JP3619811B2

JP3619811B2 - Pulse radar equipment

Info

Publication number: JP3619811B2
Application number: JP2002132965A
Authority: JP
Inventors: 直久上原; 克治松岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: JP2003329764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電波を送信し、その送信した電波がターゲットで反射した反射波を受信することによってターゲットの有無を検出し、検出したターゲットまでの距離及び相対速度を計測するパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルスレーダ装置としては、特開平７−７２２３７号公報にて提案されているものがある。この装置は、図１７に示すように、パルス信号送出手段１０１によってパルス状の信号を周期的に出力する。そして、ターゲットからの反射パルスを反射パルス信号受信手段１０３によって連続的に受信し、２値化手段によって２値化する。そしてサンプリング手段１０４が、送出手段１０１の送出タイミング後、一定の一つまたは複数のサンプリング点毎に２値化信号をサンプリングして０または１のサンプリング値を得て、これをサンプリング点それぞれの点に対応する加算・記憶手段１０５に与える。そこで、加算・記憶手段１０５は送出手段１０１によるパルス信号の所定の送出回数分ずつ０または１のサンプリング値を加算する。所定回数分の加算処理が終了すると、判定手段１０６が加算・記憶手段１０５毎の加算値を加算回数で除算して得られる正規化加算値を所定の閾値と比較し、その大小に基づいて外部のターゲットからの反射信号が存在するか否かを判定し、これに基づいて外部のターゲットの有無を判定する。１０２はパルス信号送出手段１０１、サンプリング手段１０４、加算・記憶手段１０５、及び判定手段１０６を制御する制御手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、送信と受信のアイソレーションが悪く、いわゆる漏れ波形が存在する場合、あるいはレドームがある場合、次のような理由により、上記の装置を用いて１０ｍ未満の距離に存在するターゲットの検出、及びそのターゲットまでの距離の測定を行うことは困難である。すなわち、提案されている装置では、その送信パルス幅が距離にして１０ｍに相当する６６．７ｎｓであるので、図１８に示すように、１０ｍよりも近い距離にターゲットが存在する場合、漏れ波形あるいは２次レドームによる反射波とターゲットによる反射波の波形が重なり合った波形が検出される。そのため、非送信中の受信レベル、いわゆるノイズレベルをもとに閾値を設定したのでは、漏れ波形の立ち上がりしか検出できず、本当に検出したい反射波の立ち上がりを検出することができない。
【０００４】
こういった課題への対策として、Ｗ．ＷｅｉｄｍａｎｎａｎｄＤ．Ｓｔｅｉｎｂｕｃｈ，“ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＲａｄａｒｆｏｒＳｈｏｒｔＲａｎｇｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，２８^ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＡｍｓｔｅｒｄａｍ，１９９８に記載のように、パルス幅を３５０ｐｓといった非常に短いものにする方法や、特開平１０−６２５１８号公報に記載のように、送信波形を利用して漏れ波形を打ち消してしまう方法が提案されている。前者の文献に記載されているように送信パルス幅を３５０ｐｓまで短くすると、ターゲットまでの距離が約５ｃｍ以下の場合しか漏れ波形と反射波の波形が重ならないので、上述の課題は解決されるものの、その占有帯域幅が非常に広くなるので、現行の電波法の範囲では使用できないという問題点がある。また、特開平１０−６２５１８号公報のように送信波形を利用して漏れ波形を打ち消す方法の場合、個体差あるいは使用条件の違いによる送信と漏れ波形の受信までの時間間隔の違い、漏れ波形の大きさの違いなどに対応することが難しく、状況に合わせて調整しなければならないという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題点を解消するために発明されたものであり、図２に示すように、送受信間の漏れ信号、あるいはレドームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反射信号と、移動しているターゲットからの反射信号との位相差が変化すると受信信号が変化することを利用して、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反射信号が存在しても、現行の電波法の範囲内で正しくターゲットを検出できるパルスレーダ装置を実現するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、送信からの所定の時間間隔でビート信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングタイミング毎にサンプリング手段の時系列出力をＦＦＴ演算するＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとにターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明の請求項２に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、送信からの所定の時間間隔でビート信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングタイミング毎にサンプリング手段の時系列出力をＦＦＴ演算するＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとにターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットを弁別する弁別手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、送信からの所定の時間間隔でビート信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングタイミング毎にサンプリング手段の時系列出力をＦＦＴ演算するＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとにターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットを弁別する弁別手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段と、自車両の速度を検出する車速検出手段と、道路などの不要な信号を除去する不要信号除去手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の請求項２または請求項３に記載のパルスレーダ装置において、ターゲットを弁別する上記弁別手段は、上記ＦＦＴ演算手段から得られるピーク周波数を用いてターゲットを弁別することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の請求項４に記載のパルスレーダ装置において、上記弁別手段が近距離相当のサンプリングタイミングから順にターゲットを弁別していく際、検出されたターゲットのピーク周波数が初めて検出される周波数の場合、そのサンプリングタイミングからターゲットまでの距離を求め、その周波数からターゲットとの相対速度を求める距離・相対速度演算手段を持つことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の請求項６に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、この受信手段からの信号をあらかじめ設定した所定レベルとの比較により２値化するコンパレータ手段と、送信からの所定の時間間隔でコンパレータ手段の出力をサンプリングし、そのサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数分積算する受信信号積算手段と、各サンプリングタイミングにおける上記受信信号積算手段の積算結果を所定時間毎に読み出し、ＦＦＴ演算を行うＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとに、ターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の請求項７に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、この受信手段からの信号をあらかじめ設定した所定レベルとの比較により２値化するコンパレータ手段と、送信からの所定の時間間隔で上記コンパレータ手段の出力をサンプリングし、そのサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数分積算する受信信号積算手段と、各サンプリングタイミングにおける上記受信信号積算手段の積算結果を所定時間毎に読み出し、ＦＦＴ演算を行うＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとに、ターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットを弁別する弁別手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の請求項８に係るパルスレーダ装置は、パルス状の電波を送信する送信手段と、この送信手段から送信した電波が複数のターゲットで反射した反射波を受信し、ビート信号を出力する受信手段と、この受信手段からの信号をあらかじめ設定した所定レベルとの比較により２値化するコンパレータ手段と、送信からの所定の時間間隔で上記コンパレータ手段の出力をサンプリングし、そのサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数分積算する受信信号積算手段と、各サンプリングタイミングにおける上記受信信号積算手段の積算結果を所定時間毎に読み出し、ＦＦＴ演算を行うＦＦＴ演算手段と、このＦＦＴ演算手段からの出力をもとに、ターゲットの有無を判断する検出判定手段と、ターゲットを弁別する弁別手段と、ターゲットまでの距離及び相対速度を演算する距離・相対速度演算手段と、電波の送信、受信、信号処理のタイミング制御を行うタイミング制御手段と、自車両の速度を検出する車速検出手段と、道路などの不要な信号を除去する不要信号除去手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の請求項７または請求項８に記載のパルスレーダ装置において、ターゲットを弁別する上記弁別手段は、上記ＦＦＴ演算手段から得られるピーク周波数を用いてターゲットを弁別することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の請求項９に記載のパルスレーダ装置は、上記弁別手段が近距離相当のサンプリングタイミングから順にターゲットを弁別していく際、検出されたターゲットのピーク周波数が初めて検出される周波数の場合、そのサンプリングタイミングからターゲットまでの距離を求め、その周波数からターゲットとの相対速度を求める距離・相対速度演算手段を持つことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の請求項６乃至請求項１０のいずれか一項に記載のパルスレーダ装置において、上記受信信号積算手段の積算結果に応じて、受信信号のグランドレベルを変更するグランドレベル変更手段を付加したことを特徴とするものである。
【００１７】
この発明の請求項１１に記載のパルスレーダ装置において、上記グランドレベル変更手段は、上記受信信号積算手段によるサンプリングタイミング毎の積算結果の平均値が所定の範囲を超えている場合に信号を出力するグランドレベル制御手段により制御されることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。本実施の形態におけるパルスレーダ装置は、図１に示すように、大きく５つの部分から構成される。
【００１９】
すなわち、所定幅、例えば９６ｎｓのパルス状の電磁波（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期、例えば１０２４ｎｓで送信する送信手段５０１及びその電磁波の周辺対象物（ターゲット）による反射波を受信する受信手段５０２から構成されるＲＦモジュール１、受信手段５０２により受信した信号が飽和しないように、後述のＣＰＵによる指示に基づきグランドレベルを変更するグランドレベル変更手段５１１を備えた加算器回路２、加算回路２の出力を２値化するためのコンパレータ手段５０３を備えたコンパレータ回路３、タイミング制御手段５０９及び受信信号積算手段５０４を備えサンプリング手段として機能するフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（＝ＦＰＧＡと略す）４、高速フーリエ変換（＝ＦＦＴと略す）演算手段５０５、検出判定手段５０６、ターゲット弁別手段５０７、距離・相対速度演算手段５０８、及びクランドレベル制御手段５１０を備えたＣＰＵ５である。
【００２０】
ここでは、受信信号を２値化し、積算する例を示すが、受信信号をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ５にて、ＦＦＴ演算、検出判定、ターゲット弁別、距離・相対速度演算を行う構成にしてもよい。
【００２１】
先ず、ＲＦモジュール１の構成を図３に示す。発振器６０１による１０．８３７５ＧＨｚの信号は、電力分配器６０２で二分され、その一方はミキサ６０３にて発振器６０４による１．２２５ＧＨｚの信号とミキシングされ、その後、変調器６０５にて送信信号に基づいてパルス状の信号となる。
【００２２】
次に逓倍器６０６にて２逓倍され、続くフィルタ６０７を通して２４．１２５ＧＨｚの信号となり、送信アンテナ６０８より電波として外部に放射される。外部のターゲットにより反射された電波は、受信アンテナ６０９で受信され、ＲＦ増幅器６１０により増幅された後、ミキサ６１１において、発振器６０１からの信号とミキシングされ、ビート信号として中間周波数まで落とされる。その後、中間周波増幅器６１２、フィルタ６１３、増幅器６１４を経由し、検波器６１５にて包絡線検波され受信信号となる。
【００２３】
次に、タイミング制御手段５０９及び受信信号積算手段５０４を備えサンプリング手段として機能するＦＰＧＡ４の内部構成を図４（ａ）に、その動作タイミングチャートを図４（ｂ）に示す。
【００２４】
図４（ａ）（ｂ）について説明すると、このＦＰＧＡ４はタイミング制御手段５０９と受信信号積算手段５０４を備えており、これはタイミング制御回路１１、シフトレジスタ１２、シフトレジスタ１２の各ビットに対応した加算器Ｋ１〜Ｋｎと積算用レジスタＲ１〜Ｒｎから構成されている。タイミング制御回路１１は、ＦＰＧＡ４外部からの発振器によるクロック信号ａ（例えば１２５ＭＨｚ＝８ｎｓ周期）に基づき、送信手段５０１が電磁波放射をＯＮ／ＯＦＦするための送信信号ｂ（例えば、幅９６ｎｓ、周期１０２４ｎｓ）と、後述のシフトレジスタ１２に対してビットシフトするタイミングを伝えるシフト信号ｄと、加算器Ｋ１〜Ｋｎに対して加算タイミングを伝える加算信号ｅと、積算用レジスタＲ１〜Ｒｎに対して加算器Ｋ１〜Ｋｎの出力を保持するタイミングを伝える積算信号ｅと、積算処理終了をＣＰＵ５に対して伝える積算処理終了信号ｆとを生成する。シフトレジスタ１２は、タイミング制御回路１１のシフト信号ｄに基づき１ビットずつシフトしながら、コンパレータ回路５０３の出力する受信信号の２値化データを記憶していく。加算器Ｋ１〜Ｋｎは、タイミング制御回路１１からの加算信号ｅに従って、各ビットの２値化データ（０または１）と積算用レジスタＲ１〜Ｒｎの内容を加算する。積算用レジスタＲ１〜Ｒｎは、加算器Ｋ１〜Ｋｎによる出力を積算データとして保持し、ＣＰＵ５からの要求があるときには積算用レジスタの内容を出力する。
【００２５】
次にこのＦＰＧＡ４の動作を説明する。まず、外部クロック信号ａに基づき、送信信号ｂを立ち上げ、１０クロック後に立ち下げる。送信信号ｂの立ち上げと同時にクロック信号ａに同期したシフト信号ｄをシフトレジスタ１２のビット数だけ出力する。このシフト信号ｄに基づき、シフトレジスタ１２はコンパレータ回路３の出力する２値化データ（受信信号）ｃを各ビットに保持していく。続いて、シフトレジスタ１２のビット数分のシフト信号ｄを出力した後、加算／積算信号ｅを出力する。この信号に基づいて、加算器Ｋ１〜Ｋｎ、積算用レジスタＲ１〜Ｒｎはそれぞれ加算・積算データの保持を行う。そして、所定回数（例えば１０００回）、この動作を繰り返した後、ＣＰＵ５に対して積算処理終了信号ｆを出力する。この積算処理終了信号ｆを受信すると、ＣＰＵ５は各積算用レジスタＲ１〜Ｒｎの内容を読み出す。
【００２６】
続いて、ＦＦＴ演算手段５０５、検出判定手段５０６、ターゲット弁別手段５０７、距離・相対速度算出手段５０８、及びグランドレベル制御手段５１０を有するＣＰＵ５における処理について説明する。
【００２７】
ＣＰＵ５では、図５に示すように、まずステップ８０１にてＣＰＵ５内部の初期化を行う。続いてステップ８０２でデータの初期化を行った後、ステップ８０３でＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号を待つ。ＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号を受信すると、ステップ８０４で各サンプリングタイミングでの積算結果をＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］という２次元配列に格納していく。ここで、ｉ（＝０〜Ｎ；Ｎはシフトレジスタ１２のビット数）はサンプリングタイミンクを、ｊ（＝０〜６３；格納データ数を６４回とした場合）は格納の順番を示す。
【００２８】
ＦＰＧＡ４からの積算処理終了信号ｆの受信回数が所定回数（ここでは６４回）に達すると、ステップ８０５からステップ８０６以降の処理、すなわち、グラントレベル制御処理（ステップ８０６）、ＦＦＴ演算処理（ステップ８０７）、検出判定処理（ステップ８０８）、ターゲット弁別処理（ステップ８０９）、距離・相対速度演算処理（ステップ８１０）を行う。その後、ステップ８１１にて処理周期である５０ｍｓが経過したか否かを確認し、もし経過していれば、ステップ８０２に戻って同じ動作を繰り返す。
【００２９】
ステップ８０６のグランドレベル制御処理について、より詳細に説明する。図６に示すように、図中Ａの位置に閾値を設定して２値化した場合、周辺ターゲットの有無に関わらず常時１となりターゲットを検出できない。グランドレベル制御処理は、受信信号のクランドレベルを調整することで、受信信号全体を上下させ、閾値が図中Ｂの位置に来るようにするための処理である。
【００３０】
図７にグランドレベル制御処理のフローチャートを示す。ステップ１００１からステップ１００９の処理にて、各サンプリングタイミングにおける６４回分の積算値の和Ｓｕｍ[i] の平均値ＳｕｍＭｅａｎを算出する。ステップ１０１０にてＳｕｍＭｅａｎとあらかじめ設定した値ＳＵＭＭＥＡＮ１とを比較し、ＳｕｍＭｅａｎがＳＵＭＭＥＡＮ１以上の場合、ステップ１０１２でグラントレベル変更手段５１１である加算器回路２への指示値を減らす。一方、ＳＵＭＭＥＡＮ１のほうが大きい場合、ステップ１０１１にてＳｕｍＭｅａｎとＳＵＭＭＥＡＮ２（ただしＳＵＭＭＥＡ１＞ＳＵＭＭＥＡＮ２）とを比較し、ＳｕｍＭｅａｎがＳＵＭＭＥＡＮ２以下の場合、ステップ１０１４でグランドレベル変更手段５１１である加算器回路２への指示値を増やす。また、ＳＵＭＭＥＡＮ２の方が小さい場合は、ステップ１０１３にて前回の指示値をそのまま保持する。そして、ステップ１０１５にて指示値をＤ／Ａ変換してＣＰＵ５から出力し、加算器回路２にて受信信号と加算することで受信信号のグランドレベルを調整する。なお、本実施の形態では、受信信号のグランドレベルを変更することで、閾値の位置を調整しているが、閾値自体を制御してもかまわない。
【００３１】
図５のステップ８０７のＦＦＴ演算処理についてより詳細に説明する。図８に示すように、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反射信号と、移動しているターゲットからの反射信号とが重畳された部分は、その位相が変化するために、ターゲットの相対速度に応じて、そのレベルが変化する。図８では、時刻がｔ＝Ｔ１からＴ４まで変化する間に、前述した重畳部分のレベルが変化する様子を示している。いま、その変化の割合すなわち周波数をｆａ［Ｈｚ］とすると、以下の式１で表される。
ｆａ＝（２×Ｖ／ｃ）×ｆｏ（式１）
ただし、Ｖ：ターゲットの相対速度［ｍ／ｓ］、
ｃ：光速×１０４［ｍ／ｓ］、
ｆｏ：キャリア周波数［Ｈｚ］
よって、（式１）より、ターゲットの相対速度は、以下の式２で表される。
Ｖ＝（ｃ／（２×ｆｏ））×ｆａ（式２）
従って、送信タイミングからある時間後のポイントに着目し、時系列データをＦＦＴ演算処理すると、そのピーク周波数からターゲットの相対速度の絶対値を知ることができる。
【００３２】
コンパレータを用いて受信信号を２値化し、所定回数分積分した結果に対しても同様のことがいえる。図９に示すように受信信号Ｒｘに第１の閾値を設け、２値化し、所定回数例えば１０００回積分する。この積分結果のうち、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反射信号と、移動しているターゲットからの反射信号とが重畳された部分は、その位相差が変化するために、ターゲットの相対速度に応じてそのレベルが変化する。よって、積分結果の時系列データ（図９では６４データ）をＦＦＴ演算処理することで、同様にターゲットの相対速度の絶対値を知ることができる。
【００３３】
図１０にＦＦＴ演算処理のフローチャートを示す。まず、ステップ１３０１にて注目するサンプリングタイミングを初期化する。次のステップ１３０２にて、注目するサンプリングタイミングの格納されたＦＰＧＡ４からの出力データ（受信信号積算手段５０４からの出力）について、ＦＦＴ演算を行い、その結果をＦＦＴ［ｉ］［ｊ］という２次元配列に格納する。ステップ１３０３にて注目するサンプリングタイミングを一つ進め、ステップ１３０４にて全てのサンプリングタイミングについてＦＦＴ演算処理を行ったかどうかをチェックし、全て終わっていなければ、ステップ１３０２に戻り、同様の処理を行う。ステップ１３０４にて全てのサンブリングタイミングについてＦＦＴ演算処理が終わっている場合には、処理を終える。
【００３４】
図５のステップ８０８の検出判定処理では、ステップ８０７のＦＦＴ積算処理からの出力のうち、予め設定したレベルを超えるものについて、ターゲットが有りと判断する。
【００３５】
次に、図５のステップ８０９のターゲット弁別処理について、より詳細に説明する。例えば、図１１のように、パルスレーダ装置を搭載した車両０に対して、車両１、車両２が並走しているような状況の場合、ステップ８０８の検出判定処理により、サンプリングタイミング０では何も検出されないが、サンプリングタイミング１では路面等の反射による周波数成分が検出される。よって、サンプリングタイミング１で新たなターゲットが存在すると判定する。同様にサンプリングタイミング２，３・・・と順次検出判定処理結果を調べていくと、サンプリングタイミング４で車両１からの反射による新たな周波数成分が検出される。よって、サンプリングタイミング４で新たなターゲットが存在すると判定する。同様にして、サンプリングタイミング８で車両２からの反射による新たな周波数成分が検出されるので、サンプリングタイミング８で新たなターゲットが存在すると判定する。以上のようにしてターゲット弁別を行う。
【００３６】
図１２にターゲット弁別処理のフローチャートを示す。まず、ステップ１５０１にて注目するサンプリングタイミングを初期化する。次にステップ１５０２にて、ステップ８０８の検出判定処理で検出された新たな周波数ピークが存在するかどうかをチェックし、新たな周波数ピークが存在するときには、ステップ１５０３にてそのサンプリングタイミングのターゲット存在フラグ［ｉ］をセットし、ステップ１５０４へすすむ。新たな周波数ピークが存在しない場合には、ステップ１５０４にて注目するサンプリングタイミングを一つ進め、ステップ１５０５で全てのサンプリングタイミングで上記処理を行ったかどうかをチェックし、行っていない場合には、ステップ１５０２に戻り、上記の処理を行う。全てのサンプリングタイミングにて処理を終えた場合には、ターゲット弁別処理を終える。
【００３７】
次に、図５のステップ８１０の距離・相対速度演算処理について、より詳細に説明する。ステップ８０９のターゲット弁別処理でターゲットが存在すると判定されたサンプリングタイミングから距離を算出し、そのピーク周波数から相対速度を算出する。
【００３８】
図１３に距離・相対速度演算処理のフローチャートを示す。まず、ステップ１６０１にて注目するサンプリングタイミングを初期化する。ステップ１６０２では、前回求めた距離及び相対速度の情報を保存し、ステップ１６０３ではターゲット番号ｋを初期化し、距離及び相対速度情報を初期化する（Ｄｉｓｔ[ｋ]＝末検出相当距離、Ｓｐｅｅｄ[ｋ]＝末検出相当相対速度、ｋ＝０〜Ｎｔ、ただし、Ｎｔ＝最大検出ターゲット数）。次にステップ１６０４にて、ターゲット存在フラグ[i]がセットされているか否かをチェックし、セットされている場合には、ステップ１６０５にて、そのサンプリングタイミングから距離を算出する（→Ｄｉsｔ[ｋ]）。また、ステップ１６０６にて、そのピーク周波数から相対速度を算出する(→Ｓｐｅｅｄ[ｋ]、式２参照)。ステップ１６０７にて、ターゲット番号ｋをインクリメントし、ステップ１６０８へ進む。ターゲット存在フラグ[i]がセットされていない場合には、ステップ１６０８にて注目するサンプリングタイミングを一つ進め、ステップ１６０９にて、全てのサンプリングタイミングにて上記処理を行ったか否かをチェックし、行っていなければ、ステップ１６０４に戻り、上記の処理を行う。全てのサンプリングタイミングにて上記処理を終えた場合は、距離・相対速度演算処理を終える。
【００３９】
図１３では、距離を算出する際、ターゲット存在フラグ[i]がセットされたサンプリングタイミングのみから距離を算出したが、ターゲット存在フラグ[i]がセットされたサンプリングタイミングと次のサンプリングタイミングで得られた同一の周波数のピークレベルの比から距離を求めてもよい。
【００４０】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１におけるＣＰＵ５内の処理を変更したものであり、図１４に示すように、車速検出手段１７１２、不要信号除去手段１７１３がＣＰＵ５の中に入っている以外は、実施の形態１と同様である。
【００４１】
本実施の形態におけるＣＰＵ５の処理フローチャートを図１５に示す。ステップ１８０１〜ステップ１８１０については、実施の形態１における図５のステップ８０１〜８１０と同様のものである。
【００４２】
以下、実施の形態１と異なる処理である、車速検出処理（ステップ１８１１）、不要信号除去処理（ステップ１８１２）について説明する。
【００４３】
車速検出処理（ステップ１８１１）では、入力された車速パルスから車速を算出する。
【００４４】
不要信号除去処理（ステップ１８１２）では、車速相当の相対速度を持つターゲットについて、道路あるいは路側の停止障害物と判断し、不要な信号として検出対象から除去する。
【００４５】
図１６に不要信号除去処理のフローチャートを示す。まず、ステップ１９０１にてターゲット番号を初期化する。次にステップ１９０２にて、距離・相対速度演算処理（ステップ１８１０）で求めた相対速度値Ｓｐｅｅｄ［ｋ］が未検出相当値であるか判定し、未検出相当値でない場合には、ステップ１９０３へ進む。未検出相当値である場合には、ステップ１９０５へ進む。ステップ１９０３では、相対速度値Ｓｐｅｅｄ［ｋ］が自車速±α以内にあるかどうか判定し、自車速±α以内となる場合には、ステップ１９０４にてその距離値Ｄｉｓｔ［ｋ］及び相対速度値Ｓｐｅｅｄ［ｋ］に未検出相当値を代入し、不要信号とする。ステップ１９０５では、ターゲット番号をインクリメントし、ターゲット番号が最大ターゲット数より小さい場合は、ステップ１９０２に戻り、上記の処理を行う。ターゲット番号が最大ターゲット数以上の場合は、不要信号除去処理を終える。
【００４６】
以上より、本実施の形態２によれば、自車速と同程度の相対速度を持つターゲットは、道路等の停止物と判断することで、不要な信号を除去できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、漏れ込み信号成分と反射信号成分の位相差によって発生する、各サンプリングタイミングにおける信号の大きさの変化を、ＦＦＴ処理及びピーク算出によって検出することで、周辺ターゲットまでの距離及び相対速度を算出するので、送受間の漏れ信号あるいはレドームなどレーダに対して固定されたターゲットからの反射信号といった、いわゆる漏れ込み信号成分が存在する場合でも、正しくターゲットを検出できる。
【００４８】
また、複数のターゲットが同じ距離に存在する場合でも、相対速度の違いにより、正しく弁別されるため、複数のターゲットを正しく検出できる。
【００４９】
また、ターゲットが新たに存在するサンプリングタイミング及びその次のサンプリングタイミンクにおける同一周波数のピークレベルの比から距離を算出するので、粗いサンプリング間隔でも距離精度を向上させることができる。
【００５０】
また、幅広い送信パルスを用いることができるので、占有帯域幅を狭くすることができ、現行の電波法の範囲内で使用することができる。
【００５１】
また、相対速度を測定できるので、速度に応じて危険度を判定し、ドライバーの感覚と一致する警報を鳴らすなど、システムにおける制御適用範囲を拡大することができる。
【００５２】
さらに、全体としての受信信号の大きさに応じてそのグランドレベルを調整することで２値化する際の閾値が自動的に適正なところに設定されるので、取付け状態が異なり漏れ込み信号成分が異なる場合でも、レーダに対して特別な調整あるいは変更をすることなく使用することができる。
【００５３】
また、自車速と同程度の相対速度を持つターゲットは、道路等の停止物と判断することで、不要な信号を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の送受信波の波形を示す図である。
【図３】実施の形態１のＲＦモジュールの構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１のＦＰＧＡの構成を示すブロック図（ａ）及びタイムチャート（ｂ）である。
【図５】実施の形態１のＣＰＵの処理を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１のグランドレベル変更の動作を説明する波形図である。
【図７】実施の形態１のグランドレベル制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の移動ターゲットの反射波を示す波形図である。
【図９】実施の形態１のＦＦＴ演算処理を説明する波形図である。
【図１０】実施の形態１のＦＦＴ演算処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１のターゲット弁別処理を説明する図である。
【図１２】実施の形態１のターゲット弁別処理を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態１の距離・相対速度演算処理を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態２のＣＰＵの処理を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２の不要信号除去処理を示すフローチャートである。
【図１７】従来のパルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図１８】従来のパルスレーダ装置の送受信波の波形を示す図である。
【符号の説明】
１ＲＦモジュール、２加算器回路、
３コンパレータ回路、４ＦＰＧＡ、
５ＣＰＵ、１１タイミング制御回路、
１２シフトレジスタ、Ｋ１〜Ｋｎ加算器、
Ｒ１〜Ｒｎ積算用レジスタ、５０１送信手段、
５０２受信手段、５０３コンパレータ手段、
５０４受信信号積算手段、５０５ＦＦＴ演算手段、
５０６検出判定手段、５０７ターゲット弁別手段、
５０８距離・相対速度演算手段、５０９タイミング制御手段、
６０１発振器、６０２電力分配器、
６０３ミキサ、６０４発振器、
６０５変調器、６０６逓倍器、
６０７フィルタ、６０８送信アンテナ、
６０９受信アンテナ、６１０ＲＦ増幅器、
６１１ミキサ、６１２ＩＦ増幅器、
６１３フィルタ、６１４増幅器、
６１５検波器、１７１２車速検出手段、
１７１３不要信号除去手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse radar device that transmits radio waves, detects the presence or absence of a target by receiving a reflected wave reflected by the target, and measures the distance and relative velocity to the detected target. is there.
[0002]
[Prior art]
As a conventional pulse radar device, there is one proposed in JP-A-7-72237. As shown in FIG. 17, this apparatus periodically outputs a pulsed signal by a pulse signal sending means 101. The reflected pulse from the target is continuously received by the reflected pulse signal receiving means 103 and binarized by the binarizing means. Then, after the sending timing of the sending means 101, the sampling means 104 samples the binarized signal at a certain sampling point or points to obtain a sampling value of 0 or 1, and this is obtained at each sampling point. To the addition / storage means 105 corresponding to Therefore, the addition / storage unit 105 adds 0 or 1 sampling values for each predetermined number of times of transmission of the pulse signal by the transmission unit 101. When the addition processing for the predetermined number of times is completed, the determination unit 106 compares the normalized addition value obtained by dividing the addition value for each addition / storage unit 105 by the number of additions with a predetermined threshold, and based on the magnitude, It is determined whether there is a reflection signal from the target, and based on this, the presence or absence of an external target is determined. Reference numeral 102 denotes control means for controlling the pulse signal sending means 101, sampling means 104, addition / storage means 105, and determination means 106.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the isolation between transmission and reception is poor and a so-called leakage waveform exists, or when there is a radome, detection of a target existing at a distance of less than 10 m using the above-mentioned device for the following reasons, and It is difficult to measure the distance to the target. That is, in the proposed apparatus, the transmission pulse width is 66.7 ns corresponding to 10 m in terms of distance. Therefore, as shown in FIG. 18, when the target exists at a distance closer than 10 m, the leakage waveform or A waveform in which the reflected wave from the secondary radome and the reflected wave from the target overlap is detected. Therefore, if the threshold is set based on the reception level during non-transmission, that is, the so-called noise level, only the rise of the leakage waveform can be detected, and the rise of the reflected wave that is really desired to be detected cannot be detected.
[0004]
As a countermeasure to these problems, W.W. Weidmann and D.W. Steinbuch, “High Resolution Radar for Short Range Automotive Applications”, 28^th As described in European Microwave Conference Amsterdam, 1998, a method of making the pulse width as extremely short as 350 ps, or as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-62518, canceling a leaky waveform A method has been proposed. As described in the former document, if the transmission pulse width is shortened to 350 ps, the leakage waveform and the reflected wave waveform overlap only when the distance to the target is about 5 cm or less. Since the occupied bandwidth becomes very wide, there is a problem that it cannot be used within the scope of the current radio wave law. Further, in the case of a method of canceling a leakage waveform using a transmission waveform as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-62518, a difference in time interval between transmission and reception of a leakage waveform due to individual differences or differences in use conditions, There is a problem that it is difficult to deal with the difference in size and the like, and it must be adjusted according to the situation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been invented to solve the above-described problems. As shown in FIG. 2, a leak signal between transmission and reception or a reflected signal from a target fixed to a radar such as a radome. And the received signal changes when the phase difference between the reflected signal from the moving target changes and the reflected signal from the target fixed to the radar, such as a leak signal between the transmission and reception, or a radome is generated. Even if it exists, a pulse radar device capable of correctly detecting a target within the scope of the current radio wave law is realized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The pulse radar apparatus according to claim 1 of the present invention is a transmitter for transmitting pulsed radio waves, and a receiver for receiving a reflected wave reflected from a plurality of targets by the radio wave transmitted from the transmitter and outputting a beat signal. Means and sampling means for sampling the beat signal at a predetermined time interval from transmission;Output the time series output of the sampling means at each sampling timing.FFT calculation means for performing FFT calculation, detection determination means for determining the presence / absence of a target based on the output from the FFT calculation means, distance / relative speed calculation means for calculating the distance and relative speed to the target, And a timing control means for performing timing control of transmission, reception, and signal processing.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pulse radar device which receives a reflected wave reflected from a plurality of targets by a transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, and outputs a beat signal. Receiving means for sampling, sampling means for sampling a beat signal at a predetermined time interval from transmission,Output the time series output of the sampling means at each sampling timing.FFT calculation means for performing FFT calculation, detection determination means for determining the presence or absence of a target based on the output from the FFT calculation means, discrimination means for discriminating the target, distance for calculating the distance to the target and the relative speed It comprises a relative speed calculation means and a timing control means for controlling the timing of radio wave transmission, reception and signal processing.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a pulse radar apparatus that receives a reflected wave reflected from a plurality of targets by a transmission means that transmits a pulsed radio wave, and outputs a beat signal. Means and sampling means for sampling the beat signal at a predetermined time interval from transmission;Output the time series output of the sampling means at each sampling timing.FFT calculation means for performing FFT calculation, detection determination means for determining the presence or absence of a target based on the output from the FFT calculation means, discrimination means for discriminating the target, distance for calculating the distance to the target and the relative speed A relative speed calculating means, a timing control means for controlling the timing of transmission, reception and signal processing of radio waves, a vehicle speed detecting means for detecting the speed of the host vehicle, and an unnecessary signal removing means for removing unnecessary signals such as roads. It is characterized by comprising.
[0009]
The pulse radar device according to claim 2 or 3 of the present invention is characterized in that the discrimination means for discriminating a target discriminates the target using a peak frequency obtained from the FFT operation means. is there.
[0010]
In the pulse radar device according to claim 4 of the present invention, when the discriminating means discriminates the target in order from the sampling timing corresponding to the short distance, when the peak frequency of the detected target is a frequency detected for the first time, It has a distance / relative speed calculation means for obtaining a distance to the target from the sampling timing and obtaining a relative speed with respect to the target from the frequency.
[0011]
Claims of the inventionThe pulse radar apparatus according to 6 includes a transmission unit that transmits a pulsed radio wave, a reception unit that receives a reflected wave reflected from a plurality of targets by the radio wave transmitted from the transmission unit, and outputs a beat signal. Comparator means for binarizing the signal from the means by comparison with a predetermined level set in advance, and the output of the comparator means is sampled at a predetermined time interval from transmission, and the sampling result is integrated a predetermined number of times at each sampling timing Receiving signal integrating means, an integration result of the receiving signal integrating means at each sampling timing is read out every predetermined time, and an FFT calculating means for performing an FFT calculation, and whether there is a target based on an output from the FFT calculating means Detection judgment means to judge the distance to the target and the distance / phase to calculate the relative speed Comprising a speed calculating means, the transmission of the radio wave, receiving, and timing control means for performing timing control of the signal processingIt is characterized by this.
[0012]
Claims of the inventionThe pulse radar apparatus according to 7 includes a transmission unit that transmits a pulsed radio wave, a reception unit that receives a reflected wave reflected from a plurality of targets by the radio wave transmitted from the transmission unit, and outputs a beat signal. Comparator means for binarizing the signal from the means by comparison with a predetermined level set in advance, and the output of the comparator means is sampled at a predetermined time interval from transmission, and the sampling result for a predetermined number of times at each sampling timing The received signal integrating means for integrating, the integration results of the received signal integrating means at each sampling timing are read out every predetermined time, the FFT calculating means for performing FFT calculation, and the output of the FFT calculating means based on the output of the target Detection judgment means for judging presence / absence, discrimination means for discriminating the target, up to the target Distance and distance and relative velocity calculating means for calculating and relative speed, the transmission of the radio wave, the reception timing control means for performing timing control of the signal processingIt is characterized by comprising.
[0013]
Claims of the inventionThe pulse radar apparatus according to 8 includes a transmission unit that transmits a pulsed radio wave, a reception unit that receives a reflected wave reflected from a plurality of targets by the radio wave transmitted from the transmission unit, and outputs a beat signal. Comparator means for binarizing the signal from the means by comparison with a predetermined level set in advance, and the output of the comparator means is sampled at a predetermined time interval from transmission, and the sampling result for a predetermined number of times at each sampling timing The received signal integrating means for integrating, the integration results of the received signal integrating means at each sampling timing are read out every predetermined time, the FFT calculating means for performing FFT calculation, and the output of the FFT calculating means based on the output of the target Detection judgment means for judging presence / absence, discrimination means for discriminating the target, up to the target Distance / relative speed calculation means for calculating distance and relative speed, timing control means for timing control of transmission / reception of radio waves, signal processing, vehicle speed detection means for detecting the speed of the own vehicle, unnecessary roads, etc. Unnecessary signal removal means for removing signalsIt is characterized by comprising.
[0014]
Claims of the invention7. The pulse radar device according to claim 7, wherein the discrimination means for discriminating the target discriminates the target using a peak frequency obtained from the FFT operation means.It is characterized by this.
[0015]
Claims of the inventionIn the pulse radar device according to 9, when the discrimination means discriminates the target sequentially from the sampling timing corresponding to the short distance, when the detected peak frequency of the target is a frequency detected for the first time, the sampling timing to the target Distance / relative speed calculation means to find the relative speed from the target.It is characterized by this.
[0016]
Claims of the inventionThe pulse radar device according to any one of claims 6 to 10, further comprising a ground level changing unit that changes a ground level of the received signal according to an integration result of the received signal integrating unit.It is characterized by this.
[0017]
Claims of the invention11. The pulse radar device according to 11, wherein the ground level changing means is a ground level control means for outputting a signal when the average value of the integration results at each sampling timing by the reception signal integrating means exceeds a predetermined range. Be controlledIt is characterized by this.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the pulse radar apparatus according to the present embodiment is mainly composed of five parts.
[0019]
That is, a transmitting unit 501 that transmits a pulsed electromagnetic wave (center frequency 24.125 GHz) having a predetermined width, for example, 96 ns at a constant period, for example, 1024 ns, and a receiving unit that receives a reflected wave of the electromagnetic wave by a peripheral object (target). An adder circuit 2 and an adder circuit 2 provided with a ground level changing means 511 for changing the ground level based on an instruction from the CPU described later so that the signal received by the RF module 1 constituted by 502 and the receiving means 502 is not saturated. Field programmable gate array (abbreviated as FPGA) 4 that includes a comparator circuit 3 provided with a comparator means 503 for binarizing the output of the signal, a timing control means 509 and a received signal integration means 504 and functions as a sampling means. , Fast Fourier Transform (= FFT and Be) computing means 505, detection determining means 506, the target discriminator 507, a distance and a relative speed calculating means 508, and a CPU5 having a click land level control means 510.
[0020]
Here, an example is shown in which the received signal is binarized and integrated, but the received signal is A / D converted, and the CPU 5 is configured to perform FFT calculation, detection determination, target discrimination, and distance / relative speed calculation. Good.
[0021]
First, the configuration of the RF module 1 is shown in FIG. The 10.8375 GHz signal from the oscillator 601 is divided into two by the power distributor 602, one of which is mixed with the 1.225 GHz signal from the oscillator 604 by the mixer 603, and then pulsed based on the transmission signal by the modulator 605. Signal.
[0022]
NextThe signal is multiplied by 2 by a multiplier 606 to become a 24.125 GHz signal through a subsequent filter 607 and is radiated to the outside as a radio wave from a transmitting antenna 608. The radio wave reflected by the external target is received by the receiving antenna 609, amplified by the RF amplifier 610, mixed with the signal from the oscillator 601 in the mixer 611, and dropped to an intermediate frequency as a beat signal. After that, an envelope detection is performed by a detector 615 via an intermediate frequency amplifier 612, a filter 613, and an amplifier 614, and a received signal is obtained.
[0023]
Next, FIG. 4A shows an internal configuration of the FPGA 4 that includes the timing control unit 509 and the reception signal integration unit 504 and functions as a sampling unit, and FIG. 4B shows an operation timing chart thereof.
[0024]
4A and 4B, the FPGA 4 includes a timing control unit 509 and a reception signal integration unit 504, which correspond to each bit of the timing control circuit 11, the shift register 12, and the shift register 12. It comprises adders K1 to Kn and integration registers R1 to Rn. The timing control circuit 11 is based on a clock signal a (for example, 125 MHz = 8 ns period) from an oscillator external to the FPGA 4, and a transmission signal b (for example, a width of 96 ns, a period of 1024 ns) for the transmission unit 501 to turn on / off electromagnetic wave radiation. A shift signal d for transmitting a bit shift timing to a shift register 12 to be described later, an addition signal e for transmitting an addition timing to the adders K1 to Kn, and an adder K1 for the accumulation registers R1 to Rn An integration signal e that tells the timing to hold the output of ~ Kn and an integration process end signal f that tells the CPU 5 the end of the integration process are generated. The shift register 12 stores the binarized data of the reception signal output from the comparator circuit 503 while shifting bit by bit based on the shift signal d of the timing control circuit 11. The adders K1 to Kn add the binary data (0 or 1) of each bit and the contents of the integrating registers R1 to Rn according to the addition signal e from the timing control circuit 11. The integration registers R1 to Rn hold the outputs from the adders K1 to Kn as integration data, and output the contents of the integration registers when requested by the CPU 5.
[0025]
Next, the operation of the FPGA 4 will be described. First, the transmission signal b is raised based on the external clock signal a and lowered after 10 clocks. Simultaneously with the rise of the transmission signal b, the shift signal d synchronized with the clock signal a is output by the number of bits of the shift register 12. Based on this shift signal d, the shift register 12 holds the binary data (received signal) c output from the comparator circuit 3 in each bit. Subsequently, after the shift signal d corresponding to the number of bits of the shift register 12 is output, the addition / integration signal e is output. Based on this signal, the adders K1 to Kn and the integration registers R1 to Rn respectively hold addition and integration data. Then, after repeating this operation a predetermined number of times (for example, 1000 times), an integration processing end signal f is output to the CPU 5. When receiving the integration processing end signal f, the CPU 5 reads the contents of the integration registers R1 to Rn.
[0026]
Next, processing in the CPU 5 having the FFT calculation unit 505, the detection determination unit 506, the target discrimination unit 507, the distance / relative speed calculation unit 508, and the ground level control unit 510 will be described.
[0027]
As shown in FIG. 5, the CPU 5 first initializes the CPU 5 in step 801. Subsequently, after the data is initialized in step 802, an integration processing end signal from the FPGA 4 is awaited in step 803. When the integration processing end signal is received from the FPGA 4, the integration results at each sampling timing are stored in a two-dimensional array called FPGA [i] [j] in step 804. Here, i (= 0 to N; N is the number of bits of the shift register 12) indicates the sampling timing, and j (= 0 to 63; when the number of stored data is 64) indicates the order of storage.
[0028]
When the number of times of reception of the integration processing end signal f from the FPGA 4 reaches a predetermined number (here, 64 times), processing from step 805 to step 806 and subsequent steps, that is, grant level control processing (step 806), FFT calculation processing (step 807). ), Detection determination processing (step 808), target discrimination processing (step 809), and distance / relative speed calculation processing (step 810). Thereafter, in step 811, it is confirmed whether or not 50 ms which is the processing cycle has elapsed. If it has elapsed, the process returns to step 802 and the same operation is repeated.
[0029]
The ground level control process in step 806 will be described in more detail. As shown in FIG. 6, when a threshold is set at the position A in the figure and binarized, the target is always 1 regardless of the presence or absence of the peripheral target, and the target cannot be detected. The ground level control process is a process for adjusting the ground level of the received signal to move the entire received signal up and down so that the threshold is positioned at B in the figure.
[0030]
FIG. 7 shows a flowchart of the ground level control process. In the processing from step 1001 to step 1009, the sum Sum of 64 integrated values at each sampling timing[i] ofThe average value SumMean is calculated. In step 1010, SumMean is compared with the preset value SUMMEAN1,SumMean is more than SUMMEAN1In step 1012, the instruction value to the adder circuit 2 which is the grant level changing unit 511 is decreased. On the other hand, SUMMEAN1Is betterIf so, in step 1011, SumMean and SUMMEAN2 (SUMMEA1> SUMMEAN2) are compared,SumMean is below SUMMEAN2In step 1014, the instruction value to the adder circuit 2 which is the ground level changing means 511 is increased. If SUMMEAN2 is smaller, the previous instruction value is held as it is in step 1013. In step 1015, the instruction value is D / A converted and output from the CPU 5, and the adder circuit 2 adds it to the received signal to adjust the ground level of the received signal. In this embodiment, the threshold position is adjusted by changing the ground level of the received signal, but the threshold value itself may be controlled.
[0031]
The FFT calculation process in step 807 of FIG. 5 will be described in more detail. As shown in FIG. 8, the phase of the portion where the reflected signal from the target fixed to the radar, such as a leak signal between transmission and reception, or the reflected signal from the moving target is superimposed is changed. In order to do so, the level changes according to the relative speed of the target. FIG. 8 shows a state in which the level of the above-described overlapping portion changes while the time changes from t = T1 to T4. Now, assuming that the rate of change, that is, the frequency is fa [Hz], it is expressed by the following formula 1.
fa = (2 × V / c) × fo (Formula 1)
Where V: relative speed of target [m / s],
c: speed of light × 104 [m / s],
fo: carrier frequency [Hz]
Therefore, from (Expression 1), the relative velocity of the target is expressed by the following Expression 2.
V = (c / (2 × fo)) × fa (Formula 2)
Therefore, paying attention to a point after a certain time from the transmission timing, if the FFT processing is performed on the time series data, the absolute value of the relative speed of the target can be obtained from the peak frequency.
[0032]
The same applies to the result of binarizing the received signal using a comparator and integrating it for a predetermined number of times. As shown in FIG. 9, the received signal Rx is provided with a first threshold value, binarized, and integrated a predetermined number of times, for example, 1000 times. Of this integration result, the phase difference changes in the part where the reflected signal from the target fixed to the radar, such as a leak signal between transmission and reception, or the reflected signal from the moving target is superimposed. In order to do so, the level changes according to the relative speed of the target. Therefore, the absolute value of the relative velocity of the target can be obtained in the same manner by subjecting the time-series data of the integration results (64 data in FIG. 9) to the FFT calculation processing.
[0033]
FIG. 10 shows a flowchart of the FFT calculation process. First, in step 1301, the sampling timing to be noticed is initialized. In the next step 1302, an FFT operation is performed on the output data from the FPGA 4 (the output from the received signal integrating means 504) storing the sampling timing of interest, and the result is obtained as a two-dimensional FFT [i] [j]. Store in an array. In step 1303, the sampling timing to be noticed is advanced by one. In step 1304, it is checked whether or not the FFT calculation processing has been performed for all the sampling timings. If all the sampling timings have not been completed, the processing returns to step 1302 and the same processing is performed. If the FFT operation processing has been completed for all sampling timings in step 1304, the processing ends.
[0034]
Figure5In the detection determination process in step 808, the output from the FFT integration process in step 807 that exceeds a preset level is determined to have a target.
[0035]
Next, the target discrimination process in step 809 in FIG. 5 will be described in more detail. For example, as shown in FIG. 11, in the situation where the vehicle 1 and the vehicle 2 are running side by side with respect to the vehicle 0 on which the pulse radar device is mounted, what is detected at the sampling timing 0 by the detection determination process in step 808? However, at sampling timing 1, a frequency component due to reflection on the road surface or the like is detected. Therefore, it is determined that a new target exists at the sampling timing 1. Similarly, when the detection timing processing results are sequentially checked with sampling timings 2, 3,..., New frequency components due to reflection from the vehicle 1 are detected at sampling timing 4. Therefore, it is determined that a new target exists at the sampling timing 4. Similarly, since a new frequency component due to reflection from the vehicle 2 is detected at the sampling timing 8, it is determined that a new target exists at the sampling timing 8. Target discrimination is performed as described above.
[0036]
FIG. 12 shows a flowchart of the target discrimination process. First, in step 1501, the sampling timing to be noticed is initialized. Next, in step 1502, it is checked whether or not there is a new frequency peak detected in the detection determination process in step 808. If there is a new frequency peak, in step 1503, the target presence flag of the sampling timing is checked. [I] is set, and the process proceeds to step 1504. If there is no new frequency peak, the sampling timing to be noticed is advanced by one in step 1504. In step 1505, it is checked whether the above processing has been performed at all sampling timings. Returning to 1502, the above processing is performed. When the processing is finished at all sampling timings, the target discrimination processing is finished.
[0037]
Next, the distance / relative speed calculation process in step 810 of FIG. 5 will be described in more detail. The distance is calculated from the sampling timing determined that the target exists in the target discrimination processing in step 809, and the relative speed is calculated from the peak frequency.
[0038]
FIG. 13 shows a flowchart of the distance / relative speed calculation process. First, in step 1601, the sampling timing to be noticed is initialized. In step 1602, the previously obtained distance and relative speed information is stored. In step 1603, the target number k is initialized, and the distance and relative speed information is initialized (Dist [k] = end detection equivalent distance, Speed [k]. ] = End detection equivalent relative speed, k = 0 to Nt, where Nt = maximum number of detection targets). Next, in step 1604, it is checked whether or not the target presence flag [i] is set. If it is set, the distance is calculated from the sampling timing in step 1605 (→ Dist [k ]). In step 1606, the relative speed is calculated from the peak frequency (→ Speed [k], see Equation 2). In step 1607, the target number k is incremented, and the process proceeds to step 1608. If the target presence flag [i] is not set, the sampling timing to be noted is advanced by one in step 1608, and in step 1609, it is checked whether or not the above processing has been performed at all sampling timings. If not, step1604Returning to FIG. When the above processing is finished at all sampling timings, the distance / relative speed calculation processing is finished.
[0039]
In FIG. 13, when calculating the distance, the distance is calculated only from the sampling timing at which the target presence flag [i] is set, but is obtained at the sampling timing at which the target presence flag [i] is set and the next sampling timing. You can also find the distance from the ratio of peak levels at the same frequency.Yes.
[0040]
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, the processing in the CPU 5 in the first embodiment is changed. As shown in FIG. 14, except that the vehicle speed detection means 1712 and the unnecessary signal removal means 1713 are included in the CPU 5, The same as in the first embodiment.
[0041]
A processing flowchart of the CPU 5 in the present embodiment is shown in FIG. Steps 1801 to 1810 are the same as steps 801 to 810 of FIG. 5 in the first embodiment.
[0042]
Hereinafter, the vehicle speed detection process (step 1811) and the unnecessary signal removal process (step 1812), which are processes different from those of the first embodiment, will be described.
[0043]
In the vehicle speed detection process (step 1811), the vehicle speed is calculated from the input vehicle speed pulse.
[0044]
In the unnecessary signal removal process (step 1812), a target having a relative speed corresponding to the vehicle speed is determined as a road or roadside stop obstacle, and is removed from the detection target as an unnecessary signal.
[0045]
FIG. 16 shows a flowchart of unnecessary signal removal processing. First, in step 1901, the target number is initialized. In step 1902, it is determined whether the relative speed value Speed [k] obtained in the distance / relative speed calculation process (step 1810) is an undetected equivalent value. If not, the process proceeds to step 1903. move on. If it is an undetected equivalent value, the process proceeds to step 1905. In step 1903, it is determined whether or not the relative speed value Speed [k] is within the own vehicle speed ± α. An undetected equivalent value is substituted for Speed [k] to generate an unnecessary signal. In step 1905, the target number is incremented. If the target number is smaller than the maximum target number, the process returns to step 1902 to perform the above processing. If the target number is equal to or greater than the maximum number of targets, the unnecessary signal removal process is terminated.
[0046]
As described above, according to the second embodiment, an unnecessary signal can be removed by determining that a target having a relative speed comparable to the own vehicle speed is a stationary object such as a road.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the change in the signal magnitude at each sampling timing, which is caused by the phase difference between the leakage signal component and the reflected signal component, is detected by FFT processing and peak calculation. Since the distance to the target and the relative speed are calculated, the target can be detected correctly even when a leak signal component such as a leak signal between transmission and reception or a reflection signal from a target fixed to the radar such as a radome exists. .
[0048]
Further, even when a plurality of targets are present at the same distance, the plurality of targets can be detected correctly because they are correctly discriminated by the difference in relative speed.
[0049]
In addition, since the distance is calculated from the sampling timing at which the target newly exists and the ratio of the peak level of the same frequency at the next sampling timing, the distance accuracy can be improved even at a rough sampling interval.
[0050]
Further, since a wide range of transmission pulses can be used, the occupied bandwidth can be narrowed and can be used within the scope of the current radio law.
[0051]
In addition, since the relative speed can be measured, it is possible to expand the control application range in the system, such as determining the degree of danger according to the speed and sounding an alarm that matches the driver's feeling.
[0052]
Furthermore, since the threshold value for binarization is automatically set to an appropriate place by adjusting the ground level according to the size of the received signal as a whole, the mounting state differs and the leak signal component is Even if they are different, they can be used without any special adjustments or changes to the radar.
[0053]
In addition, an unnecessary signal can be removed by determining that a target having a relative speed comparable to the vehicle speed is a stationary object such as a road.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a pulse radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a waveform of a transmission / reception wave according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an RF module according to the first embodiment.
4 is a block diagram (a) and a time chart (b) showing the configuration of the FPGA according to the first embodiment; FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating processing of the CPU according to the first embodiment.
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining an operation of changing the ground level according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing processing of a ground level control unit according to the first embodiment.
FIG. 8 is a waveform diagram showing a reflected wave of a moving target according to the first embodiment.
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining FFT calculation processing according to the first embodiment;
FIG. 10 is a flowchart showing FFT operation processing according to the first embodiment.
11 is a diagram illustrating target discrimination processing according to Embodiment 1. FIG.
12 is a flowchart illustrating target discrimination processing according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 13 is a flowchart illustrating distance / relative speed calculation processing according to the first embodiment;
FIG. 14 is a block diagram showing a pulse radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart illustrating processing of a CPU according to the second embodiment.
FIG. 16 is a flowchart illustrating unnecessary signal removal processing according to the second embodiment;
FIG. 17 is a block diagram showing a conventional pulse radar device.
FIG. 18 is a diagram showing a waveform of a transmission / reception wave of a conventional pulse radar device.
[Explanation of symbols]
1 RF module, 2 adder circuit,
3 Comparator circuit, 4 FPGA,
5 CPU, 11 timing control circuit,
12 shift register, K1-Kn adder,
R1-Rn integration registers, 501 transmission means,
502 receiving means, 503 comparator means,
504 received signal integrating means, 505 FFT calculating means,
506 detection determination means, 507 target discrimination means,
508 Distance / relative speed calculation means, 509 timing control means,
601 oscillator, 602 power distributor,
603 mixer, 604 oscillator,
605 modulator, 606 multiplier,
607 filter, 608 transmit antenna,
609 receiving antenna, 610 RF amplifier,
611 mixer, 612 IF amplifier,
613 filter, 614 amplifier,
615 detector, 1712 vehicle speed detection means,
1713 Unnecessary signal removing means.

Claims

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected by a plurality of targets, and a beat signal at a predetermined time interval from the transmission Sampling means for sampling, FFT calculation means for performing FFT calculation on the time series output of the sampling means at every sampling timing, detection determination means for determining the presence or absence of the target based on the output from the FFT calculation means, and up to the target A pulse radar apparatus comprising: distance / relative speed calculating means for calculating the distance and relative speed; and timing control means for controlling the timing of radio wave transmission, reception and signal processing.

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected from a plurality of targets by the radio wave transmitted from the transmitting means, and a beat signal at a predetermined time interval from the transmission Sampling means for sampling, FFT calculation means for performing FFT calculation on the time series output of the sampling means at every sampling timing, detection determination means for determining the presence or absence of a target based on the output from the FFT calculation means, and a target A pulse comprising: discrimination means for discrimination; distance / relative speed calculation means for calculating a distance to a target and a relative speed; and timing control means for performing timing control of radio wave transmission, reception, and signal processing Radar device.

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected by a plurality of targets, and a beat signal at a predetermined time interval from the transmission Sampling means for sampling, FFT calculation means for performing FFT calculation on the time series output of the sampling means at every sampling timing, detection determination means for determining the presence or absence of a target based on the output from the FFT calculation means, and a target Discriminating means for discriminating, distance / relative speed calculating means for calculating the distance to the target and relative speed, timing control means for controlling the timing of radio wave transmission, reception and signal processing, and vehicle speed for detecting the speed of the host vehicle A pulse characterized by comprising detection means and unnecessary signal removal means for removing unnecessary signals such as roads. Radar device.

4. The pulse radar device according to claim 2, wherein the discrimination means for discriminating the target discriminates the target using a peak frequency obtained from the FFT calculation means.

When the discrimination means discriminates the target sequentially from the sampling timing corresponding to the short distance, if the peak frequency of the detected target is the first detected frequency, the distance from the sampling timing to the target is obtained, and the target is determined from the frequency. 5. The pulse radar device according to claim 4, further comprising a distance / relative velocity calculating means for obtaining a relative velocity between the pulse radar and the vehicle.

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected from a plurality of targets by radio waves transmitted from the transmitting means, and setting a signal from the receiving means in advance Comparator means for binarization by comparison with a predetermined level, reception signal integration means for sampling the output of the comparator means at a predetermined time interval from transmission, and integrating the sampling results for a predetermined number of times at each sampling timing; An integration result of the reception signal integration means at the sampling timing is read every predetermined time, and an FFT calculation means for performing an FFT calculation; a detection determination means for determining the presence or absence of a target based on an output from the FFT calculation means; Distance / relative speed calculation means for calculating distance to target and relative speed, and transmission of radio waves Receiving a pulse radar apparatus is characterized in that a timing control means for performing timing control of the signal processing.

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected from a plurality of targets by radio waves transmitted from the transmitting means, and setting a signal from the receiving means in advance A comparator means for binarization by comparison with a predetermined level; a received signal integrating means for sampling the output of the comparator means at a predetermined time interval from transmission; and integrating the sampling result a predetermined number of times at each sampling timing; An integration unit that reads out the integration result of the reception signal integration unit at each sampling timing every predetermined time and performs an FFT operation, and a detection determination unit that determines the presence / absence of a target based on an output from the FFT operation unit, , Discriminating means for discriminating the target, and calculating distance and relative speed to the target And a release and a relative speed calculating means, the transmission of the radio wave, the reception pulse radar apparatus characterized by comprising a timing control means for performing timing control of the signal processing.

Transmitting means for transmitting a pulsed radio wave, receiving means for receiving a reflected wave reflected from a plurality of targets by radio waves transmitted from the transmitting means, and setting a signal from the receiving means in advance A comparator means for binarization by comparison with a predetermined level; a received signal integrating means for sampling the output of the comparator means at a predetermined time interval from transmission; and integrating the sampling result a predetermined number of times at each sampling timing; An integration unit that reads out the integration result of the reception signal integration unit at each sampling timing every predetermined time and performs an FFT operation, and a detection determination unit that determines the presence / absence of a target based on an output from the FFT operation unit, , Discriminating means for discriminating the target, and calculating distance and relative speed to the target Separate / relative speed calculation means, timing control means for controlling transmission / reception of radio waves, signal processing, vehicle speed detection means for detecting the speed of the own vehicle, and unnecessary signal removal for removing unnecessary signals such as roads Means for providing a pulse radar.

It said discriminating means for discriminating a target, the pulse radar apparatus according to claim 7 or claim 8, characterized in that to discriminate target using the peak frequency obtained from the FFT operation section.

When the discrimination means discriminates the target sequentially from the sampling timing corresponding to the short distance, if the peak frequency of the detected target is the first detected frequency, the distance from the sampling timing to the target is obtained, and the target is determined from the frequency. The pulse radar apparatus according to claim 9 , further comprising a distance / relative speed calculation means for obtaining a relative speed between the pulse radar apparatus and the apparatus.

In accordance with the accumulated result of the reception signal integration means, the pulse radar device according to any one of claims 6 to 10, characterized in that the addition of ground level changing means for changing the ground level of the received signal .

The ground level changing unit is controlled by a ground level control unit that outputs a signal when an average value of integration results at each sampling timing by the reception signal integration unit exceeds a predetermined range. Item 12. The pulse radar device according to Item 11 .