数情報
とが一致した場合、高調波除去部317によって高調波
周波数成分fm,2fm,3fm,・・・を除去する
と、受信信号の周波数情報が失われる。
【0111】そこで、距離・速度演算部313は、メモ
リ37から1回前の演算で得られた自動車25との距離
・相対速度データを読み込んで、このデータを使用して
演算を施すことによって、失われた現在のデータを予測
して求める。例えば、距離・速度演算部313による1
回前の演算によって、自動車25との距離R1 ,相対速
度V1 が得られ、この演算から微小時間(観測間隔)Δ
t後に受信信号の周波数情報が失われた場合、まず、距
離・速度演算部313は、メモリ36から1回前での演
算によって得られた距離R1 ,相対速度V1 を読み込
む。
【0112】ここで、通常、観測者と自動車25との相
対速度は、本装置による観測間隔Δtの間に急激に変化
するとは考えにくいので、距離・速度演算部313で
は、1回前の演算の時点と現時点での相対速度とは同じ
であると考え、以下に示す式を用いて、現在の自動車2
5との距離R2が求められる。 R2 =R1 +V1 ・Δt ・・・(8) なお、メモリ37には過去のデータとして距離・速度演
算部313による1回前の演算及び2回前の演算でそれ
ぞれ得られた自動車25との距離・相対速度データを記
憶しておいてもよい。
【0113】すなわち、例えば、時刻Tに、図26
(a)に示すようなビート波信号における周波数情報か
らそれぞれ自動車25との距離R1 ,相対速度V1 が得
られ、観測間隔Δt後、すなわち時刻(T+Δt)に、
図26(b)に示すような周波数情報からそれぞれ自動
車25との距離R2 ,相対速度V2 が得られたとする
と、それぞれがメモリ37に記憶される。
【0114】そして、さらに観測間隔Δt後、すなわち
時刻(T+2Δt)に、図26(c)に示すように、受
信信号の周波数情報と送信変調信号の高調波周波数成分
fm,2fm,3fm,・・・とが一致し、この時点で
の自動車25との距離R3 ,相対速度V3 を求めるため
の周波数情報が失われてしまった場合、距離・速度演算
部313では、1回前の演算及び2回前の演算でそれぞ
れ得られた距離R1 ,R2 と相対速度V1 ,V2 とを読
み込んで、これらのデータを使用して、以下のような演
算によって、現時点(T+2Δt)での距離R3 と相対
速度V3 とが求められる。
【0115】 R3=R2+V2・Δt ・・・(9) V3=V2+(V2−V1)=2V2−V1 ・・・(10) 又は、 R3=R2+(R2−R1)=2R2−R1 ・・・(11) V3=2V2−V1 ・・・(12) このように、本変形例におけるFM−CWレーダ装置に
よれば、ビート波信号における送信変調信号の高調波周
波数成分を除去することにより、受信信号の周波数情報
が失われた場合でも、信号処理部30Dが過去のデータ
を使用して自動車25との距離と相対速度とを演算にて
求めることができるので、極めて簡素な構成で、常に、
度高く自動車25との距離と相対速度とを求めること
ができるようになる。
【0116】また、過去のデータとして、1回前及び2
回前の演算でそれぞれ得られた自動車25との距離と相
対速度とを使用することにより、受信信号の周波数情報
が失われた場合でも、より確実に、これらの距離と相対
速度とを求めることができる。 (d−3)第4実施形態の第3変形例の説明 図27は本発明の第4実施形態の第3変形例としてのF
M−CWレーダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の
構成を示すブロック図であるが、この図27に示す装置
も、送信系として、3角波信号発生器21,電圧制御発
振器22,増幅器23及び送信アンテナ24をそなえ、
受信系として、受信アンテナ26,低雑音増幅器(LN
A)27,ミキサ(MIX)28をそなえるほか、信号
処理部30E及びメモリ38をそなえて構成されてい
る。
【0117】ここで、信号処理部(距離・速度演算処理
部)30Eは、本変形例においても、受信系のミキサ2
8で検出されたビート波信号の周波数情報に基づいて、
自動車(目標物)25との距離と相対速度とを演算にて
求める際、送信系の電圧制御発振器22からの送信変調
信号(周波数fm)の高調波周波数成分fm,2fm,
3fm,・・・についての情報を除去してから演算を施
すものであるが、本変形例では、自動車25との距離が
近く受信信号の信号レベルがある程度大きい場合(所定
の信号レベル以上の場合)には、情報除去処理を禁止す
るように構成される。
【0118】このため、この信号処理部30Eは、図2
8に示すように、それぞれ図15に示すものと同様のF
FT処理部311,ピーク抽出部312,距離・速度演
算部,コンパレータ(COMP)315及び高調波除去
部317を有して構成される。なお、メモリ38は、上
述の所定の信号レベルを記憶しておくものであり、信号
処理部30Eでは、このメモリ38に記憶された所定の
信号レベルと、ピーク抽出部312で得られたビート波
信号における受信信号のピーク値(信号レベル)とがコ
ンパレータ315で比較されるようになっている。
【0119】このような構成により、本変形例における
FM−CWレーダ装置では、受信系のミキサ28を通じ
て得られたビート波信号における周波数情報のうち送信
変調信号(周波数fm)の高調波周波数成分fm,2f
m,3fm,・・・を、高調波除去部317によって除
去する際、ビート波信号における信号のうち、所定の信
号レベル以上である信号があるかどうかがコンパレータ
315で判定される。
【0120】この結果、例えば、図29(a)に示すよ
うに、ビート波信号中に所定の信号レベル以上の信号が
あった場合は、この信号は近距離の受信信号(データ)
であると考え、コンパレータ315からは高調波周波数
成分fm,2fm,3fm,・・・の除去処理を禁止す
る制御信号が高調波除去部317へ出力されて、高調波
除去部317での情報除去処理が禁止され、この受信信
号の周波数情報に基づいて、自動車25との距離と相対
速度とが距離・速度演算部313によって求められる。
【0121】一方、例えば、図29(b)に示すよう
に、ビート波信号中に所定の信号レベル以上の信号がな
い場合は、近距離のデータが存在しないと見なして、高
調波除去部317による高調波周波数成分fm,2f
m,3fm,・・・の除去処理が行なわれ、残りの受信
信号の周波数情報(遠距離データ)に基づいて、自動車
25との距離と相対速度とが距離・速度演算部313に
よって求められる。
【0122】このように、本変形例におけるFM−CW
レーダ装置によれば、信号処理部30Eによって、自動
車25との距離と相対速度とを演算にて求める際に、所
定の信号レベル以上の信号については、高調波除去部3
17による高調波周波数成分fm,2fm,3fm,・
・・についての情報除去処理を禁止することができるの
で、高調波除去部317による高調波周波数成分fm,
2fm,3fm,・・・を除去することによって失われ
る自動車25との距離が近距離である場合の距離・相対
速度も確実に求めることができるようになる。
【0123】
【0124】
【0125】
【発明の効果】 以上詳述したように 、本発明の距離・速
度検出用レーダ装置によれば、目標物からの反射波信号
を受信しない状態で出力されるFM−AM変換雑音情報
を記憶手段に記憶しておき、この記憶手段に記憶された
FM−AM変換雑音情報を用いて、受信系で検出された
ビート波信号におけるFM−AM変換雑音情報のみを差
し引いた周波数情報に基づいて、目標物までの距離と目
標物と観測者との相対速度とを演算にて求めることがで
きるので、装置の受信S/N比を大幅に向上させること
ができ、これにより、小電力で、確実に精度の高い上記
の距離・速度を検出することができるとともに、装置の
受信状態が良くない場合でも、上記の距離・速度を容易
に検出することができるようになる。
【0126】具体的には、送受信信号遮断手段によって
外部との送受信信号の遣り取りを遮断した状態で、FM
−AM変換雑音情報を記憶手段に記憶しておくので、確
実に、FM−AM変換雑音情報を考慮した目標物との距
離・相対速度を求めることができる。この場合、送受信
信号遮断手段を、送信系及び受信系にそれぞれ設けられ
るスイッチで構成すれば、これらのスイッチのうち少な
くとも受信系に設けられたスイッチのオフ状態で、記憶
手段にFM−AM変換雑音情報を記憶することができる
ので、極めて容易に、FM−AM変換雑音情報を考慮し
た上記の距離・相対速度を求めることができるようにな
る。
【0127】また、この送受信信号遮断手段を、送信系
及び受信系にそれぞれ設けられる減衰器で構成しても、
これらの減衰器のうち少なくとも受信系に設けられた減
衰器による信号減衰状態で、記憶手段にFM−AM変換
雑音情報を記憶することができるので、極めて容易に、
FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相対速
度を求めることができるようになる。
【0128】さらに、この送受信信号遮断手段を、送信
系及び受信系にそれぞれアンテナ側と終端器側との切替
が可能な切替スイッチで構成すれば、これらの切替スイ
ッチのうち少なくとも受信系に設けられた切替えスイッ
チによる終端器側への切替状態で、記憶手段にFM−A
M変換雑音情報を記憶することができるので、この場合
も、FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相
対速度を求めることができるようになるほか、切替えス
イッチを終端器側へ切り替えることで目標物からの反射
波信号を受信しない状態にするので、装置内における信
号の反射などによる影響を確実に抑制して安定した動作
を得ることができるようになる。
【0129】さらに、本発明の距離・速度検出用レーダ
装置によれば、距離・速度演算処理部では、受信系で検
出されたビート波信号の周波数情報と送信変調信号の周
波数情報とに基づいて、送信変調信号の変調周波数成分
についての情報を除去してから演算を施すことができる
ので、確実に精度の高い目標物との距離と相対速度とを
求めることができるとともに、装置の受信状態が良くな
い場合でも、上記の距離・速度を容易に検出することが
できるようになる。
【0130】このとき、異なった繰り返し周波数をもつ
複数の変調用信号のうち選択された所定の変調用信号で
周波数変調した信号を送信することにより、送信変調信
号の変調周波数成分と受信信号(反射信号)の周波数情
報との一致を所定量だけずらすことができるので、送信
変調信号の変調周波数成分についての情報とともに受信
信号の周波数情報が除去されることを回避することがで
き、これにより、常に、精度の高い目標物との距離と相
対速度とを求めることができるとともに、必要な観測範
囲を容易に確保することができるようになる。
【0131】また、送信変調信号についての周波数変移
量を可変にした信号を送信、あるいは、送信変調信号に
ついての送信中心周波数を可変にした信号を送信するこ
とにより、同様に、送信変調信号の変調周波数成分と受
信信号の周波数情報との一致を所定量だけずらすことが
できるので、送信変調信号の変調周波数成分についての
情報とともに受信信号の周波数情報が除去されることを
回避することができ、この場合も、常に、精度の高い目
標物との距離と相対速度とを求めることができるととも
に、必要な観測範囲を容易に確保することができるよう
になる。
【0132】さらに、上述のごとく送信変調信号の変調
周波数成分についての情報を除去することにより、受信
信号の周波数情報が除去されてしまった場合でも、距離
・速度演算処理部が、過去のデータを使用して演算を施
すことにより、目標物までの距離と目標物と観測者との
相対速度とを求めることができるので、常に、且つ、確
実に、精度の高い目標物との距離と相対速度とを求める
ことができる。
【0133】この場合、過去のデータとしては、1回前
の演算で得られた距離と相対速度の情報を使用すること
により、容易に上記の距離と相対速度とを求めることが
き、また、1回前の演算及び2回前の演算でそれぞれ
得られた距離と相対速度の情報を使用すれば、より精度
の高い上記の距離と相対速度とを求めることができる。
【0134】また、上述の距離・速度演算処理部は、所
定の信号レベル以上の信号については、情報除去処理を
禁止することで、ビート波信号における反射波信号が所
定の信号レベル以下であった場合にのみ、送信変調信号
の変調周波数成分についての情報が除去されるので、目
標物からの反射波信号の周波数情報が失われることを確
実に抑制して、常に、精度の高い上記の距離と相対速度
とを求めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の原理ブロック図である。
【図2】第2の発明の原理ブロック図である。
【図3】第3の発明の原理ブロック図である。
【図4】第4の発明の原理ブロック図である。
【図5】本発明の第1実施形態としてのFM−CWレー
ダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示すブ
ロック図である。
【図6】第1実施形態のFM−CWレーダ装置における
信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図7】(a),(b)はそれぞれ第1実施形態のFM
−CWレーダ装置の動作を説明するための図である。
【図8】本発明の第2実施形態としての距離・速度検出
用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第3実施形態としてのFM−CWレー
ダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示すブ
ロック図である。
【図10】第3実施形態のFM−CWレーダ装置におけ
る信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図11】(a),(b)はそれぞれ第3実施形態のF
M−CWレーダ装置の動作を説明するための図である。
【図12】第3実施形態の第1変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図13】第3実施形態の第2変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図14】本発明の第4実施形態としてのFM−CWレ
ーダ装置(距離・速度検出用レーダ装置)の構成を示す
ブロック図である。
【図15】第4実施形態のFM−CWレーダ装置におけ
る信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図16】第4実施形態のFM−CWレーダ装置の動作
を説明するためのフローチャートである。
【図17】第4実施形態の第1変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図18】(a)〜(c)はそれぞれ第4実施形態のF
M−CWレーダ装置の動作を説明するための図である。
【図19】第4実施形態の第1変形例としてのFM−C
Wレーダ装置における信号処理部の構成を示すブロック
図である。
【図20】(a),(b)はそれぞれ第4実施形態の第
1変形例としてのFM−CWレーダ装置の動作を説明す
るための図である。
【図21】第4実施形態の第1変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の他の構成を示すブロック図である。
【図22】第4実施形態の第1変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の他の構成を示すブロック図である。
【図23】第4実施形態の第2変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図24】第4実施形態の第2変形例としてのFM−C
Wレーダ装置における信号処理部の構成を示すブロック
図である。
【図25】(a),(b)はそれぞれ第4実施形態の第
2変形例としてのFM−CWレーダ装置の動作を説明す
るための図である。
【図26】(a)〜(c)はそれぞれ第4実施形態の第
2変形例としてのFM−CWレーダ装置の他の動作を説
明するための図である。
【図27】第4実施形態の第3変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図28】第4実施形態の第3変形例としてのFM−C
Wレーダ装置における信号処理部の構成を示すブロック
図である。
【図29】第4実施形態の第3変形例としてのFM−C
Wレーダ装置の動作を説明するための図である。
【図30】従来のFM−CWレーダ装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図31】(a),(b)はそれぞれ従来のFM−CW
レーダ装置に用いられる3角波信号の一例を示す図であ
る。
【図32】従来のFM−CWレーダ装置における信号処
理部の構成を示すブロック図である。
【図33】(a),(b)はそれぞれFM−CWレーダ
装置の原理を説明するための図である。
【図34】従来のFM−CWレーダ装置の動作を説明す
るための図である。
【図35】従来のFM−CWレーダ装置の他の構成を示
すブロック図である。
【図36】(a),(b)はそれぞれ従来のFM−CW
レーダ装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器 2,24 送信アンテナ 3 目標物 4,26 受信アンテナ 5 ミキサ 6 ハイパスフィルタ 7,7A,7B 距離・速度演算処理部 8 近距離用のレーダ装置 9 送受信アンテナ 10 切替え部 11 記憶手段 21,21A〜21D 3角波信号発生器 22 電圧制御発振器 23 増幅器(AMP) 25 自動車(目標物) 27 低雑音増幅器(LNA) 28 ミキサ(MIX) 29 ハイパスフィルタ(HPF) 30,30A〜30E 信号処理部(距離・速度演算処
理部) 31 赤外線レーダ装置(近距離用のレーダ装置) 32 赤外線レーダ装置用のアンテナ 33 切替え部 35 メモリ(記憶手段) 35A,35B,36〜38 メモリ 36A,36B スイッチ(送受信信号遮断手段) 37A,37B 可変減衰器(ATT) 38A,38B 切替えスイッチ 39A,39B 終端器 40,40′ 選択部 311 FFT処理部 312 ピーク抽出部 313 距離・速度演算部 314 雑音差引部 315 コンパレータ(COMP) 316 データ・ラッチ部 317 高調波除去部 401 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊佐治 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−198379(JP,A) 特開 平5−40169(JP,A) 特開 平6−138217(JP,A) 特開 平4−178589(JP,A) 特開 昭50−147692(JP,A) 特開 平5−60859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信号
    で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえるともに、 該目標物からの該反射波信号を受信しない状態で出力さ
    れるFM−AM変換雑音情報を記憶する記憶手段をそな
    え、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報に基づいて、該目標物までの距
    離と該目標物と観測者との相対速度とを演算にて求める
    際に、該記憶手段で記憶されている該FM−AM変換雑
    音情報を差し引いてから、演算を施すように構成されて
    いることを特徴とする、距離・速度検出用レーダ装置。
  2. 【請求項2】 該送信系,該受信系に外部との送受信信
    号の遣り取りを遮断しうる送受信信号遮断手段をそな
    え、該送受信信号遮断手段によって外部との送受信信号
    の遣り取りを遮断された状態で、該記憶手段に該FM−
    AM変換雑音情報を記憶するとともに、外部との送受信
    信号の遣り取りを行なう状態で、該FM−AM変換雑音
    情報を考慮した上記の距離・相対速度を求める演算を施
    すことを特徴とする請求項1記載の距離・速度検出用レ
    ーダ装置。
  3. 【請求項3】 該送受信信号遮断手段が、該送信系及び
    該受信系にそれぞれ設けられるスイッチで構成され、こ
    れらのスイッチのうち少なくとも該受信系に設けられた
    スイッチのオフ状態で、該記憶手段に該FM−AM変換
    雑音情報を記憶するとともに、これらのスイッチのオン
    状態で、該FM−AM変換雑音情報を考慮した上記の距
    離・相対速度を求める演算を施すことを特徴とする請求
    項2記載の距離・速度検出用レーダ装置。
  4. 【請求項4】 該送受信信号遮断手段が、該送信系及び
    該受信系にそれぞれ設けられる減衰器で構成され、これ
    らの減衰器のうち少なくとも該受信系に設けられた減衰
    器による信号減衰状態で、該記憶手段に該FM−AM変
    換雑音情報を記憶するとともに、これらの減衰器の信号
    非減衰状態で、該FM−AM変換雑音情報を考慮した上
    記の距離・相対速度を求める演算を施すことを特徴とす
    る請求項2記載の距離・速度検出用レーダ装置。
  5. 【請求項5】 該送受信信号遮断手段が、該送信系及び
    該受信系にそれぞれアンテナ側と終端器側との切替が可
    能な切替スイッチで構成され、これらの切替スイッチの
    うち少なくとも該受信系に設けられた該切替えスイッチ
    による該終端器側への切替状態で、該記憶手段に該FM
    −AM変換雑音情報を記憶するとともに、これらの切替
    スイッチによる該アンテナ側への切替状態で、該FM−
    AM変換雑音情報を考慮した上記の距離・相対速度を求
    める演算を施すことを特徴とする請求項2記載の距離・
    速度検出用レーダ装置。
  6. 【請求項6】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信号
    で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報に基づいて、該目標物までの距
    離と該目標物と観測者との相対速度とを演算にて求める
    際に、該送信変調信号の変調周波数成分についての情報
    を除去してから演算を施すように構成されるとともに、 該送信系が、異なった繰り返し周波数をもつ複数の変調
    用信号のうち選択された所定の変調用信号で周波数変調
    した信号を送信しうるように構成されたことを特徴とす
    る、距離・速度検出用レーダ装置。
  7. 【請求項7】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信号
    で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報に基づいて、該目標物までの距
    離と該目標物と観測者との相対速度とを演算にて求める
    際に、該送信変調信号の変調周波数成分についての情報
    を除去してから演算を施すように構成されるとともに、 該送信系が、該送信変調信号についての周波数変移量を
    可変にしうるように構成されたことを特徴とする、距離
    ・速度検出用レーダ装置。
  8. 【請求項8】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信号
    で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報と、該送信変調信号の周波数情
    報とに基づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測
    者との相対速度とを演算にて求める際に、該送信変調信
    号の変調周波数成分についての情報を除去してから演算
    を施すように構成されるとともに 該送信系が、異なった繰り返し周波数をもつ複数の変調
    用信号のうち選択された所定の変調用信号で周波数変調
    した信号を送信しうるように構成されたことを特徴とす
    る、 距離・速度検出用レーダ装置。
  9. 【請求項9】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信号
    で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報と、該送信変調信号の周波数情
    報とに基づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測
    者との相対速度とを演算にて求める際に、該送信変調信
    号の変調周波数成分についての情報を除去してから演算
    を施すように構成されるとともに、 該送信系が、該送信変調信号についての周波数変移量を
    可変にしうるように構成されたことを特徴とする、距
    ・速度検出用レーダ装置。
  10. 【請求項10】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信
    号で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報と、該送信変調信号の周波数情
    報とに基づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測
    者との相対速度とを演算にて求める際に、該送信変調信
    号の変調周波数成分についての情報を除去してから演算
    を施すように構成されるとともに、 該送信系が、該送信変調信号についての送信中心周波数
    を可変にしうるように構成されたことを特徴とする、距
    離・速度検出用レーダ装置。
  11. 【請求項11】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信
    号で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するととも に、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報と、該送信変調信号の周波数情
    報とに基づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測
    者との相対速度とを演算にて求める際に、該送信変調信
    号の変調周波数成分についての情報を除去してから演算
    を施すように構成されるとともに、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報に基づいて、該目標物までの距
    離と該目標物と観測者との相対速度とを演算にて求める
    際に、過去のデータを使用して演算を施すように構成さ
    れていることを特徴とする、距離・速度検出用レーダ装
    置。
  12. 【請求項12】 該過去のデータとして、1回前の演算
    で得られた該距離と該相対速度の情報を使用することを
    特徴とする請求項1記載の距離・速度検出用レーダ装
    置。
  13. 【請求項13】 該過去のデータとして、1回前の演算
    及び2回前の演算でそれぞれ得られた該距離と該相対速
    度の情報を使用することを特徴とする請求項1記載の
    距離・速度検出用レーダ装置。
  14. 【請求項14】 所定の繰り返し周波数をもつ変調用信
    号で周波数変調した信号を送信する送信系と、 該送信系からの送信変調信号が目標物で反射した反射波
    信号を受信するとともに、該反射波信号と該送信系から
    の該送信変調信号とをミキシングして該反射波信号と該
    送信変調信号のビート波信号を検出する受信系と、 該受信系で検出された該ビート波信号の周波数情報に基
    づいて、該目標物までの距離と該目標物と観測者との相
    対速度とを演算にて求める距離・速度演算処理部とをそ
    なえ、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報と、該送信変調信号の周波数情
    報とに基づいて、該目標物までの距離と該目標 物と観測
    者との相対速度とを演算にて求める際に、該送信変調信
    号の変調周波数成分についての情報を除去してから演算
    を施すように構成されるとともに、 該距離・速度演算処理部が、該受信系で検出された該ビ
    ート波信号の周波数情報に基づいて、該目標物までの距
    離と該目標物と観測者との相対速度を演算にて求める際
    に、所定の信号レベル以上の信号については、情報除去
    処理を禁止することを特徴とする、距離・速度検出用レ
    ーダ装置
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