JP3587444B2

JP3587444B2 - レーダ装置

Info

Publication number: JP3587444B2
Application number: JP29903299A
Authority: JP
Inventors: 裕輔山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: JP2001116830A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、最大検知距離の異なる複数の検知エリアを有するレーダ装置に関し、特に自動車等の車両に搭載され例えば車間距離警報発生システムを構成するのに適したレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置として、例えば、吉田孝監修，「改訂レーダ技術」，電子情報通信学会編，１９９６年，第一頁に記載されたパルスレーダ装置がある。図４は従来のパルスレーダ装置による距離測定の原理を示す模式図である。
図４において、パルスレーダ装置３４は、電波を短い時間で区切って目標４０に向けて送信する送信機３５と送信アンテナ３６ａ、目標４０より戻ってくる反射波を受信する受信アンテナ３６ｂと受信機３７、及び指示器３８より構成されている。なお、指示器３８は、電波送受信時に送信機３５より出力された同期パルスと受信機３７からの受信電波を共に信号処理して、目標までの距離、レーダ装置と目標とが相対運動している場合は相対速度、目標の位置角度などを表示する。
【０００３】
ここで、パルスレーダ装置の測距機能に注目すると、目標４０との間の距離をＲ、電波が送信アンテナ３６ａから送信された時間と目標４０で反射されて受信アンテナ３６ｂで受信されるまでの時間との差、すなわち時間差をＴとしたとき、距離Ｒと時間差Ｔとの間に式（１）が成立する。
Ｒ＝ＣＴ／２・・・・（１）
ここで、Ｃは光速である。
従って、パルスレーダ装置３４は電波を送信した時間と、その電波が目標４０に反射して受信されるまでの時間との時間差Ｔを計測して上記（１）式より距離を測定する。
パルスレーダにおいては、探知しようとする距離が決まると、送信パルスがその覆域の最大距離の往復に要する時間を周期とし、繰り返し送信される。従って最初のパルスが最大距離の目標から再放射され、レーダに戻ってくるまで次のパルスは送信されない。
また、最小検知距離は送信パルスが出てから、送受信切換器３９の動作が受信状態に回復するまでの時間で決定され、概ね送信パルス幅に比例する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は上記のように構成されているので、最大検知距離を増大させるには送信パルス幅を広くする必要があった。このため近距離の目標で反射された反射波は、送信パルスが送信されている最中にレーダ装置へ戻り、受信機への切換えが行われていないために受信することが不可能であり、近距離の目標を探知できないといった問題があった。また、当然、近距離の目標を検知するために送信パルス幅を短くすれば、最大検知距離が低下すると言った問題があった。さらに、例えば自動車に搭載して死角に当たる方向の目標を検知するレーダ装置の場合、１台の自動車に死角は複数存在し、各死角によって必要とする最大検知距離が異なるのが普通である。また、自動車の前方は死角には当たらないが、車間距離制御を行う場合は必要となる検知エリアである。このように複数の検知エリアを同時に必要とする車載用レーダにおいては、短距離検知か長距離検知かどちらかを犠牲にしなくてはならないと言った問題があった。
【０００５】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、短距離に存在する目標を検知したい方向には、パルス幅が短い短距離検知用送信波を放射し、長距離に存在する目標を検知したい方向には、パルス幅が長い長距離検知用送信波を放射するようにして、即ち各方向について設定した最大検知距離に応じたパルス幅の送信波をそれぞれの方向に放射するようにして、１台のレーダ装置で、最大検知距離の異なる複数の検知エリアの目標を検知可能にしたレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、車両に搭載され、互いに異なる最大目標検知距離を設定された少なくとも側方、斜め後方、真後方の目標検知方向に向けて設置された複数のアンテナ、
前記目標検知方向ごとに設定された前記最大目標検知距離に基づいてパルス幅とパルス間隔とを決定し、決定したパルス幅とパルス間隔の送信パルスを発生する送信パルス発生装置、
前記送信パルス発生装置と前記複数のアンテナとの間に設置され、前記送信パルス発生装置から送信された前記送信パルスを、前記パルス幅の異なる送信パルスごとに異なる前記アンテナに送出するとともに、目標からの反射波を受信するアンテナ切り換え器、
前記反射波を処理して前記目標検知方向毎に前記目標に関する情報を出力する信号処理装置を備えたものである。
【０００７】
また、前記最大目標検知距離は、前記側方、前記斜め後方、前記真後方の順で大きくなるように設定されるとともに、前記パルス幅と前記パルス間隔とは、前記側方、前記斜め後方、前記真後方の順で大きくなるように設定したものである。
さらに、前記パルス幅と前記パルス間隔とが互いに異なる複数の送信パルスはそれぞれが周波数変調され、前記信号処理装置は前記アンテナで受けた反射波をパルス圧縮した後、信号処理するように構成されているものである。
また、前記複数の送信パルスは、周波数が時間に対して直線状に増加するように周波数変調され、信号処理される前記反射波は、遅延時間が周波数に対して直線状に変化する分散型遅延線を用いてパルス圧縮されているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図、図２は各部の信号波形を説明する説明図である。図１において、１は発振器、２はパルス発生器、３はＦＭ変調器、４は搬送波発振器、５はアップコンバータ、６は短距離検知用アンテナ、７は中距離検知用アンテナ、８は長距離検知用アンテナ、９はアンテナ切り換え器、１０は分散型遅延線、１１はミキサ、１２は９０度移相器、１３は信号処理回路、Ｃはサーキュレータである。
上記の構成において、発振器１は、ＣＷの発振器である。パルス発生器２は、図２（ａ）に示すパルスを発生すると共に、発振器１の信号を変調し、図２（ｂ）に示す信号をＦＭ変調器３へ出力する。
【０００９】
パルス発生器２は、１周期Ｔ毎に短パルス１７、中パルス１８、長パルス１９を発生する。ここで、短パルス１７のパルス幅は、目標を検知する方向として予め設定された複数の目標検知方向のうち短距離用方向１４について、設定された最大目標検知距離に基づいて決定されている。同様に、中パルス１８のパルス幅は、中距離用方向１５について、設定された最大目標検知距離に基づいて決定されている。また、長パルス１９のパルス幅は、長距離用方向１６について、設定された最大目標検知距離に基づいて決定されている。さらに、短パルス１７と中パルス１８との間隔Ａ１は、後述する短距離検知用送信波２３によって短距離用方向１４の最大検知距離にある目標を検知することが出来る間隔に設定されている。同様に、中パルス１８と長パルス１９との間隔Ａ２は、後述する中距離検知用送信波２４によって中距離用方向１５の最大検知距離にある目標を検知することが出来る間隔に、長パルス１９と短パルス１７との間隔Ａ３は、後述する長距離検知用送信波２５によって長距離用方向１６の最大検知距離にある目標を検知することが出来る間隔に設定されている。
【００１０】
次に、短パルス１７、中パルス１８、長パルス１９は、それぞれＦＭ変調器３により周波数が時間に対して、例えば直線状に増加するようにＦＭ変調される。図２（ｃ）は、ＦＭ変調器３の出力であるＦＭ変調短パルス２０、ＦＭ変調中パルス２１、ＦＭ変調長パルス２２を示している。なお、周波数が時間に対して直線状に増加する傾きは、各パルスについて同一である。従って、パルス幅が長い程周波数変動量Δｆは大きくなる。これらのＦＭ変調パルスは、アップコンバータ５により搬送波発振器４の信号と共にアップコンバートされ、短距離検知用送信波２３、中距離検知用送信波２４、長距離検知用送信波２５が生成される。図２（ｄ）はこれらの送信波を示している。なお、図２において、（ｄ），（ｅ）の時間軸の尺度は、（ａ）〜（ｃ）と異なっている。
【００１１】
次に、アンテナ切り換え器９は、短パルス１７が発生すると同時に、短距離検知用アンテナ６が動作する様にスイッチングされ、短距離検知用送信波２３が送信される。同様に、中パルス１８が発生すると同時に、中距離検知用アンテナ７にスイッチングされ中距離検知用送信波２４が、長パルス１９が発生すると同時に、長距離検知用アンテナ８がスイッチングされ長距離検知用送信波２５が送信される。これにより短距離用方向１４へは短距離検知用送信波２３が送信され、短距離検知用アンテナ６で短距離反射波２９を受信する。同様に、中距離用方向１５へは中距離検知用送信波２４が送信され、中距離検知用アンテナ７で中距離反射波３０を受信し、長距離用方向１６へは長距離検知用送信波２５が送信され、長距離検知用アンテナ８で長距離反射波３１を受信する。これらの反射波は、遅延時間が周波数に対して直線状に変化する分散型遅延線１０を用いて復調される。この復調により短距離反射波２９は短距離復調波２６となる。同様に中距離反射波３０は中距離復調波２７に、長距離反射波３１は長距離復調波２８に復調される。
【００１２】
これらの復調波は、信号処理回路１３により、短距離復調波２６の尖頭値と短距離検知用送信波２３の送信開始時との時間差を計測することで、短距離検知範囲内に存在する目標までの距離が計測される。また、発振器１の信号を等分配し、片方の信号に移相器１２で９０度の位相差をつけ、それらをミキサ１１で短距離復調波２６とミキシングすることによりＩ−Ｑ信号が得られる。Ｉ−Ｑ信号は信号処理回路１３に入力され、Ｉ−Ｑ検波器を用いてドップラーシフトを検出することにより、短距離検知範囲内に存在する目標との相対速度が計算される。
同様に、中距離検知範囲内に存在する目標については、中距離復調波２７の尖頭値と中距離検知用送信波２４の送信開始時との時間差で目標までの距離が、中距離復調波２７より求まるＩ−Ｑ信号から目標との相対速度が計算され、長距離検知範囲内に存在する目標については、長距離復調波２８の尖頭値と長距離検知用送信波２５の送信開始時との時間差で目標までの距離が、長距離復調波２８より求まるＩ−Ｑ信号から目標との相対速度が計算される。
【００１３】
なお、実施の形態１では、３個のアンテナの送信波放射方向が同じになっているが、各アンテナの送信波放射方向は自由に設定できる。
【００１４】
実施の形態２．
図３は実施の形態２を説明する説明図であり、図１に示す実施の形態１のシステムを車両用として自動車に適用したものである。図３において、短距離検知用アンテナ６は自車両３２の側方に設置され、短距離用方向１４を自車両３２の真横とし、短距離検知用送信波２３を送り、短距離反射波２９を受信できる検知範囲を自車両３２から隣の車線３３のみとしている。また、中距離検知用アンテナ７は自車両３２の斜め４５度後側方に設置され、中距離用方向１５を自車両３２の４５度後側方とし、中距離検知用送信波２４を送り、中距離反射波３０を受信できる検知範囲を自車両３２から斜め４５度後側方の車線３３のみとしている。さらに、長距離検知用アンテナ８は自車両３２の真後ろに設置し、長距離用方向１６を自車両３２の真後ろとし、長距離検知用送信波２５を送り、長距離反射波３１を受けられる検知範囲を自車両３２から後方としている。なお、後方の検知範囲は、システムの機能によって異なるが、この例では３０ｍとしている。
【００１５】
以上の構成により自車両の真横方向、斜め４５度方向、真後ろ方向の３方向を必要とする範囲のみで検知することができる。
なお、上記実施の形態２では、自車両の真横方向、斜め４５度方向、真後ろ方向の３方向としているが、自車両の前方を加えてもよく、さらに、自車両の左側も検知できるようにしてもよい。システムの機能に合わせて自由に設定することが出来る。
【００１６】
上記実施の形態１及び実施の形態２では、短距離検知用アンテナ６，中距離検知用アンテナ７及び長距離検知用アンテナ８をそれぞれ独立したアンテナとしているが、１個のアンテナで共用してもよい。例えば、１個のアンテナを機械的に回転させるとか、或いは電子走査アンテナを使って、ある方向で短距離検知用送信波の送受を行い、他の方向で中距離検知用送信波の送受を行い、さらに他の方向で長距離検知用送信波の送受を行ってもよい。
また、実施の形態１及び実施の形態２では、パルス圧縮レーダを用いているので、次のような利点がある。即ち、例えば中距離検知用送信波が何らかの理由で中距離検知範囲外の物体から反射されたとき、反射波の戻ってくる時間の関係から長距離反射波とほぼ同時に長距離検知用アンテナに受信された場合でも、受信し圧縮された時のパルス幅が違うので、識別が容易であるという利点がある。しかし、パルス圧縮レーダでない通常のパルスレーダであっても、発明が解決しようとする課題は解決することができる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したとおり、一周期毎に、パルス幅が異なる複数の送信パルスを所定の間隔で発生するように構成されると共に、複数の送信パルスの各パルス幅が、目標を検知する方向として予め設定された複数の目標検知方向のそれぞれについて、設定された最大目標検知距離に基づいて決定されている送信パルス発生装置、送信パルスの発生と同期して、各目標検知方向に、それぞれの方向の最大目標検知距離に応じたパルス幅の送信パルスを放射すると共に放射された方向の目標からの反射波を受けることができるように構成されたアンテナ装置、及びこのアンテナ装置で受けた反射波を処理して各目標検知方向毎に目標に関する情報を出力するように構成された信号処理装置を備えたものであるから、複数の検知エリアを同時に必要とするレーダシステムにおいて、短距離検知か長距離検知かどちらかを犠牲にしなくてはならないと言った課題が解決されるという効果を有する。
【００１８】
また、送信パルス発生装置は、それぞれが周波数変調された複数の送信パルスを発生するように構成され、信号処理装置は、アンテナ装置で受けた反射波をパルス圧縮した後信号処理するように構成されているものであるから、それぞれの復調波のパルス幅も変わることから、他の検知範囲からの復調波との分離が容易にできる。これにより車載用レーダのような、複数の検知エリアを同時に必要とするシステムに適用することが可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２】各部の信号波形を説明する説明図である。
【図３】実施の形態２を説明する説明図である。
【図４】従来のパルスレーダ装置による距離測定の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１発振器、２パルス発生器、３ＦＭ変調器、４搬送波発振器、
５アップコンバータ、６短距離検知用アンテナ、
７中距離検知用アンテナ、８長距離検知用アンテナ、
９アンテナ切り換え器、１０分散型遅延線、１１ミキサ、
１２９０度移相器、１３信号処理回路、１４短距離用方向、
１５中距離用方向、１６長距離用方向、１７短パルス、
１８中パルス、１９長パルス、２０ＦＭ変調短パルス、
２１ＦＭ変調中パルス、２２ＦＭ変調長パルス、
２３短距離検知用送信波、２４中距離検知用送信波、
２５長距離検知用送信波、２６短距離復調波、２７中距離復調波、
２８長距離復調波、２９短距離反射波、３０中距離反射波、
３１長距離反射波、３２自車両、３３車線、
Ｃサーキュレータ。

Claims

車両に搭載され、互いに異なる最大目標検知距離を設定された少なくとも側方、斜め後方、真後方の目標検知方向に向けて設置された複数のアンテナ、
前記目標検知方向ごとに設定された前記最大目標検知距離に基づいてパルス幅とパルス間隔とを決定し、決定したパルス幅とパルス間隔の送信パルスを発生する送信パルス発生装置、
前記送信パルス発生装置と前記複数のアンテナとの間に設置され、前記送信パルス発生装置から送信された前記送信パルスを、前記パルス幅の異なる送信パルスごとに異なる前記アンテナに送出するとともに、目標からの反射波を受信するアンテナ切り換え器、
前記反射波を処理して前記目標検知方向毎に前記目標に関する情報を出力する信号処理装置を備えたことを特徴とするレーダ装置。
前記最大目標検知距離は、前記側方、前記斜め後方、前記真後方の順で大きくなるように設定されるとともに、前記パルス幅と前記パルス間隔とは、前記側方、前記斜め後方、前記真後方の順で大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
前記パルス幅と前記パルス間隔とが互いに異なる複数の送信パルスはそれぞれが周波数変調され、前記信号処理装置は前記アンテナで受けた反射波をパルス圧縮した後、信号処理するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。
前記複数の送信パルスは、周波数が時間に対して直線状に増加するように周波数変調され、信号処理される前記反射波は、遅延時間が周波数に対して直線状に変化する分散型遅延線を用いてパルス圧縮されていることを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。