JP3482870B2 - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - Google Patents
Ｆｍ−ｃｗレーダ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変調された
連続波を送信波として用い、送信波と受信波のビート信
号の周波数から目標物の距離および速度を検知するＦＭ
−ＣＷレーダ装置に関するものであり、特に、車載に適
したＦＭ−ＣＷレーダ装置に関する。
連続波を送信波として用い、送信波と受信波のビート信
号の周波数から目標物の距離および速度を検知するＦＭ
−ＣＷレーダ装置に関するものであり、特に、車載に適
したＦＭ−ＣＷレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、目標物
が極端に近距離にあり、しかも大きな相対速度で移動し
ている場合には、送信波周波数と受信波周波数の関係
が、ある臨界状態を逸脱してしまい、通常の検知範囲に
ある目標物の検知に用いる演算規則とは異なる演算規則
を用いて、目標物の距離および相対速度を求める必要が
ある。
が極端に近距離にあり、しかも大きな相対速度で移動し
ている場合には、送信波周波数と受信波周波数の関係
が、ある臨界状態を逸脱してしまい、通常の検知範囲に
ある目標物の検知に用いる演算規則とは異なる演算規則
を用いて、目標物の距離および相対速度を求める必要が
ある。
【０００３】この要求を満たすものとして、特開平９−
２２２４７４号公報に開示されたＦＭＣＷレーダ装置が
ある。この先行技術によれば、レーダ装置が受信アンテ
ナを複数個備え、受信チャネル間のビート信号位相差を
利用して送信波周波数と受信波周波数の関係が臨界状態
を逸脱したか否かを判断し、その判断結果から適用する
演算規則を選択する。これにより、目標物が極端に近距
離にあり、しかも大きな相対速度で移動している場合で
あっても、ビート信号周波数からその距離および速度を
正しく求めることができる。
２２２４７４号公報に開示されたＦＭＣＷレーダ装置が
ある。この先行技術によれば、レーダ装置が受信アンテ
ナを複数個備え、受信チャネル間のビート信号位相差を
利用して送信波周波数と受信波周波数の関係が臨界状態
を逸脱したか否かを判断し、その判断結果から適用する
演算規則を選択する。これにより、目標物が極端に近距
離にあり、しかも大きな相対速度で移動している場合で
あっても、ビート信号周波数からその距離および速度を
正しく求めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
によると受信アンテナを複数個備える必要があるため、
受信アンテナが単一のＦＭ−ＣＷレーダ装置に適用する
ことができない。そこで、受信アンテナチャネルの単一
であるか複数であるかにかかわらず、近距離かつ相対速
度大の目標物の距離および相対速度を正確に検知できる
ＦＭ−ＣＷレーダ装置が求められていた。
によると受信アンテナを複数個備える必要があるため、
受信アンテナが単一のＦＭ−ＣＷレーダ装置に適用する
ことができない。そこで、受信アンテナチャネルの単一
であるか複数であるかにかかわらず、近距離かつ相対速
度大の目標物の距離および相対速度を正確に検知できる
ＦＭ−ＣＷレーダ装置が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置は、このような課題を解決するものであり、周波
数増加区間と周波数減少区間が交互に繰り返えされるよ
うに周波数変調された連続波を送信波として送信する送
信部と、送信波が目標物で反射された電磁波を受信波と
して受信して送信波と受信波の差であるビート信号を生
成する受信部と、演算規則に従ってビート信号から目標
物の検知を行う信号処理部とを備えるＦＭ−ＣＷレーダ
装置において、信号処理部は、周波数増加区間における
ビート信号位相変化と周波数減少区間における同一目標
物に関するビート信号位相変化に基づいて予め定められ
た複数の演算規則の中から一つの演算規則を選択する選
択手段と、選択手段により選択された演算規則に従って
目標物の距離または速度を演算する演算手段とを備える
ことを特徴とする。
ダ装置は、このような課題を解決するものであり、周波
数増加区間と周波数減少区間が交互に繰り返えされるよ
うに周波数変調された連続波を送信波として送信する送
信部と、送信波が目標物で反射された電磁波を受信波と
して受信して送信波と受信波の差であるビート信号を生
成する受信部と、演算規則に従ってビート信号から目標
物の検知を行う信号処理部とを備えるＦＭ−ＣＷレーダ
装置において、信号処理部は、周波数増加区間における
ビート信号位相変化と周波数減少区間における同一目標
物に関するビート信号位相変化に基づいて予め定められ
た複数の演算規則の中から一つの演算規則を選択する選
択手段と、選択手段により選択された演算規則に従って
目標物の距離または速度を演算する演算手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００６】目標物の距離および速度が所定の検出範囲
にあるときは、送信波周波数と受信波周波数の大小関係
が周波数増加区間と周波数減少区間とで交互に入れ替わ
る。
にあるときは、送信波周波数と受信波周波数の大小関係
が周波数増加区間と周波数減少区間とで交互に入れ替わ
る。
【０００７】また、このときの周波数増加区間における
位相変化と周波数減少区間における位相変化は変化の方
向すなわち符号が異なる。
位相変化と周波数減少区間における位相変化は変化の方
向すなわち符号が異なる。
【０００８】一方、目標物の距離および速度が所定の検
出範囲から外れて、目標物が近距離かつ高速移動してい
る場合には、周波数増加区間と周波数減少区間との間で
送信波周波数と受信波周波数との大小関係が逆転するこ
とがない。そして、このときの周波数増加区間における
位相変化と周波数減少区間における位相変化は変化の方
向が一致している。
出範囲から外れて、目標物が近距離かつ高速移動してい
る場合には、周波数増加区間と周波数減少区間との間で
送信波周波数と受信波周波数との大小関係が逆転するこ
とがない。そして、このときの周波数増加区間における
位相変化と周波数減少区間における位相変化は変化の方
向が一致している。
【０００９】そこで、選択手段は周波数増加区間におけ
る位相変化と周波数減少区間における位相変化を検出
し、その結果から送信波周波数と受信波周波数の大小関
係が周波数増加区間と周波数減少区間とで交互に入れ替
わっているか否かを判断し、判断結果に基づいて最適な
演算規則を選択する。
る位相変化と周波数減少区間における位相変化を検出
し、その結果から送信波周波数と受信波周波数の大小関
係が周波数増加区間と周波数減少区間とで交互に入れ替
わっているか否かを判断し、判断結果に基づいて最適な
演算規則を選択する。
【００１０】送信波周波数と受信波周波数の大小関係が
周波数増加区間と周波数減少区間とで入れ替わる場合、
あるいは入れ替わらない場合においてそれぞれ適用され
る演算規則は、いずれもＦＭ−ＣＷレーダ装置の検知理
論に基づくものであり、既に知られている。
周波数増加区間と周波数減少区間とで入れ替わる場合、
あるいは入れ替わらない場合においてそれぞれ適用され
る演算規則は、いずれもＦＭ−ＣＷレーダ装置の検知理
論に基づくものであり、既に知られている。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ＦＭ−ＣＷレーダ装置を示す構成図である。
ＦＭ−ＣＷレーダ装置を示す構成図である。
【００１２】このレーダ装置は、送信部１、受信部２お
よび信号処理部３とで構成されている。
よび信号処理部３とで構成されている。
【００１３】送信部１は、中心周波数がｆ０（たとえば
７６ＧＨｚ）の電圧制御型発振器１１と、バッファアン
プ１２と、送信アンテナ１３と、ＲＦアンプ１４と、方
向性結合器１５とを備えている。発振器１１は、図示省
略した変調用の直流電源から出力される制御電圧によっ
て、ｆ０±ΔＦ／２の被変調波（送信信号）を出力す
る。被変調波はバッファアンプ１２で増幅され、送信ア
ンテナ１３から電磁波として放射される。送信信号の一
部は方向性結合器１５を経てＲＦアンプ１４で増幅され
ダウンコンバート用のローカル信号として出力される。
７６ＧＨｚ）の電圧制御型発振器１１と、バッファアン
プ１２と、送信アンテナ１３と、ＲＦアンプ１４と、方
向性結合器１５とを備えている。発振器１１は、図示省
略した変調用の直流電源から出力される制御電圧によっ
て、ｆ０±ΔＦ／２の被変調波（送信信号）を出力す
る。被変調波はバッファアンプ１２で増幅され、送信ア
ンテナ１３から電磁波として放射される。送信信号の一
部は方向性結合器１５を経てＲＦアンプ１４で増幅され
ダウンコンバート用のローカル信号として出力される。
【００１４】受信回路部２は、受信アンテナ２０、ＲＦ
アンプ２１、ミキサ２２、アンプ２３、フィルタ２４お
よびＡ／Ｄ変換器２５を備えている。受信アンテナ２０
で受信した信号は、ＲＦアンプ２１で増幅され、ミキサ
２２でＲＦアンプ１４からの送信信号の一部とミキシン
グされる。このミキシングにより受信信号はダウンコン
バートされ、送信信号と受信信号との差信号であるビー
ト信号が生成される。ビート信号は、アンプ２３および
ローパスフィルタ２４を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力
され、所定のタイミングでディジタル信号に変換され
る。
アンプ２１、ミキサ２２、アンプ２３、フィルタ２４お
よびＡ／Ｄ変換器２５を備えている。受信アンテナ２０
で受信した信号は、ＲＦアンプ２１で増幅され、ミキサ
２２でＲＦアンプ１４からの送信信号の一部とミキシン
グされる。このミキシングにより受信信号はダウンコン
バートされ、送信信号と受信信号との差信号であるビー
ト信号が生成される。ビート信号は、アンプ２３および
ローパスフィルタ２４を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力
され、所定のタイミングでディジタル信号に変換され
る。
【００１５】ディジタル信号処理部３は、Ａ／Ｄ変換器
２５からのディジタルビート信号に対してＦＦＴ処理を
施し、その結果から目標物の検知を行う。
２５からのディジタルビート信号に対してＦＦＴ処理を
施し、その結果から目標物の検知を行う。
【００１６】ここで、ＦＭ−ＣＷレーダ装置の探知原理
を説明する。
を説明する。
【００１７】図２および図３は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置
の送受信周波数等を示す波形図である。図２（Ａ）は、
送信周波数の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度が零
の目標物から再放射された受信周波数の変化とを示した
グラフであり、縦軸に周波数、横軸に時間をとってい
る。実線は送信信号周波数を示し、破線は受信信号周波
数を示している。このグラフから判るように、送信信号
には連続波に三角状の周波数変調を掛けた変調信号を用
いる。変調波の中心周波数はｆ０、周波数偏移幅はΔ
Ｆ、三角波の繰り返し周波数はｆｍである。また、図３
（Ａ）は、目標物の相対速度が零でなく速度Ｖのときの
受信信号の変化とを示したグラフであり、実線は送信信
号周波数を示し、破線は受信信号周波数を示している。
なお、送信信号および座標軸の意義は図２（Ａ）と同じ
である。
の送受信周波数等を示す波形図である。図２（Ａ）は、
送信周波数の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度が零
の目標物から再放射された受信周波数の変化とを示した
グラフであり、縦軸に周波数、横軸に時間をとってい
る。実線は送信信号周波数を示し、破線は受信信号周波
数を示している。このグラフから判るように、送信信号
には連続波に三角状の周波数変調を掛けた変調信号を用
いる。変調波の中心周波数はｆ０、周波数偏移幅はΔ
Ｆ、三角波の繰り返し周波数はｆｍである。また、図３
（Ａ）は、目標物の相対速度が零でなく速度Ｖのときの
受信信号の変化とを示したグラフであり、実線は送信信
号周波数を示し、破線は受信信号周波数を示している。
なお、送信信号および座標軸の意義は図２（Ａ）と同じ
である。
【００１８】図２（Ａ）および図３（Ａ）から、このよ
うな送信信号を放射しているときの受信信号は、目標物
の相対速度が零のときには距離に応じた時間遅れＴ（Ｔ
＝２Ｒ／Ｃ：Ｃは光の速度）を受け、目標物の相対速度
がＶのときには距離に応じた時間遅れＴと、相対速度に
相当する周波数偏移Ｄを受けることが判る。なお、図３
（Ａ）に示す例は、受信信号周波数が同グラフにおいて
上方に偏移しており、目標物が接近する場合を示してい
る。
うな送信信号を放射しているときの受信信号は、目標物
の相対速度が零のときには距離に応じた時間遅れＴ（Ｔ
＝２Ｒ／Ｃ：Ｃは光の速度）を受け、目標物の相対速度
がＶのときには距離に応じた時間遅れＴと、相対速度に
相当する周波数偏移Ｄを受けることが判る。なお、図３
（Ａ）に示す例は、受信信号周波数が同グラフにおいて
上方に偏移しており、目標物が接近する場合を示してい
る。
【００１９】この受信信号に対して送信信号の一部をミ
キシングすれば、ビート信号が得られる。図２（Ｂ）お
よび図３（Ｂ）は、それぞれ目標物の相対速度が零のと
きと速度Ｖのときのビート周波数を示すグラフであり、
時間軸（横軸）はそれぞれ図２（Ａ）および図３（Ａ）
とタイミングを一致させてある。
キシングすれば、ビート信号が得られる。図２（Ｂ）お
よび図３（Ｂ）は、それぞれ目標物の相対速度が零のと
きと速度Ｖのときのビート周波数を示すグラフであり、
時間軸（横軸）はそれぞれ図２（Ａ）および図３（Ａ）
とタイミングを一致させてある。
【００２０】いま、距離に応じた受信信号の時間遅れに
基づくビート周波数をｆｒ、相対速度に基づくドップラ
周波数をｆｄ、周波数が増加する区間（アップ区間）の
ビート周波数をｆｂ１、周波数が減少する区間（ダウン
区間）のビート周波数をｆｂ２とすると、 ｆｂ１＝ｆｒ＋ｆｄ …（１） ｆｂ２＝ｆｒ−ｆｄ …（２） が成り立つ。ただし、ｆｄは目標物が遠ざかる方向の相
対速度が生じているときを正、近づく方向の相対速度が
生じているときを負としている。
基づくビート周波数をｆｒ、相対速度に基づくドップラ
周波数をｆｄ、周波数が増加する区間（アップ区間）の
ビート周波数をｆｂ１、周波数が減少する区間（ダウン
区間）のビート周波数をｆｂ２とすると、 ｆｂ１＝ｆｒ＋ｆｄ …（１） ｆｂ２＝ｆｒ−ｆｄ …（２） が成り立つ。ただし、ｆｄは目標物が遠ざかる方向の相
対速度が生じているときを正、近づく方向の相対速度が
生じているときを負としている。
【００２１】したがって、変調サイクルのアップ区間と
ダウン区間のビート周波数ｆｂ１およびｆｂ２を別々に
測定すれば、次式（３）（４）からｆｒおよびｆｄを求
めることができる。
ダウン区間のビート周波数ｆｂ１およびｆｂ２を別々に
測定すれば、次式（３）（４）からｆｒおよびｆｄを求
めることができる。
【００２２】
ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（３）
ｆｄ＝（ｆｂ１−ｆｂ２）／２ …（４）
ｆｒおよびｆｄが求まれば、目標物の距離Ｒと速度Ｖを
次の（５）（６）式により求めることができる。
次の（５）（６）式により求めることができる。
【００２３】
Ｒ＝（Ｃ／（４・ΔＦ・ｆｍ））・ｆｒ …（５）
Ｖ＝（Ｃ／（２・ｆ０））・ｆｄ …（６）
ここに、Ｃは光の速度である。
【００２４】このようにして任意のビーム方向について
目標物の距離Ｒおよび速度Ｖを求めることができる。し
たがって、ビーム走査を行いながら距離Ｒおよび速度Ｖ
を順次算出すれば、目標物の距離、速度に加えて方位も
探知することができる。これがＦＭ−ＣＷレーダの原理
である。
目標物の距離Ｒおよび速度Ｖを求めることができる。し
たがって、ビーム走査を行いながら距離Ｒおよび速度Ｖ
を順次算出すれば、目標物の距離、速度に加えて方位も
探知することができる。これがＦＭ−ＣＷレーダの原理
である。
【００２５】ところで、目標物が近距離において高速で
移動しているという特殊な状態においては、上記
（３）、（４）式が成り立たない。
移動しているという特殊な状態においては、上記
（３）、（４）式が成り立たない。
【００２６】図４は、このことを説明するためのもので
あり、目標物が近距離において高速で近づく方向に移動
している場合の送受信周波数等を示すグラフである。目
標物が近距離において高速で移動している場合には、距
離に応じた時間遅れＴが小さく周波数偏移Ｄが大きな値
となる。図４はこの極端な状態を示すものであり、図３
に示す状態と異なり送信周波数と受信周波数の大小関係
が入れ替わらない。そのため、アップ区間のビート周波
数ｆｂ１およびダウン区間のビート周波数ｆｂ２から、
距離に依存するビート周波数ｆｒおよび相対速度に基づ
くドップラ周波数ｆｄを求める式は、上記（３）、
（４）式の代わりに、 ｆｒ＝｜ｆｂ１−ｆｂ２｜／２ …（７） ｆｄ＝−（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（８） が成立する。
あり、目標物が近距離において高速で近づく方向に移動
している場合の送受信周波数等を示すグラフである。目
標物が近距離において高速で移動している場合には、距
離に応じた時間遅れＴが小さく周波数偏移Ｄが大きな値
となる。図４はこの極端な状態を示すものであり、図３
に示す状態と異なり送信周波数と受信周波数の大小関係
が入れ替わらない。そのため、アップ区間のビート周波
数ｆｂ１およびダウン区間のビート周波数ｆｂ２から、
距離に依存するビート周波数ｆｒおよび相対速度に基づ
くドップラ周波数ｆｄを求める式は、上記（３）、
（４）式の代わりに、 ｆｒ＝｜ｆｂ１−ｆｂ２｜／２ …（７） ｆｄ＝−（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（８） が成立する。
【００２７】目標物が近距離において高速で遠ざかる方
向に移動している場合には、ｆｄの符号が逆転している
ので、上記（８）式の代わりに、 ｆｄ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（９） が適用される。
向に移動している場合には、ｆｄの符号が逆転している
ので、上記（８）式の代わりに、 ｆｄ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（９） が適用される。
【００２８】いずれにしろ、目標物が近距離において高
速で移動している場合には、上記（３）、（４）式を用
いた通常の演算処理を適用すると誤った結果を導くこと
になる。
速で移動している場合には、上記（３）、（４）式を用
いた通常の演算処理を適用すると誤った結果を導くこと
になる。
【００２９】そこで、このＦＭ−ＣＷレーダ装置では目
標物の距離および速度を求める演算処理に先だって、目
標物が近距離において高速で移動しているために図４の
ように送信周波数と受信周波数の大小関係が入れ替わら
ない状態か否かを判断する。そして、その判断結果に基
づいて、送信周波数と受信周波数の大小関係が入れ替わ
らない特殊な状態であれば、式（３）、（４）を用いた
通常の演算に代えて、式（７）、（８）または式
（７）、（９）のいずれかを用いて距離に依存するビー
ト周波数ｆｒおよび速度に依存するドップラ周波数ｆｄ
を求め、さらに、ここで求めたｆｒ、ｆｄに基づいて距
離Ｒおよび速度Ｖの演算を行う。
標物の距離および速度を求める演算処理に先だって、目
標物が近距離において高速で移動しているために図４の
ように送信周波数と受信周波数の大小関係が入れ替わら
ない状態か否かを判断する。そして、その判断結果に基
づいて、送信周波数と受信周波数の大小関係が入れ替わ
らない特殊な状態であれば、式（３）、（４）を用いた
通常の演算に代えて、式（７）、（８）または式
（７）、（９）のいずれかを用いて距離に依存するビー
ト周波数ｆｒおよび速度に依存するドップラ周波数ｆｄ
を求め、さらに、ここで求めたｆｒ、ｆｄに基づいて距
離Ｒおよび速度Ｖの演算を行う。
【００３０】ドップラ周波数ｆｄの算出に式（８）を適
用するか式（９）を適用するかは、距離変化が正か負
か、すなわち、距離が増加しているか減少しているかで
決定することができる。距離変化が正であれば、目標物
が遠ざかっているのであるから式（９）を適用し、距離
変化が負であれば、近づいているのであるから式（８）
を適用する。式（５）から、距離Ｒはビート周波数ｆｒ
に比例することがわかっているので、ビート周波数ｆｒ
変化から距離変化を知ることができる。つまり、ビート
周波数ｆｒ変化が正であれば、距離変化が正であり、ド
ップラ周波数ｆｄの算出に式（９）を適用し、ビート周
波数ｆｒが負であれば、式（８）を適用する。
用するか式（９）を適用するかは、距離変化が正か負
か、すなわち、距離が増加しているか減少しているかで
決定することができる。距離変化が正であれば、目標物
が遠ざかっているのであるから式（９）を適用し、距離
変化が負であれば、近づいているのであるから式（８）
を適用する。式（５）から、距離Ｒはビート周波数ｆｒ
に比例することがわかっているので、ビート周波数ｆｒ
変化から距離変化を知ることができる。つまり、ビート
周波数ｆｒ変化が正であれば、距離変化が正であり、ド
ップラ周波数ｆｄの算出に式（９）を適用し、ビート周
波数ｆｒが負であれば、式（８）を適用する。
【００３１】つぎに、特殊な状態（送信周波数と受信周
波数の大小関係が入れ替わらない状態）か否かの判断方
法について説明する。
波数の大小関係が入れ替わらない状態）か否かの判断方
法について説明する。
【００３２】ある目標物に対するビート信号の位相変化
は、その目標物の移動量で決定され、アップ区間とダウ
ン区間では同じ量になると共に、その符号は送信周波数
と受信周波数の大小で変わる。
は、その目標物の移動量で決定され、アップ区間とダウ
ン区間では同じ量になると共に、その符号は送信周波数
と受信周波数の大小で変わる。
【００３３】つまり、アップ区間とダウン区間の一組を
１周期区間とすると、連続する２周期区間においてアッ
プ区間とダウン区間では位相回転量が同じになり、その
符号は送信周波数と受信周波数の大小に応じたものとな
る。
１周期区間とすると、連続する２周期区間においてアッ
プ区間とダウン区間では位相回転量が同じになり、その
符号は送信周波数と受信周波数の大小に応じたものとな
る。
【００３４】図３（Ｃ）および図４（Ｃ）は、連続する
２周期区間におけるビート信号の位相変化を示すもので
あり、図３（Ｃ）は通常状態の位相変化、図４（Ｃ）は
特殊状態の位相変化をそれぞれ示すものである。
２周期区間におけるビート信号の位相変化を示すもので
あり、図３（Ｃ）は通常状態の位相変化、図４（Ｃ）は
特殊状態の位相変化をそれぞれ示すものである。
【００３５】いま、第１周期区間のアップ区間の位相を
φ１、ダウン区間の位相をφ２とし、アップ区間に関し
て第１周期区間から第２周期区間へ移行した際の位相変
化量（位相回転量）をφｕ、ダウン区間に関して第１周
期区間から第２周期区間へ移行した際の位相変化量をφ
ｄとすると、通常状態を示す図３（Ｃ）では、φｕとφ
ｄの絶対値がほぼ等しく符号が異なる。一方、特殊状態
を示す図４（Ｃ）では、φｕとφｄの絶対値がほぼ等し
く符号も等しくなる。
φ１、ダウン区間の位相をφ２とし、アップ区間に関し
て第１周期区間から第２周期区間へ移行した際の位相変
化量（位相回転量）をφｕ、ダウン区間に関して第１周
期区間から第２周期区間へ移行した際の位相変化量をφ
ｄとすると、通常状態を示す図３（Ｃ）では、φｕとφ
ｄの絶対値がほぼ等しく符号が異なる。一方、特殊状態
を示す図４（Ｃ）では、φｕとφｄの絶対値がほぼ等し
く符号も等しくなる。
【００３６】したがって、２周期区間において、アップ
区間とダウン区間のそれぞれにおけるビート信号の位相
回転を求め、位相回転の絶対値がほぼ等しく符号が互い
に異なっていれば通常状態であり、絶対値がほぼ等しく
符号が同一であれば特殊状態であると判断できる。
区間とダウン区間のそれぞれにおけるビート信号の位相
回転を求め、位相回転の絶対値がほぼ等しく符号が互い
に異なっていれば通常状態であり、絶対値がほぼ等しく
符号が同一であれば特殊状態であると判断できる。
【００３７】図５はこの原理に基づいて、デジタル信号
処理部３で行われる判断処理を示すフローチャートであ
る。
処理部３で行われる判断処理を示すフローチャートであ
る。
【００３８】まず、ステップＳ１１で、Ａ／Ｄ変換器２
５から入力されたデジタルビート信号を２周期区間に亘
ってＦＦＴ処理する。ステップＳ１２では、目標物毎に
２周期区間におけるアップ区間の位相回転φｕとダウン
区間の位相回転φｄを算出する。
５から入力されたデジタルビート信号を２周期区間に亘
ってＦＦＴ処理する。ステップＳ１２では、目標物毎に
２周期区間におけるアップ区間の位相回転φｕとダウン
区間の位相回転φｄを算出する。
【００３９】ステップＳ１３では、各目標物毎の位相回
転φｕおよびφｄの絶対値と符号を比較し、絶対値がほ
ぼ等しく符号が同じであれば、目標物が近距離において
高速で移動しているために送・受信周波数が図４（Ａ）
のような特殊状態にあると判断し、ステップＳ１４に移
行する。ここでの判断で否定されれば、送受信周波数が
図３（Ａ）のような通常の状態にあると判断してステッ
プＳ１５に移行する。
転φｕおよびφｄの絶対値と符号を比較し、絶対値がほ
ぼ等しく符号が同じであれば、目標物が近距離において
高速で移動しているために送・受信周波数が図４（Ａ）
のような特殊状態にあると判断し、ステップＳ１４に移
行する。ここでの判断で否定されれば、送受信周波数が
図３（Ａ）のような通常の状態にあると判断してステッ
プＳ１５に移行する。
【００４０】ステップＳ１４では、上述した式（７）に
基づいて、距離に依存するビート周波数ｆｒを求め、ス
テップＳ１５では上述した式（３）、（４）に基づい
て、ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄを求め
る。
基づいて、距離に依存するビート周波数ｆｒを求め、ス
テップＳ１５では上述した式（３）、（４）に基づい
て、ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄを求め
る。
【００４１】ステップＳ１６では、目標物との距離変化
が正か負かを判断する。この判断にはステップＳ１４で
求めたビート周波数ｆｒを用い、ビート周波数ｆｒが前
回値よりも増加していれば距離変化が正であり、減少し
ていれば距離変化は負ということになる。
が正か負かを判断する。この判断にはステップＳ１４で
求めたビート周波数ｆｒを用い、ビート周波数ｆｒが前
回値よりも増加していれば距離変化が正であり、減少し
ていれば距離変化は負ということになる。
【００４２】距離変化が正であれば、目標物が遠ざかっ
ていることになるため、ステップＳ１８に移行して式
（９）の演算を実行する。距離変化が負であれば、目標
物が近づいていることになるため、ステップＳ１７に移
行して式（８）の演算を実行する。
ていることになるため、ステップＳ１８に移行して式
（９）の演算を実行する。距離変化が負であれば、目標
物が近づいていることになるため、ステップＳ１７に移
行して式（８）の演算を実行する。
【００４３】ステップＳ１６では、ステップＳ１４、Ｓ
１７、Ｓ１８またはステップＳ１５において算出された
ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄを式
（５）、（６）に代入し、目標物の距離および相対速度
を求める。
１７、Ｓ１８またはステップＳ１５において算出された
ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄを式
（５）、（６）に代入し、目標物の距離および相対速度
を求める。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置によれば、目標物が近距離において高速で移動し
ているために送・受信周波数の大小関係が通常状態と逆
転する特殊状態となっても、この特殊状態を検出して適
切な演算規則を適用するので正確な距離および相対速度
を検知できる。しかも、受信アンテナが単チャネルの場
合でも適用することができる。
ダ装置によれば、目標物が近距離において高速で移動し
ているために送・受信周波数の大小関係が通常状態と逆
転する特殊状態となっても、この特殊状態を検出して適
切な演算規則を適用するので正確な距離および相対速度
を検知できる。しかも、受信アンテナが単チャネルの場
合でも適用することができる。
【図１】本発明の一実施形態であるＦＭ−ＣＷレーダ装
置を示す構成図。
置を示す構成図。
【図２】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の送受信周波数等を示す
波形図。
波形図。
【図３】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の送受信周波数等を示す
波形図。
波形図。
【図４】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の送受信周波数等を示す
波形図。
波形図。
【図５】デジタル信号処理部における処理を示すフロー
チャート。
チャート。
１…送信部、２…受信部、３…デジタル信号処理部。
Claims (3)
- 【請求項１】 周波数増加区間と周波数減少区間が交互
に繰り返えされるように周波数変調された連続波を送信
波として送信する送信部と、前記送信波が目標物で反射
された電磁波を受信波として受信して前記送信波と前記
受信波の差であるビート信号を生成する受信部と、演算
規則に従って前記ビート信号から前記目標物の検知を行
う信号処理部とを備えるＦＭ−ＣＷレーダ装置におい
て、 前記信号処理部は、前記周波数増加区間におけるビート
信号位相変化と前記周波数減少区間における同一目標物
に関するビート信号位相変化に基づいて予め定められた
複数の演算規則の中から一つの演算規則を選択する選択
手段と、前記選択手段により選択された演算規則に従っ
て前記目標物の距離または速度を演算する演算手段とを
備えることを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。 - 【請求項２】 前記選択手段は、任意の周波数増加区間
におけるビート信号の位相とその後の周波数増加区間に
おけるビート信号の位相との差である第１位相差と、前
記任意の周波数増加区間に隣接する周波数減少区間にお
けるビート信号の位相とその後の周波数減少区間におけ
るビート信号の位相との差である第２位相差とを求め、 第１位相差と第２位相差の絶対値がほぼ等しく符号が異
なるときには、距離に応じた受信波の時間遅れに基づく
ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄを次の式 ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ ｆｄ＝（ｆｂ１−ｆｂ２）／２ ここで、ｆｂ１：周波数増加区間におけるビート周波数 ｆｂ２：周波数減少区間におけるビート周波数 に基づいて算出する第１演算規則を選択し、第１位相差
と第２位相差の絶対値がほぼ等しく符号が同じ時には、
距離に応じた受信波の時間遅れに基づくビート周波数ｆ
ｒおよびドップラ周波数ｆｄを次の式 ｆｒ＝｜ｆｂ１−ｆｂ２｜／２ ｆｄ＝−（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ または、 ｆｄ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ ここで、ｆｂ１：周波数増加区間におけるビート周波数 ｆｂ２：周波数減少区間におけるビート周波数 に基づいて算出する第２演算規則を選択することを特徴
とする請求項１に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。 - 【請求項３】 前記演算規則において、前記ドップラ周
波数ｆｄを算出するための演算規則は、目標物との距離
変化の方向に基づいて、前記 ｆｄ＝−（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ または、 ｆｄ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項２に
記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12620498A JP3482870B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12620498A JP3482870B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326504A JPH11326504A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3482870B2 true JP3482870B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=14929298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12620498A Expired - Fee Related JP3482870B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482870B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3610052B2 (ja) | 2002-04-18 | 2005-01-12 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
| WO2006134912A1 (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | レーダ装置 |
| JP5541773B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2014-07-09 | アズビル株式会社 | 物理量センサおよび物理量計測方法 |
| JP5702536B2 (ja) * | 2010-01-05 | 2015-04-15 | アズビル株式会社 | 速度計測装置および方法 |
| WO2011111180A1 (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | 株式会社山武 | 物理量センサおよび物理量計測方法 |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP12620498A patent/JP3482870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11326504A (ja) | 1999-11-26 |
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