JP4392409B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
[特許文献1]Merrill I. Skolnik”RADAR HANDBOOK”2nd ed.1990,pp1.2−1.6また、医療用の近距離のレーダ装置に関しては、例えば、次の非特許文献2に開示されている。
[非特許文献2]http://www.hrvcongress.org/second/first/placed_3/Standerini_Art_Eng.pdf上記のようなパルスレーダ装置10としては、古くから飛行機や船舶等の大きな物体を遠くから探査できるように大型で大出力の遠距離用のレーダ装置が知られている。
所定幅のトリガパルスを所定周期で発生するトリガパルス発生部(21)と、
前記トリガパルス発生部(21)からの前記トリガパルスによってパルス変調された所定の周波数を有するレーダ波を探査対象空間に発射する送信部(22)と、
前記送信部(22)から出射された前記レーダ波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部(23)と、
前記トリガパルス発生部(21)からの前記トリガパルスを所定の遅延時間で遅延させる遅延部(24)と、
前記遅延部(24)によって前記所定の遅延時間で遅延された前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するローカルパルス信号を出力するローカルパルス発生部(25)と、
前記受信部(23)から出力される前記受信信号と前記ローカルパルス発生部(25)から出力される前記ローカルパルス信号との強度についての相関値を求める相関値検出部(26)と、
前記遅延部(24)による前記所定の遅延時間を、前記トリガパルス発生部(21)による前記トリガパルスの発生周期である前記所定周期の範囲内で順次変化させる遅延時間可変部(30)と、
前記遅延時間可変部(30)によって可変される遅延時間毎に前記相関値検出部(26)によって検出される前記相関値を記憶する相関値記憶部(31)と、
前記相関値記憶部(31)に記憶された相関値の前記遅延時間に対する度数分布を作成する度数分布作成部(32)と、
前記度数分布作成部(32)によって作成された度数分布に基づいて、前記探査対象空間についての解析を行う探査制御部(35)と、
を具備するレーダ装置が提供される。
前記受信部は前記反射波に対する受信利得を可変できるように構成され、
前記レーダ装置は、前記受信部の受信利得を前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間に応じて可変制御し、遅延時間の違いによる受信信号の出力レベルの変化を抑制する利得可変部をさらに備える第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記相関値検出部(26)は、
前記受信部から出力される受信信号と前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号とを乗算する乗算回路(27)と、
前記乗算回路(27)による乗算出力を積分する積分回路(28)と、
を備える第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記レーダ装置は、前記積分回路(28)による積分出力をアナログ/ディジタル(A/D)変換するA/D変換器(29)をさらに備え、
前記相関値記憶部(31)は、前記A/D変換器(29)によってディジタル信号に変換された前記相関値を記憶する第3の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記積分回路(28)は、ミラー型積分回路によって構成されている第3の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記相関値検出部(26)は、
前記ローカルパルス発生部(25)から出力される前記ローカルパルス信号を互いに90度位相差のある2信号に分ける90°移相器(41)と、
前記受信部(23)から出力される受信信号を互いに等位相の2信号に分ける0°分配器(42)と、
前記90°移相器(41)によって互いに90度位相差のある2信号に分けられた前記ローカルパルス信号と、前記0°分配器(42)によって互いに互いに等位相の2信号に分けられた前記受信信号とを各別に乗算する第1及び第2の乗算回路(27A,27B)と、
前記第1及び第2の乗算回路(27A,27B)による各乗算出力を各別に積分する第1及び第2の積分回路(28A,28B)と、
前記第1及び第2の積分回路(28A,28B)による各積分出力を各別にアナログ/ディジタル(A/D)変換する第1及び第2のA/D変換器(29A,29B)と、
前記第1及び第2のA/D変換器(29A,29B)によって変換された各ディジタル信号を各別に自乗する第1及び第2の自乗演算器(43A,43B)と、
前記第1及び第2の自乗演算器(43A,43B)による各自乗演算結果を加算することにより、該加算結果を前記相関値として出力する加算器(44)とを備え、
前記相関値記憶部(31)は、前記加算器(44)から前記相関値として出力される前記加算結果を記憶する第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記相関値検出部(26)は、
前記加算器(44)による加算結果の平方根を求めることにより、該平方根を前記相関値として出力する平方根演算器(45)とをさらに備え、
前記相関値記憶部(31)は、前記平方根演算器(45)から前記相関値として出力される前記平方根を記憶する第6の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記トリガパルス発生部(21)は、前記所定幅Wとして、約1nsecのトリガパルスPtを前記所定周期Tとして約100nsecで生成して、前記送信部(22)および遅延部(24)に出力する第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記送信部(22)は、前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するレーダ波としてUWB(Ultra Wide Band)による23〜29GHzの広帯域6〜7GHzのレーダ波を生成して前記探査対象空間に発射する第8の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記受信部(23)は、
前記送信部(22)から探査対象空間に発射されたレーダ波を受けた物体(1)からの反射波を受けて増幅する利得可変型の増幅器(23b)と、
前記利得可変型の増幅器(23b)からの増幅出力を帯域制限して前記受信信号として前記相関値検出部(26)に出力する帯域通過フィルタ(BPF)(23c)と、
を備える第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記遅延部(24)は、前記所定の遅延時間として、前記遅延時間可変部(30)による可変指令に基づいて大きなステップで変化させることができる粗調整用の遅延手段と、その大きなステップ内で遅延時間を細かく変化させることができる微調整用の遅延手段とを組合せて構成されている第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
前記粗調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約10nsecのステップで変化させ、前記微調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約0.1nsecのステップで変化させる第11の態様に従うレーダ装置が提供される。
車載用の近距離のレーダ装置として適用される第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
盲人用の近距離のレーダ装置として適用される第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
医療用の近距離のレーダ装置として適用される第1の態様に従うレーダ装置が提供される。
[図2]図2は、図1の要部の構成例を示すブロック図である。
[図3A]図3Aは、図1のレーダ装置の動作を説明するためのトリガパルス発生部によるトリガパルスPtを示す信号波形図である。
[図3B]図3Bは、図1のレーダ装置の動作を説明するための送信部によるレーダ波Pを示す信号波形図である。
[図3C]図3Cは、図1のレーダ装置の動作を説明するための遅延部によって遅延されたトリガパルスPt′を示す信号波形図である。
[図3D]図3Dは、図1のレーダ装置の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるローカルパルス信号Lを示す波形図である。
[図3E]図3Eは、図1のレーダ装置の動作を説明するための物体からの反射波Rを示す波形図である。
[図3F]図3Fは、図1のレーダ装置の動作を説明するための受信部からの受信信号Rrを示す波形図である。
[図3G]図3Gは、図1のレーダ装置の動作を説明するための相関値検出部による相関値Hを示す図である。
[図4A]図4Aは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk回目のローカルパルス信号Lを示す波形図である。
[図4B]図4Bは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk回目のローカルパルス信号Lに対応する受信部からの受信信号Rrを示す波形図である。
[図4C]図4Cは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk回目のローカルパルス信号Lに対応する乗算回路による乗算信号Bを示す波形図である。
[図4D]図4Dは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk回目のローカルパルス信号Lに対応する積分回路による積分結果に基づく相関値Hを示す波形図である。
[図5A]図5Aは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+a回目のローカルパルス信号Lを示す波形図である。
[図5B]図5Bは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+a回目のローカルパルス信号Lに対応する受信部からの受信信号Rrを示す波形図である。
[図5C]図5Cは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+a回目のローカルパルス信号Lに対応する乗算回路による乗算信号Bを示す波形図である。
[図5D]図5Dは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+a回目のローカルパルス信号Lに対応する積分回路による積分結果に基づく相関値Hを示す波形図である。
[図6A]図6Aは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+b(但し、b>a)回目のローカルパルス信号Lを示す波形図である。
[図6B]図6Bは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+b回目のローカルパルス信号Lに対応する受信部からの受信信号Rrを示す波形図である。
[図6C]図6Cは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+b回目のローカルパルス信号Lに対応する乗算回路による乗算信号Bを示す波形図である。
[図6D]図6Dは、図1のレーダ装置における相関値検出部の動作を説明するためのローカルパルス発生部によるk+b回目のローカルパルス信号Lに対応する積分回路による積分結果に基づく相関値Hを示す波形図である。
[図7]図7は、図1のレーダ装置の動作を説明するための度数分布作成部によって作成された度数分布の例を示す図である。
[図8]図8は、本発明に係るレーダ装置の別の実施形態の要部の構成として相関値検出部を示すブロック図である。
[図9]図9は、従来のレータ装置の構成を示すブロック図である。
[図10]図10は、図1のレーダ装置における相関値記憶部および度数分布作成部の具体例を説明するために示すブロック図である。
[特許文献1]日本国特許第2899879号
[特許文献2]日本国特許第3156152号
[特許文献3]日本国特許第2920828号 これらの特許文献1乃至3に開示されている各分布測定技術は、本願発明者等によってなされているものである。
D=v・τ′/2
で求めることができる。
Claims (18)
- 所定幅のトリガパルスを所定周期で発生するトリガパルス発生部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスによってパルス変調された所定の周波数を有するレーダ波を探査対象空間に発射する送信部と、
前記送信部から出射された前記レーダ波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスを所定の遅延時間で遅延させる遅延部と、
前記遅延部によって前記所定の遅延時間で遅延された前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するローカルパルス信号を出力するローカルパルス発生部と、
前記受信部から出力される前記受信信号と前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号との強度についての相関値を求める相関値検出部と、
前記遅延部による前記所定の遅延時間を、前記トリガパルス発生部による前記トリガパルスの発生周期である前記所定周期の範囲内で、初期値から最終値まで順次変化させ、これを所定回数繰り返す遅延時間可変部と、
前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間毎に前記相関値検出部によって検出される前記相関値を、前記所定回数繰り返して記憶する相関値記憶部と、
前記相関値記憶部に記憶された相関値を、その強度に基づいて複数の段階に分類し、前記遅延時間毎の前記各段階の発生頻度を表す度数分布を作成する度数分布作成部と、
前記度数分布作成部によって作成された度数分布のばらつき幅に基づいて、前記探査対象空間についての解析を行う探査制御部と、
を具備するレーダ装置。 - 前記受信部は前記反射波に対する受信利得を可変できるように構成され、
前記レーダ装置は、前記受信部の受信利得を前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間に応じて可変制御し、遅延時間の違いによる受信信号の出力レベルの変化を抑制する利得可変部をさらに備える請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記相関値検出部は、
前記受信部から出力される受信信号と前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号とを乗算する乗算回路と、
前記乗算回路による乗算出力を積分する積分回路と、
を備える請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記レーダ装置は、前記積分回路による積分出力をアナログ/ディジタル(A/D)変換するA/D変換器をさらに備え、
前記相関値記憶部は、前記A/D変換器によってディジタル信号に変換された前記相関値を記憶する請求項3に記載のレーダ装置。 - 前記積分回路は、ミラー型積分回路によって構成されている請求項3に記載のレーダ装置。
- 前記相関値検出部は、
前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号を互いに90度位相差のある2信号に分ける90°移相器と、
前記受信部から出力される受信信号を互いに等位相の2信号に分ける0°分配器と、
前記90°移相器によって互いに90度位相差のある2信号に分けられた前記ローカルパルス信号と、前記0°分配器によって互いに互いに等位相の2信号に分けられた前記受信信号とを各別に乗算する第1及び第2の乗算回路と、
前記第1及び第2の乗算回路による各乗算出力を各別に積分する第1及び第2の積分回路と、
前記第1及び第2の積分回路による各積分出力を各別にアナログ/ディジタル(A/D)変換する第1及び第2のA/D変換器と、
前記第1及び第2のA/D変換器によって変換された各ディジタル信号を各別に自乗する第1及び第2の自乗演算器と、
前記第1及び第2の自乗演算器による各自乗演算結果を加算することにより、該加算結果を前記相関値として出力する加算器とを備え、
前記相関値記憶部は、前記加算器から前記相関値として出力される前記加算結果を記憶する請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記相関値検出部は、
前記加算器による加算結果の平方根を求めることにより、該平方根を前記相関値として出力する平方根演算器とをさらに備え、
前記相関値記憶部は、前記平方根演算器から前記相関値として出力される前記平方根を記憶する請求項6に記載のレーダ装置。 - 前記トリガパルス発生部は、前記所定幅Wとして、約1nsecのトリガパルスPtを前記所定周期Tとして約100nsecで生成して、前記送信部および遅延部に出力する請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記送信部は、前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するレーダ波としてUWB(Ultra Wide Band)による23〜29GHzの広帯域6〜7GHzのレーダ波を生成して前記探査対象空間に発射する請求項8に記載のレーダ装置。
- 前記受信部は、
前記送信部から探査対象空間に発射されたレーダ波を受けた物体からの反射波を受けて増幅する利得可変型の増幅器と、
前記利得可変型の増幅器からの増幅出力を帯域制限して前記受信信号として前記相関値検出部に出力する帯域通過フィルタ(BPF)と、
を備える請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記遅延部は、前記所定の遅延時間として、前記遅延時間可変部による可変指令に基づいて大きなステップで変化させることができる粗調整用の遅延手段と、その大きなステップ内で遅延時間を細かく変化させることができる微調整用の遅延手段とを組合せて構成されている請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記粗調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約10nsecのステップで変化させ、前記微調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約0.1nsecのステップで変化させる請求項11に記載のレーダ装置。
- 車載用の近距離のレーダ装置として適用される請求項1に記載のレーダ装置。
- 盲人用の近距離のレーダ装置として適用される請求項1に記載のレーダ装置。
- 医療用の近距離のレーダ装置として適用される請求項1に記載のレーダ装置。
- 所定幅のトリガパルスを所定周期で発生するトリガパルス発生部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスによってパルス変調された所定の周波数を有するレーダ波を探査対象空間に発射する送信部と、
前記送信部から出射された前記レーダ波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスを所定の遅延時間で遅延させる遅延部と、
前記遅延部によって前記所定の遅延時間で遅延された前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するローカルパルス信号を出力するローカルパルス発生部と、
前記受信部から出力される前記受信信号と前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号との強度についての相関値を求める相関値検出部と、
前記遅延部による前記所定の遅延時間を、前記トリガパルス発生部による前記トリガパルスの発生周期である前記所定周期の範囲内で順次変化させる遅延時間可変部と、
前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間毎に前記相関値検出部によって検出される前記相関値を記憶する相関値記憶部と、
前記相関値記憶部に記憶された相関値の前記遅延時間に対する度数分布を作成する度数分布作成部と、
前記度数分布作成部によって作成された度数分布に基づいて、前記探査対象空間についての解析を行う探査制御部と、
を具備するレーダ装置において、
前記受信部は、前記反射波に対する受信利得を可変できるように構成され、
前記レーダ装置は、前記受信部の受信利得を前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間に応じて可変制御し、遅延時間の違いによる受信信号の出力レベルの変化を抑制する利得可変部をさらに備えるレーダ装置。 - 所定幅のトリガパルスを所定周期で発生するトリガパルス発生部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスによってパルス変調された所定の周波数を有するレーダ波を探査対象空間に発射する送信部と、
前記送信部から出射された前記レーダ波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記トリガパルス発生部からの前記トリガパルスを所定の遅延時間で遅延させる遅延部と、
前記遅延部によって前記所定の遅延時間で遅延された前記トリガパルスによってパルス変調された前記所定の周波数を有するローカルパルス信号を出力するローカルパルス発生部と、
前記受信部から出力される前記受信信号と前記ローカルパルス発生部から出力される前記ローカルパルス信号との強度についての相関値を求める相関値検出部と、
前記遅延部による前記所定の遅延時間を、前記トリガパルス発生部による前記トリガパルスの発生周期である前記所定周期の範囲内で順次変化させる遅延時間可変部と、
前記遅延時間可変部によって可変される遅延時間毎に前記相関値検出部によって検出される前記相関値を記憶する相関値記憶部と、
前記相関値記憶部に記憶された相関値の前記遅延時間に対する度数分布を作成する度数分布作成部と、
前記度数分布作成部によって作成された度数分布に基づいて、前記探査対象空間についての解析を行う探査制御部と、
を具備するレーダ装置において、
前記遅延部は、前記所定の遅延時間として、前記遅延時間可変部による可変指令に基づいて大きなステップで変化させることができる粗調整用の遅延手段と、その大きなステップ内で遅延時間を細かく変化させることができる微調整用の遅延手段とを組合せて構成されているレーダ装置。 - 前記粗調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約10nsecのステップで変化させ、前記微調整用の遅延手段は前記所定の遅延時間を約0.1nsecのステップで変化させる請求項17に記載のレーダ装置。
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