JP3902738B2 - Radar data processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ、特にミリ波レーダのデータ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ミリ波レーダ(FM−CWレーダ)では、上昇と下降を交互に繰り返す3角波でFM変調された連続波のビームを前方に放射し、物標からの反射信号を送信信号の一部と混合してビート信号を生成し、その周波数スペクトル上のピークについて、周波数変調の上昇時におけるピークと下降時におけるピークとの間で対応付け(以下ペアリングと称す)を行ない、ペアリングされたピーク対の周波数の和と差から各物標の距離と相対速度を算出する。さらに、ビームの角度を物理的または電子的に走査することにより、各物標が存在する方向を知ることができる。
【0003】
上記のペアリング処理においては、周波数変調の上昇時のビート信号(アップビート)中のピーク(アップピーク)と下降時のビート信号(ダウンビート)中のピーク(ダウンピーク)との間で、例えば、角度と強度が近接しているものが同一物標に基づくピークとして対応付けられる。
【0004】
また、過去のデータと照合して同一の物標からのものであることを判定する連続性判定も行なわれ、同一の物標からのものであることが判定された距離と相対速度のデータについて、例えば以下の式によりフィルタ演算が行なわれる。
【0005】
[相対速度]=([前回値]×3+[今回値])/4
[距離]=([前回値]+[今回値])/2
上記のペアリング処理には、過去のデータから予測される位置・速度で物標が存在するものとして予測される周波数の範囲に存在するピークを優先的に対応付ける過去対応ペアリングと、過去対応ペアリングが終わった後に残ったピークについてペアリングする新規ペアリングとがある。過去対応ペアリングにおいて、予測範囲に一方または双方のピークが一時的に観測されなくても、一定期間内は予測位置に物標が存在するものとして外挿が行なわれる。なお、物標が相対的に接近するときに周波数が低いアップピークが消失することが多いので、このときの外挿を特にダウンビート外挿と呼ぶ。
【0006】
物標データの予測値は例えば前回の相対速度が今回も続くものとして次式により計算される。
【0007】
[距離]=[前回距離]+[前回相対速度]×[時間]
[相対速度]=[前回相対速度]
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図1は、前方を走行する物標が接近した後に車間距離一定で走行するようになるまでのダウンピーク10とアップピーク12の周波数の時間変化を示す。両者の周波数の和が物標との距離に対応し、差が相対速度に対応する。
【0009】
図2に示すように、時刻t1 においてアップピークの周波数が低下したために検出できなくなりダウンビート外挿が始まったとする。距離は両周波数の和であるから、スケールを適切にとれば両周波数の間に参照番号14を付した一点鎖線で表わすことができる。前述したように、ダウンビート外挿時には相対速度一定として物標の推定位置が計算されるから、フィルタ演算が行なわれたとしても距離の推定値(14)はほぼ直線的に減少し、ダウンピークの推定周波数16およびアップピークの推定周波数18もほぼ同様な傾きでほぼ直線的に減少する。したがって実際の相対速度が減少して周波数差が減少し、ダウンピークの周波数の減少が頭打ちになると推定値との差が広がり、遂には時刻t2 においてダウンピークも予測範囲外となって新規ペアリングとなる。時刻t3 ではアップピークが検出されても依然として予測範囲外であるため再度ダウンビート外挿が始まる。その後、時刻t4 においてダウンピークが予測範囲外となって新規ペアリングとなるが、時刻t5 においてアップピークが予測範囲外となって、再度ダウンビート外挿が始まる。
【0010】
このように、外挿処理中に実際の相対速度に一定以上の変動があると出力値が実際の値を反映するようになるまでに時間がかかるという問題があった。
【0011】
したがって本発明の目的は、外挿処理中に実際の相対速度が変動しても迅速に復帰することのできる、レーダのデータ処理装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーダのデータ処理装置は、前回までに得られている物標データと今回得られた物標データとが同一の物標によるものであるとの連続性判定を行なう手段と、連続性判定の結果、同一の物標によるものと判定された物標データについてフィルタ演算を行なう手段とを具備し、該フィルタ演算手段は、今回の物標データが今回得られた実測値から算出されたものであり、かつ、前回の物標データが実測値ではなく外挿により算出されたものであるとき、物標データに含まれる物標の相対速度についてフィルタ演算を行なわないことを特徴とするものである。
【0013】
復帰に時間がかかるのは、図2の例でみられるように外挿処理の後に新規ペアリングが行なわれても相対速度のフィルタ演算のために推定値が実際の値へあまり近づかないためである。そこで、今回が新規ペアリングで前回が外挿処理であったとき、相対速度のフィルタ演算を行なわないことにより、迅速に復帰することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図3は本発明が適用されるミリ波レーダ装置の一例の構成を示す。図3において、送信機制御回路20からは上昇と下降を交互に繰り返す3角波が出力される。RFユニット22において、この3角波により周波数変調されたミリ波が生成され、アンテナ24から放射される。物標による反射波をアンテナ24において受信し、RFユニット22において送信信号の一部と混合することにより送信信号と反射信号の差の周波数を有するビート信号が生成される。生成されたビート信号は受信回路26においてベースバンドに変換された後、DSP28へ入力される。DSP28においては、3角波の上昇区間(アップビート)および下降区間(ダウンビート)のそれぞれの区間についてFFT演算を施すことにより時間ドメインから周波数ドメインへの変換が行なわれる。DSP28ではさらに、上昇区間の周波数スペクトル中のピーク(アップピーク)および下降区間のピーク(ダウンピーク)がそれぞれ抽出されてマイクロコンピュータ20へ送られる。一方、駆動回路32はモータ34を駆動してアンテナ24の方向を走査し、その時の角度データがマイクロコンピュータ30へ入力される。マイクロコンピュータ30においては、各ピークの強度、それが得られたときのアンテナの角度、および前回のデータとの連続性に基いて、アップピークの各々とダウンピークの各々との間の1対1の対応付け(ペアリング処理)が行なわれる。ペアリング処理された2つのピークの周波数の和から各物標との距離が算出され、2つのピークの周波数の差から各物標との相対速度が算出され出力される。
【0015】
図4はマイクロコンピュータ30における、ピークデータの入力からデータ出力までの処理の一例の概略のフローチャートである。
【0016】
図4において、まずDSP28からピークデータを入力する(ステップ1000)。前回データから今回の物標データ(距離、相対速度)の予測値と、ピーク周波数の予測値を算出し(ステップ1002、詳細は前述)、それに基いて過去対応ペアリングを試み(ステップ1004、詳細は前述)。次に、残ったピークについて新規ペアリングを試みる(ステップ1006、詳細は前述)。ペアリングされたピークの周波数から距離と相対速度を算出し、前回データとの連続性を判定する(ステップ1008、詳細は前述)。前回データからの予測範囲にデータがないときは、一定期間外挿により算出したものを物標データとする。
【0017】
そして、今回は外挿でなく(ステップ1010)、前回は外挿により物標データを算出したときは(ステップ1012)、相対速度についてはフィルタリング演算することなく今回値を今回の最終的な相対速度の値とする(ステップ1014)、それ以外の場合は相対速度についてもフィルタリング演算を行なう(ステップ1016)。
【0018】
図5は図1と図2に説明した状況における動作を説明する図である。時刻t2 までは図2と同じであるが、t2 において新規ペアリングが行なわれるとき、相対速度についてはフィルタリング演算を行なわないのでピーク周波数の予測値は実際の値により近づく。時刻t3 においてダウンビート外挿が再開されるとしても、予測値が実測値により近づいているので時刻t4 の新規ペアリング以降からアップピーク、ダウンピーク共に予測範囲内となり、過去対応ペアリングが可能になり、予測値は実測値に収束する。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前方を走行している車が接近してその後一定車間距離で走行する場合のように、外挿処理中に実際の相対速度が一定以上変動する場合でも迅速に追従可能なレーダのデータ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】前方の物標が接近した後一定車間距離で走行するときのピーク周波数の推移を示す図である。
【図2】従来技術の問題点を説明する図である。
【図3】本発明が適用されるミリ波レーダの構成の一例を示すブロック図である。
【図4】マイクロコンピュータ30の処理を示すフローチャートである。
【図5】本発明の一実施例に係るデータ処理の処理結果を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data processing apparatus of a radar, particularly a millimeter wave radar.
[0002]
[Prior art]
In millimeter wave radar (FM-CW radar), a continuous wave beam that is FM-modulated with a triangular wave that repeats ascending and descending alternately is emitted forward, and the reflected signal from the target is mixed with a part of the transmission signal. The beat signal is generated, and the peak on the frequency spectrum is associated (hereinafter referred to as pairing) between the peak when the frequency modulation is rising and the peak when the frequency modulation is falling. The distance and relative speed of each target are calculated from the sum and difference of the frequencies. Furthermore, the direction in which each target exists can be known by scanning the angle of the beam physically or electronically.
[0003]
In the above pairing process, for example, between the peak (up peak) in the beat signal (up beat) at the time of frequency modulation rise and the peak (down peak) in the beat signal (down beat) at the time of fall, for example The ones having close angles and intensities are associated as peaks based on the same target.
[0004]
In addition, continuity determination is also performed to determine that the target is from the same target by collating with past data, and the distance and relative speed data determined to be from the same target For example, the filter operation is performed by the following equation.
[0005]
[Relative speed] = ([Previous value] × 3 + [Current value]) / 4
[Distance] = ([Previous value] + [Current value]) / 2
The pairing process described above includes a past correspondence pairing that preferentially associates peaks that exist in a frequency range where a target is predicted to exist at a position / velocity predicted from past data, and a past correspondence pair. There is a new pairing that pairs the peaks that remain after the ring is finished. In past correspondence pairing, even if one or both peaks are not temporarily observed in the prediction range, extrapolation is performed on the assumption that the target exists at the predicted position within a certain period. In addition, since an up peak with a low frequency often disappears when the target relatively approaches, the extrapolation at this time is particularly called down beat extrapolation.
[0006]
The predicted value of the target data is calculated by the following equation assuming that the previous relative velocity continues this time, for example.
[0007]
[Distance] = [Previous distance] + [Previous relative speed] x [Time]
[Relative speed] = [Previous relative speed]
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Figure 1 shows the time variation of the frequency of the down-
[0009]
As shown in FIG. 2, it is assumed that the up-peak frequency has decreased at time t 1 and cannot be detected, and downbeat extrapolation has started. Since the distance is the sum of both frequencies, if the scale is appropriately taken, it can be represented by a one-dot chain line with
[0010]
Thus, there is a problem that it takes time until the output value reflects the actual value when the actual relative speed fluctuates beyond a certain level during the extrapolation process.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a radar data processing apparatus that can quickly return even if the actual relative speed fluctuates during extrapolation processing.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The radar data processing apparatus according to the present invention includes means for determining continuity that the target data obtained up to the previous time and the target data obtained this time are based on the same target, And a means for performing a filter operation on the target data determined to be based on the same target as a result of the determination, the filter operation means being calculated from the actual measurement value obtained this time. In addition, when the previous target data is not an actual measurement value but calculated by extrapolation, the filter operation is not performed on the relative speed of the target included in the target data. It is.
[0013]
The recovery takes time because, as seen in the example of FIG. 2, even if new pairing is performed after extrapolation processing, the estimated value does not approach the actual value very much due to the relative speed filter calculation. is there. Therefore, when this time is new pairing and the previous time is extrapolation processing, it is possible to quickly return by not performing the relative speed filter calculation.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 shows a configuration of an example of a millimeter wave radar apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 3, the
[0015]
FIG. 4 is a schematic flowchart of an example of processing from peak data input to data output in the
[0016]
In FIG. 4, first, peak data is input from the DSP 28 (step 1000). The predicted value of the current target data (distance, relative speed) and the predicted value of the peak frequency are calculated from the previous data (
[0017]
If the target data is not extrapolated this time (step 1010) and the target data was calculated by extrapolation in the previous time (step 1012), the current value is obtained from the current relative final speed without performing a filtering operation on the relative speed. (Step 1014), otherwise, a filtering operation is also performed for the relative speed (Step 1016).
[0018]
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation in the situation described in FIG. 1 and FIG. Until time t 2, it is the same as in FIG. 2, but when new pairing is performed at t 2 , the filtering operation is not performed on the relative speed, so the predicted value of the peak frequency approaches the actual value. Even if downbeat extrapolation is resumed at time t 3 , the predicted value is closer to the measured value, so both up and down peaks are within the predicted range after the new pairing at time t 4. The prediction value converges to the actual measurement value.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the actual relative speed fluctuates more than a certain amount during the extrapolation process, such as when a vehicle traveling ahead approaches and then travels at a certain inter-vehicle distance. Provided is a radar data processing apparatus capable of quickly following.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a transition of a peak frequency when traveling at a constant inter-vehicle distance after a front target approaches.
FIG. 2 is a diagram for explaining a problem of a conventional technique.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a millimeter wave radar to which the present invention is applied.
4 is a flowchart showing processing of the
FIG. 5 is a diagram showing a processing result of data processing according to an embodiment of the present invention.
Claims (2)
連続性判定の結果、同一の物標によるものと判定された物標データについてフィルタ演算を行なう手段とを具備し、
該フィルタ演算手段は、今回の物標データが今回得られた実測値から算出されたものであり、かつ、前回の物標データが実測値ではなく外挿により算出されたものであるとき、物標データに含まれる物標の相対速度についてフィルタ演算を行なわないことを特徴とするレーダのデータ処理装置。Means for performing continuity determination that the target data obtained up to the previous time and the target data obtained this time are based on the same target;
Means for performing a filter operation on target data determined to be based on the same target as a result of the continuity determination;
The filter calculating means is configured such that when the current target data is calculated from the actual measurement value obtained this time, and the previous target data is not an actual measurement value but calculated by extrapolation, A radar data processing apparatus characterized by not performing a filter operation on the relative speed of a target included in the target data.
連続性判定の結果、同一の物標によるものと判定された物標データについてフィルタ演算を行なうステップとを具備し、A step of performing a filter operation on target data determined to be based on the same target as a result of the continuity determination,
該フィルタ演算ステップは、今回の物標データが今回得られた実測値から算出されたものであり、かつ前回の物標データが実測値ではなく外挿により算出されたものであるとき、物標データに含まれる物標の相対速度についてフィルタ演算を行なわないことを特徴とするレーダのデータ処理方法。The filter calculation step is performed when the current target data is calculated from the actual measurement value obtained this time, and the previous target data is not an actual measurement value but calculated by extrapolation. A radar data processing method, wherein no filter operation is performed on the relative speed of a target contained in data.
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