JP4984705B2 - Radar - Google Patents

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Description

この発明は、自動車の衝突防止用等に用いられるFM−CW方式のレーダ、特にアレイアンテナを用いたレーダに関するものである。   The present invention relates to an FM-CW radar used for preventing collision of automobiles, and more particularly to a radar using an array antenna.

FM−CW方式のレーダでは、周波数変調した連続波の送受信により得られるビート信号に基づいて、物標までの相対距離と相対速度とを算出する。   An FM-CW radar calculates a relative distance and a relative speed to a target based on a beat signal obtained by transmitting and receiving a frequency-modulated continuous wave.

このようなレーダの送信アンテナまたは受信アンテナとして複数の素子アンテナを配列したアレイアンテナを用いることがある。アレイアンテナを用いたレーダでは、各素子アンテナを介した連続波の送信または到来波の受信により素子アンテナごとの受信信号を得て、到来方位推定法により到来波の到来方位を推定する。   An array antenna in which a plurality of element antennas are arranged may be used as a transmission antenna or a reception antenna of such a radar. In a radar using an array antenna, a received signal for each element antenna is obtained by transmitting a continuous wave or receiving an incoming wave via each element antenna, and estimates the arrival direction of the incoming wave by the arrival direction estimation method.

到来方位推定法では、各素子アンテナの出力に適当な複素数の重みを乗算する。すなわち各素子アンテナの受信信号の振幅と位相をそれぞれ適切に操作することによって、任意の指向方位にアレイアンテナの指向性をもたせる。このようにして探知範囲内の各方位を指向方位とした受信信号強度を検出し、各指向方位のうち受信信号強度がピークとなる指向方位を到来波の到来方位として推定する。また、指向特性のNULL点を任意の方位に向け到来波の到来方位を推定することもある。
到来方位推定法としては、Beamformer法やCapon法やMUSIC法など様々なものが知られている。各到来方位推定法にはそれぞれ長所と短所があり、例えばBeamformer法は、計算量を低減して到来方位を推定できる長所があるが、Beamformer法の指向特性では、角度分解能が低くしか到来方位を推定できない短所がある。Capon法の指向特性はBeamformer法の指向特性に比べて角度分解能の面で優れるが、計算量の面で劣る。MUSIC法の指向特性も、Beamformer法の指向特性に比べて角度分解能の面で優れるが、計算量の面で劣る。このように到来方位推定法は角度分解能と計算量とが相反する関係を持つ。
In the arrival direction estimation method, the output of each element antenna is multiplied by an appropriate complex weight. In other words, by appropriately manipulating the amplitude and phase of the received signal of each element antenna, the directivity of the array antenna is given to an arbitrary directivity. In this way, the received signal strength with each azimuth within the detection range as the directional azimuth is detected, and the directional azimuth at which the received signal strength peaks among the directional azimuths is estimated as the arrival azimuth of the incoming wave. Further, the arrival direction of the incoming wave may be estimated with the NULL point of the directivity characteristic directed to an arbitrary direction.
Various methods such as Beamformer method, Capon method and MUSIC method are known as arrival direction estimation methods. Each arrival direction estimation method has its advantages and disadvantages.For example, the Beamformer method has the advantage of being able to estimate the arrival direction by reducing the amount of calculation. There are disadvantages that cannot be estimated. The directivity of the Capon method is better in terms of angular resolution than the directivity of the Beamformer method, but inferior in computational complexity. The directivity of the MUSIC method is superior in terms of angular resolution compared to the directivity of the Beamformer method, but inferior in computational complexity. As described above, in the arrival direction estimation method, the angular resolution and the calculation amount have a contradictory relationship.

また到来方位推定法では、指向方位を切り替える走査ピッチによっても、角度分解能と計算量とが異なり、走査ピッチが細かければ角度分解能の面で優れるが全体の計算量が増大する。また逆に、走査ピッチを粗くすれば、全体の計算量は抑制できるが角度分解能の面で劣る。   Also, in the arrival direction estimation method, the angular resolution and the calculation amount are different depending on the scanning pitch for switching the directivity, and if the scanning pitch is fine, the angle resolution is excellent, but the total calculation amount increases. Conversely, if the scanning pitch is made rough, the overall calculation amount can be suppressed, but the angle resolution is inferior.

このように従来のFM−CWレーダでは、到来方位推定法を用いた到来方位の推定において、高い角度分解能と計算量の抑制とを両立することが困難であった。そこで、到来方位推定法を用いた到来方位の高精度な推定と計算量の抑制との両立を図ったレーダが提案されている。   As described above, in the conventional FM-CW radar, it is difficult to achieve both high angular resolution and low calculation amount in estimating the arrival direction using the arrival direction estimation method. Therefore, a radar has been proposed that achieves both high-precision estimation of the arrival direction using the arrival direction estimation method and suppression of the calculation amount.

特許文献1のレーダでは、まず、ビート信号に基づいて物標までの距離を検出し、スペクトルピークの周波数が遠距離と判定されるべき境界周波数以上であるか、近距離と判定されるべき境界周波数未満であるかを検出する。次に、遠距離の場合と近距離の場合とで、物標が観測された距離ごとに異なる到来方位推定法のアルゴリズムを用いて到来方位の推定を行う。   In the radar of Patent Document 1, first, the distance to the target is detected based on the beat signal, and the spectrum peak frequency is equal to or higher than the boundary frequency to be determined as a long distance, or the boundary to be determined as a short distance. Detect if the frequency is below. Next, the arrival azimuth is estimated using the algorithm of the arrival azimuth estimation method that differs depending on the distance at which the target is observed depending on whether the target is a long distance or a short distance.

このレーダは、近距離に対する到来方位の推定では計算量が抑制できる到来方位推定法のアルゴリズムを用い、遠距離に対する到来方位の推定では角度分解能が高い到来方位推定法のアルゴリズムを用いて、高い角度分解能と計算量の抑制との両立を図るものであった。   This radar uses an arrival direction estimation algorithm that can reduce the amount of calculation when estimating the arrival direction for short distances, and uses an arrival direction estimation algorithm with high angular resolution for estimation of arrival directions for long distances. The aim was to achieve both resolution and reduced computational complexity.

また、特許文献2のレーダは、同様にビート信号に基づいて物標までの距離を検出し、次に、物標が観測された距離ごとに異なる走査ピッチを用いて到来方位の推定を行う。   Similarly, the radar of Patent Document 2 detects the distance to the target based on the beat signal, and then estimates the arrival direction using a different scanning pitch for each distance at which the target is observed.

このレーダは、近距離に対する到来方位の推定では計算量が抑制できる粗い走査ピッチを用い、遠距離に対する到来方位の推定では角度分解能を高めることができる細かい走査ピッチを用いて、高い角度分解能と計算量の抑制との両立を図るものであった。   This radar uses a coarse scanning pitch that can reduce the amount of calculation when estimating the arrival direction for a short distance, and uses a fine scanning pitch that can increase the angular resolution when estimating the direction of arrival for a long distance. It was intended to achieve a balance with the suppression of the amount.

また、特許文献3のレーダは、まず角度分解能が低い第1の到来方位推定法を用いて到来方位の推定を行い、次に、第1の到来方位推定法を用いて推定した到来方位の周辺方位に対して角度分解能が高い第2の到来方位推定法を用いて高精度に到来方位の推定を行う。   In addition, the radar of Patent Document 3 first estimates the arrival direction using the first arrival direction estimation method having a low angular resolution, and then surrounds the arrival direction estimated using the first arrival direction estimation method. The arrival direction is estimated with high accuracy by using the second arrival direction estimation method having high angular resolution with respect to the direction.

このレーダは、物標が存在しない方位に対しては角度分解能が低い指向特性の第1の到来方位推定法のみにより到来方位の推定を行い、物標が存在する方位に対しては第1の到来方位推定法による到来方位の推定だけでなく角度分解能が高い指向特性の第2の到来方位推定法による到来方位の推定も行う。このようにして、物標の到来方位の推定精度を高め、物標が存在しない方位に対しての計算量を抑制するものであった。
特許第3489114号公報 特許第3500629号 特開2003−139849号公報
This radar estimates the arrival direction only by the first arrival direction estimation method having a directivity characteristic with low angular resolution for the direction where the target does not exist, and the first direction for the direction where the target exists. In addition to the estimation of the arrival direction by the arrival direction estimation method, the arrival direction is estimated by the second arrival direction estimation method having the directivity characteristics with high angular resolution. In this way, the estimation accuracy of the arrival direction of the target is improved, and the calculation amount for the direction where the target does not exist is suppressed.
Japanese Patent No. 3489114 Japanese Patent No. 3500609 JP 2003-139849 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されたレーダでは、遠距離の物標に対して全方位で受信信号強度を算出するため、遠距離の物標に対しての到来方位の推定の計算量が極めて大きくなり易かった。また、近距離の物標に対して全方位で角度分解能の低い到来方位推定を行うため低精度な到来方位の推定しかできなかった。   However, in the radars disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the received signal strength is calculated in all directions with respect to a long-distance target, calculation of estimation of the arrival direction for the long-distance target is performed. The quantity was very easy to grow. In addition, since the arrival direction estimation with a low angular resolution is performed in all directions on a short-distance target, only the arrival direction can be estimated with low accuracy.

また、特許文献3に開示されたレーダでは、角度分解能が低い指向性の第1の到来方位推定法を全方位に対して行う必要があり、物標が存在する方位に対して第1と第2の到来方位推定法それぞれを用いて到来方位の推定を行う必要があった。したがって、第1の到来方位推定法の計算量の抑制に限界があった。   Further, in the radar disclosed in Patent Document 3, it is necessary to perform the first direction-of-arrival estimation method having directivity with low angular resolution for all directions, and the first and first directions with respect to the direction where the target exists. It was necessary to estimate the arrival direction using each of the two arrival direction estimation methods. Therefore, there is a limit to the suppression of the calculation amount of the first arrival direction estimation method.

そこで、本発明の目的は、物標が存在する方位を高精度に推定しながら、到来方位推定のための計算量を従来より抑制できるレーダを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a radar that can suppress the calculation amount for arrival direction estimation more accurately than the conventional one while accurately estimating the direction in which the target exists.

(1) この発明のレーダは、アレイアンテナの各素子アンテナを介した送信または受信により得た素子アンテナごとの受信信号に基づいて、所定の指向特性で任意の指向方位の受信信号強度を算出し、前記指向方位を所定の走査ピッチで切り替えて得られる指向方位ごとの受信信号強度に基づいて到来波の到来方位を推定するレーダにおいて、前記指向方位の切り替えごとに、切り替えた指向方位での受信信号強度とそれ以前の指向方位での受信信号強度とに基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知するピーク検知手段と、前記ピーク検知手段により受信信号強度の前記ピーク方位が近づくことを検知すると、それ以後の角度分解能を高く変更する分解能変更手段と、を備える。 (1) The radar according to the present invention calculates the received signal strength of an arbitrary directional direction with a predetermined directivity characteristic based on the received signal for each element antenna obtained by transmission or reception via each element antenna of the array antenna. In a radar that estimates the arrival direction of an incoming wave based on the received signal strength for each directional direction obtained by switching the directional direction at a predetermined scanning pitch, reception at the switched directional direction is performed each time the directional direction is switched. Based on the signal strength and the received signal strength at the previous directional azimuth, the peak detecting means for detecting that the peak azimuth of the received signal strength is approaching, and the peak azimuth of the received signal strength is approached by the peak detecting means And a resolution changing means for changing the subsequent angular resolution higher.

この構成では、指向方位を切り替える際に、受信信号強度がピークとなる指向方位(ピーク方位)が近づくことを検知し、それ以後の角度分解能をより高めることで、到来方位の推定を高精度に行いながら、全方位に対しての推定の計算量を抑制する。   With this configuration, when switching the azimuth direction, it is detected that the directional azimuth (peak azimuth) at which the received signal intensity reaches a peak, and the angular resolution thereafter is further improved, so that the arrival direction can be estimated with high accuracy. While performing, the calculation amount of estimation for all directions is suppressed.

(2) また、この発明の前記分解能変更手段は、前記走査ピッチを細かくすることで角度分解能を高く変更する。この構成により、到来方位の推定精度を高める。 (2) Further, the resolution changing means of the present invention changes the angular resolution high by reducing the scanning pitch. With this configuration, the accuracy of arrival direction estimation is increased.

(3) また、この発明の前記分解能変更手段は、前記指向特性を異ならせることで角度分解能を高く変更する。例えば、Beamformer法やCapon法やMUSIC法などの各アルゴリズムを切り替えることで指向特性を異ならせ、到来方位の推定精度を高める。 (3) In addition, the resolution changing means of the present invention changes the angular resolution high by changing the directivity characteristics. For example, by switching each algorithm such as Beamformer method, Capon method, and MUSIC method, the directional characteristics are changed, and the accuracy of estimating the direction of arrival is improved.

(4) また、この発明の前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、以前の指向方位の切り替えの間での受信信号強度の増加幅よりも大きく変化するという第1の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する。 (4) Further, in the peak detection means of the present invention, the increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity direction is larger than the increase width of the received signal strength during the previous switching of the directivity direction. Based on the first condition of changing, it is detected that the peak direction of the received signal intensity approaches.

この第1の条件によれば、受信信号強度の増加幅が次第に大きくなっていくピーク初期の状態を検出してピーク方位の接近を検知する。従って、この第1の条件でピーク方位の接近を検知し角度分解能を高めれば、ピークを見逃すことが低減する。   According to the first condition, the peak initial state in which the increase width of the received signal intensity gradually increases is detected to detect the approach of the peak direction. Therefore, if the approach of the peak direction is detected under this first condition and the angular resolution is increased, the missed peaks are reduced.

(5) また、この発明の前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、閾値を超えて変化するという第2の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する。 (5) Further, the peak detection means of the present invention is based on the second condition that the increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity changes beyond the threshold value. It detects that the peak direction is approaching.

この第2の条件により、ピークの急峻さに基づいてピーク方位が近づくことを検出する。この場合、緩やかに受信信号強度が変動するノイズ等の誤検出を低減できる。   Based on this second condition, it is detected that the peak direction is approaching based on the steepness of the peak. In this case, it is possible to reduce false detection of noise or the like in which the received signal intensity gradually changes.

また、閾値を用いるため、簡易な計算でピーク方位が近づいていることを検知でき、この計算の計算量を効果的に抑制できる。   Further, since the threshold value is used, it is possible to detect that the peak direction is approaching with a simple calculation, and it is possible to effectively suppress the calculation amount of this calculation.

(6) また、この発明の前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、以前の指向方位の切り替えの間での受信信号強度の増加幅よりも小さく変化するという第3の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する。 (6) Further, in the peak detection means of the present invention, the increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity direction is smaller than the increase width of the received signal strength during the previous switching of the directivity direction. Based on the third condition of changing, it is detected that the peak direction of the received signal intensity approaches.

この第3の条件によれば、受信信号強度の増加幅が次第に小さくなっていくピークの頂上付近を検出してピーク方位の接近を検知する。従って、この第3の条件でピークの頂上付近であることを検出し角度分解能を高めれば、ピークの頂上以外の部分での角度分解能を抑制でき、高い角度分解能での処理数を少なくして、全体の計算量を低減できる。   According to the third condition, the proximity of the peak direction is detected by detecting the vicinity of the peak where the increase width of the received signal intensity gradually decreases. Therefore, if it is detected near the top of the peak under this third condition and the angular resolution is increased, the angular resolution at a portion other than the top of the peak can be suppressed, and the number of processing with high angular resolution is reduced. The total amount of calculation can be reduced.

(7) また、この発明の前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、まず前記第1の条件を満足し、その後、前記第3の条件を満足することにより、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する。 (7) Further, in the peak detection means of the present invention, the increase width of the received signal strength before and after switching of the directivity direction first satisfies the first condition, and then satisfies the third condition. By doing so, it is detected that the peak direction of the received signal intensity approaches.

まず、第1の条件を用いることで、ピーク方位の接近を検知でき、ピーク方位を捉えることができる。そして、さらに第3の条件を用いることで、ピークの頂上付近でのピークの接近を確実に検知することが可能になる。   First, by using the first condition, the approach of the peak direction can be detected and the peak direction can be captured. Further, by using the third condition, it is possible to reliably detect the approach of the peak near the top of the peak.

(8) また、この発明の前記ピーク検知手段は、受信信号強度のピーク方位が遠のくことを検知する通過検出手段を備え、前記分解能変更手段は、前記ピーク検知手段により前記ピーク方位が遠のくことを検知した後、角度分解能を低く変更する
この通過検出手段により受信信号強度のピーク方位が遠のくことを検知し、それ以後の角度分解能を低くすることで、全方位に対しての到来方位推定の計算量を抑制できる。
(8) Further, the peak detection means of the present invention includes a passage detection means for detecting that the peak direction of the received signal intensity is far, and the resolution changing means is that the peak direction is far from the peak detection means. After detection, the angular resolution is changed to a low value. This passage detection means detects that the peak direction of the received signal strength is far away, and lowers the angular resolution thereafter to calculate arrival direction estimation for all directions. The amount can be suppressed.

(9) また、この発明の前記ピーク検知手段は、前記第1乃至第3の条件のいずれかを用いてピーク方位が近づくことを検知し、その後、前記通過検出手段を用いてピーク方位が遠のくことを検知し、その後、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の減少幅が閾値より小さい、または、前記指向方位の切り替えの前後で受信信号強度が増加するという第4の条件に基づいて、次のピーク方位が近づくことの検知を行う。 (9) In addition, the peak detection unit of the present invention detects that the peak direction is approaching using any of the first to third conditions, and then the peak direction is long using the passage detection unit. Based on the fourth condition that, after that, the decrease width of the received signal strength before and after the switching of the directional orientation is smaller than the threshold value, or the received signal strength increases before and after the switching of the directional orientation. Then, the approach of the next peak direction is detected.

ピーク通過後の受信信号強度の減少が緩やかであったり、通過したにも関わらず受信信号強度が増加したりすれば、次のピークが接近している可能性がある。そこで、この構成ではピーク通過後に受信信号強度が所定値だけ減少しない場合や増加した場合に、再び角度分解能を高めるようにする。これにより、例えば複数のピークの山が重なっているような場合であっても、複数のピーク方位それぞれを検出することが可能になる。   If the decrease in received signal strength after passing the peak is gradual, or if the received signal strength increases despite passing, the next peak may be approaching. Therefore, in this configuration, when the received signal intensity does not decrease or increases after the peak passage, the angular resolution is increased again. Thereby, for example, even when a plurality of peaks are overlapped, each of a plurality of peak directions can be detected.

この発明のレーダは、到来波の到来方位を十分な精度で推定しながら、その到来方位推定のための計算量を抑制できる。   The radar according to the present invention can suppress the amount of calculation for estimating the arrival direction while estimating the arrival direction of the incoming wave with sufficient accuracy.

本発明の第1の実施形態に係るレーダについて、図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態のレーダ50の主要部の構成を示すブロック図である。
本実施形態のレーダ50は、受信アンテナ1、送信用のアレイアンテナ10、スイッチ回路3、電圧制御発振器(VCO)4、分岐回路5、LNA6、ミキサ7、IFアンプ8、信号処理回路9を備える。
A radar according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a radar 50 according to the present embodiment.
The radar 50 according to this embodiment includes a reception antenna 1, a transmission array antenna 10, a switch circuit 3, a voltage controlled oscillator (VCO) 4, a branch circuit 5, an LNA 6, a mixer 7, an IF amplifier 8, and a signal processing circuit 9. .

アレイアンテナ10は、アンテナの正面方位を含む所定の探知領域に向けて送信信号である電磁波を放射する。例えば、このレーダを自動車に搭載し、前方検知を行う場合でアレイば、自動車前方の所定幅の検知領域に対して送信信号を放射する。ここで送信信号としては周波数が経時的に三角形状に変化する連続波を用いる。   The array antenna 10 radiates an electromagnetic wave as a transmission signal toward a predetermined detection area including the front direction of the antenna. For example, if this radar is mounted on an automobile and forward detection is performed, the transmission signal is emitted to a detection area having a predetermined width in front of the automobile. Here, a continuous wave whose frequency changes in a triangular shape with time is used as the transmission signal.

このアレイアンテナ10は、同一の指向性パターンを有する素子アンテナ2A〜2Eを一直線上に順に配列した送信用のものであり、素子アンテナ2A〜2Eは、正面方位が一致するように等間隔に配置したものである。このアレイアンテナ10は、例えば、マイクロストリップアンテナを並列に接続したものや、導波管スロットアレイアンテナを並列に接続したもの等により実現する。マイクロストリップアンテナの場合を具体的に説明すると、誘電体基板上に2次元に等間隔に配列された複数のパッチアンテナを行単位でマイクロストリップラインにより接続し、この行単位のマイクロストリップラインアンテナを列方位に等間隔配置する。各マイクロストリップラインアンテナはそれぞれ素子アンテナ2A〜2Eに対応し、それぞれはスイッチ回路3を介して送信機に接続する。   This array antenna 10 is for transmission in which element antennas 2A to 2E having the same directivity pattern are arranged in order on a straight line, and the element antennas 2A to 2E are arranged at equal intervals so that the front directions coincide with each other. It is a thing. The array antenna 10 is realized by, for example, a microstrip antenna connected in parallel or a waveguide slot array antenna connected in parallel. Specifically, the case of the microstrip antenna will be described. A plurality of patch antennas arrayed at equal intervals in a two-dimensional manner on a dielectric substrate are connected by a microstrip line in units of rows, and the microstrip line antennas in units of rows are connected. Arrange at equal intervals in the row direction. Each microstrip line antenna corresponds to each of the element antennas 2 </ b> A to 2 </ b> E, and each microstrip line antenna is connected to the transmitter via the switch circuit 3.

探知動作が開始されると、信号処理回路9は、VCO4に所定のタイミングで三角波状に電圧値が変動する変調電圧を与える、変調電圧が与えられたVCO4は、前記タイミングから所定周波数範囲内、例えば76GHz帯で、三角波状に周波数が変動する連続波を発生する。また、信号処理回路9は、スイッチ回路3に前記タイミングと同期したアンテナの切り替え信号を与える。   When the detection operation is started, the signal processing circuit 9 gives the VCO 4 a modulation voltage whose voltage value fluctuates in a triangular waveform at a predetermined timing. The VCO 4 to which the modulation voltage is applied is within a predetermined frequency range from the timing. For example, in the 76 GHz band, a continuous wave whose frequency varies like a triangular wave is generated. The signal processing circuit 9 provides the switch circuit 3 with an antenna switching signal synchronized with the timing.

分岐回路5は、VCO4が出力する連続波をスイッチ回路3に与えるとともに、その一部をローカル信号として、ミキサ7に与える。スイッチ回路3は、信号処理回路9からの切り替え信号に応じたタイミングで切り替えて素子アンテナ2A〜2Eを選択し、VCO4から出力された連続波を選択した素子アンテナに与える。アレイアンテナ10の素子アンテナ2A〜2Eは、スイッチ回路3により順に選択され、選択された素子アンテナは、VCO4で生成された連続波を外部の探知領域に放射(送信)する。   The branch circuit 5 gives the continuous wave output from the VCO 4 to the switch circuit 3 and a part thereof to the mixer 7 as a local signal. The switch circuit 3 switches at the timing according to the switching signal from the signal processing circuit 9 to select the element antennas 2A to 2E, and applies the continuous wave output from the VCO 4 to the selected element antenna. The element antennas 2A to 2E of the array antenna 10 are sequentially selected by the switch circuit 3, and the selected element antenna radiates (transmits) a continuous wave generated by the VCO 4 to an external detection region.

アレイアンテナ10から送信された連続波は、探知範囲内の物標で反射され、受信アンテナ1により受信される。以下の説明では各素子アンテナを介して送信し、受信アンテナで受信した受信信号を各チャンネルの受信信号と呼ぶ。受信アンテナ1は、各チャンネルの受信信号をLNA6に出力する。LNA6は、入力される各チャンネルの受信信号を増幅してミキサ7に出力し、ミキサ7は、LNA6から入力される受信信号に分岐回路5から入力されるローカル信号をミキシングする。IFアンプ8は、ローカル信号がミキシングされた各チャンネルの受信信号(IFビート信号)を増幅して信号処理回路9に出力する。   The continuous wave transmitted from the array antenna 10 is reflected by a target within the detection range and received by the receiving antenna 1. In the following description, a reception signal transmitted through each element antenna and received by the reception antenna is referred to as a reception signal of each channel. The reception antenna 1 outputs the reception signal of each channel to the LNA 6. The LNA 6 amplifies the received signal of each input channel and outputs the amplified signal to the mixer 7. The mixer 7 mixes the local signal input from the branch circuit 5 with the received signal input from the LNA 6. The IF amplifier 8 amplifies the reception signal (IF beat signal) of each channel mixed with the local signal and outputs the amplified signal to the signal processing circuit 9.

信号処理回路9は、入力される各チャンネルの受信信号をサンプリングし、いずれかのチャンネルの受信信号強度に対してフーリエ変換を行い、既知のFM−CW方式の演算を用いて、本装置から探知信号を反射した物標までの距離と本装置と探知信号を反射した物標との相対速度とを算出する。   The signal processing circuit 9 samples the received signal of each input channel, performs a Fourier transform on the received signal strength of any channel, and detects from this apparatus using a known FM-CW method calculation. The distance to the target reflecting the signal and the relative speed between the present apparatus and the target reflecting the detection signal are calculated.

また、本実施形態のレーダ50では、上記したFM−CW方式の相対速度と相対位置の算出処理に加えて、到来方位を推定する処理を行う。信号処理回路9は、各チャンネルの受信信号に対して、特定の指向方位のスペクトラム強度を算出する。到来方位推定法としては既知のBeamformer法アルゴリズムまたは既知のCapon法アルゴリズムを用い、指向方位を切り替えながら各方位のスペクトラム強度を算出していく。そしてピーク方位が近づくことを検知し、到来方位推定法のアルゴリズムと走査ピッチを切り替える。   In addition, in the radar 50 of the present embodiment, in addition to the above-described calculation processing of the relative speed and relative position of the FM-CW method, processing for estimating the arrival direction is performed. The signal processing circuit 9 calculates the spectrum intensity of a specific directivity for the received signal of each channel. As the arrival direction estimation method, the known Beamformer method algorithm or the known Capon method algorithm is used, and the spectrum intensity of each direction is calculated while changing the direction direction. Then, the approach of the peak direction is detected, and the algorithm of the arrival direction estimation method and the scanning pitch are switched.

以下、この処理について図2に基づいて説明する。この説明では、最初にスペクトラム強度の検出を行う方位角(θ)を−20°とし、アルゴリズムをBeamformer法アルゴリズム、走査ピッチΔθを2°とする。   Hereinafter, this process will be described with reference to FIG. In this description, it is assumed that the azimuth angle (θ) at which spectrum intensity is detected first is −20 °, the algorithm is the Beamformer algorithm, and the scanning pitch Δθ is 2 °.

(S11)選定されているアルゴリズム(Beamformer法またはCapon法)で、特定の方位角θのウェイトベクトルを算出し、各チャンネルの受信信号にウェイトベクトルを乗算して、重み付けする。すなわち各チャンネルの受信信号の振幅と位相とを変換し、方位角θを指向方位とした場合の受信信号強度を算出する。そして、この受信信号強度をそれぞれ正規化してスペクトラム強度Siを算出する。 (S11) A weight vector of a specific azimuth angle θ is calculated by a selected algorithm (Beamformer method or Capon method), and the received signal of each channel is multiplied by the weight vector and weighted. That is, the amplitude and phase of the received signal of each channel are converted, and the received signal strength is calculated when the azimuth angle θ is the directional direction. Then, the received signal strength is normalized to calculate the spectrum strength S i .

(S12,S13)Beamformer法アルゴリズムにより方位角θを指向方位としたスペクトラム強度を算出するごとに、Beamformer法アルゴリズムにより以前に算出した指向方位のスペクトラム強度と最新の指向方位のスペクトラム強度との比較からピーク方位が近づくことを検知するピーク接近検知処理を行う。本実施形態のレーダ装置の場合、具体的には、スペクトラム強度の増加幅が以前より小さいという条件(第3の条件)と、スペクトラム強度の増加幅が閾値より大きいという条件(第2の条件)とを用いて、ピーク方位が近づいていることを判定する。 (S12, S13) Every time the spectrum intensity with the azimuth angle θ as the directing direction is calculated by the Beamformer method algorithm, the comparison is made between the spectral intensity of the directional direction previously calculated by the Beamformer method algorithm and the spectral intensity of the latest directional direction. A peak approach detection process for detecting that the peak direction is approaching is performed. In the case of the radar apparatus of the present embodiment, specifically, a condition that the spectrum intensity increase is smaller than before (third condition) and a condition that the spectrum intensity increase is larger than the threshold (second condition). Are used to determine that the peak direction is approaching.

スペクトラム強度の増加幅が以前より小さい(傾きが正であり、傾きの勾配が負である)という第3の条件はピークの頂上付近であることを検知するためのものであり、スペクトラム強度の増加幅が閾値より大きいという第2の条件は、急峻なスペクトラム強度の変化を伴うピークが近づくことを判定するためのものである。これらの条件をともに用いることにより、ノイズ等による誤検出を防いで、確実にピーク方位を検出する。このピーク接近検知処理については後述する。
(S15,S17)ピーク方位が近づいていれば、以降のウェイトベクトルの取得に用いるアルゴリズムをBeamformer法アルゴリズムからCapon法アルゴリズムに変更し、走査ピッチを細かく(Δθ=0.1°)してCapon法アルゴリズムによるスペクトラム強度の算出を行う。
The third condition that the increase width of the spectrum intensity is smaller than before (the slope is positive and the slope of the slope is negative) is for detecting that the peak intensity is near the top of the peak. The second condition that the width is larger than the threshold is for determining that a peak accompanied by a sharp change in spectrum intensity is approaching. By using both of these conditions, erroneous detection due to noise or the like is prevented, and the peak direction is reliably detected. This peak approach detection process will be described later.
(S15, S17) If the peak direction is approaching, the algorithm used for subsequent weight vector acquisition is changed from the Beamformer method algorithm to the Capon method algorithm, and the scanning pitch is made fine (Δθ = 0.1 °) and the Capon method is used. The spectrum intensity is calculated by the algorithm.

(S15,S18)一方、ピーク方位が近づいていなければ、ウェイトベクトルの取得をBeamformer法アルゴリズムのまま、走査ピッチも粗いまま行い、それ以降のスペクトラム強度の算出を行う。 (S15, S18) On the other hand, if the peak azimuth is not approaching, the weight vector is obtained with the Beamformer method algorithm and the scanning pitch is coarse, and the subsequent spectral intensity is calculated.

(S12,S14)また、Beamformer法アルゴリズムでは無く、Capon法アルゴリズムにより方位角θを指向方位としたスペクトラム強度を算出している場合、Capon法アルゴリズムにより以前に算出した指向方位のスペクトラム強度と最新の指向方位のスペクトラム強度との比較からピーク方位が遠のくことを検知する。本実施形態のレーダ装置の場合、具体的には、ピーク方位を通過してからのスペクトラム強度の減衰量を測定し、所定の減衰量(例えば−3dB)となる場合にピーク方位が遠のいていると検知する。このピーク通過検知処理については後述する。 (S12, S14) When the spectrum intensity with the azimuth angle θ as the directing direction is calculated by the Capon algorithm instead of the Beamformer algorithm, the spectrum intensity of the directional azimuth previously calculated by the Capon algorithm and the latest It is detected that the peak azimuth is far from comparison with the spectrum intensity of the directional azimuth. In the case of the radar apparatus of this embodiment, specifically, the attenuation amount of the spectrum intensity after passing through the peak direction is measured, and the peak direction is far when the predetermined attenuation amount (for example, −3 dB) is obtained. Is detected. This peak passage detection process will be described later.

(S16,S18)ピーク方位が遠のいていれば、ウェイトベクトルの取得に用いるアルゴリズムをCapon法アルゴリズムからBeamformer法アルゴリズムに変更し、走査ピッチを粗く(Δθ=2°)して、以降のスペクトラム強度の算出を行う。   (S16, S18) If the peak azimuth is far, the algorithm used for acquiring the weight vector is changed from the Capon algorithm to the Beamformer algorithm, the scanning pitch is coarsened (Δθ = 2 °), and the subsequent spectral intensity Perform the calculation.

(S16,S17)一方、ピーク方位が遠のいていなければ、ウェイトベクトルの取得に用いるアルゴリズムをCapon法アルゴリズムのまま、走査ピッチも細かいまま、以降のスペクトラム強度の算出を行う。   (S16, S17) On the other hand, if the peak azimuth is not far, the subsequent spectrum intensity calculation is performed with the algorithm used for acquiring the weight vector being the Capon algorithm and the scanning pitch being fine.

このような処理により、方位角θを走査ピッチΔθで切り替え、到来方位推定アルゴリズムも切り替え、スペクトル強度の算出を繰り返して任意の方位角を指向方位としたスペクトラム強度の角度分布を算出していく。   By such processing, the azimuth angle θ is switched at the scanning pitch Δθ, the arrival azimuth estimation algorithm is also switched, and the spectrum intensity calculation is repeated to calculate the angular distribution of the spectrum intensity with the arbitrary azimuth angle as the directional direction.

次に、信号処理回路9で、スペクトラム強度のピーク方位が近づいていることを検知するピーク接近検知処理について、図3(A)に基づいて説明する。   Next, the peak approach detection process in which the signal processing circuit 9 detects that the peak direction of the spectrum intensity is approaching will be described with reference to FIG.

(S21)まずBeamformer法により以前に算出したスペクトラム強度Si-1と、最新のスペクトラム強度Siとの差から、最新の指向方位の切り替えの間でのスペクトラム強度の傾きΔSiを算出する。 (S21) First, from the difference between the spectrum intensity S i-1 previously calculated by the Beamformer method and the latest spectrum intensity S i , the slope ΔS i of the spectrum intensity between the switching of the latest directivity is calculated.

(S22)また、Beamformer法により前回に算出したスペクトラム強度Si-1と前々回に算出したスペクトラム強度Si-2の差から、前回の指向方位の切り替えの間でのスペクトラム強度の傾きΔSi-1を算出する。 (S22) Further, from the difference between the spectrum intensity S i-1 previously calculated by the Beamformer method and the spectrum intensity S i-2 calculated last time, the slope ΔS i− 1 is calculated.

(S23,S24,S25)また、最新の傾きΔSiと前回の傾きΔSi-1がともに正であり、即ち増加していれば、最新の傾きΔSiが所定の閾値αより大きいという第2の条件と、最新の傾きΔSiが、前回の傾きΔSi-1よりも小さいという第3の条件とをクリアすれば、ピーク方位が近づいていると判定する。そうでなければ、ピーク方位が近づいていないと判定する。 (S23, S24, S25) Further, if the latest slope ΔS i and the previous slope ΔS i-1 are both positive, that is, increase, the second slope ΔS i is greater than the predetermined threshold value α. And the third condition that the latest inclination ΔS i is smaller than the previous inclination ΔS i−1, it is determined that the peak direction is approaching. Otherwise, it is determined that the peak direction is not approaching.

このような処理により、本実施形態のレーダでは、ピーク方位が近づくことを検知し、ピーク方位の接近をトリガとして到来方位推定法のアルゴリズムと走査ピッチとの切り替えを行う。   Through such processing, the radar according to the present embodiment detects that the peak azimuth is approaching, and switches between the arrival azimuth estimation algorithm and the scanning pitch using the approach of the peak azimuth as a trigger.

本実施形態のようにスペクトラム強度の増加幅が小さくなる第3の条件だけでなく、スペクトラム強度の増加幅が所定の閾値を超えて変化することを第2の条件に加えることで、ノイズ等の影響が除けるので、ピーク方位が近づくことをより確実に求めることができる。しかし、この場合、複数のピーク方位が互いに近接する場合に一方のピーク方位を見逃すおそれがある。従って、上述の2つの条件のいずれかを満足すればよいという総合的な判断を行って、複数のピークが近接する場合にそれぞれのピーク方位を確実に求めるようにしてもよい。   In addition to the third condition in which the increase width of the spectrum intensity is reduced as in the present embodiment, the fact that the increase width of the spectrum intensity changes beyond a predetermined threshold is added to the second condition, so that noise or the like Since the influence can be eliminated, it can be determined more reliably that the peak direction approaches. However, in this case, when a plurality of peak directions are close to each other, one peak direction may be missed. Therefore, it is possible to make a comprehensive determination that one of the two conditions described above should be satisfied, and to reliably obtain the respective peak directions when a plurality of peaks are close to each other.

なお、スペクトラム強度の増加幅が以前より小さいという第3の条件と、スペクトラム強度の増加幅が閾値より大きいという第2の条件との双方を用いなくても、一方だけを条件としてもよい。即ち、スペクトラム強度の増加幅の比較だけでピーク方位が近づくことを判定しても良いし、スペクトラム強度の増加幅が所定の閾値よりも大きいことだけでピーク方位が近づくことを判定しても良い。   Note that it is not necessary to use both the third condition that the spectrum intensity increase width is smaller than the previous condition and the second condition that the spectrum intensity increase width is larger than the threshold value. That is, it may be determined that the peak azimuth is approaching only by comparing the spectrum intensity increase width, or it may be determined that the peak azimuth is approaching only when the spectrum intensity increase width is larger than a predetermined threshold. .

また、スペクトラム強度の増加幅が以前より大きいこと(傾きおよび傾きの勾配が正であること)を検出する第1の条件により、ピーク方位の接近を検知するようにしてもよい。この第1の条件はピークの初期であることを検知するためのものである。   Further, the approach of the peak direction may be detected based on the first condition for detecting that the increase in the spectrum intensity is larger than before (the inclination and the inclination of the inclination are positive). This first condition is for detecting the initial peak.

以上の3つの条件はそれぞれ単独で用いてもよく、複数の条件を組み合わせて用いてもよい。単独で用いる場合には、簡易な計算によりピークの接近を検知できるので、ソフトウェア処理の場合にはプログラム容量を抑制できハードウェア処理の場合には回路構成を簡易にできる。一方、組み合わせて用いる場合には、より的確にピークの接近を検知でき、計算量を低減できる。   Each of the above three conditions may be used alone, or a plurality of conditions may be used in combination. When used alone, the approach of the peak can be detected by a simple calculation, so that the program capacity can be suppressed in the case of software processing, and the circuit configuration can be simplified in the case of hardware processing. On the other hand, when used in combination, the approach of the peak can be detected more accurately, and the amount of calculation can be reduced.

なお、第1の条件と第3の条件を同時に用いてピークの接近の判定をすることはできないが、まず、スペクトラム強度の増加幅が以前より大きいことを検知する第1の条件を用いてピーク検知を行い、その後、スペクトラム強度の増加幅が以前より小さいことを検知する第3の条件に切り替えるようにしても良い。すると、ピークの頂上付近でのピーク方位の接近を確実に検知することが可能になる。また、最初に第2の条件に基づいてピーク方位が近づくことを検知し、その後、前記第3の条件に基づいて、次のピーク方位が近づくことの検知を行ってもよい。   Although it is impossible to determine the peak approach using the first condition and the third condition at the same time, first, the peak is detected using the first condition for detecting that the spectrum intensity increase is larger than before. Detection may be performed, and thereafter, the third condition may be switched to detect that the increase in spectrum intensity is smaller than before. Then, it becomes possible to reliably detect the approach of the peak direction near the top of the peak. Further, it may be detected that the peak direction is approaching based on the second condition first, and then that the next peak direction is approaching based on the third condition.

次に、スペクトラム強度のピーク方位が遠のくことを検知するピーク通過検知処理について、図3(B)に基づいて説明する。   Next, a peak passage detection process for detecting that the peak direction of the spectrum intensity is far will be described with reference to FIG.

(S31,S32)信号処理回路9は、スペクトラム強度が前回より減少していて、且つ、直前のピーク方位のスペクトラム強度Speakに比べて、今回のスペクトラム強度Siが一定の割合(例えば3dB)以上低下していればピークは遠のいていると判定し、一定の割合(例えば3dB以上)より低下していなければピークは遠のいていないと判定する。 (S31, S32) In the signal processing circuit 9, the spectrum intensity is decreased from the previous time, and the current spectrum intensity S i is a fixed ratio (for example, 3 dB) as compared with the spectrum intensity S peak of the immediately preceding peak direction. If it has decreased above, it is determined that the peak is far away, and if it is not lower than a certain rate (for example, 3 dB or more), it is determined that the peak is not far away.

このような処理により、本実施形態のレーダでは、ピーク方位が遠のくことを検知し、ピークの遠のきをトリガとしてアルゴリズムと走査ピッチとの切り替えを行う。   Through such processing, the radar according to the present embodiment detects that the peak direction is far away, and switches between the algorithm and the scanning pitch by using the far peak as a trigger.

このように、本実施形態のレーダ50は、電子走査中からスペクトル強度のピーク方位が近づくことを的確に検知し、到来方位推定アルゴリズムをより高精度なものに切り替え、走査ピッチを細かくする。したがって、物標が存在する方位に対して到来方位の推定精度を高めることができる。その場合であっても全方位に対しての到来方位の推定の計算量を抑制できる。
なお、以上の各処理はハードウェア処理によっても、ソフトウェア処理によっても実現できる。
As described above, the radar 50 according to the present embodiment accurately detects that the peak direction of the spectrum intensity approaches during electronic scanning, switches the arrival direction estimation algorithm to a more accurate one, and narrows the scanning pitch. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the arrival direction with respect to the direction in which the target exists. Even in this case, it is possible to suppress the amount of calculation for estimating the arrival direction for all directions.
Each of the above processes can be realized by hardware processing or software processing.

次に本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態のレーダは、第1の実施形態で示したレーダと同一の構成であり、信号処理回路で行う到来方位推定の処理が異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The radar of the present embodiment has the same configuration as the radar shown in the first embodiment, and the arrival direction estimation process performed by the signal processing circuit is different.

具体的には、ピーク接近検知処理でのピークの接近の検知に、受信信号強度の増加幅が、以前の増加幅よりも小さいという第3の条件と、ピーク通過後のスペクトラム強度の減少幅が閾値より小さい、または、ピーク通過後にスペクトラム強度が増加するという第4の条件とを用いて、ピークを検知する。   Specifically, in the detection of peak approach in the peak approach detection process, the third condition that the increase width of the received signal intensity is smaller than the previous increase width, and the decrease width of the spectrum intensity after passing the peak are The peak is detected using a fourth condition that is smaller than the threshold value or that the spectrum intensity increases after passing the peak.

ここで図4に、本実施形態でのピーク接近検知処理のフローを示す。   FIG. 4 shows a flow of the peak approach detection process in the present embodiment.

(S41)まずBeamformer法により前回に算出したスペクトラム強度Si-1と最新のスペクトラム強度Siとの差から、最新のスペクトラム強度の傾きΔSiを算出する。 (S41) First, the slope ΔS i of the latest spectrum intensity is calculated from the difference between the spectrum intensity S i-1 calculated last time and the latest spectrum intensity S i by the Beamformer method.

(S42)また、Beamformer法により前回に算出したスペクトラム強度Si-1と前々回に算出したスペクトラム強度Si-2の差から、前回のスペクトラム強度の傾きΔSi-1を算出する。 (S42) The slope ΔS i-1 of the previous spectrum intensity is calculated from the difference between the spectrum intensity S i-1 calculated last time by the Beamformer method and the spectrum intensity S i-2 calculated last time.

(S43,S44,S45)また、前回ピーク通過検知処理を行っていない場合には、最新の傾きΔSiと前回の傾きΔSi-1がともに正であり、最新の傾きΔSiが、前回の傾きΔSi-1よりも小さいという第3の条件をクリアすれば、ピーク方位が近づいていると判定する。そうでなければ、ピーク方位が近づいていないと判定する。 (S43, S44, S45) When the previous peak passage detection process is not performed, both the latest slope ΔS i and the previous slope ΔS i-1 are positive, and the latest slope ΔS i is If the third condition of being smaller than the slope ΔS i-1 is cleared, it is determined that the peak direction is approaching. Otherwise, it is determined that the peak direction is not approaching.

(s46)また、前回ピーク通過検知処理を行っている場合、即ちCapon法からBeamformer法への切り替えが行われた場合には、最新のBeamformer法でのスペクトラム強度Siを、前回のCapon法への切り替え前にBeamformer法で最後に検出したスペクトラム強度Sjに比べ、あまり減少していなければ(減少幅が閾値(α)より小さい、または、スペクトラム強度が増加するという第4の条件をクリアすれば)、次のピーク方位が近づいていると判定する。そうでなければ、ピーク方位が近づいていないと判定する。 (S46) Also, if you are performing a previous peak passage detection processing, that is, when the switching to the Beamformer method was performed from Capon method, the spectrum intensity S i of the latest Beamformer method, the previous Capon method Compared to the spectrum intensity Sj last detected by the Beamformer method before switching, the fourth condition that the decrease width is smaller than the threshold (α) or the spectrum intensity increases is cleared. A), it is determined that the next peak direction is approaching. Otherwise, it is determined that the peak direction is not approaching.

(s47)ピーク方位が近づいている場合には、後の判定に用いるため、スペクトラム強度Sjを更新しておく。 (S47) When the peak azimuth is approaching, the spectrum intensity S j is updated for use in later determination.

このような処理により、本実施形態のレーダでは、ピーク方位が近づくことを検知し、ピーク方位の接近をトリガとして到来方位推定法のアルゴリズムと走査ピッチとの切り替えを行う。   Through such processing, the radar according to the present embodiment detects that the peak azimuth is approaching, and switches between the arrival azimuth estimation algorithm and the scanning pitch using the approach of the peak azimuth as a trigger.

ここで、図5に本実施形態のレーダを対象とした実験結果の例を示す。   Here, FIG. 5 shows an example of an experimental result for the radar of this embodiment.

図5は実験例での角度スペクトラム分布を示す図であり、横軸に角度を縦軸にスペクトラム強度を表している。この実験例では当初の指向角を−20°、当初のアルゴリズムをBeamformer法アルゴリズム、走査ピッチを2°としている。また、ピーク方位の検知により切り替えるアルゴリズムをCapon法アルゴリズム、走査ピッチを0.1°としている。また、実験環境における到来波の到来方位を−5°、0°、10°としている。   FIG. 5 is a diagram showing an angular spectrum distribution in an experimental example, where the horizontal axis represents the angle and the vertical axis represents the spectrum intensity. In this experimental example, the initial directivity angle is −20 °, the initial algorithm is the Beamformer algorithm, and the scanning pitch is 2 °. Further, the algorithm for switching by detecting the peak direction is the Capon algorithm, and the scanning pitch is 0.1 °. In addition, the arrival directions of incoming waves in the experimental environment are set to −5 °, 0 °, and 10 °.

実験におけるレーダは、角度範囲−20°から−6°まで、順にBeamformer法アルゴリズムにより走査ピッチ2°で方位角を切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   The radar in the experiment calculated the spectrum intensity while switching the azimuth at a scanning pitch of 2 ° by the Beamformer algorithm in order from the angle range of −20 ° to −6 °.

方位角−6°でのスペクトラム強度の算出後、最新の増加幅が前回の増加幅より小さくなり第3の条件を満たすことからピーク方位が近づくことを検知し、アルゴリズムをCapon法アルゴリズムに切り替え、走査ピッチを0.1°とした。次に、角度範囲−5.9°から−4.5°まで、順にCapon法アルゴリズムにより走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of -6 °, it detects that the latest increase width is smaller than the previous increase width and satisfies the third condition, so that the peak direction approaches, and the algorithm is switched to the Capon algorithm. The scanning pitch was 0.1 °. Next, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at the scanning pitch of 0.1 ° by the Capon algorithm in order from the angle range of −5.9 ° to −4.5 °.

方位角−4.5°でのスペクトラム強度の算出後、スペクトラム強度が、ピーク方位のスペクトラム強度に比べ3dB低下したことからピーク方位が遠のくことを検知し、アルゴリズムをBeamformer法アルゴリズムに切り替え、走査ピッチを2°とした。次に、角度範囲−2.5°のスペクトラム強度をBeamformer法アルゴリズムにより算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of -4.5 °, it is detected that the peak direction is far from the spectrum intensity, which is 3 dB lower than the spectrum intensity at the peak direction, and the algorithm is switched to the Beamformer algorithm, and the scanning pitch Was set to 2 °. Next, the spectrum intensity in the angle range of −2.5 ° was calculated by the Beamformer method algorithm.

方位角−2.5°でのBeamformer法によるスペクトラム強度の算出の結果、先のCapon法にて検出したピークを通過したにも関わらず、Capon法への切り替え前にBeamformer法で最後に検出したスペクトラム強度(ここでは方位角−6°でのスペクトラム強度)に比べて、今回(方位角−2.5°)のBeamformer法によるスペクトラム強度が大きいため、第4の条件を満足すると判定する。そして、次のピーク方位が近づくことを検知し、アルゴリズムをCapon法アルゴリズムに再び切り替え、走査ピッチを0.1°とした。次に、角度範囲−2.4°から0.5°まで、順にCapon法アルゴリズムにより走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   As a result of calculating the spectrum intensity by Beamformer method at azimuth angle -2.5 °, it was detected last by Beamformer method before switching to Capon method, even though it passed the peak detected by the previous Capon method. Compared with the spectrum intensity (here, the spectrum intensity at the azimuth angle of −6 °), the current spectrum intensity by the Beamformer method (azimuth angle of −2.5 °) is large, so it is determined that the fourth condition is satisfied. Then, it was detected that the next peak direction was approaching, the algorithm was switched again to the Capon method algorithm, and the scanning pitch was set to 0.1 °. Next, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at a scanning pitch of 0.1 ° by the Capon algorithm in order from an angle range of −2.4 ° to 0.5 °.

方位角0.5°でのスペクトラム強度の算出後、ピーク方位のスペクトラム強度に比べ3dB低下したことからピーク方位が遠のくことを検知し、アルゴリズムをBeamformer法アルゴリズムに切り替え、走査ピッチを2°とした。次に、角度範囲2.5°から8.5°まで、順にBeamformer法アルゴリズムにより走査ピッチ2°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of 0.5 °, it was detected that the peak azimuth was far from 3 dB lower than the spectrum intensity of the peak azimuth, and the algorithm was switched to the Beamformer algorithm, and the scanning pitch was set to 2 °. . Next, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at a scanning pitch of 2 ° by the Beamformer algorithm in order from the angle range of 2.5 ° to 8.5 °.

方位角8.5°でのスペクトラム強度の算出後、最新の増加幅が前回の増加幅より小さくなり第3の条件を満たすことから次のピーク方位が近づくことを検知し、アルゴリズムをCapon法アルゴリズムに切り替え、走査ピッチを0.1°とした。次に、角度範囲8.6°から10.5°まで、順にCapon法アルゴリズムにより走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of 8.5 °, it detects that the next peak direction is approaching because the latest increase width is smaller than the previous increase width and satisfies the third condition, and the algorithm is the Capon algorithm The scanning pitch was set to 0.1 °. Next, the spectrum intensity was calculated from the angle range 8.6 ° to 10.5 ° while switching the azimuth angle θ at a scanning pitch of 0.1 ° by the Capon algorithm.

方位角10.5°でのスペクトラム強度の算出後、ピーク方位のスペクトラム強度に比べ3dB低下したことからピーク方位が遠のくことを検知し、アルゴリズムをBeamformer法アルゴリズムに切り替え、走査ピッチを2°とした。そして、角度範囲12.5°から18.5°まで、順にBeamformer法アルゴリズムにより走査ピッチ2°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of 10.5 °, it was detected that the peak azimuth was far from 3 dB lower than the spectrum intensity of the peak azimuth, the algorithm was switched to the Beamformer algorithm, and the scanning pitch was set to 2 °. . Then, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at the scanning pitch of 2 ° by the Beamformer algorithm in order from the angle range of 12.5 ° to 18.5 °.

この実験例に示すように、本実施形態のレーダでは、到来波の到来方位を高精度に推定し、且つ、Capon法アルゴリズムの処理数と、細かい走査ピッチでの処理数とをともに抑制できるものである。   As shown in this experimental example, in the radar according to this embodiment, the arrival direction of the incoming wave can be estimated with high accuracy, and both the number of processes of the Capon algorithm and the number of processes at a fine scanning pitch can be suppressed. It is.

なお、以上の実施形態ではピーク方位が近づくことを検知して、走査ピッチと到来方位推定アルゴリズムとをともに切り替える構成を説明したが、走査ピッチのみを切り替えるように構成してもよい。
また、本実施形態では第4の条件を、Beamformer法によるスペクトラム強度の算出の結果同士を比較するものとしたが、Beamformer法によるスペクトラム強度とCapon法でのスペクトラム強度とのスケーリングを揃えておき、Beamformer法によるスペクトラム強度の算出の結果とCapon法によるスペクトラム強度の算出の結果とを比較するようにしてもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the peak azimuth is detected and the scan pitch and the arrival azimuth estimation algorithm are both switched has been described. However, only the scan pitch may be switched.
In the present embodiment, the fourth condition is to compare the results of the calculation of the spectrum intensity by the Beamformer method. However, the scaling of the spectrum intensity by the Beamformer method and the spectrum intensity by the Capon method is aligned, The calculation result of the spectrum intensity by the Beamformer method may be compared with the calculation result of the spectrum intensity by the Capon method.

また、本実施形態のアレイアンテナは等間隔に素子アンテナが配置されたものであるが、それ以外にも、素子アンテナが不等間隔に配置されたアレイアンテナを用いてもよい。また、送信アンテナでなく受信アンテナにアレイアンテナを用いてもよい。   Moreover, although the array antenna of this embodiment is an element antenna arrange | positioned at equal intervals, you may use the array antenna in which the element antenna was arrange | positioned at unequal intervals besides that. Further, an array antenna may be used as a reception antenna instead of a transmission antenna.

次に、本発明の第3の実施形態について図6〜図8に基づいて説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態のレーダは第1の実施形態のレーダと略同様な構成であるが、信号処理回路で行う到来方位推定処理とピーク接近検知処理とピーク通過検知処理との処理内容が異なる。   The radar according to the present embodiment has substantially the same configuration as the radar according to the first embodiment, but the processing contents of the arrival direction estimation process, the peak approach detection process, and the peak passage detection process performed by the signal processing circuit are different.

図6に示す本実施形態の到来方位推定処理では、ピーク方位が近づくことを検知すると、走査ピッチの切り替えを行う。なお、アルゴリズムはCapon法で固定とする。   In the arrival direction estimation processing of the present embodiment shown in FIG. 6, when it is detected that the peak direction is approaching, the scanning pitch is switched. The algorithm is fixed by the Capon method.

ここでは、最初にスペクトラム強度の検出を行う方位角(θ)を−20°とし、走査ピッチΔθを1°として説明する。   Here, an explanation will be made assuming that the azimuth angle (θ) for detecting the spectrum intensity first is −20 ° and the scanning pitch Δθ is 1 °.

(S51)Capon法アルゴリズムで、まず特定の方位角θのウェイトベクトルを算出し、各チャンネルの受信信号にウェイトベクトルを乗算して、重み付けし、即ち各チャンネルの受信信号の振幅と位相とを変換し、方位角θを指向方位とした場合の受信信号強度を算出する。そして、この受信信号強度を正規化してスペクトラム強度Siを算出する。 (S51) First, a weight vector of a specific azimuth angle θ is calculated by the Capon algorithm, and the received signal of each channel is multiplied and weighted, that is, the amplitude and phase of the received signal of each channel are converted. Then, the received signal strength is calculated when the azimuth angle θ is the directional direction. Then, the received signal strength is normalized to calculate the spectrum strength S i .

(S52)各方位角を指向方位としたスペクトラム強度を算出するごとに、以前に算出した指向方位のスペクトラム強度と最新の指向方位のスペクトラム強度との比較からピーク方位が近づくことを検知する。本実施形態のレーダ装置の場合、具体的にはスペクトラム強度の増加幅が以前より大きくなるという条件(第1の条件)と、スペクトラム強度の増加幅が所定の閾値より大きいという条件(第2の条件)とを用いて、ピーク方位が近づいていることを判定する。 (S52) Each time the spectrum intensity with each azimuth as the directional azimuth is calculated, it is detected that the peak azimuth is approaching from the comparison between the previously calculated directional azimuth spectrum intensity and the latest directional azimuth spectrum intensity. In the case of the radar apparatus according to the present embodiment, specifically, a condition that the spectrum intensity increase range is larger than before (first condition), and a condition that the spectrum intensity increase range is larger than a predetermined threshold (second condition). To determine whether the peak direction is approaching.

スペクトラム強度の増加幅が以前より大きいという第1の条件はピーク初期の状態であることを検知するためのものであり、スペクトラム強度の増加幅が所定の閾値より大きいという第2の条件は、急峻なスペクトラム強度の変化を伴うピークが近づくことを判定するためのものである。これらの条件をともに用いることにより、ノイズ等による誤検出を防いで、確実にピーク方位を検出する。   The first condition that the increase in the spectrum intensity is larger than before is for detecting that the peak is in the initial state, and the second condition that the increase in the spectrum intensity is larger than the predetermined threshold is steep. This is for determining that a peak accompanying a change in spectrum intensity is approaching. By using both of these conditions, erroneous detection due to noise or the like is prevented, and the peak direction is reliably detected.

(S53,S54)ピーク方位が近づいていれば、次に、以前に算出した指向方位のスペクトラム強度と最新の指向方位のスペクトラム強度との比較からピーク方位が遠のくことを検知する。本実施形態のレーダ装置の場合、具体的には、ピーク方位を通過するたびに、ピーク方位が遠のいていると検知する。このピーク通過検知処理については後述する。 (S53, S54) If the peak azimuth is approaching, it is next detected that the peak azimuth is far from the comparison between the previously calculated directional azimuth spectrum intensity and the latest directional azimuth spectrum intensity. In the case of the radar apparatus of the present embodiment, specifically, every time the peak direction is passed, it is detected that the peak direction is far. This peak passage detection process will be described later.

(S55,S57)ピーク方位が遠のいていれば、走査ピッチを粗く(Δθ=1°)して、以降のスペクトラム強度の算出を行う。   (S55, S57) If the peak azimuth is far, the scanning pitch is coarse (Δθ = 1 °), and the subsequent spectrum intensity is calculated.

(S55,S56)ピーク方位が遠のいていなければ、走査ピッチを細かいまま、以降のスペクトラム強度の算出を行う。   (S55, S56) If the peak azimuth is not far, the subsequent spectrum intensity is calculated while keeping the scanning pitch fine.

このような処理により、方位角θを走査ピッチΔθで切り替えてスペクトル強度の算出を繰り返し、任意の方位角を指向方位としたスペクトラム強度の角度分布を算出していく。   By such processing, the calculation of the spectrum intensity is repeated by switching the azimuth angle θ with the scanning pitch Δθ, and the angular distribution of the spectrum intensity with the arbitrary azimuth angle as the directional direction is calculated.

次に、信号処理回路9で、スペクトラム強度のピーク方位が近づいていることを検知するピーク接近検知処理について、図7(A)に基づいて説明する。   Next, the peak approach detection process in which the signal processing circuit 9 detects that the peak direction of the spectrum intensity is approaching will be described with reference to FIG.

(S61)まず前回に算出したスペクトラム強度Si-1と最新のスペクトラム強度Siとの差から、最新のスペクトラム強度の傾きΔSiを算出する。 (S61) First, the slope ΔS i of the latest spectrum intensity is calculated from the difference between the spectrum intensity S i-1 calculated last time and the latest spectrum intensity S i .

(S62)また、前回に算出したスペクトラム強度Si-1と前々回に算出したスペクトラム強度Si-2の差から、前回のスペクトラム強度の傾きΔSi-1を算出する。 (S62) The slope ΔS i-1 of the previous spectrum intensity is calculated from the difference between the spectrum intensity S i-1 calculated last time and the spectrum intensity S i-2 calculated last time.

(S63,S64)また、最新の傾きΔSiと前回の傾きΔSi-1がともに正であり、最新の傾きΔSiが、前回の傾きΔSi-1よりも大きいという第1の条件および指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が閾値(α)を超えて変化するという第2の条件をクリアすれば、ピーク方位が近づいていると判定する。そうでなければ、ピーク方位が近づいていないと判定する。 (S63, S64) Further, the first condition and the directivity that both the latest slope ΔS i and the previous slope ΔS i-1 are positive and the latest slope ΔS i is larger than the previous slope ΔS i-1. If the second condition that the increase width of the received signal intensity before and after the azimuth switching changes exceeding the threshold (α) is cleared, it is determined that the peak azimuth is approaching. Otherwise, it is determined that the peak direction is not approaching.

このような処理により、本実施形態のレーダでは、ピーク方位が近づいていることを検知し、ピーク方位の接近をトリガとして走査ピッチの切り替えを行う。   Through such processing, the radar according to the present embodiment detects that the peak direction is approaching, and switches the scanning pitch using the approach of the peak direction as a trigger.

また、スペクトラム強度のピーク方位が遠のくことを検知するピーク通過検知処理について、図7(B)に基づいて説明する。   A peak passage detection process for detecting that the peak direction of the spectrum intensity is far will be described with reference to FIG.

(S71)信号処理回路9は、まずスペクトラム強度が減少しているかを調べ、減少していなければピークは遠のいていないと判定する。 (S71) First, the signal processing circuit 9 checks whether or not the spectrum intensity has decreased, and if not, determines that the peak is not far away.

(S72)スペクトラム強度が減少していれば、次に、直前のピーク方位のスペクトラム強度Speakと今回のスペクトラム強度Siとを比較し、低下しているかを調べ、低下していればピークは遠のいていると判定し、低下していなければピークは遠のいていないと判定する。 (S72) If the spectrum intensity has decreased, then the spectrum intensity S peak of the immediately previous peak direction is compared with the current spectrum intensity S i to check whether it has decreased, and if it has decreased, the peak It is determined that the object is far away, and if it is not lowered, it is determined that the peak is not distant.

このような処理により、本実施形態のレーダでは、ピーク方位が遠のくことを検知し、ピークの遠のきをトリガとして走査ピッチの切り替えを行う。   By such processing, the radar according to the present embodiment detects that the peak direction is far and switches the scanning pitch using the far peak as a trigger.

このように、本実施形態のレーダ50は、ピーク方位が近づいていることを検知し、ピーク方位が近づくことにより走査ピッチを細かくするので、物標が存在する方位に対して到来方位の推定精度を高めるとともに、全方位に対しての到来方位の推定の計算量を抑制できる。   As described above, the radar 50 according to the present embodiment detects that the peak azimuth is approaching, and finer the scanning pitch by approaching the peak azimuth, so that the arrival azimuth estimation accuracy with respect to the azimuth where the target exists is In addition, it is possible to suppress the calculation amount of the estimation of the arrival direction for all directions.

ここで、図8に基づいて、本実施形態のレーダを用いてスペクトラム強度を取得した実験結果の例を用いて、上記処理について説明する。   Here, based on FIG. 8, the above process will be described using an example of an experimental result obtained by acquiring the spectrum intensity using the radar of the present embodiment.

図8は実験例での角度スペクトラム分布を示す図であり、横軸に指向角を縦軸にスペクトラム強度を表している。この実験例はCapon法アルゴリズムにより到来方位を推定している。また、当初の指向角を−20°、走査ピッチを1°としている。また、ピーク方位の検知により切り替える走査ピッチを0.1°としている。また、実験環境における到来波の到来方位を−5°、0°、10°としている。   FIG. 8 is a diagram showing the angular spectrum distribution in the experimental example, where the horizontal axis represents the directivity angle and the vertical axis represents the spectrum intensity. In this experimental example, the direction of arrival is estimated by the Capon algorithm. The initial directivity angle is set to -20 ° and the scanning pitch is set to 1 °. In addition, the scanning pitch to be switched by detecting the peak direction is set to 0.1 °. In addition, the arrival directions of incoming waves in the experimental environment are set to −5 °, 0 °, and 10 °.

まず、角度範囲−20°から−7°まで、順に走査ピッチ1°で方位角を切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   First, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle in order from the angle range of −20 ° to −7 ° at a scanning pitch of 1 °.

方位角−7°でのスペクトラム強度の算出後、最新の増加幅が前回の増加幅より大きくなり第1の条件を満たし、また最新の増加幅が閾値より大きくなり第2の条件を満たすことからピーク方位が近づいていることを検知し、走査ピッチを0.1°とした。角度範囲−6.9°から−4.9°まで、順に走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at the azimuth angle of -7 °, the latest increase width is larger than the previous increase width and satisfies the first condition, and the latest increase width is larger than the threshold value and satisfies the second condition. It was detected that the peak direction was approaching, and the scanning pitch was set to 0.1 °. The spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ in order from the angle range −6.9 ° to −4.9 ° at a scanning pitch of 0.1 °.

方位角−4.9°でのスペクトラム強度の算出後、ピーク方位が遠のくことを検知し、走査ピッチを1°とした。次に、角度範囲−3.9°から−0.9°まで走査ピッチ1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of -4.9 °, it was detected that the peak azimuth was far and the scan pitch was set to 1 °. Next, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at an angle range of −3.9 ° to −0.9 ° at a scanning pitch of 1 °.

方位角−0.9°でのスペクトラム強度の算出後、最新の増加幅が前回の増加幅より大きくなり第1の条件を満たし、また最新の増加幅が閾値より大きくなり第2の条件を満たすことからピーク方位が近づいていることを検知し、走査ピッチを0.1°とした。角度範囲−1.0°から0.1°まで、順に走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at the azimuth angle of −0.9 °, the latest increase width becomes larger than the previous increase width and satisfies the first condition, and the latest increase width becomes larger than the threshold and satisfies the second condition. Therefore, it was detected that the peak direction was approaching, and the scanning pitch was set to 0.1 °. The spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ at an angle range of −1.0 ° to 0.1 ° in order at a scanning pitch of 0.1 °.

方位角0.1°でのスペクトラム強度の算出後、ピーク方位が遠のくことを検知し、走査ピッチを1°とした。次に、角度範囲1.1°から9.1°まで、順に走査ピッチ1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at an azimuth angle of 0.1 °, it was detected that the peak azimuth was far and the scanning pitch was set to 1 °. Next, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ in order from the angle range 1.1 ° to 9.1 ° at a scanning pitch of 1 °.

方位角9.1°でのスペクトラム強度の算出後、最新の増加幅が前回の増加幅より大きくなり第1の条件を満たし、また最新の増加幅が閾値より大きくなり第2の条件を満たすことからピーク方位が近づいていることを検知し、走査ピッチを0.1°とした。角度範囲9.2°から10.1°まで、順に走査ピッチ0.1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at the azimuth angle of 9.1 °, the latest increase is larger than the previous increase and satisfies the first condition, and the latest increase is greater than the threshold and satisfies the second condition. From this, it was detected that the peak direction was approaching, and the scanning pitch was set to 0.1 °. The spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ in order from the angle range 9.2 ° to 10.1 ° at a scanning pitch of 0.1 °.

方位角10.1°でのスペクトラム強度の算出後、ピーク方位が遠のくことを検知し、走査ピッチを1°とした。そして、角度範囲11.1°から19.1°まで、順に走査ピッチ1°で方位角θを切り替えながらスペクトラム強度を算出した。   After calculating the spectrum intensity at the azimuth angle of 10.1 °, it was detected that the peak azimuth was far away, and the scanning pitch was set to 1 °. Then, the spectrum intensity was calculated while switching the azimuth angle θ in order from the angle range 11.1 ° to 19.1 ° at a scanning pitch of 1 °.

この実験例に示すように、本実施形態のレーダでは、高精度に到来波の到来方位を推定し、且つ、細かい走査ピッチでの処理数を効果的に抑制できるものである。   As shown in this experimental example, in the radar according to the present embodiment, the arrival direction of the incoming wave can be estimated with high accuracy and the number of processes at a fine scanning pitch can be effectively suppressed.

なお、以上の処理によりピーク方位が近づくことを検知する以外に、前述したようにスペクトラム強度の増加幅が、以前の指向方位への切り替え間でのスペクトラム強度の増加幅より小さいことを検出して、ピーク方位が近づくと判定するようにしても良い。その場合、簡易な計算であっても、より的確にピーク方位が近づくことを検知できる。   In addition to detecting that the peak azimuth is approaching by the above processing, as described above, it is detected that the increase in spectrum intensity is smaller than the increase in spectrum intensity during switching to the previous directional direction. Alternatively, it may be determined that the peak direction is approaching. In that case, even if it is simple calculation, it can detect that a peak direction approaches more correctly.

なお、本実施例では、角度分解能が優れた到来方位推定法(Capon法)を用いたため、計算量は増加するが高精度に計測が行える。仮に、角度分解能が劣る到来方位推定法(Beamformer法)を用いれば、ハードウェア処理で実現する場合には回路規模を抑制でき、ソフトウェア処理によって実現する場合にはプログラム容量を削減できる。   In this embodiment, since the arrival direction estimation method (Capon method) with excellent angular resolution is used, the calculation amount increases, but the measurement can be performed with high accuracy. If the arrival direction estimation method (Beamformer method) with inferior angular resolution is used, the circuit scale can be suppressed when implemented by hardware processing, and the program capacity can be reduced when implemented by software processing.

また、切り替える走査ピッチの設定は、用いる到来推移推定法の角度分解能に従って設定し、ピーク方位の検知漏れが無いようにすると好適である。その場合、高分解能な到来方位推定法を用いるときには比較的細かい走査ピッチとし、低分解能な到来方位推定法を用いるときには比較的粗い走査ピッチとしても良い。到来方位推定法の種類と走査ピッチの組み合わせに関しては、ピーク方位の検知漏れが無いようにしながら、十分な角度分解能と計算量の低減ができるよう、設定を調整することが好適である。   The scan pitch to be switched is preferably set in accordance with the angular resolution of the arrival transition estimation method to be used so that there is no omission of detection of the peak direction. In this case, a relatively fine scanning pitch may be used when a high-resolution arrival direction estimation method is used, and a relatively coarse scanning pitch may be used when a low-resolution arrival direction estimation method is used. With regard to the combination of the type of arrival direction estimation method and the scanning pitch, it is preferable to adjust the setting so that sufficient angular resolution and reduction of calculation amount can be achieved while preventing detection of peak direction.

第1の実施形態のレーダの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the radar of 1st Embodiment. 同実施形態のレーダにおける到来方位を推定する処理フローである。It is a processing flow which estimates the arrival direction in the radar of the embodiment. 同実施形態のレーダにおけるピーク方位を検知する処理フローである。It is a processing flow which detects the peak direction in the radar of the embodiment. 第2の実施形態のレーダにおけるピーク方位を検知する処理フローである。It is a processing flow which detects the peak direction in the radar of 2nd Embodiment. 同実施形態のレーダの実験結果を説明する図である。It is a figure explaining the experimental result of the radar of the embodiment. 第3の実施形態のレーダにおける到来方位を推定する処理フローである。It is a processing flow which estimates the arrival direction in the radar of 3rd Embodiment. 同実施形態のレーダにおけるピーク方位を検知する処理フローである。It is a processing flow which detects the peak direction in the radar of the embodiment. 同実施形態のレーダの実験結果を説明する図である。It is a figure explaining the experimental result of the radar of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1−受信アンテナ
2−素子アンテナ
3−スイッチ回路
4−VCO
5−分岐回路
6−LNA
7−ミキサ
8−IFアンプ
9−信号処理回路
10−アレイアンテナ
50−レーダ
1-receiving antenna 2-element antenna 3-switch circuit 4-VCO
5-branch circuit 6-LNA
7-mixer 8-IF amplifier 9-signal processing circuit 10-array antenna 50-radar

Claims (9)

アレイアンテナの各素子アンテナを介した送信または受信により得た素子アンテナごとの受信信号に基づいて、所定の指向特性で任意の指向方位の受信信号強度を算出し、前記指向方位を所定の走査ピッチで切り替えて得られる指向方位ごとの受信信号強度に基づいて到来波の到来方位を推定するレーダにおいて、
前記指向方位の切り替えごとに、切り替えた指向方位での受信信号強度とそれ以前の指向方位での受信信号強度とに基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知するピーク検知手段と、
前記ピーク検知手段により受信信号強度の前記ピーク方位が近づくことを検知すると、それ以後の角度分解能を高く変更する分解能変更手段と、を備えるレーダ。
Based on the received signal for each element antenna obtained by transmission or reception via each element antenna of the array antenna, the received signal strength of an arbitrary directional direction is calculated with a predetermined directional characteristic, and the directional direction is set to a predetermined scanning pitch. In the radar that estimates the arrival direction of the incoming wave based on the received signal strength for each directivity direction obtained by switching at
Peak detection means for detecting that the peak azimuth of the received signal strength is approached based on the received signal strength in the switched directional azimuth and the received signal strength in the previous directional azimuth each time the directional azimuth is switched,
A radar comprising: resolution changing means for changing the angle resolution thereafter when the peak detecting means detects that the peak direction of the received signal intensity approaches.
前記分解能変更手段は、前記走査ピッチを細かいものに変更することで角度分解能を高く変更する請求項1に記載のレーダ。   The radar according to claim 1, wherein the resolution changing unit changes the angular resolution higher by changing the scanning pitch to a finer one. 前記分解能変更手段は、前記指向特性を異ならせることで角度分解能を高く変更する請求項1または2に記載のレーダ。   The radar according to claim 1, wherein the resolution changing unit changes the angular resolution higher by changing the directivity characteristics. 前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、以前の指向方位の切り替えの間での受信信号強度の増加幅よりも大きく変化するという第1の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する請求項1〜3のいずれかに記載のレーダ。   The peak detection means has a first condition that an increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity changes more than an increase width of the received signal strength during the previous switching of the directivity. The radar according to claim 1, wherein the radar detects that the peak direction of the received signal strength is approaching based on the radar signal. 前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、閾値を超えて変化するという第2の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する請求項1〜4のいずれかに記載のレーダ。   The peak detecting means detects that the peak direction of the received signal strength approaches based on a second condition that the increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity direction changes beyond a threshold value. The radar according to any one of claims 1 to 4. 前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、以前の指向方位の切り替えの間での受信信号強度の増加幅よりも小さく変化するという第3の条件に基づいて、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する請求項1〜3のいずれかに記載のレーダ。 The peak detection means has a third condition that an increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity direction changes smaller than an increase width of the received signal strength during the previous switching of the directivity direction. The radar according to claim 1 , wherein the radar detects that the peak direction of the received signal strength is approaching based on the radar signal. 前記ピーク検知手段は、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の増加幅が、まず前記第1の条件を満足し、その後、以前の指向方位の切り替えの間での受信信号強度の増加幅よりも小さく変化するという第3の条件を満足することにより、受信信号強度のピーク方位が近づくことを検知する請求項4に記載のレーダ。 In the peak detection means, the increase width of the received signal strength before and after the switching of the directivity direction first satisfies the first condition, and then the increase of the received signal strength during the previous switching of the directivity direction 5. The radar according to claim 4, wherein when the third condition of changing smaller than the width is satisfied, it is detected that the peak direction of the received signal intensity approaches. 前記ピーク検知手段は、受信信号強度のピーク方位が遠のくことを検知する通過検出手段を備え、
前記分解能変更手段は、前記ピーク検知手段により前記ピーク方位が遠のくことを検知した後、角度分解能を低く変更する請求項4〜7のいずれかに記載のレーダ。
The peak detection means comprises passage detection means for detecting that the peak direction of the received signal strength is far away,
The radar according to any one of claims 4 to 7 , wherein the resolution changing means changes the angular resolution low after detecting that the peak direction is far away by the peak detecting means.
前記ピーク検知手段は、前記第1乃至第3の条件のいずれかを用いてピーク方位が近づくことを検知し、その後、前記通過検出手段を用いてピーク方位が遠のくことを検知し、その後、前記指向方位の切り替えの前後での受信信号強度の減少幅が閾値より小さい、または、前記指向方位の切り替えの前後で受信信号強度が増加するという第4の条件に基づいて、次のピーク方位が近づくことの検知を行う請求項8に記載のレーダ。   The peak detection means detects that the peak azimuth is approaching using any of the first to third conditions, then detects that the peak azimuth is far away using the passage detection means, and then The next peak direction approaches on the basis of the fourth condition that the decrease width of the received signal strength before and after the switching of the directional direction is smaller than the threshold or the received signal strength increases before and after the switching of the directional direction. The radar according to claim 8 which detects this.
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