JP4007744B2 - ピーク検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散技術を用いる送受信機の受信部における相関のピーク値を検出する装置に関し、特に、スペクトル拡散技術を用いたレーダ装置の受信部において、実際の受信波に基づく相関のピーク値よりも雑音あるいは干渉波による相関のピークレベルが高くなる場合であっても、実際の受信波の相関のピーク値を検出できるピーク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からスペクトル拡散技術が用いられたレーダ装置が知られている。従来のレーダ装置では、擬似雑音（PN）信号を搬送波により変調した信号を測距対象に向けて送信し、その送信信号は測距対象物に到達すると測距対象物表面にて反射されて受信信号となる。測距対象物からレーダー装置に戻った受信信号は、搬送波により復調された後、擬似雑音（PN）信号により逆拡散されて相関値となる。次に、逆拡散された相関値の１周期分から、相関値のピークが検出される。その周期の最初からピーク検出時までの時間により測距対象物までの距離が計算される。例えば、受信信号の１つの周期の最初からピーク検出時までの時間は、レーダ装置から送信された電波が測距対象物に反射して受信されるまでの往復の行程に要した時間であるので、その時間と電波の速度（光速）から往復の距離を算出し、その半分の距離を演算すれば、測距対象物までの距離が得られることになる。このようにして、従来のレーダ装置では、レーダ装置と測距対象物との間の距離を測定することができる。
【０００３】
次に、従来のレーダ装置のピーク検出回路について説明する。
【０００４】
図４は、従来のレーダ装置のピーク検出回路の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図４に示した従来のピーク検出回路５２は、３段のシフトレジスタ５３と、３個の比較器５７〜５９と、比較器５７〜５９の全出力が入力されるＡＮＤ回路６０と、ＡＮＤ回路６０の出力が有る場合にピーク値候補を１時格納するピーク値候補レジスタ６１とから構成されている。
【０００６】
シフトレジスタ５３の中には第１のレジスタ５４と、第２のレジスタ５５と、第３のレジスタ５６が直列に接続されており、逆拡散された復調信号（相関値）は、クロックパルス毎に、第１のレジスタ５４、第２のレジスタ５５、第３のレジスタ５６の順にシフトしていく。例えば、クロックパルスが入力した場合、第１のレジスタ５４の出力Ａは、第２のレジスタ５５に入力されると共に第１の比較器５７にも入力される。それと同時に、第２のレジスタ５５の出力Ｂは、第３のレジスタ５６に入力されると共に第１の比較器５７、第２の比較器５８および第３の比較器５９にも入力され、第３のレジスタ５６の出力Ｃは、第２の比較器５８に入力される。
【０００７】
第１の比較器５７では、第１のレジスタ５４の出力Ａと、第２のレジスタ５５の出力Ｂとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ａよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ａよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【０００８】
同様にして、第２の比較器５８では、第２のレジスタ５５の出力Ｂと、第３のレジスタ５６の出力Ｃとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ｃよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ｃよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【０００９】
第３の比較器５９では、第２のレジスタ５５の出力Ｂと、後述するピーク値候補レジスタ６１の出力Ｓとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ｓよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ｓよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【００１０】
ＡＮＤ回路６０では、第１〜第３の比較器５７〜５９の全出力が１である場合に１を出力し、そうでない場合には０を出力する。
【００１１】
ピーク値候補レジスタ６１では、初期値が０であり、ＡＮＤ回路６０の出力が１となる毎に、第２のレジスタ５５の出力Ｂを新たなピーク値候補として取り込む。また、外部の擬似雑音信号発生部等から新周期開始信号（リセット信号）が入力されると、記憶内容を消去する前にピーク値として後段の測距値計算回路に出力する。
【００１２】
このようにしてピーク検出回路５２から相関値のピークが出力されると、レーダ装置では、その周期の最初からピーク検出時までの時間に基づいて、レーダ装置から測距対象物までの距離を計算することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のピーク検出回路では、レーダ装置から測距対象までの距離が遠くなった場合には、正確に相関値のピークを検出できない場合があった。
【００１４】
例えば、レーダ装置から測距対象までの距離が遠くなると、受信信号のレベルが低下する。受信信号のレベルが低下すると、受信信号と雑音あるいは干渉波とのレベル差が少なくなる。その場合、逆拡散した復調信号（相関値）内の受信信号の値はそのままでも、雑音あるいは干渉波が底上げされることから、受信信号よりも雑音あるいは干渉波が一時的に大きくなることがある。すると、従来のピーク検出回路では、単純に相関値のピーク値を検出しているのみであるので、雑音あるいは干渉波のピーク値を受信信号の相関のピーク値として検出してしまうことになる。
【００１５】
上記のようにレーダ装置が雑音あるいは干渉波のピーク値に基づいて測距対象物までの距離を計算してしまう場合、誤った距離が計算結果となるので、レーダ装置が誤動作するという問題があった。
【００１６】
また、上記したレーダ装置の誤動作を避けるために、ピーク検出回路に入力する相関値について、ＰＮ符号１周期毎に入力される各相関値を、それぞれの周期毎に全相関値を加算する（平均化する）ことにより、雑音あるいは干渉波のピーク値を抑圧し、受信信号の相関ピーク値を検出することが考えられた。
【００１７】
上記のように全相関値を加算（平均化）することにより、雑音あるいは干渉波のピークが受信信号の相関のピーク値よりも一時的に大きくなっても、加算値（平均値）にした場合には受信信号の相関値の方が雑音あるいは干渉波よりも大きくなるので、レーダ装置で正確な距離を計算することができる。
【００１８】
しかし、この方法では、ＰＮ符号１周期毎に全相関値を加算することにより平均化するので、１つの周期の相関値の平均化処理を実施したすぐ後に、次の周期の相関値の平均化処理を始めなければならず、わずかな周期の切替え時間内に終了するように平均化処理を実行しなければならなかった。これを実施するためには、非常に高速な処理速度の演算装置等が要求されるため、平均化処理の実現が困難であるという問題がある。
【００１９】
本発明は、上述した如き従来の問題を解決するためになされたものであって、雑音あるいは干渉波の多い環境下であっても相関値のピークを正しく検出でき、通常速度の演算装置でも実施可能なピーク検出手段を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のピーク検出装置は、スペクトル拡散技術を用いる送受信装置の受信部において、ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出して出力する第１のピーク検出回路と、前記ピーク相関値をＰＮ符号１周期分の相関値発生時刻中の前記ピーク相関値の発生時刻に対応させたアドレスに格納する加算用記憶手段と、前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力された場合、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値をアドレス毎に加算し、加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる加算回路と、前記加算用記憶手段が、前記加算回路により加算された前記加算結果を格納した場合、該加算結果を得て維持する加算結果維持手段と、該加算結果維持手段中の前記加算結果から、ピークとなる加算結果を検出して出力する第２のピーク検出回路とを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項２の本発明は、請求項１に記載したピーク検出装置において、前記第１のピーク検出回路は、ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出する際、該ピークとなる相関値の直前および直後に各々検出される少なくとも２つの相関値を出力し、前記加算用記憶手段、前記加算回路、および、前記加算結果維持手段は、前記ピークとなる相関値に加えてその直前および直後に検出される前記相関値についても格納、加算および維持を実施することを特徴とする。
【００２２】
請求項３の本発明は、請求項１または２に記載のピーク検出装置において、前記加算回路は、前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力される毎に、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値とアドレス毎に加算して加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる処理を、予め定められた所定回数だけ繰り返し実施することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示した実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態のピーク検出部を利用するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１のレーダ装置１は、擬似雑音（ＰＮ）信号を発生するＰＮ符号発生部１１と、無線周波数の搬送波を発生する搬送波発生部１２と、ＰＮ符号を搬送波発生部１２からの搬送波により変調して送信信号を生成する変調部１３と、送信信号を無線電波として測距対象物にむけて放出する送信アンテナ１４と、測距対象物に反射して戻ってきた無線電波から電気信号に変換された受信信号を得る受信アンテナ１５と、受信信号を搬送波発生部１２からの搬送波により復調して復調信号を出力する復調部１６と、復調信号をＰＮ符号発生部１１からのＰＮ符号により逆拡散して相関値を出力する逆拡散部１７と、逆拡散部１７から出力された相関値から各位相周期毎にピークを検出するピーク検出部１８と、ピーク検出部１８で検出された相関値のピーク発生タイミングとＰＮ符号の１周期の開始タイミングとから測距対象物までの距離を計算する測距値計算部１９と、から構成される。
【００２６】
図１のレーダ装置の動作は以下のように実施される。
【００２７】
ＰＮ符号発生部１１から出力されたＰＮ符号は、変調部１３において搬送波発生部１２から出力された搬送波により変調された送信信号になり、送信アンテナ１４から測距対象物に向けた無線電波となって送出される。測定対象物で反射された無線電波は、受信アンテナ１５で電気信号の受信信号に変換される。受信アンテナ１５から出力した受信信号は、復調部１６において搬送波発生部１２により復調された復調信号となり逆拡散部１７に入力される。逆拡散部１７に入力した復調信号は、ＰＮ符号発生部１１から出力されたＰＮ符号により逆拡散されて相関値を出力する。逆拡散部１７から出力された相関値は、ピーク検出部１８に入力する。ピーク検出部１８では、入力した相関値から各位相周期毎にピークが検出され、それらのピークは比較されて大きい方のピークを残す処理が繰り返された結果、相関値の最大ピークのみが残される。そして、ＰＮ符号の１周期中の周期開始タイミング信号と最大ピークのタイミング信号とが測距値計算部１９に出力される。測距値計算部１９では、ＰＮ符号の１周期中の周期開始タイミング信号と最大ピークのタイミング信号とから測距対象物までの距離が計算される。
【００２８】
次に、本実施形態のピーク検出部について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態のピーク検出部の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２のピーク検出部１８は、第１のピーク検出部２１と、加算回路２２と、加算用記憶手段である加算用メモリ２３と、加算結果維持手段であるバッファ２４と、第２のピーク検出回路２５と、から構成される。
【００３１】
第１のピーク検出回路２１は、図４におけるシフトレジスタ５３の段数、および、ピーク値候補レジスタ６１の周辺値を格納する新たなレジスタ等を有しており、ＡＮＤ回路６０から１が出力される時に、ピーク値の周囲の相関値も出力する点以外は、従来のピーク検出回路５２と同様な内部構成を有しており、逆拡散部１７から復調された受信信号を１周期分のＰＮ符号により逆拡散して得られた相関値が入力されると、各相関値から相関のピーク値を検出すると共に、その相関ピーク値と共に相関ピーク値の直前および直後に各々検出される少なくとも２つの相関値を出力する。
【００３２】
加算回路２２は、第１のピーク検出回路２１で検出される各相関値をＰＮ符号１周期における各相関値の発生タイミングに対応させて後段に設けられた加算用メモリ２３中の異なるアドレスに記憶させるために出力すると共に、ＰＮ符号１周期以降のＰＮ符号の１周期毎に入力される各相関値についても、各々の１周期における相関値の発生タイミングに対応させてから、加算用メモリ２３中に各アドレス毎に記憶させた相関値を読み出して加算処理を実施し、加算結果を再び加算用メモリ２３中の元のアドレスに格納させるために出力する。
【００３３】
加算用メモリ２３は、１周期分の各ＰＮ符号に対応するアドレスを有し、加算回路２２から出力された各相関値を、各相関値の発生タイミングに対応するアドレスに格納する。
【００３４】
バッファ２４は、１周期分の各ＰＮ符号に対応するアドレスを有し、加算回路２２における加算処理が所定回数実施された後に、加算用メモリ２３の各アドレスに格納された相関値を対応する各アドレスに格納する。
【００３５】
第２のピーク検出回路は、第１のピーク検出回路２１と同様に従来のピーク検出回路５２と同様な内部構成を有しており、バッファ２４の各アドレスに格納された相関値から、ピーク値を検出して、測距値計算部１９へ出力する。
【００３６】
ここで、第１のピーク検出回路２１で検出されて出力される相関値について説明する。
【００３７】
図３は、第１のピーク検出回路２１から出力される相関値を示す図である。
【００３８】
第１のピーク検出回路２１では、図４のピーク検出回路５２に類似する構成を有していることから、図３に示したＰＮ符号１周期分の相関値入力に基づいて、一旦ピークＰ１〜Ｐ５を検出するものの各ピーク値を比較することにより、最終的にピークＰ３を最大値として出力している。例えば、第１のピーク検出回路２１が図４のピーク検出回路５２と同等であるとすると、第１〜第３の比較器とＡＮＤ回路６０により、全てのピークＰ１〜Ｐ５を一旦は検出できるが、各ピーク値は第３の比較器５９によりピーク候補レジスタ６１に格納された値と比較されるため、最終的にピーク値候補レジスタ６１に格納されるのは、ピークＰ３の相関値Ｒ３のみとなる。ピークＰ１の相関値については、一旦はピーク値候補レジスタ６１に格納されるものの、第３の比較器でピークＰ３の相関値と比較されることにより、ピーク値候補レジスタ６１には格納されなくなる。また、それ以外のピークＰ２，Ｐ４およびＰ５の相関値は、第３の比較器でピークＰ１あるいはピークＰ３の相関値と比較されることによりピーク値候補から脱落するので、ピーク値候補レジスタ６１に格納されない。
【００３９】
本実施形態では、図３のピークＰ３の相関値Ｒ３だけでなく、ピークＰ３の直前に検出されるピーク周辺点Ｃ１およびＣ２の各相関値Ｒ１およびＲ２、さらに、ピークＰ３の直後に検出されるピーク周辺点Ｃ３およびＣ４の各相関値Ｒ４およびＲ５も加算回路２２に出力するようにした。
【００４０】
図３において、ＰＮ符号１周期中の最初の出力時刻ｔ０から相関値Ｒ１（Ｃ１の相関値）が検出される発生時刻ｔ１までの検出時間がＴ１であり、同様にして、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ２（Ｃ２の相関値）が検出される発生時刻ｔ２までの検出時間がＴ２であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ３（Ｐ３の相関値）が検出される発生時刻ｔ３までの検出時間がＴ３であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ４（Ｃ３の相関値）が検出される発生時刻ｔ４までの検出時間がＴ４であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ５（Ｃ４の相関値）が検出される発生時刻ｔ５までの検出時間がＴ５である。
【００４１】
図４に示した従来のピーク検出回路５２では、相関値Ｒ３のみがピーク値として出力され、検出時間Ｔ３を得るようにしていたが、本実施形態の第１のピーク検出回路２１からは、相関値Ｒ１〜Ｒ５が出力され、個々の相関値の発生時刻ｔ１〜ｔ５毎に個別のアドレスに記憶されて、各アドレス毎、即ち、相関値の発生時刻ｔ１〜ｔ５毎に、以降のＰＮ符号１周期によって検出された結果の相関値が加算処理されることになる。
【００４２】
ピーク検出部１８の動作は、以下のように行われる。
【００４３】
第１のピーク検出回路２１で検出された図３の相関値Ｒ１〜Ｒ５は、ＰＮ符号１周期中の発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応されて、加算回路２２を経由して加算用メモリ２３に入力される。加算用メモリ２３は、ＰＮ符号１周期中の全ての相関値の発生時刻に対応するアドレスを有していることから、発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応するアドレスに相関値Ｒ１〜Ｒ５を格納する。
【００４４】
次のＰＮ符号１周期による相関値が入力した時に、再度、発生時刻ｔ１〜ｔ５において新たな相関値Ｒ１〜Ｒ５が得られた場合には、加算回路２２により、加算用メモリ２３の発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応するアドレスに格納されていた以前の各相関値Ｒ１〜Ｒ５が読み出され、新たな各相関値Ｒ１〜Ｒ５と発生時刻毎に対応させて加算し、加算結果を加算用メモリ２３の元のアドレスに戻す処理を実施する。
【００４５】
雑音や干渉波によるピークが検出される場合にも上記の加算処理は同様に実施されるが、雑音や干渉波によるピークの発生時刻は、受信信号による相関値のピークＰ３の発生時刻とは異なっているので、同じ発生時刻に加算されることは少ない。さらに、雑音や干渉波によるピークは一時的なものであるため、受信信号による相関値のピークＰ３ほど加算される機会の確率は高くない。
【００４６】
本実施形態では、受信信号による相関値のピークＰ３と、雑音や干渉波によるピークとを明確に区別できるようにするため、上記したピークとその周辺のみの相関値を抽出して加算していく処理を複数回（ｎ回）繰り返す。この繰り返し回数が多くなるほど、受信信号による相関値のピークＰ３と、雑音や干渉波によるピークとの差が明確になる。本実施形態では、ＰＮ符号の１周期は短いことから、予め定める繰り返しの所定回数を１００回以上として、受信信号による相関値のピークと、雑音や干渉波によるピークとの差を明確にした。このように、ピークとその周辺のみの相関値を抽出して加算していく処理を１００回以上繰り返すことにより、例え、雑音成分や干渉波成分が偶然に同じ発生時刻に重なる場合であっても、受信信号成分に対する雑音成分や干渉波成分のレベルを相対的に小さいレベルに抑圧することができる。
【００４７】
上記のようにして、発生時刻毎（アドレス毎）に所定回数だけ加算された相関値の加算結果が加算用メモリ２３に格納されると、加算結果は、そのままアドレス毎にバッファ２４に移される。
【００４８】
バッファ２４中のアドレス毎の加算結果からは、第２のピーク検出回路により相関値のピークが検出される。第２のピーク検出回路では、入力する相関値中の雑音成分や干渉波成分は既に抑圧されて小さい値になっているので、受信信号の相関値のピークを正確に検出することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、従来のように逆拡散部１７から出力された相関値を全て加算するわけではなく、第１のピーク検出回路２１にて検出されたピークの発生時刻の前後数ポイントの時刻における相関値のみを抽出してから、それらに対して加算処理を実施しているので、相関値を全て加算する場合に比べて演算回数及び計算量が非常に少なくすることができた。従って、例えば、１つのＰＮ符号周期の相関値の平均化処理を実施したすぐ後に、次のＰＮ符号周期の相関値の加算処理を始める場合であっても、通常の処理速度の演算装置を用いて、わずかな周期の切替え時間内に上記加算処理を終了させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ピーク検出回路のシフトレジスタ中の各レジスタを３段あるいは５段として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、シフトレジスタの段数を７段あるいは９段等のより多い段数のシフトレジスタを用いても良い。
【００５１】
また、本実施形態の加算回路、加算用メモリおよびバッファには、第１のピーク検出回路にて検出されたピークの相関値を中心にして直前および直後の５点の出力時刻の相関値を加算、格納および維持するように説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ピークのみの１点の出力時刻の相関値、ピークを中心とした３点の出力時刻の相関値、或いは、ピークを中心とした７点の出力時刻の相関値等に出力時刻を増減させて相関値を用いるようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
上記のように本発明は、上記のように受信信号成分に対する雑音成分や干渉波成分のレベルを相対的に小さいレベルに抑圧することができるので、受信信号の相関値のピークを正確に検出することができる。
【００５３】
また、本発明は、上記のように第１のピーク検出回路にて検出された相関ピークの発生時刻における相関値のみを抽出してから加算処理を実施しているので、相関値を全て加算する場合に比べて演算回数及び計算量が非常に少なくなり、通常の処理速度の演算装置を用いて、わずかな周期の切替え時間内に上記加算処理を終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のピーク検出部を利用するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１のピーク検出部の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２の第１のピーク検出回路から出力される相関値を示す図である。
【図４】 従来のピーク検出回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置、１１ 擬似雑音（ＰＮ）符号発生部、１２ 搬送波発生部、１３ 変調部、１４ 送信アンテナ、１５ 受信アンテナ、 １６ 復調部、 １７ 逆拡散部、１８ ピーク検出部、１９ 測距計算部、２１ 第１のピーク検出回路、２２ 加算回路、２３ 加算用メモリ（加算用記憶手段）、２４ バッファ（加算結果維持手段）、２５ 第２のピーク検出回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散技術を用いる送受信機の受信部における相関のピーク値を検出する装置に関し、特に、スペクトル拡散技術を用いたレーダ装置の受信部において、実際の受信波に基づく相関のピーク値よりも雑音あるいは干渉波による相関のピークレベルが高くなる場合であっても、実際の受信波の相関のピーク値を検出できるピーク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からスペクトル拡散技術が用いられたレーダ装置が知られている。従来のレーダ装置では、擬似雑音（PN）信号を搬送波により変調した信号を測距対象に向けて送信し、その送信信号は測距対象物に到達すると測距対象物表面にて反射されて受信信号となる。測距対象物からレーダー装置に戻った受信信号は、搬送波により復調された後、擬似雑音（PN）信号により逆拡散されて相関値となる。次に、逆拡散された相関値の１周期分から、相関値のピークが検出される。その周期の最初からピーク検出時までの時間により測距対象物までの距離が計算される。例えば、受信信号の１つの周期の最初からピーク検出時までの時間は、レーダ装置から送信された電波が測距対象物に反射して受信されるまでの往復の行程に要した時間であるので、その時間と電波の速度（光速）から往復の距離を算出し、その半分の距離を演算すれば、測距対象物までの距離が得られることになる。このようにして、従来のレーダ装置では、レーダ装置と測距対象物との間の距離を測定することができる。
【０００３】
次に、従来のレーダ装置のピーク検出回路について説明する。
【０００４】
図４は、従来のレーダ装置のピーク検出回路の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図４に示した従来のピーク検出回路５２は、３段のシフトレジスタ５３と、３個の比較器５７〜５９と、比較器５７〜５９の全出力が入力されるＡＮＤ回路６０と、ＡＮＤ回路６０の出力が有る場合にピーク値候補を１時格納するピーク値候補レジスタ６１とから構成されている。
【０００６】
シフトレジスタ５３の中には第１のレジスタ５４と、第２のレジスタ５５と、第３のレジスタ５６が直列に接続されており、逆拡散された復調信号（相関値）は、クロックパルス毎に、第１のレジスタ５４、第２のレジスタ５５、第３のレジスタ５６の順にシフトしていく。例えば、クロックパルスが入力した場合、第１のレジスタ５４の出力Ａは、第２のレジスタ５５に入力されると共に第１の比較器５７にも入力される。それと同時に、第２のレジスタ５５の出力Ｂは、第３のレジスタ５６に入力されると共に第１の比較器５７、第２の比較器５８および第３の比較器５９にも入力され、第３のレジスタ５６の出力Ｃは、第２の比較器５８に入力される。
【０００７】
第１の比較器５７では、第１のレジスタ５４の出力Ａと、第２のレジスタ５５の出力Ｂとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ａよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ａよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【０００８】
同様にして、第２の比較器５８では、第２のレジスタ５５の出力Ｂと、第３のレジスタ５６の出力Ｃとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ｃよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ｃよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【０００９】
第３の比較器５９では、第２のレジスタ５５の出力Ｂと、後述するピーク値候補レジスタ６１の出力Ｓとの比較が行われ、出力Ｂが出力Ｓよりも大きい場合に１がＡＮＤ回路６０に出力され、出力Ｂが出力Ｓよりも大きくない場合に０がＡＮＤ回路６０に出力される。
【００１０】
ＡＮＤ回路６０では、第１〜第３の比較器５７〜５９の全出力が１である場合に１を出力し、そうでない場合には０を出力する。
【００１１】
ピーク値候補レジスタ６１では、初期値が０であり、ＡＮＤ回路６０の出力が１となる毎に、第２のレジスタ５５の出力Ｂを新たなピーク値候補として取り込む。また、外部の擬似雑音信号発生部等から新周期開始信号（リセット信号）が入力されると、記憶内容を消去する前にピーク値として後段の測距値計算回路に出力する。
【００１２】
このようにしてピーク検出回路５２から相関値のピークが出力されると、レーダ装置では、その周期の最初からピーク検出時までの時間に基づいて、レーダ装置から測距対象物までの距離を計算することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のピーク検出回路では、レーダ装置から測距対象までの距離が遠くなった場合には、正確に相関値のピークを検出できない場合があった。
【００１４】
例えば、レーダ装置から測距対象までの距離が遠くなると、受信信号のレベルが低下する。受信信号のレベルが低下すると、受信信号と雑音あるいは干渉波とのレベル差が少なくなる。その場合、逆拡散した復調信号（相関値）内の受信信号の値はそのままでも、雑音あるいは干渉波が底上げされることから、受信信号よりも雑音あるいは干渉波が一時的に大きくなることがある。すると、従来のピーク検出回路では、単純に相関値のピーク値を検出しているのみであるので、雑音あるいは干渉波のピーク値を受信信号の相関のピーク値として検出してしまうことになる。
【００１５】
上記のようにレーダ装置が雑音あるいは干渉波のピーク値に基づいて測距対象物までの距離を計算してしまう場合、誤った距離が計算結果となるので、レーダ装置が誤動作するという問題があった。
【００１６】
また、上記したレーダ装置の誤動作を避けるために、ピーク検出回路に入力する相関値について、ＰＮ符号１周期毎に入力される各相関値を、それぞれの周期毎に全相関値を加算する（平均化する）ことにより、雑音あるいは干渉波のピーク値を抑圧し、受信信号の相関ピーク値を検出することが考えられた。
【００１７】
上記のように全相関値を加算（平均化）することにより、雑音あるいは干渉波のピークが受信信号の相関のピーク値よりも一時的に大きくなっても、加算値（平均値）にした場合には受信信号の相関値の方が雑音あるいは干渉波よりも大きくなるので、レーダ装置で正確な距離を計算することができる。
【００１８】
しかし、この方法では、ＰＮ符号１周期毎に全相関値を加算することにより平均化するので、１つの周期の相関値の平均化処理を実施したすぐ後に、次の周期の相関値の平均化処理を始めなければならず、わずかな周期の切替え時間内に終了するように平均化処理を実行しなければならなかった。これを実施するためには、非常に高速な処理速度の演算装置等が要求されるため、平均化処理の実現が困難であるという問題がある。
【００１９】
本発明は、上述した如き従来の問題を解決するためになされたものであって、雑音あるいは干渉波の多い環境下であっても相関値のピークを正しく検出でき、通常速度の演算装置でも実施可能なピーク検出手段を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のピーク検出装置は、スペクトル拡散技術を用いる送受信装置の受信部において、ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出して出力する第１のピーク検出回路と、前記ピーク相関値をＰＮ符号１周期分の相関値発生時刻中の前記ピーク相関値の発生時刻に対応させたアドレスに格納する加算用記憶手段と、前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力された場合、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値をアドレス毎に加算し、加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる加算回路と、前記加算用記憶手段が、前記加算回路により加算された前記加算結果を格納した場合、該加算結果を得て維持する加算結果維持手段と、該加算結果維持手段中の前記加算結果から、ピークとなる加算結果を検出して出力する第２のピーク検出回路とを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項２の本発明は、請求項１に記載したピーク検出装置において、前記第１のピーク検出回路は、ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出する際、該ピークとなる相関値の直前および直後に各々検出される少なくとも２つの相関値を出力し、前記加算用記憶手段、前記加算回路、および、前記加算結果維持手段は、前記ピークとなる相関値に加えてその直前および直後に検出される前記相関値についても格納、加算および維持を実施することを特徴とする。
【００２２】
請求項３の本発明は、請求項１または２に記載のピーク検出装置において、前記加算回路は、前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力される毎に、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値とアドレス毎に加算して加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる処理を、予め定められた所定回数だけ繰り返し実施することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示した実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態のピーク検出部を利用するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１のレーダ装置１は、擬似雑音（ＰＮ）信号を発生するＰＮ符号発生部１１と、無線周波数の搬送波を発生する搬送波発生部１２と、ＰＮ符号を搬送波発生部１２からの搬送波により変調して送信信号を生成する変調部１３と、送信信号を無線電波として測距対象物にむけて放出する送信アンテナ１４と、測距対象物に反射して戻ってきた無線電波から電気信号に変換された受信信号を得る受信アンテナ１５と、受信信号を搬送波発生部１２からの搬送波により復調して復調信号を出力する復調部１６と、復調信号をＰＮ符号発生部１１からのＰＮ符号により逆拡散して相関値を出力する逆拡散部１７と、逆拡散部１７から出力された相関値から各位相周期毎にピークを検出するピーク検出部１８と、ピーク検出部１８で検出された相関値のピーク発生タイミングとＰＮ符号の１周期の開始タイミングとから測距対象物までの距離を計算する測距値計算部１９と、から構成される。
【００２６】
図１のレーダ装置の動作は以下のように実施される。
【００２７】
ＰＮ符号発生部１１から出力されたＰＮ符号は、変調部１３において搬送波発生部１２から出力された搬送波により変調された送信信号になり、送信アンテナ１４から測距対象物に向けた無線電波となって送出される。測定対象物で反射された無線電波は、受信アンテナ１５で電気信号の受信信号に変換される。受信アンテナ１５から出力した受信信号は、復調部１６において搬送波発生部１２により復調された復調信号となり逆拡散部１７に入力される。逆拡散部１７に入力した復調信号は、ＰＮ符号発生部１１から出力されたＰＮ符号により逆拡散されて相関値を出力する。逆拡散部１７から出力された相関値は、ピーク検出部１８に入力する。ピーク検出部１８では、入力した相関値から各位相周期毎にピークが検出され、それらのピークは比較されて大きい方のピークを残す処理が繰り返された結果、相関値の最大ピークのみが残される。そして、ＰＮ符号の１周期中の周期開始タイミング信号と最大ピークのタイミング信号とが測距値計算部１９に出力される。測距値計算部１９では、ＰＮ符号の１周期中の周期開始タイミング信号と最大ピークのタイミング信号とから測距対象物までの距離が計算される。
【００２８】
次に、本実施形態のピーク検出部について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態のピーク検出部の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２のピーク検出部１８は、第１のピーク検出部２１と、加算回路２２と、加算用記憶手段である加算用メモリ２３と、加算結果維持手段であるバッファ２４と、第２のピーク検出回路２５と、から構成される。
【００３１】
第１のピーク検出回路２１は、図４におけるシフトレジスタ５３の段数、および、ピーク値候補レジスタ６１の周辺値を格納する新たなレジスタ等を有しており、ＡＮＤ回路６０から１が出力される時に、ピーク値の周囲の相関値も出力する点以外は、従来のピーク検出回路５２と同様な内部構成を有しており、逆拡散部１７から復調された受信信号を１周期分のＰＮ符号により逆拡散して得られた相関値が入力されると、各相関値から相関のピーク値を検出すると共に、その相関ピーク値と共に相関ピーク値の直前および直後に各々検出される少なくとも２つの相関値を出力する。
【００３２】
加算回路２２は、第１のピーク検出回路２１で検出される各相関値をＰＮ符号１周期における各相関値の発生タイミングに対応させて後段に設けられた加算用メモリ２３中の異なるアドレスに記憶させるために出力すると共に、ＰＮ符号１周期以降のＰＮ符号の１周期毎に入力される各相関値についても、各々の１周期における相関値の発生タイミングに対応させてから、加算用メモリ２３中に各アドレス毎に記憶させた相関値を読み出して加算処理を実施し、加算結果を再び加算用メモリ２３中の元のアドレスに格納させるために出力する。
【００３３】
加算用メモリ２３は、１周期分の各ＰＮ符号に対応するアドレスを有し、加算回路２２から出力された各相関値を、各相関値の発生タイミングに対応するアドレスに格納する。
【００３４】
バッファ２４は、１周期分の各ＰＮ符号に対応するアドレスを有し、加算回路２２における加算処理が所定回数実施された後に、加算用メモリ２３の各アドレスに格納された相関値を対応する各アドレスに格納する。
【００３５】
第２のピーク検出回路は、第１のピーク検出回路２１と同様に従来のピーク検出回路５２と同様な内部構成を有しており、バッファ２４の各アドレスに格納された相関値から、ピーク値を検出して、測距値計算部１９へ出力する。
【００３６】
ここで、第１のピーク検出回路２１で検出されて出力される相関値について説明する。
【００３７】
図３は、第１のピーク検出回路２１から出力される相関値を示す図である。
【００３８】
第１のピーク検出回路２１では、図４のピーク検出回路５２に類似する構成を有していることから、図３に示したＰＮ符号１周期分の相関値入力に基づいて、一旦ピークＰ１〜Ｐ５を検出するものの各ピーク値を比較することにより、最終的にピークＰ３を最大値として出力している。例えば、第１のピーク検出回路２１が図４のピーク検出回路５２と同等であるとすると、第１〜第３の比較器とＡＮＤ回路６０により、全てのピークＰ１〜Ｐ５を一旦は検出できるが、各ピーク値は第３の比較器５９によりピーク候補レジスタ６１に格納された値と比較されるため、最終的にピーク値候補レジスタ６１に格納されるのは、ピークＰ３の相関値Ｒ３のみとなる。ピークＰ１の相関値については、一旦はピーク値候補レジスタ６１に格納されるものの、第３の比較器でピークＰ３の相関値と比較されることにより、ピーク値候補レジスタ６１には格納されなくなる。また、それ以外のピークＰ２，Ｐ４およびＰ５の相関値は、第３の比較器でピークＰ１あるいはピークＰ３の相関値と比較されることによりピーク値候補から脱落するので、ピーク値候補レジスタ６１に格納されない。
【００３９】
本実施形態では、図３のピークＰ３の相関値Ｒ３だけでなく、ピークＰ３の直前に検出されるピーク周辺点Ｃ１およびＣ２の各相関値Ｒ１およびＲ２、さらに、ピークＰ３の直後に検出されるピーク周辺点Ｃ３およびＣ４の各相関値Ｒ４およびＲ５も加算回路２２に出力するようにした。
【００４０】
図３において、ＰＮ符号１周期中の最初の出力時刻ｔ０から相関値Ｒ１（Ｃ１の相関値）が検出される発生時刻ｔ１までの検出時間がＴ１であり、同様にして、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ２（Ｃ２の相関値）が検出される発生時刻ｔ２までの検出時間がＴ２であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ３（Ｐ３の相関値）が検出される発生時刻ｔ３までの検出時間がＴ３であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ４（Ｃ３の相関値）が検出される発生時刻ｔ４までの検出時間がＴ４であり、出力時刻ｔ０から相関値Ｒ５（Ｃ４の相関値）が検出される発生時刻ｔ５までの検出時間がＴ５である。
【００４１】
図４に示した従来のピーク検出回路５２では、相関値Ｒ３のみがピーク値として出力され、検出時間Ｔ３を得るようにしていたが、本実施形態の第１のピーク検出回路２１からは、相関値Ｒ１〜Ｒ５が出力され、個々の相関値の発生時刻ｔ１〜ｔ５毎に個別のアドレスに記憶されて、各アドレス毎、即ち、相関値の発生時刻ｔ１〜ｔ５毎に、以降のＰＮ符号１周期によって検出された結果の相関値が加算処理されることになる。
【００４２】
ピーク検出部１８の動作は、以下のように行われる。
【００４３】
第１のピーク検出回路２１で検出された図３の相関値Ｒ１〜Ｒ５は、ＰＮ符号１周期中の発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応されて、加算回路２２を経由して加算用メモリ２３に入力される。加算用メモリ２３は、ＰＮ符号１周期中の全ての相関値の発生時刻に対応するアドレスを有していることから、発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応するアドレスに相関値Ｒ１〜Ｒ５を格納する。
【００４４】
次のＰＮ符号１周期による相関値が入力した時に、再度、発生時刻ｔ１〜ｔ５において新たな相関値Ｒ１〜Ｒ５が得られた場合には、加算回路２２により、加算用メモリ２３の発生時刻ｔ１〜ｔ５に対応するアドレスに格納されていた以前の各相関値Ｒ１〜Ｒ５が読み出され、新たな各相関値Ｒ１〜Ｒ５と発生時刻毎に対応させて加算し、加算結果を加算用メモリ２３の元のアドレスに戻す処理を実施する。
【００４５】
雑音や干渉波によるピークが検出される場合にも上記の加算処理は同様に実施されるが、雑音や干渉波によるピークの発生時刻は、受信信号による相関値のピークＰ３の発生時刻とは異なっているので、同じ発生時刻に加算されることは少ない。さらに、雑音や干渉波によるピークは一時的なものであるため、受信信号による相関値のピークＰ３ほど加算される機会の確率は高くない。
【００４６】
本実施形態では、受信信号による相関値のピークＰ３と、雑音や干渉波によるピークとを明確に区別できるようにするため、上記したピークとその周辺のみの相関値を抽出して加算していく処理を複数回（ｎ回）繰り返す。この繰り返し回数が多くなるほど、受信信号による相関値のピークＰ３と、雑音や干渉波によるピークとの差が明確になる。本実施形態では、ＰＮ符号の１周期は短いことから、予め定める繰り返しの所定回数を１００回以上として、受信信号による相関値のピークと、雑音や干渉波によるピークとの差を明確にした。このように、ピークとその周辺のみの相関値を抽出して加算していく処理を１００回以上繰り返すことにより、例え、雑音成分や干渉波成分が偶然に同じ発生時刻に重なる場合であっても、受信信号成分に対する雑音成分や干渉波成分のレベルを相対的に小さいレベルに抑圧することができる。
【００４７】
上記のようにして、発生時刻毎（アドレス毎）に所定回数だけ加算された相関値の加算結果が加算用メモリ２３に格納されると、加算結果は、そのままアドレス毎にバッファ２４に移される。
【００４８】
バッファ２４中のアドレス毎の加算結果からは、第２のピーク検出回路により相関値のピークが検出される。第２のピーク検出回路では、入力する相関値中の雑音成分や干渉波成分は既に抑圧されて小さい値になっているので、受信信号の相関値のピークを正確に検出することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、従来のように逆拡散部１７から出力された相関値を全て加算するわけではなく、第１のピーク検出回路２１にて検出されたピークの発生時刻の前後数ポイントの時刻における相関値のみを抽出してから、それらに対して加算処理を実施しているので、相関値を全て加算する場合に比べて演算回数及び計算量が非常に少なくすることができた。従って、例えば、１つのＰＮ符号周期の相関値の平均化処理を実施したすぐ後に、次のＰＮ符号周期の相関値の加算処理を始める場合であっても、通常の処理速度の演算装置を用いて、わずかな周期の切替え時間内に上記加算処理を終了させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ピーク検出回路のシフトレジスタ中の各レジスタを３段あるいは５段として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、シフトレジスタの段数を７段あるいは９段等のより多い段数のシフトレジスタを用いても良い。
【００５１】
また、本実施形態の加算回路、加算用メモリおよびバッファには、第１のピーク検出回路にて検出されたピークの相関値を中心にして直前および直後の５点の出力時刻の相関値を加算、格納および維持するように説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ピークのみの１点の出力時刻の相関値、ピークを中心とした３点の出力時刻の相関値、或いは、ピークを中心とした７点の出力時刻の相関値等に出力時刻を増減させて相関値を用いるようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
上記のように本発明は、上記のように受信信号成分に対する雑音成分や干渉波成分のレベルを相対的に小さいレベルに抑圧することができるので、受信信号の相関値のピークを正確に検出することができる。
【００５３】
また、本発明は、上記のように第１のピーク検出回路にて検出された相関ピークの発生時刻における相関値のみを抽出してから加算処理を実施しているので、相関値を全て加算する場合に比べて演算回数及び計算量が非常に少なくなり、通常の処理速度の演算装置を用いて、わずかな周期の切替え時間内に上記加算処理を終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のピーク検出部を利用するレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１のピーク検出部の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２の第１のピーク検出回路から出力される相関値を示す図である。
【図４】 従来のピーク検出回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置、１１ 擬似雑音（ＰＮ）符号発生部、１２ 搬送波発生部、１３ 変調部、１４ 送信アンテナ、１５ 受信アンテナ、 １６ 復調部、 １７ 逆拡散部、１８ ピーク検出部、１９ 測距計算部、２１ 第１のピーク検出回路、２２ 加算回路、２３ 加算用メモリ（加算用記憶手段）、２４ バッファ（加算結果維持手段）、２５ 第２のピーク検出回路。
Claims (3)
- スペクトル拡散技術を用いる送受信装置の受信部において、
ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出して出力する第１のピーク検出回路と、
前記ピーク相関値をＰＮ符号１周期分の相関値発生時刻中の前記ピーク相関値の発生時刻に対応させたアドレスに格納する加算用記憶手段と、
前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力された場合、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値をアドレス毎に加算し、加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる加算回路と、
前記加算用記憶手段が、前記加算回路により加算された前記加算結果を格納した場合、該加算結果を得て維持する加算結果維持手段と、
該加算結果維持手段中の前記加算結果から、ピークとなる加算結果を検出して出力する第２のピーク検出回路とを備えることを特徴とするピーク検出装置。 - 前記第１のピーク検出回路は、ＰＮ符号１周期分の相関値からピークとなる相関値を検出する際、該ピークとなる相関値の直前および直後に各々検出される少なくとも２つの相関値を出力し、前記加算用記憶手段、前記加算回路、および、前記加算結果維持手段は、前記ピークとなる相関値に加えてその直前および直後に検出される前記相関値についても格納、加算および維持を実施することを特徴とする請求項１に記載のピーク検出装置。
- 前記加算回路は、前記第１のピーク検出回路から新たなＰＮ符号１周期分のピークとなる相関値が入力される毎に、前記加算用記憶手段の各アドレスに格納された相関値とアドレス毎に加算して加算結果を前記加算用記憶手段中の元のアドレスに格納させる処理を、予め定められた所定回数だけ繰り返し実施することを特徴とする請求項１または２に記載のピーク検出装置。
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