JP3600499B2 - Ｆｍパルスドップラーレーダー装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載用のレーダ等、対象物までの距離を測定するＦＭパルスドップラーレーダー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のレーダ装置としては、従来、図１０に示す構成のＦＭパルスドップラレーダー装置が知られている。図１０において、１は変調用電圧発生器、２は例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６〜７７ＧＨｚの電磁波を発生する電圧制御発振器（三角波発振器）、３は電圧制御発振器２の電磁波の出力先を送信用アンプ４及び受信側ミキサ９の間で切り替えるための送受切り替えスイッチ、４は送受切り替えスイッチ３により供給された電磁波の電力を増幅する送信用アンプ、５は送信用アンプ４により増幅された電磁波を空間に送信する送信用アンテナである。
【０００３】
また、６はレーダーによって検知される対象物、７は送信電磁波が対象物６により反射されて帰ってきた電磁波を受信する受信用アンテナ、８は受信した電磁波を増幅する受信用アンプである。
【０００４】
さらに、９は送受切り替えスイッチ３により切り替えられた送信用電磁波と、対象物６の反射電磁波とをミキシングし、対象物６の距離、相対速度に応じたビート信号を出力するミクサ、１０はカットオフ周波数が送信パルス時間幅の逆数となるローパスフィルタ、１１は反射波の受信電力に応じてゲインを調整できるＡＧＣアンプ、１２はビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１３はＡ／Ｄ値により対象物６の距離、相対速度を計算する距離演算装置である。
【０００５】
次に、上記のように構成された従来の装置の電磁波送信動作を説明する。
まず、変調用電圧発生器１からの電圧信号に応じて、電圧制御発振器２は、例えば図２のように変調された電磁波（三角波信号）を出力する。電圧制御発振器から出力された電磁波は送受切り替えスイッチ３により送信用アンプ４に供給され増幅される。そして、送信用アンプ４により増幅された電磁波は送信用アンテナ５から空間に出力される。
【０００６】
次に、電磁波受信動作を説明する。電磁波送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ例えば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切替スイッチ３は受信側に切り替わり、電圧制御発振器２とミクサ９を接続する。このとき、送信用アンテナ５から空間に出力された電磁波は３３．３ｎｓだけ出力されるパルス波となり、距離Ｒに存在する対象物６で反射され、送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもって受信用アンテナ７に入力される。
【０００７】
対象物６が相対速度を持つとき受信電磁波周波数は送信電磁波周波数に対してｆｂだけドップラシフトして受信用アンテナ７に入力される。受信用アンテナ７で入力された電磁波は、受信用アンプ８により増幅され、ミクサ９により電圧制御発振器２からの送信用電磁波とミキシングされ、図３に示すビート信号を出力する。得られたビート信号は例えばカットオフ周波数が３０ＭＨｚのローパスフィルタ１０を通過し、ＡＧＣアンプ１１により増幅されてＡ／Ｄ変換器１２に入力され、デジタル信号に変換される。
【０００８】
次にＡ／Ｄ変換器１２の出力データから距離演算装置１３が対象物６の距離、及び相対速度を演算する方法を述べる。
簡単のため、電圧制御発振器２でＦＭ変調を行わず、送信周波数 ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚ固定とする。速度分解能１ｋｍ／ｈを得たい場合には、ドップラー周波数の分解能Δｆは、
【０００９】
【数１】
【００１０】
となり、Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間が必要となる。ここで例えば最大計測距離を１５０ｍとした場合、送信波出力周期は３３．３ｎｓ×（１５０／５）＝１μｓとなるので、速度分解能１ｋｍ／ｈを得るには上述の装置においてビート信号を、図４のようにレンジゲート毎に送信波出力７０６０回分を取得し、そのすべてのデータをレンジゲート毎に高速フーリエ変換すると、図５に示すように所定のレンジゲートでドップラシフトｆｂが出力される。
ここで、距離Ｒｇ、相対速度Ｖは下記式（２）、（３）で計算できる。
【００１１】
【数２】
【００１２】
【数３】
【００１３】
ここで、ｔｇはレンジゲート時間幅（パルス時間幅）、ｎはレンジゲート番号、Ｃは光速、ｆｂ１はビート周波数、ｆ０は送信周波数（７６．５ＧＨｚ）である。
【００１４】
次に、上述の送信電磁波が図２のように変調されていることを考える。上述Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間に、送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で上昇しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６で反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔは、つぎの式（４）で求められる。
【００１５】
【数４】
【００１６】
この時間ｔ間に送信周波数は上昇しているため、ビート周波数ｆｂｕは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１の和となる。
【００１７】
【数５】
【００１８】
同様に、次のＴｍ＝７．０６ｍｓの計測時間には送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で下降しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６で反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔ間に送信周波数は下降しているため、ビート周波数ｆｂｄは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２’、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１’の和となる。周波数上昇、下降時の間、距離、相対速度は周波数上昇時と変わらないとしても問題ない。周波数一定で、さらに上昇、下降の割合は等しいため、ｆｂ１＝ｆｂ１’、ｆｂ２’＝−ｆｂ２となる。よってｆｂｄは式（６）のようになる。
【００１９】
【数６】
【００２０】
このように送信周波数を上昇、下降させ、それぞれのビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄが得られれば、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１を式（７）のように求めることができる。
【００２１】
【数７】
【００２２】
ｆｂ２は、式（４）の時間ｔ間に上昇または下降した周波数を表しているので、式（８）の関係が成り立つ。
【００２３】
【数８】
【００２４】
式（４）、（８）より、式（９）のようにｆｂ２より距離Ｒｂを求めることができる。
【００２５】
【数９】
【００２６】
式（９）より、距離とｆｂ２は比例の関係にあることがわかる。距離分解能をΔＲ、ｆｂ２の周波数分解能をΔｆ（＝１／（Ｔｍ／２））とすると、
【００２７】
【数１０】
【００２８】
となる。Ｂ＝３００ＭＨｚとすれば、分解能ΔＲは０．５ｍとなり、式（２）で求められた距離Ｒｇより分解能を上げることができる。
【００２９】
また、何らかの原因でノイズが発生し、あるレンジゲートにノイズによるビート周波数が検出されたとしても、式（２）により求めた距離Ｒｇと式（９）により求めた距離Ｒｂの差がレンジゲート幅５ｍ以上の差があれば、ノイズと判断して除去することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
式（２）、式（９）で求められた距離はレンジゲート幅の範囲で等しくなるはずである。ところが実際には送信周波数の帯域幅Ｂが素子のばらつきや温度変化により誤差を生じる。このため式（９）の方法で求めた距離Ｒｂに誤差が生じる。
【００３１】
例えば、素子のばらつきにより、送信周波数の帯域幅Ｂが１．１倍になった場合、式（９）により距離を求めると、
【００３２】
【数１１】
【００３３】
となり、正しい距離に対して１／１．１倍となってしまう。
同様に、温度変化により送信周波数の帯域幅Ｂが０．９倍〜１．２倍に変化する場合、式（９）により求めた距離は正しい値に比べて１／０．９倍〜１／１．２倍となってしまう。
【００３４】
これらの問題を解決するためには、素子のばらつきや温度変化を極力少なくすれば良い。しかし、そのためには、高価な素子を使う必要が生じたり、組立時に個々に帯域幅Ｂの誤差を測定し調整する必要が生じる。
【００３５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、送信周波数の帯域幅Ｂに誤差がある場合でも、その誤差を検知することができ、この誤差に基づいて適切に補正を行い、さらにこの誤差が大きい場合には装置の異常と判断するＦＭパルスドップラーレーダー装置を得ることを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＦＭパルスドップラーレーダー装置は、上昇・下降を繰り返す周波数をもった変調波をパルス変調して送信し、対象物で反射された反射波をパルス幅と同じ間隔のレンジゲート毎に受信し、各レンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数の差から対象物の距離と相対速度とを求めるＦＭパルスドップラーレーダー装置において、自車速度を測定する自車速度測定手段と、検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、自車速度と相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段とを備えている。
【００３７】
また、比較検出手段は、検知したレンジゲート幅と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離から逆算して求めたレンジゲート幅との差から、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する。
【００３８】
また、比較検出手段は、複数の対象物により求めた送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を時間的に積算し平均を求める。
【００３９】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて距離演算結果を補正する。
【００４０】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて送信周波数の帯域幅の誤差を修正することで、距離演算結果を補正する。
【００４１】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を停止物に限定して送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４２】
また、比較検出手段は、自車が停止しており、かつ誤差を求める対象物も停止している場合にのみ、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４３】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を自車が追従する走行車両に限定し、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４４】
また、比較検出手段は、各レンジゲートでの送信波の周波数と受信波の周波数の差から求めた対象物までの距離を、一定時間積算し、その度数分布から送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４５】
さらに、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差が所定の値を超えた場合に装置の異常とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。図１において、１は変調用電圧発生器、２は例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６〜７７ＧＨｚの電磁波を発生する電圧制御発振器（三角波発振器）、３は電圧制御発振器２の電磁波の出力先を送信用アンプ４及び受信側ミキサ９の間で切り替えるための送受切り替えスイッチ、４は送受切り替えスイッチ３により供給された電磁波の電力を増幅する送信用アンプ、５は送信用アンプ４により増幅された電磁波を空間に送信する送信用アンテナである。
また、６はレーダーによって検知される対象物、７は送信電磁波が対象物６により反射されて帰ってきた電磁波を受信する受信用アンテナ、８は受信した電磁波を増幅する受信用アンプである。
【００４７】
さらに、９は送受切り替えスイッチ３により切り替えられた送信用電磁波と、対象物６の反射電磁波とをミキシングし、対象物６の距離、相対速度に応じたビート信号を出力するミクサ、１０はカットオフ周波数がパルス時間幅の逆数となるフィルタ、１１は反射波の受信電力に応じてゲインを調整できるＡＧＣアンプ、１２はビート信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器、１３はＡ／Ｄ値により対象物６の距離、相対速度を計算する距離演算装置である。
【００４８】
そして、１４は距離演算装置１３により算出された対象物６の距離、相対速度、レンジゲート、及び車速センサ１５の測定する自車速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段としての距離補正装置であり、１５は自車速度を測定する自車速度測定手段としての車速センサである。
【００４９】
次に、上述のように構成された本実施の形態の装置の電磁波送信動作を説明する。
まず、変調用電圧発生器１からの電圧信号に応じて、電圧制御発振器２は、例えば図２のように変調された電磁波（三角波信号）を出力する。その電磁波は送受切り替えスイッチ３により送信用アンプ４に供給され増幅される。そして、送信用アンプ４により増幅された電磁波は送信用アンテナ５から空間に出力される。
【００５０】
次に、電磁波受信動作を説明する。電磁波送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ例えば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切替スイッチ３は受信側に切り替わり、電圧制御発振器２とミクサ９を接続する。このとき、送信用アンテナ５から空間に出力された電磁波は３３．３ｎｓだけ出力されるパルス波となり、距離Ｒに存在する対象物６で反射され、送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもって受信用アンテナ７に入力される。
【００５１】
対象物６が相対速度を持つとき受信電磁波周波数は送信電磁波周波数に対してｆｂだけドップラシフトして受信用アンテナ７に入力される。受信用アンテナ７で入力された電磁波は受信用アンプ８により増幅され、ミクサ９により電圧制御発振器２からの送信用電磁波とミキシングされ、図３に示すようにビート信号を出力する。得られたビート信号は例えばカットオフ周波数が３０ＭＨｚのフィルタ１０を通過し、ＡＧＣアンプ１１により増幅されてＡＤ変換器１２に入力され、デジタル信号に変換される。
【００５２】
次にＡ／Ｄ変換器１２の出力データから距離演算装置１３が対象物６の距離、及び相対速度を演算する方法を述べる。
簡単のため、電圧制御発振器２でＦＭ変調を行わず、送信周波数 ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚ固定とする。速度分解能１ｋｍ／ｈを得たい場合には、ドップラー周波数の分解能Δｆは
【００５３】
【数１２】
【００５４】
となり、Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間が必要となる。ここで例えば最大計測距離を１５０ｍとした場合、送信波出力周期は３３．３ｎｓ×（１５０／５）＝１μｓとなるので、速度分解能１ｋｍ／ｈを得るには上述の装置においてビート信号を、図４のようにレンジゲート毎に送信波出力７０６０回分を取得し、そのすべてのデータをレンジゲート毎に高速フーリエ変換すると、図５に示すように所定のレンジゲートでドップラシフトｆｂが出力される。
ここで、距離Ｒｇ、相対速度Ｖは下記式（１３）、（１４）で計算できる。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
【数１４】
【００５７】
ここで、ｔｇはレンジゲート時間幅（パルス時間幅）、ｎはレンジゲート番号、Ｃは光速、ｆｂ１はビート周波数、ｆ０は送信周波数（７６．５ＧＨｚ）である。
【００５８】
次に、上述の送信電磁波が図２のように変調されていることを考える。上述Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間に、送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で上昇しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６に反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔは、つぎの式（１５）で求められる。
【００５９】
【数１５】
【００６０】
この時間ｔ間に送信周波数は上昇しているため、ビート周波数ｆｂｕは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１の和となる。
【００６１】
【数１６】
【００６２】
同様に、次のＴｍ＝７．０６ｍｓの計測時間には送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で下降しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６に反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔ間に送信周波数は下降しているため、ビート周波数ｆｂｄは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２’、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１’の和となる。周波数上昇、下降時の間、距離、相対速度は周波数上昇時と変わらないとしても問題ない。周波数一定で、さらに上昇、下降の割合は等しいため、ｆｂ１＝ｆｂ１’、ｆｂ２’＝−ｆｂ２となる。よってｆｂｄは式（１７）のようになる。
【００６３】
【数１７】
【００６４】
このように送信周波数を上昇、下降させ、それぞれのビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄが得られれば、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１を式（１８）のように求めることができる。
【００６５】
【数１８】
【００６６】
ｆｂ２は式（１５）の時間ｔ間に上昇または下降した周波数を表しているので、式（１９）の関係が成り立つ。
【００６７】
【数１９】
【００６８】
式（１５）、（１９）より、式（２０）のようにｆｂ２より距離Ｒｂを求めることができる。
【００６９】
【数２０】
【００７０】
式（２０）より、距離とｆｂ２は比例の関係にあることがわかる。距離分解能をΔＲ、ｆｂ２の周波数分解能をΔｆ（＝１／（Ｔｍ／２））とすると、
【００７１】
【数２１】
【００７２】
となる。Ｂ＝３００ＭＨｚとすれば、分解能ΔＲは０．５ｍとなり、式（１３）で求められた距離Ｒｇより分解能を上げることができる。
【００７３】
また、何らかの原因でノイズが発生し、あるレンジゲートにノイズによるビート周波数が検出されたとしても、式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂの差がレンジゲート幅５ｍ以上の差があれば、ノイズと判断して除去することができる。
【００７４】
例えば、対象物６の距離を５２ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈとする。このとき式（１３）により求めた距離はＲｇ＝５０ｍとなり、式（２０）により求めた距離Ｒｂは５２ｍとなる。
【００７５】
ここで電圧制御発振器２に与える電圧の誤差、電圧制御発振器２の電圧−発信周波数変換の誤差が、素子のばらつきや温度変化などの原因により発生し、帯域幅Ｂが０．９倍になった場合、式（１３）により求めた距離はＲｇ＝５０ｍとなるが、式（２０）により求めた距離Ｒｂは５２／０．９≒５８ｍとなる。
【００７６】
式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂに差が生じたとき、その差の原因は、上述したようにノイズであるのか、距離誤差であるのか判別できない。
【００７７】
一方、車速センサ１５により自車速度＝０ｋｍ／ｈと判断されたとき、周囲の停止物に対する相対速度は０ｋｍ／ｈとなる。一般に、エンジン始動時などの停車時には、対象物としての周囲の対象物は停止していることが多い。そして、このように、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合には、ノイズが発生する確率が低いことが一般的に解っている。そのため、本実施の形態の距離補正装置１４は、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合に限り、式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂに差が生じたとき、その差の原因を、距離誤差のためであると判断する。すなわち、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈであって、式（１３）と式（２０）で求めた距離Ｒｇ、Ｒｂがレンジゲート幅５ｍ以上異なる場合は、帯域幅Ｂに誤差が生じていると判断する。
【００７８】
また、上述の対象物が、距離５２ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈの場合には式（１３）により求めた距離はＲｂ＝５８ｍとなるが、この距離からレンジゲートｎを逆算すると、式（１３）より、ｎ＝１１になる。一方、実際のレンジゲートはｎ＝１０である。そのため、補正値を
【００７９】
【数２２】
【００８０】
とする。この補正値ｋにより式（１３）で求めた距離Ｒｂを式（２３）のように補正し、距離誤差を減らすことができる。
【００８１】
【数２３】
【００８２】
尚、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い場合は、上述の自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合のみではない。自車速度＝相対速度、すなわち、自車が走行中であり対象物が止まっている場合にも、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い。
【００８３】
そしてさらに、自車が先行車に追従走行している、すなわち、自車と対象物が走行中であり、相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合にも、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い。そのため、距離補正装置１４は、自車速度＝相対速度の場合と、自車と対象物が走行中でかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合も、式（１３）と式（２０）により求めた距離の差の原因を、距離誤差のためであると判断する。
【００８４】
また、距離補正のための目標となる対象物が複数存在している場合、それぞれの補正値を別々に求め、これらを平均することで誤差検出の精度を高めることができる。
【００８５】
さらに、測定周期毎に補正値を積算し、これを所定の一定時間内で平均化したり、フィルターをかけることで精度を高めることができる。
【００８６】
さらにまた、補正値があらかじめ決められた値より大きく、または小さくなった場合に、装置の異常が発生したと判断することができる。
【００８７】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。図６において、１６は距離演算装置により算出された対象物６の距離、相対速度、レンジゲートや、車速センサ１５からの自車速度などを元に補正帯域幅Ｂ’を算出し、電圧制御発振器が補正帯域幅Ｂ’の電磁波を発生するように変調用電圧発生器１を制御する比較検出手段としての帯域幅補正装置である。その他の構成は、概略実施の形態１と同様である。
【００８８】
本実施の形態において、比較検出手段としての帯域幅補正装置１６は、誤差０のときの帯域幅Ｂ、誤差があるときの帯域幅Ｂ’、帯域幅補正値ｂとしたとき、式（２４）のように補正する。
【００８９】
【数２４】
【００９０】
式（２０）、（２２）、（２４）より帯域幅補正値ｂは、つぎの式（２５）で求めることができる。
【００９１】
【数２５】
【００９２】
例えば、変調用電圧発生器１の発生電圧幅ΔＶと帯域幅Ｂの関係が式（２６）のようになっている場合、
【００９３】
【数２６】
【００９４】
帯域幅補正値がｂとなっているときの発生電圧幅ΔＶをｂ倍すれば帯域幅Ｂは誤差が補正され、次に距離を演算する時には正確な距離が算出される。
【００９５】
実施の形態３．
図７は帯域幅Ｂに誤差がない場合に、一定時間の間、あるレンジゲートｎで検知される対象物の距離データの度数分布を示した図である。
【００９６】
式（９）より、帯域幅Ｂが大きくなった場合、 図８のように距離データの度数分布は近方にずれ、帯域幅Ｂが小さくなった場合には図９のように距離データの度数分布は遠方にずれる。各レンジゲートにおいて、距離データの度数分布を求め、平均値や中央値から距離のずれを求めることで、距離誤差を検知することができる。
【００９７】
【発明の効果】
この発明に係るＦＭパルスドップラーレーダー装置は、上昇・下降を繰り返す周波数をもった変調波をパルス変調して送信し、対象物で反射された反射波をパルス幅と同じ間隔のレンジゲート毎に受信し、各レンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数の差から対象物の距離と相対速度とを求めるＦＭパルスドップラーレーダー装置において、自車速度を測定する自車速度測定手段と、検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、自車速度と相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段とを備えている。そのため、自車速度と相対速度に基づいて、誤差がノイズによるものなのか距離誤差によるものなのかを判別することができる。
【００９８】
また、比較検出手段は、検知したレンジゲート幅と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離から逆算して求めたレンジゲート幅との差から、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する。そのため、誤差がノイズによるものなのか距離誤差によるものなのかを、さらに確実に判別することができる。
【００９９】
また、比較検出手段は、複数の対象物により求めた送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を時間的に積算し平均を求める。そのため、距離誤差の検知精度を向上させることができる。
【０１００】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて距離演算結果を補正する。そのため、補正をした正しい距離演算結果を得ることができる。
【０１０１】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて送信周波数の帯域幅の誤差を修正することで、距離演算結果を補正する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０２】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を停止物に限定して送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０３】
また、比較検出手段は、自車が停止しており、かつ誤差を求める対象物も停止している場合にのみ、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０４】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を自車が追従する走行車両に限定し、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０５】
また、比較検出手段は、各レンジゲートでの送信波の周波数と受信波の周波数の差から求めた対象物までの距離を、一定時間積算し、その度数分布から送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な補正値を得ることができる。
【０１０６】
さらに、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差が所定の値を超えた場合に装置の異常とする。そのため、装置の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【図２】電圧制御発振器の出力する変調された電磁波を示すグラフである。
【図３】ビート信号を説明する説明図である。
【図４】レンジゲート毎に送信波出力を取得する様子を説明する説明図である。
【図５】所定のレンジゲートでドップラシフトが出力される様子を説明するグラフである。
【図６】この発明の実施の形態２のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【図７】あるレンジゲートｎで検知される対象物の距離データの度数分布を示すグラフである。
【図８】帯域幅が大きくなった場合距離データの度数分布が近方にずれる様子を説明するグラフである。
【図９】帯域幅が小さくなった場合距離データの度数分布が遠方にずれる様子を説明するグラフである。
【図１０】従来のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 変調用電圧発生器、２ 電圧制御発振器（三角波発振器）、３ 送受切り替えスイッチ、４ 送信用アンプ、５ 送信用アンテナ、６ 対象物、７ 受信用アンテナ、８ 受信用アンプ、９ ミクサ、１０ ローパスフィルタ、１１ ＡＧＣアンプ、１２ Ａ／Ｄ変換器、１３ 距離演算装置、 １４ 距離補正装置（比較検出手段）、１５ 車速センサ（自車速度測定手段）、１６ 帯域幅補正装置（比較検出手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載用のレーダ等、対象物までの距離を測定するＦＭパルスドップラーレーダー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のレーダ装置としては、従来、図１０に示す構成のＦＭパルスドップラレーダー装置が知られている。図１０において、１は変調用電圧発生器、２は例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６〜７７ＧＨｚの電磁波を発生する電圧制御発振器（三角波発振器）、３は電圧制御発振器２の電磁波の出力先を送信用アンプ４及び受信側ミキサ９の間で切り替えるための送受切り替えスイッチ、４は送受切り替えスイッチ３により供給された電磁波の電力を増幅する送信用アンプ、５は送信用アンプ４により増幅された電磁波を空間に送信する送信用アンテナである。
【０００３】
また、６はレーダーによって検知される対象物、７は送信電磁波が対象物６により反射されて帰ってきた電磁波を受信する受信用アンテナ、８は受信した電磁波を増幅する受信用アンプである。
【０００４】
さらに、９は送受切り替えスイッチ３により切り替えられた送信用電磁波と、対象物６の反射電磁波とをミキシングし、対象物６の距離、相対速度に応じたビート信号を出力するミクサ、１０はカットオフ周波数が送信パルス時間幅の逆数となるローパスフィルタ、１１は反射波の受信電力に応じてゲインを調整できるＡＧＣアンプ、１２はビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１３はＡ／Ｄ値により対象物６の距離、相対速度を計算する距離演算装置である。
【０００５】
次に、上記のように構成された従来の装置の電磁波送信動作を説明する。
まず、変調用電圧発生器１からの電圧信号に応じて、電圧制御発振器２は、例えば図２のように変調された電磁波（三角波信号）を出力する。電圧制御発振器から出力された電磁波は送受切り替えスイッチ３により送信用アンプ４に供給され増幅される。そして、送信用アンプ４により増幅された電磁波は送信用アンテナ５から空間に出力される。
【０００６】
次に、電磁波受信動作を説明する。電磁波送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ例えば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切替スイッチ３は受信側に切り替わり、電圧制御発振器２とミクサ９を接続する。このとき、送信用アンテナ５から空間に出力された電磁波は３３．３ｎｓだけ出力されるパルス波となり、距離Ｒに存在する対象物６で反射され、送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもって受信用アンテナ７に入力される。
【０００７】
対象物６が相対速度を持つとき受信電磁波周波数は送信電磁波周波数に対してｆｂだけドップラシフトして受信用アンテナ７に入力される。受信用アンテナ７で入力された電磁波は、受信用アンプ８により増幅され、ミクサ９により電圧制御発振器２からの送信用電磁波とミキシングされ、図３に示すビート信号を出力する。得られたビート信号は例えばカットオフ周波数が３０ＭＨｚのローパスフィルタ１０を通過し、ＡＧＣアンプ１１により増幅されてＡ／Ｄ変換器１２に入力され、デジタル信号に変換される。
【０００８】
次にＡ／Ｄ変換器１２の出力データから距離演算装置１３が対象物６の距離、及び相対速度を演算する方法を述べる。
簡単のため、電圧制御発振器２でＦＭ変調を行わず、送信周波数 ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚ固定とする。速度分解能１ｋｍ／ｈを得たい場合には、ドップラー周波数の分解能Δｆは、
【０００９】
【数１】
となり、Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間が必要となる。ここで例えば最大計測距離を１５０ｍとした場合、送信波出力周期は３３．３ｎｓ×（１５０／５）＝１μｓとなるので、速度分解能１ｋｍ／ｈを得るには上述の装置においてビート信号を、図４のようにレンジゲート毎に送信波出力７０６０回分を取得し、そのすべてのデータをレンジゲート毎に高速フーリエ変換すると、図５に示すように所定のレンジゲートでドップラシフトｆｂが出力される。
ここで、距離Ｒｇ、相対速度Ｖは下記式（２）、（３）で計算できる。
【００１１】
【数２】
【数３】
ここで、ｔｇはレンジゲート時間幅（パルス時間幅）、ｎはレンジゲート番号、Ｃは光速、ｆｂ１はビート周波数、ｆ０は送信周波数（７６．５ＧＨｚ）である。
【００１４】
次に、上述の送信電磁波が図２のように変調されていることを考える。上述Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間に、送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で上昇しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６で反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔは、つぎの式（４）で求められる。
【００１５】
【数４】
この時間ｔ間に送信周波数は上昇しているため、ビート周波数ｆｂｕは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１の和となる。
【００１７】
【数５】
同様に、次のＴｍ＝７．０６ｍｓの計測時間には送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で下降しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６で反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔ間に送信周波数は下降しているため、ビート周波数ｆｂｄは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２’、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１’の和となる。周波数上昇、下降時の間、距離、相対速度は周波数上昇時と変わらないとしても問題ない。周波数一定で、さらに上昇、下降の割合は等しいため、ｆｂ１＝ｆｂ１’、ｆｂ２’＝−ｆｂ２となる。よってｆｂｄは式（６）のようになる。
【００１９】
【数６】
このように送信周波数を上昇、下降させ、それぞれのビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄが得られれば、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１を式（７）のように求めることができる。
【００２１】
【数７】
ｆｂ２は、式（４）の時間ｔ間に上昇または下降した周波数を表しているので、式（８）の関係が成り立つ。
【００２３】
【数８】
式（４）、（８）より、式（９）のようにｆｂ２より距離Ｒｂを求めることができる。
【００２５】
【数９】
式（９）より、距離とｆｂ２は比例の関係にあることがわかる。距離分解能をΔＲ、ｆｂ２の周波数分解能をΔｆ（＝１／（Ｔｍ／２））とすると、
【００２７】
【数１０】
となる。Ｂ＝３００ＭＨｚとすれば、分解能ΔＲは０．５ｍとなり、式（２）で求められた距離Ｒｇより分解能を上げることができる。
【００２９】
また、何らかの原因でノイズが発生し、あるレンジゲートにノイズによるビート周波数が検出されたとしても、式（２）により求めた距離Ｒｇと式（９）により求めた距離Ｒｂの差がレンジゲート幅５ｍ以上の差があれば、ノイズと判断して除去することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
式（２）、式（９）で求められた距離はレンジゲート幅の範囲で等しくなるはずである。ところが実際には送信周波数の帯域幅Ｂが素子のばらつきや温度変化により誤差を生じる。このため式（９）の方法で求めた距離Ｒｂに誤差が生じる。
【００３１】
例えば、素子のばらつきにより、送信周波数の帯域幅Ｂが１．１倍になった場合、式（９）により距離を求めると、
【００３２】
【数１１】
となり、正しい距離に対して１／１．１倍となってしまう。
同様に、温度変化により送信周波数の帯域幅Ｂが０．９倍〜１．２倍に変化する場合、式（９）により求めた距離は正しい値に比べて１／０．９倍〜１／１．２倍となってしまう。
【００３４】
これらの問題を解決するためには、素子のばらつきや温度変化を極力少なくすれば良い。しかし、そのためには、高価な素子を使う必要が生じたり、組立時に個々に帯域幅Ｂの誤差を測定し調整する必要が生じる。
【００３５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、送信周波数の帯域幅Ｂに誤差がある場合でも、その誤差を検知することができ、この誤差に基づいて適切に補正を行い、さらにこの誤差が大きい場合には装置の異常と判断するＦＭパルスドップラーレーダー装置を得ることを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＦＭパルスドップラーレーダー装置は、上昇・下降を繰り返す周波数をもった変調波をパルス変調して送信し、対象物で反射された反射波をパルス幅と同じ間隔のレンジゲート毎に受信し、各レンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数の差から対象物の距離と相対速度とを求めるＦＭパルスドップラーレーダー装置において、自車速度を測定する自車速度測定手段と、検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、自車速度と相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段とを備えている。
【００３７】
また、比較検出手段は、検知したレンジゲート幅と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離から逆算して求めたレンジゲート幅との差から、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する。
【００３８】
また、比較検出手段は、複数の対象物により求めた送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を時間的に積算し平均を求める。
【００３９】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて距離演算結果を補正する。
【００４０】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて送信周波数の帯域幅の誤差を修正することで、距離演算結果を補正する。
【００４１】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を停止物に限定して送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４２】
また、比較検出手段は、自車が停止しており、かつ誤差を求める対象物も停止している場合にのみ、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４３】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を自車が追従する走行車両に限定し、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４４】
また、比較検出手段は、各レンジゲートでの送信波の周波数と受信波の周波数の差から求めた対象物までの距離を、一定時間積算し、その度数分布から送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。
【００４５】
さらに、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差が所定の値を超えた場合に装置の異常とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。図１において、１は変調用電圧発生器、２は例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６〜７７ＧＨｚの電磁波を発生する電圧制御発振器（三角波発振器）、３は電圧制御発振器２の電磁波の出力先を送信用アンプ４及び受信側ミキサ９の間で切り替えるための送受切り替えスイッチ、４は送受切り替えスイッチ３により供給された電磁波の電力を増幅する送信用アンプ、５は送信用アンプ４により増幅された電磁波を空間に送信する送信用アンテナである。
また、６はレーダーによって検知される対象物、７は送信電磁波が対象物６により反射されて帰ってきた電磁波を受信する受信用アンテナ、８は受信した電磁波を増幅する受信用アンプである。
【００４７】
さらに、９は送受切り替えスイッチ３により切り替えられた送信用電磁波と、対象物６の反射電磁波とをミキシングし、対象物６の距離、相対速度に応じたビート信号を出力するミクサ、１０はカットオフ周波数がパルス時間幅の逆数となるフィルタ、１１は反射波の受信電力に応じてゲインを調整できるＡＧＣアンプ、１２はビート信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器、１３はＡ／Ｄ値により対象物６の距離、相対速度を計算する距離演算装置である。
【００４８】
そして、１４は距離演算装置１３により算出された対象物６の距離、相対速度、レンジゲート、及び車速センサ１５の測定する自車速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段としての距離補正装置であり、１５は自車速度を測定する自車速度測定手段としての車速センサである。
【００４９】
次に、上述のように構成された本実施の形態の装置の電磁波送信動作を説明する。
まず、変調用電圧発生器１からの電圧信号に応じて、電圧制御発振器２は、例えば図２のように変調された電磁波（三角波信号）を出力する。その電磁波は送受切り替えスイッチ３により送信用アンプ４に供給され増幅される。そして、送信用アンプ４により増幅された電磁波は送信用アンテナ５から空間に出力される。
【００５０】
次に、電磁波受信動作を説明する。電磁波送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ例えば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切替スイッチ３は受信側に切り替わり、電圧制御発振器２とミクサ９を接続する。このとき、送信用アンテナ５から空間に出力された電磁波は３３．３ｎｓだけ出力されるパルス波となり、距離Ｒに存在する対象物６で反射され、送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもって受信用アンテナ７に入力される。
【００５１】
対象物６が相対速度を持つとき受信電磁波周波数は送信電磁波周波数に対してｆｂだけドップラシフトして受信用アンテナ７に入力される。受信用アンテナ７で入力された電磁波は受信用アンプ８により増幅され、ミクサ９により電圧制御発振器２からの送信用電磁波とミキシングされ、図３に示すようにビート信号を出力する。得られたビート信号は例えばカットオフ周波数が３０ＭＨｚのフィルタ１０を通過し、ＡＧＣアンプ１１により増幅されてＡＤ変換器１２に入力され、デジタル信号に変換される。
【００５２】
次にＡ／Ｄ変換器１２の出力データから距離演算装置１３が対象物６の距離、及び相対速度を演算する方法を述べる。
簡単のため、電圧制御発振器２でＦＭ変調を行わず、送信周波数 ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚ固定とする。速度分解能１ｋｍ／ｈを得たい場合には、ドップラー周波数の分解能Δｆは
【００５３】
【数１２】
となり、Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間が必要となる。ここで例えば最大計測距離を１５０ｍとした場合、送信波出力周期は３３．３ｎｓ×（１５０／５）＝１μｓとなるので、速度分解能１ｋｍ／ｈを得るには上述の装置においてビート信号を、図４のようにレンジゲート毎に送信波出力７０６０回分を取得し、そのすべてのデータをレンジゲート毎に高速フーリエ変換すると、図５に示すように所定のレンジゲートでドップラシフトｆｂが出力される。
ここで、距離Ｒｇ、相対速度Ｖは下記式（１３）、（１４）で計算できる。
【００５５】
【数１３】
【数１４】
ここで、ｔｇはレンジゲート時間幅（パルス時間幅）、ｎはレンジゲート番号、Ｃは光速、ｆｂ１はビート周波数、ｆ０は送信周波数（７６．５ＧＨｚ）である。
【００５８】
次に、上述の送信電磁波が図２のように変調されていることを考える。上述Ｔｍ＝７．０６ｍｓの計測時間に、送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で上昇しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６に反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔは、つぎの式（１５）で求められる。
【００５９】
【数１５】
この時間ｔ間に送信周波数は上昇しているため、ビート周波数ｆｂｕは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１の和となる。
【００６１】
【数１６】
同様に、次のＴｍ＝７．０６ｍｓの計測時間には送信周波数は帯域幅Ｂ＝１５０ＭＨｚ、７６．４２５〜７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で下降しているとする。送信用アンテナ５より電磁波が出力され、対象物６に反射し、受信用アンテナ７に入力されるまでの時間ｔ間に送信周波数は下降しているため、ビート周波数ｆｂｄは、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２’、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１’の和となる。周波数上昇、下降時の間、距離、相対速度は周波数上昇時と変わらないとしても問題ない。周波数一定で、さらに上昇、下降の割合は等しいため、ｆｂ１＝ｆｂ１’、ｆｂ２’＝−ｆｂ２となる。よってｆｂｄは式（１７）のようになる。
【００６３】
【数１７】
このように送信周波数を上昇、下降させ、それぞれのビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄが得られれば、距離に応じた送信周波数と受信周波数の差ｆｂ２、および相対速度によるドップラー周波数ｆｂ１を式（１８）のように求めることができる。
【００６５】
【数１８】
ｆｂ２は式（１５）の時間ｔ間に上昇または下降した周波数を表しているので、式（１９）の関係が成り立つ。
【００６７】
【数１９】
式（１５）、（１９）より、式（２０）のようにｆｂ２より距離Ｒｂを求めることができる。
【００６９】
【数２０】
式（２０）より、距離とｆｂ２は比例の関係にあることがわかる。距離分解能をΔＲ、ｆｂ２の周波数分解能をΔｆ（＝１／（Ｔｍ／２））とすると、
【００７１】
【数２１】
となる。Ｂ＝３００ＭＨｚとすれば、分解能ΔＲは０．５ｍとなり、式（１３）で求められた距離Ｒｇより分解能を上げることができる。
【００７３】
また、何らかの原因でノイズが発生し、あるレンジゲートにノイズによるビート周波数が検出されたとしても、式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂの差がレンジゲート幅５ｍ以上の差があれば、ノイズと判断して除去することができる。
【００７４】
例えば、対象物６の距離を５２ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈとする。このとき式（１３）により求めた距離はＲｇ＝５０ｍとなり、式（２０）により求めた距離Ｒｂは５２ｍとなる。
【００７５】
ここで電圧制御発振器２に与える電圧の誤差、電圧制御発振器２の電圧−発信周波数変換の誤差が、素子のばらつきや温度変化などの原因により発生し、帯域幅Ｂが０．９倍になった場合、式（１３）により求めた距離はＲｇ＝５０ｍとなるが、式（２０）により求めた距離Ｒｂは５２／０．９≒５８ｍとなる。
【００７６】
式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂに差が生じたとき、その差の原因は、上述したようにノイズであるのか、距離誤差であるのか判別できない。
【００７７】
一方、車速センサ１５により自車速度＝０ｋｍ／ｈと判断されたとき、周囲の停止物に対する相対速度は０ｋｍ／ｈとなる。一般に、エンジン始動時などの停車時には、対象物としての周囲の対象物は停止していることが多い。そして、このように、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合には、ノイズが発生する確率が低いことが一般的に解っている。そのため、本実施の形態の距離補正装置１４は、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合に限り、式（１３）により求めた距離Ｒｇと式（２０）により求めた距離Ｒｂに差が生じたとき、その差の原因を、距離誤差のためであると判断する。すなわち、自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈであって、式（１３）と式（２０）で求めた距離Ｒｇ、Ｒｂがレンジゲート幅５ｍ以上異なる場合は、帯域幅Ｂに誤差が生じていると判断する。
【００７８】
また、上述の対象物が、距離５２ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈの場合には式（１３）により求めた距離はＲｂ＝５８ｍとなるが、この距離からレンジゲートｎを逆算すると、式（１３）より、ｎ＝１１になる。一方、実際のレンジゲートはｎ＝１０である。そのため、補正値を
【００７９】
【数２２】
とする。この補正値ｋにより式（１３）で求めた距離Ｒｂを式（２３）のように補正し、距離誤差を減らすことができる。
【００８１】
【数２３】
尚、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い場合は、上述の自車速度＝０ｋｍ／ｈでかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合のみではない。自車速度＝相対速度、すなわち、自車が走行中であり対象物が止まっている場合にも、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い。
【００８３】
そしてさらに、自車が先行車に追従走行している、すなわち、自車と対象物が走行中であり、相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合にも、帯域幅Ｂに誤差が生じている確率が高い。そのため、距離補正装置１４は、自車速度＝相対速度の場合と、自車と対象物が走行中でかつ相対速度＝０ｋｍ／ｈの場合も、式（１３）と式（２０）により求めた距離の差の原因を、距離誤差のためであると判断する。
【００８４】
また、距離補正のための目標となる対象物が複数存在している場合、それぞれの補正値を別々に求め、これらを平均することで誤差検出の精度を高めることができる。
【００８５】
さらに、測定周期毎に補正値を積算し、これを所定の一定時間内で平均化したり、フィルターをかけることで精度を高めることができる。
【００８６】
さらにまた、補正値があらかじめ決められた値より大きく、または小さくなった場合に、装置の異常が発生したと判断することができる。
【００８７】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。図６において、１６は距離演算装置により算出された対象物６の距離、相対速度、レンジゲートや、車速センサ１５からの自車速度などを元に補正帯域幅Ｂ’を算出し、電圧制御発振器が補正帯域幅Ｂ’の電磁波を発生するように変調用電圧発生器１を制御する比較検出手段としての帯域幅補正装置である。その他の構成は、概略実施の形態１と同様である。
【００８８】
本実施の形態において、比較検出手段としての帯域幅補正装置１６は、誤差０のときの帯域幅Ｂ、誤差があるときの帯域幅Ｂ’、帯域幅補正値ｂとしたとき、式（２４）のように補正する。
【００８９】
【数２４】
式（２０）、（２２）、（２４）より帯域幅補正値ｂは、つぎの式（２５）で求めることができる。
【００９１】
【数２５】
例えば、変調用電圧発生器１の発生電圧幅ΔＶと帯域幅Ｂの関係が式（２６）のようになっている場合、
【００９３】
【数２６】
帯域幅補正値がｂとなっているときの発生電圧幅ΔＶをｂ倍すれば帯域幅Ｂは誤差が補正され、次に距離を演算する時には正確な距離が算出される。
【００９５】
実施の形態３．
図７は帯域幅Ｂに誤差がない場合に、一定時間の間、あるレンジゲートｎで検知される対象物の距離データの度数分布を示した図である。
【００９６】
式（９）より、帯域幅Ｂが大きくなった場合、 図８のように距離データの度数分布は近方にずれ、帯域幅Ｂが小さくなった場合には図９のように距離データの度数分布は遠方にずれる。各レンジゲートにおいて、距離データの度数分布を求め、平均値や中央値から距離のずれを求めることで、距離誤差を検知することができる。
【００９７】
【発明の効果】
この発明に係るＦＭパルスドップラーレーダー装置は、上昇・下降を繰り返す周波数をもった変調波をパルス変調して送信し、対象物で反射された反射波をパルス幅と同じ間隔のレンジゲート毎に受信し、各レンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数の差から対象物の距離と相対速度とを求めるＦＭパルスドップラーレーダー装置において、自車速度を測定する自車速度測定手段と、検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、自車速度と相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段とを備えている。そのため、自車速度と相対速度に基づいて、誤差がノイズによるものなのか距離誤差によるものなのかを判別することができる。
【００９８】
また、比較検出手段は、検知したレンジゲート幅と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離から逆算して求めたレンジゲート幅との差から、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する。そのため、誤差がノイズによるものなのか距離誤差によるものなのかを、さらに確実に判別することができる。
【００９９】
また、比較検出手段は、複数の対象物により求めた送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を時間的に積算し平均を求める。そのため、距離誤差の検知精度を向上させることができる。
【０１００】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて距離演算結果を補正する。そのため、補正をした正しい距離演算結果を得ることができる。
【０１０１】
また、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて送信周波数の帯域幅の誤差を修正することで、距離演算結果を補正する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０２】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を停止物に限定して送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０３】
また、比較検出手段は、自車が停止しており、かつ誤差を求める対象物も停止している場合にのみ、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０４】
また、比較検出手段は、誤差を求める対象物を自車が追従する走行車両に限定し、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な距離演算結果を得ることができる。
【０１０５】
また、比較検出手段は、各レンジゲートでの送信波の周波数と受信波の周波数の差から求めた対象物までの距離を、一定時間積算し、その度数分布から送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する。そのため、さらに正確な補正値を得ることができる。
【０１０６】
さらに、比較検出手段は、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差が所定の値を超えた場合に装置の異常とする。そのため、装置の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【図２】電圧制御発振器の出力する変調された電磁波を示すグラフである。
【図３】ビート信号を説明する説明図である。
【図４】レンジゲート毎に送信波出力を取得する様子を説明する説明図である。
【図５】所定のレンジゲートでドップラシフトが出力される様子を説明するグラフである。
【図６】この発明の実施の形態２のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【図７】あるレンジゲートｎで検知される対象物の距離データの度数分布を示すグラフである。
【図８】帯域幅が大きくなった場合距離データの度数分布が近方にずれる様子を説明するグラフである。
【図９】帯域幅が小さくなった場合距離データの度数分布が遠方にずれる様子を説明するグラフである。
【図１０】従来のＦＭパルスドップラーレーダー装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 変調用電圧発生器、２ 電圧制御発振器（三角波発振器）、３ 送受切り替えスイッチ、４ 送信用アンプ、５ 送信用アンテナ、６ 対象物、７ 受信用アンテナ、８ 受信用アンプ、９ ミクサ、１０ ローパスフィルタ、１１ ＡＧＣアンプ、１２ Ａ／Ｄ変換器、１３ 距離演算装置、 １４ 距離補正装置（比較検出手段）、１５ 車速センサ（自車速度測定手段）、１６ 帯域幅補正装置（比較検出手段）。
Claims (10)
- 上昇・下降を繰り返す周波数をもった変調波をパルス変調して送信し、対象物で反射された反射波をパルス幅と同じ間隔のレンジゲート毎に受信し、各レンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数の差から対象物の距離と相対速度とを求めるＦＭパルスドップラーレーダー装置において、
自車速度を測定する自車速度測定手段と、
検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、上記自車速度と上記相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段と
を備えたことを特徴とするＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、検知したレンジゲート幅と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離から逆算して求めたレンジゲート幅との差から、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する
ことを特徴とする請求項１記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、複数の対象物により求めた上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を時間的に積算し平均を求める
ことを特徴とする請求項１または２に記載ＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて距離演算結果を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知し、該距離誤差に基づいて送信周波数の帯域幅の誤差を修正することで、上記距離演算結果を補正する
ことを特徴とする請求項４記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、誤差を求める対象物を停止物に限定して上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、自車が停止しており、かつ誤差を求める対象物も停止している場合にのみ、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、誤差を求める対象物を自車が追従する走行車両に限定し、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、各レンジゲートでの送信波の周波数と受信波の周波数の差から求めた対象物までの距離を、一定時間積算し、その度数分布から上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。 - 上記比較検出手段は、上記送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差が所定の値を超えた場合に装置の異常とする
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＦＭパルスドップラーレーダー装置。
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