JP5029045B2 - Radar system and transmitter and receiver used therefor - Google Patents

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Description

本発明はレーダシステム及びそれに用いる送信機並びに受信機に関し、特に相対距離及び相対速度測定機能と無線通信機能とを有するレーダシステム及びそれに用いる送信機並びに受信機に関するものである。   The present invention relates to a radar system and a transmitter and a receiver used therefor, and more particularly to a radar system having a relative distance and relative speed measuring function and a wireless communication function, and a transmitter and a receiver used therefor.

近年、交通の安全性を高めるため、自動車に搭載したレーダによって自車両と前後左右車両との間の相対距離及び相対速度の計測を行い、その情報を基に運転手を支援する安全運転システムの開発が進められている。更には、車両と車両との間の通信を利用して、運転手や車両の状態に関する情報や、自車両からは死角に位置する周辺状況の情報を通信することにより、周りの車両の動きを予測し、かつ運転手へ次の行動を示す支援システムの開発が進められている。 Safe driving system in recent years, in order to increase traffic safety, which performs a relative distance and the measurement of the relative velocity between the vehicle and the front and rear, right and left of the vehicle by the radar mounted on a vehicle, to support the driver on the basis of the information Development is underway. Furthermore, using the communication between the vehicles, information on the driver and the state of the vehicle, and information on the surrounding situation located in the blind spot from the own vehicle is communicated, so that the movement of the surrounding vehicles can be controlled. Support systems are being developed to predict and show the next action to the driver.

このようなシステムを実現するためには、相対距離及び相対速度の計測(以下、単に測距と呼ぶ)と無線通信とが同時に行えることが重要であり、そのための技術として、例えば、特許文献1に記載の車々間UWB(Ultra WideBand)無線通信システムがあげられる。このシステムでは、超極細パルスを用いて高速データ通信を行う他、超極細パルスの特徴の一つである高い時間分解能を生かして車々間の距離を測定するものである。このシステムでは、車々間の高速データ通信を目的としているために、自車両と近距離に位置する車両との間の通信及び測距に使用される。   In order to realize such a system, it is important that measurement of relative distance and relative speed (hereinafter simply referred to as distance measurement) and wireless communication can be performed at the same time. Vehicle-to-vehicle UWB (Ultra WideBand) wireless communication system. In this system, not only high-speed data communication is performed using ultra-fine pulses, but also the distance between vehicles is measured by taking advantage of high time resolution, which is one of the features of ultra-fine pulses. Since this system is intended for high-speed data communication between vehicles, it is used for communication and distance measurement between the host vehicle and a vehicle located at a short distance.

一方、自車両と遠距離に位置する車両との間の相対距離の計測には、雨、霧等が存在する悪天候でも、減衰量が小さくかつ直進性に優れたミリ波が利用される。測距システムでは、周波数変調された信号が利用される。自車両から送信された信号は、他車両で反射されて自車両で受信され、受信された反射信号と送信信号とが比較されて、その周波数変位と位相差とから、相対距離及び相対速度が計測されるようになっている。   On the other hand, for measurement of the relative distance between the host vehicle and a vehicle located at a long distance, millimeter waves with small attenuation and excellent straightness are used even in bad weather such as rain and fog. In the ranging system, a frequency-modulated signal is used. The signal transmitted from the host vehicle is reflected by the other vehicle and received by the host vehicle. The received reflected signal and the transmitted signal are compared, and the relative distance and relative speed are determined from the frequency displacement and the phase difference. It has come to be measured.

更に、ミリ波帯は、使用できる帯域幅が広いという特徴を有しており、高速データ通信が可能な周波数帯である。ミリ波帯を利用した無線通信システムでは、UWB無線通信システムを利用した場合とは異なり、遠距離に位置する車両間との高速データ通信が可能となる。例えば、特許文献2に記載のミリ波無線通信システムの車々間通信への適用が提案されている。また、関連する技術として、特許文献3,4に記載の技術もある。   Furthermore, the millimeter wave band has a feature that a usable bandwidth is wide, and is a frequency band in which high-speed data communication is possible. In the wireless communication system using the millimeter wave band, unlike the case of using the UWB wireless communication system, high-speed data communication between vehicles located at a long distance is possible. For example, application of the millimeter wave radio communication system described in Patent Document 2 to inter-vehicle communication has been proposed. Further, as related techniques, there are also techniques described in Patent Documents 3 and 4.

特開2004−258009号公報JP 2004-258209 A 特開2002−246921号公報JP 2002-246922 A 特開2002−267743号公報JP 2002-267743 A 特開2005−092415号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-092415

しかしながら、上述のミリ波を利用した測距システムと無線通信システムとを構築した場合、それぞれのシステムに対して無線機が必要であり、システムが大型化する他に、高価なミリ波発振器が複数台必要となるため、車両価格の上昇を招いてしまう。更には、測距用信号と無線通信用の信号を無相関で送信するために、信号の干渉や混信によって通信品質を劣化させる可能性や、相対距離および相対速度の計測を誤る可能性が生じる。   However, when the distance measuring system and the wireless communication system using the above-described millimeter wave are constructed, a wireless device is required for each system. In addition to an increase in the size of the system, there are a plurality of expensive millimeter wave oscillators. This will cause the vehicle price to rise. Furthermore, since the distance measurement signal and the wireless communication signal are transmitted uncorrelated, there is a possibility that the communication quality may be deteriorated due to signal interference or interference, and the relative distance and relative speed may be erroneously measured. .

特許文献3,4では、レーダ波と通信波とを同時に無線伝送する技術が開示されているが、送信機と受信機との間で同期を確立することが必要であり、よって、同期確立のための機能を付加することになって構成が複雑化し、車両価格の上昇を招来することになる。   Patent Documents 3 and 4 disclose a technique for wirelessly transmitting a radar wave and a communication wave at the same time, but it is necessary to establish synchronization between the transmitter and the receiver. Therefore, the configuration becomes complicated and the vehicle price increases.

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、通信品質の劣化を抑えかつ小型とすることが可能なレーダシステム及びそれに用いる送信機並びに受信機を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a radar system capable of suppressing deterioration in communication quality and reducing the size, and a transmitter and a receiver used therefor. Is to provide.

本発明によるレーダシステムは、
相対距離及び相対速度を計測するレーダシステムであって、
前記相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信部と、
相手送信部から送信された前記通信用信号と前記計測用信号とを受信して、受信した前記通信用信号と前記計測用信号との自乗検波により前記送信情報信号を検出する受信部と、
反射物からの反射により受信された前記計測用信号と前記送信部から送出する前記計測用信号とを比較して、前記反射物との相対距離及び相対速度を計測する測距部と、
を含むことを特徴とする。
A radar system according to the present invention comprises:
A radar system for measuring relative distance and relative velocity,
The frequency-modulated measurement signal and the transmission information signal for measuring the relative distance and the relative speed are converted into a radio frequency band communication signal using the frequency-modulated measurement signal as a local signal. A transmitter for transmitting the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between these signals is constant regardless of time ;
A receiving unit that receives the communication signal and the measurement signal transmitted from a counterpart transmission unit, and detects the transmission information signal by square detection of the received communication signal and the measurement signal;
A distance measurement unit that compares the measurement signal received by reflection from a reflection object and the measurement signal transmitted from the transmission unit, and measures a relative distance and a relative speed with the reflection object,
It is characterized by including.

本発明による送信機は、
相対距離及び相対速度を計測するレーダシステムにおける送信機であって、
前記相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信部を含むことを特徴とする。
The transmitter according to the present invention comprises:
A transmitter in a radar system that measures relative distance and relative velocity,
The frequency-modulated measurement signal and the transmission information signal for measuring the relative distance and the relative speed are converted into a radio frequency band communication signal using the frequency-modulated measurement signal as a local signal. And a transmitter that transmits the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between the two signals is constant regardless of time .

本発明による受信機は、
相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信機を有するレーダシステムにおける受信機であって、
相手の送信機から送信された前記通信用信号と前記計測用信号とを受信して、受信した前記通信用信号と前記計測用信号との自乗検波により前記送信情報信号を検出する検出手段を含むことを特徴とする。
A receiver according to the present invention comprises:
A frequency-modulated measurement signal and a transmission information signal for measuring relative distance and relative speed are converted into a communication signal in a radio frequency band using the frequency-modulated measurement signal as a local signal, A receiver in a radar system having a transmitter for transmitting the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between the two signals is constant regardless of time ,
Detecting means for receiving the communication signal and the measurement signal transmitted from a partner transmitter and detecting the transmission information signal by square detection of the received communication signal and the measurement signal; It is characterized by that.

本発明によれば、送信情報信号を周波数アップコンバートした測距用信号と、このアップコンバートによって生成された無線通信用信号を同時に送出し、受信車両では、受信したこれら2つの信号から自乗検波によって送信情報信号を復調するようにしたので、測距用信号と無線通信用信号の干渉や混信による無線通信品質の劣化を防ぐことができ、また、測距用信号と通信用信号を1つの送信機から送出することができるので、システムの小型化ができるという効果がある。   According to the present invention, a ranging signal obtained by frequency up-converting a transmission information signal and a radio communication signal generated by this up-conversion are simultaneously transmitted, and the receiving vehicle performs square detection from these two received signals. Since the transmission information signal is demodulated, it is possible to prevent degradation of the wireless communication quality due to interference and interference between the distance measurement signal and the wireless communication signal, and one transmission of the distance measurement signal and the communication signal. Since it can be sent out from the machine, the system can be downsized.

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態が適用されるシステム概略図である。本発明の実施の形態によるシステムは、車両1に搭載された送信側無線機2と、車両3に搭載された受信側無線機4とから構成される。以下の説明では、車両1から車両3へ通信を行うものとし、車両1が車両3との相対距離d及び相対速度vを計測するものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a system to which an embodiment of the present invention is applied. The system according to the embodiment of the present invention includes a transmission-side radio 2 mounted on the vehicle 1 and a reception-side radio 4 mounted on the vehicle 3. In the following description, it is assumed that communication is performed from the vehicle 1 to the vehicle 3, and the vehicle 1 measures the relative distance d and the relative speed v with the vehicle 3.

<第一の実施の形態>
図2は第一の実施の形態のブロック図であり、車両1に搭載された送信側無線機2の構成を示している。送信側無線機2は、送信部5と、測距部6と、制御部7とを含んで構成されている。送信部5は、送信情報信号生成部8と、周波数変調パルス信号発生器9と、電圧制御発振器10と、ミキサ11と、送信増幅器12と、送信アンテナ13とを有している。
<First embodiment>
FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment, and shows the configuration of the transmitter-side radio 2 mounted on the vehicle 1. The transmission-side radio 2 includes a transmission unit 5, a distance measurement unit 6, and a control unit 7. The transmission unit 5 includes a transmission information signal generation unit 8, a frequency modulation pulse signal generator 9, a voltage controlled oscillator 10, a mixer 11, a transmission amplifier 12, and a transmission antenna 13.

送信情報信号生成部8は、制御部7からの制御信号に従って、車両1の各所に設置したセンサーによって検知された、例えば、車両1が加速中や運転手が居眠りしそうであるといった、車両1や運転手に関する情報、そして車両1の後方からバイクが接近中であるといった車両1の周辺状況に関する情報を基に、車両3へ送信する送信情報信号(fIF)を生成してミキサ11へ出力する。 The transmission information signal generation unit 8 is detected by sensors installed in various places of the vehicle 1 according to the control signal from the control unit 7, for example, the vehicle 1 or the vehicle 1 is accelerating or the driver is likely to fall asleep. A transmission information signal (f IF ) to be transmitted to the vehicle 3 is generated and output to the mixer 11 based on the information on the driver and the information on the surrounding situation of the vehicle 1 such that the motorcycle is approaching from behind the vehicle 1. .

周波数変調パルス信号発生器9は、制御部7からの制御信号に従って、測距用信号を生成するための周期的なパルス信号を生成して電圧制御発振器10へ出力する。電圧制御発振器10は、周波数変調パルス発生器9からのパルス信号により、周期的に変化する測距用信号(fa ,fb )をミキサ11へ出力する。ミキサ11は、送信情報信号生成部8によって生成された送信信号を、電圧制御発振器10から入力される測距用信号で無線周波数帯へアップコンバートし、無線通信用信号(fa +fIF,fb +fIF)を生成する。ミキサ11は、無線通信用信号と送信情報信号をアップコンバートする際に使用した測距用信号(fa ,fb )をも、同時に送信増幅器12へ出力する。 The frequency modulation pulse signal generator 9 generates a periodic pulse signal for generating a ranging signal in accordance with a control signal from the control unit 7 and outputs it to the voltage controlled oscillator 10. The voltage-controlled oscillator 10 outputs the ranging signals (f a , f b ) that periodically change to the mixer 11 in response to the pulse signal from the frequency modulation pulse generator 9. The mixer 11 up-converts the transmission signal generated by the transmission information signal generation unit 8 to a radio frequency band using a ranging signal input from the voltage controlled oscillator 10 and generates a radio communication signal (f a + f IF , f b + f IF ). The mixer 11 also outputs the ranging signals (f a , f b ) used when up-converting the radio communication signal and the transmission information signal to the transmission amplifier 12 at the same time.

送信増幅器12は、ミキサ11から入力された測距用信号と無線通信用信号とを送信電力まで増幅し、送信アンテナ13へ出力する。送信アンテナ13は、送信増幅器12から入力された測距用信号と無線通信用信号とを、車両3へ向かって放射する。図3に、送信アンテナ13から放射される信号の時間変化を示している。測距用信号(fa ,fb )がその周波数を周期的に変化するのに伴って、無線通信用信号(fa +fIF,fb +fIF)の周波数も周期的に変化していることがわかる。更には、測距用信号と無線通信用信号の周波数差は、時間に関係なくfIFで一定となっている。 The transmission amplifier 12 amplifies the ranging signal and the wireless communication signal input from the mixer 11 to transmission power and outputs the amplified signal to the transmission antenna 13. The transmission antenna 13 radiates the distance measurement signal and the radio communication signal input from the transmission amplifier 12 toward the vehicle 3. FIG. 3 shows the time change of the signal radiated from the transmission antenna 13. Ranging signals (f a, f b) is accompanied to change its frequency periodically, wireless communication signals (f a + f IF, f b + f IF) has a frequency also changes periodically in I understand that. Furthermore, the frequency difference between the ranging signal and the wireless communication signal is constant at f IF regardless of time.

測距部6は、信号処理部14と、ミキサ15と、遅延時間計測部16と、周波数弁別器17と、帯域通過フィルタ(BPF)18と、低雑音増幅器19と、受信アンテナ20とを有している。車両3で反射した測距用信号(fa '',fb ''、以下、これらを反射測距用信号と呼ぶ)と、無線通信用信号(fa ''+fIF,fb ''+fIF、以下、これらを反射無線通信用信号と呼ぶ)は、受信アンテナ20で受信され、低雑音増幅器19で増幅された後、BPF18へ入力される。このとき、反射測距用信号及び反射無線通信用信号は、ドップラーシフトにより、送信した測距用信号及び無線通信用信号とは異なった周波数の信号へ変化している。 The distance measuring unit 6 includes a signal processing unit 14, a mixer 15, a delay time measuring unit 16, a frequency discriminator 17, a band pass filter (BPF) 18, a low noise amplifier 19, and a receiving antenna 20. is doing. Ranging signals reflected by the vehicles 3 (f a '', f b '', hereinafter these referred to as a reflected distance measuring signal) and a radio communication signal (f a '' + f IF , f b '' + F IF (hereinafter referred to as “reflection radio communication signals”) is received by the receiving antenna 20, amplified by the low noise amplifier 19, and then input to the BPF 18. At this time, the reflected distance measurement signal and the reflected wireless communication signal are changed to signals having different frequencies from the transmitted distance measurement signal and the wireless communication signal by Doppler shift.

その周波数変化量(fa ''−fa )は、
a ''−fa =fa ×(2v/c) ……(1)
で表される。ここで、車両3が車両1へ向かって相対速度vで進行していると仮定している。cは光の速度である。
The amount of frequency change (f a ″ −f a ) is
f a ″ −f a = f a × (2 v / c) (1)
It is represented by Here, it is assumed that the vehicle 3 is traveling toward the vehicle 1 at a relative speed v. c is the speed of light.

BPF18は図4に示す周波数特性が得られるように設計されており、反射無線通信用信号は遮断し、反射測距用信号のみを通過させる。BPF18を通過した反射測距用信号は2分配されて、ミキサ15と周波数弁別器17へ入力される。ミキサ15は、BPF18から入力された反射測距用信号と、送信部5を構成する電圧制御発振器10から入力される送信測距用信号とをミキシングし、これらの差周波数信号(fa ''−fa )を信号処理部14へ出力する。信号処理部14では、周波数差と、
v=(c/fa )×(fa ''−fa ) ……(2)
の式とから、相対速度を求めて出力することになる。
The BPF 18 is designed so as to obtain the frequency characteristics shown in FIG. 4, and the reflected wireless communication signal is cut off and only the reflected distance measuring signal is allowed to pass. The reflected distance measurement signal that has passed through the BPF 18 is divided into two and input to the mixer 15 and the frequency discriminator 17. The mixer 15 mixes the reflection distance measurement signal input from the BPF 18 and the transmission distance measurement signal input from the voltage controlled oscillator 10 constituting the transmission unit 5, and these difference frequency signals (f a ″). -F a ) is output to the signal processing unit 14. In the signal processing unit 14, the frequency difference and
v = (c / f a ) × (f a ″ −f a ) (2)
From this equation, the relative speed is obtained and output.

一方、周波数弁別器17は、BPF18から入力された反射測距用信号からパルス信号を生成して遅延時間計測部16へ供給する。遅延時間計測部16は、周波数変調パルス信号発生器9からのパルス信号と、周波数弁別器17から入力されたパルス信号間の遅延時間とを計測して、信号処理部14へ供給する。信号処理部14は、遅延時間を基に相対距離を求める。   On the other hand, the frequency discriminator 17 generates a pulse signal from the reflection distance measurement signal input from the BPF 18 and supplies the pulse signal to the delay time measurement unit 16. The delay time measuring unit 16 measures the pulse signal from the frequency modulation pulse signal generator 9 and the delay time between the pulse signals input from the frequency discriminator 17 and supplies the measured signal to the signal processing unit 14. The signal processing unit 14 obtains the relative distance based on the delay time.

図5は、遅延時間計測部16に入力されたパルス信号を時間に関してプロットした図である。反射測距用信号は車両3より反射して戻ってきているために、周波数変調パルス信号発生器9の信号よりも遅延していることがわかる。この遅延時間をtとすると、相対距離dは、
d=c×t/2 ……(3)
で求められる。
FIG. 5 is a diagram in which the pulse signal input to the delay time measuring unit 16 is plotted with respect to time. Since the reflected distance measurement signal is reflected from the vehicle 3 and returned, it can be seen that it is delayed from the signal of the frequency modulation pulse signal generator 9. If this delay time is t, the relative distance d is
d = c × t / 2 (3)
Is required.

図6は、車両3に搭載される受信側無線機4の機能ブロック図である。受信側無線機4は、受信部21と制御部22とを有している。受信部21は、受信アンテナ23と、低雑音増幅器24と、自乗検波器25と、受信信号処理部26とを有する。受信アンテナ23により受信された測距用信号(fa ’,fb ’、以下、これらを受信測距用信号を呼ぶ)と、無線通信用信号(fa ’+fIF,fb ’+fIF、以下、これらを受信無線通信用信号と呼ぶ)とは、低雑音増幅器24で増幅された後、自乗検波器25へ入力される。 FIG. 6 is a functional block diagram of the reception-side radio device 4 mounted on the vehicle 3. The reception-side radio device 4 includes a reception unit 21 and a control unit 22. The receiving unit 21 includes a receiving antenna 23, a low noise amplifier 24, a square detector 25, and a received signal processing unit 26. The received ranging signal by the receiving antenna 23 (f a ', f b ', hereinafter these call received ranging signal) and a radio communication signal (f a '+ f IF, f b' + f IF These are hereinafter referred to as reception radio communication signals) and are amplified by the low noise amplifier 24 and then input to the square detector 25.

自乗検波器25は、受信測距用信号と受信無線通信用信号とから送信情報信号を検波し、受信信号処理部26へ供給する。受信信号処理部26は、自乗検波器25から供給された送信情報信号を車両1の情報に変換し、運転手へ通知することになる。   The square detector 25 detects a transmission information signal from the received ranging signal and the received wireless communication signal and supplies the transmission information signal to the received signal processing unit 26. The reception signal processing unit 26 converts the transmission information signal supplied from the square detector 25 into information on the vehicle 1 and notifies the driver.

図7は、受信測距用信号と、受信無線通信用信号と、自乗検波器25の出力とを、時間に関してプロットした図である。受信測距用信号及び受信無線信号通信用信号は、周期的にその周波数を変化させているが、その周波数差はfIFと一定であるために、自乗検波によって送信情報信号を再現できることになる。 FIG. 7 is a diagram in which the received ranging signal, the received radio communication signal, and the output of the square detector 25 are plotted with respect to time. The frequency of the reception ranging signal and the reception radio signal communication signal is periodically changed, but since the frequency difference is constant with f IF , the transmission information signal can be reproduced by square detection. .

以上のように、送信側では、測距用信号と無線通信用信号を相関を同時に放射し、受信側では、これら二つの信号から送信信号を検波するようにしたので、測距用信号と無線通信信号との干渉などによる通信品質の劣化を抑えることができる他、これらの信号を一つの送信機から放射できるので、装置の小型化が実現できる。   As described above, the transmission side radiates the correlation between the ranging signal and the wireless communication signal at the same time, and the reception side detects the transmission signal from these two signals. In addition to suppressing deterioration in communication quality due to interference with communication signals, and the like, these signals can be radiated from one transmitter, so that the apparatus can be downsized.

〈第二の実施の形態〉
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図8は、車両1に搭載された送信側無線機2の機能ブロック図であり、図2と同等部分は同一符号により示している。送信側無線機2は、送信部5と、測距部6と、制御部7とを含む。送信部5は、送信情報信号生成部8と、周波数変調鋸波発生部27と、電圧制御発振信器10と、ミキサ11と、送信増幅器12と、方向性結合器28と、送信アンテナ13とを有する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a functional block diagram of the transmitting-side radio device 2 mounted on the vehicle 1, and the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The transmission-side radio device 2 includes a transmission unit 5, a distance measurement unit 6, and a control unit 7. The transmission unit 5 includes a transmission information signal generation unit 8, a frequency modulation sawtooth wave generation unit 27, a voltage controlled oscillator 10, a mixer 11, a transmission amplifier 12, a directional coupler 28, and a transmission antenna 13. Have

送信情報信号生成部8は、第一の実施の形態と同様に、車両3へ送信する信号を生成ししてミキサ11へ出力する。周波数変調鋸波発生器27は、制御部7からの制御信号に従って、測距用信号を生成するための周期Tの鋸波状の信号(図9参照)を生成して電圧制御発振器10へ出力する。電圧制御発振器10は、周波数変調鋸波発生器27からの信号により、周期的に変化する測距用信号(LO)をミキサ11へ出力する。このとき、測距用信号の周波数はfLO1 〜fLO2 まで、時間に対して線形に変化する。 The transmission information signal generation unit 8 generates a signal to be transmitted to the vehicle 3 and outputs it to the mixer 11 as in the first embodiment. The frequency modulation sawtooth generator 27 generates a sawtooth signal (see FIG. 9) having a period T for generating a distance measurement signal in accordance with a control signal from the control unit 7 and outputs the sawtooth signal to the voltage controlled oscillator 10. . The voltage controlled oscillator 10 outputs a ranging signal (LO) that periodically changes to the mixer 11 in response to a signal from the frequency modulation sawtooth generator 27. At this time, the frequency of the ranging signal changes linearly with respect to time from f LO1 to f LO2 .

ミキサ11は、送信情報信号生成部8によって生成された送信信号を、電圧制御発振器10から入力される測距用信号で無線周波数帯へアップコンバートして無線通信用(RF)を生成する。ミキサ11は、無線通信用信号と送信情報信号とをアップコンバートする際に使用した測距用信号をも、同時に送信増幅器12へ出力する。送信増幅器12は、ミキサ11から入力された測距用信号と無線通信用信号とを所定の電力まで増幅し、方向性結合器28へ出力する。   The mixer 11 up-converts the transmission signal generated by the transmission information signal generation unit 8 to a radio frequency band using a ranging signal input from the voltage controlled oscillator 10 to generate radio communication (RF). The mixer 11 also outputs the ranging signal used when up-converting the radio communication signal and the transmission information signal to the transmission amplifier 12 at the same time. The transmission amplifier 12 amplifies the ranging signal and the wireless communication signal input from the mixer 11 to a predetermined power and outputs the amplified signal to the directional coupler 28.

方向性結合器28は、送信増幅器12から入力された測距用信号と無線通信用信号との電力を分配し、大部分を送信アンテナ13へ出力し、電力の一部を測距部6へ出力する。例えば、電力分配比率を9対1にする。ここで、方向性結合器28から送信アンテナ13へ出力される信号の電力が送信電力となるように送信増幅器12の利得を決定する。送信アンテナ13は、方向性結合器28から入力された測距用信号と無線通信用信号とを車両3へ向かって放射する。   The directional coupler 28 distributes the power of the ranging signal and the wireless communication signal input from the transmission amplifier 12, outputs most of the power to the transmission antenna 13, and part of the power to the ranging unit 6. Output. For example, the power distribution ratio is set to 9: 1. Here, the gain of the transmission amplifier 12 is determined so that the power of the signal output from the directional coupler 28 to the transmission antenna 13 becomes the transmission power. The transmission antenna 13 radiates the distance measurement signal and the wireless communication signal input from the directional coupler 28 toward the vehicle 3.

図9は、送信アンテナ13から放射される信号の時間変化を示す図である。測距用信号がその周波数を周期的に変化するのに伴って、無線通信用信号も周期的に変化していることがわかる。更には、測距用信号と無線通信用信号との周波数差は、時間に関係なくfIFで一定となっている。 FIG. 9 is a diagram illustrating a time change of a signal radiated from the transmission antenna 13. It can be seen that, as the distance measurement signal periodically changes its frequency, the wireless communication signal also changes periodically. Furthermore, the frequency difference between the distance measurement signal and the radio communication signal is constant at f IF regardless of time.

測距部6は、信号処理部14と、BPF29と、電力・位相比較器30と、BPF18と、低雑音増幅器19と、受信アンテナ20とを有する。BPF29は、送信部5の方向性結合器28で分配された送信信号のうち、測距用信号のみを通過させ電力・位相比較器30へ供給する。一方、車両2で反射された反射測距用信号(LO’)と反射無線通信用信号(RF’)は、受信アンテナ20で受信され、低雑音増幅器19で増幅された後、BPF18へ供給される。BPF18は、先の第一の実施の形態と同様に、反射測距用信号のみを通過させて電力・位相比較器30へ供給する。   The distance measuring unit 6 includes a signal processing unit 14, a BPF 29, a power / phase comparator 30, a BPF 18, a low noise amplifier 19, and a receiving antenna 20. The BPF 29 passes only the ranging signal among the transmission signals distributed by the directional coupler 28 of the transmission unit 5 and supplies it to the power / phase comparator 30. On the other hand, the reflected distance measurement signal (LO ′) and the reflected wireless communication signal (RF ′) reflected by the vehicle 2 are received by the receiving antenna 20, amplified by the low noise amplifier 19, and then supplied to the BPF 18. The The BPF 18 passes only the reflection distance measurement signal and supplies it to the power / phase comparator 30 as in the first embodiment.

電力・位相比較器30は、BPF29から入力される送信測距用信号と帯域通過フィルタ18から入力される反射測距用信号との比較を行い、送信測距用信号電力に対する反射測距用信号電力の比(反射測距用信号電力/送信測距用信号電力:S21)と、送信測距用信号から反射測距用信号への位相変化を周期毎に計測し、信号処理部14へ出力する。図10は、電力・位相比較器30で計測されるS21(反射測距用信号電力/送信測距用信号電力)と位相変化とを示したものである。計測した周波数範囲は、電圧制御発振器10から出力される測距用信号の範囲fLO1 〜fLO2 である。 The power / phase comparator 30 compares the transmission distance measurement signal input from the BPF 29 with the reflection distance measurement signal input from the band pass filter 18, and reflects the distance measurement signal with respect to the transmission distance signal power. The ratio of power (reflection distance signal power / transmission distance signal power: S21) and the phase change from the transmission distance measurement signal to the reflection distance measurement signal are measured for each period and output to the signal processing unit 14. To do. FIG. 10 shows S21 (reflection distance signal power / transmission distance signal power) measured by the power / phase comparator 30 and the phase change. The measured frequency range is a range f LO1 ~f LO2 distance measurement signal output from the voltage controlled oscillator 10.

信号処理部14は、電力・位相比較器30から入力される計測データについて逆フーリエ変換を行い、時間軸に対する反射電力を計算する。図11は、信号処理部14にて計算された反射電力を示す図である。最も早く到達する反射波(以下、第1の反射波と呼ぶ)が車両3からの反射であり、その後に続く反射波は他の車両もしくは他の反射物からのものである。従って、第1の反射波の到達時間tを計測することにより、式(3)から相対距離が求められる。   The signal processing unit 14 performs inverse Fourier transform on the measurement data input from the power / phase comparator 30 to calculate the reflected power with respect to the time axis. FIG. 11 is a diagram illustrating the reflected power calculated by the signal processing unit 14. The earliest reflected wave (hereinafter referred to as the first reflected wave) is the reflection from the vehicle 3, and the subsequent reflected wave is from another vehicle or another reflector. Therefore, by measuring the arrival time t of the first reflected wave, the relative distance can be obtained from Equation (3).

また、図11の計算データは、鋸波毎(T時間毎)に得られるため、第1の反射波の時間経過を観測することができる。T時間後に観測した第1反射波の到達時間がt+Δtであったとすると、このときの相対速度は、
v=(c/4)×(Δt/T) ……(4)
と求められる。
Moreover, since the calculation data of FIG. 11 is obtained for every sawtooth wave (every T time), the time passage of the first reflected wave can be observed. If the arrival time of the first reflected wave observed after T time is t + Δt, the relative velocity at this time is
v = (c / 4) × (Δt / T) (4)
Is required.

第二の実施の形態に係る車両3に搭載された受信側無線機4の構成は、第一の実施の形態と同じである。   The configuration of the reception-side radio device 4 mounted on the vehicle 3 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

以上説明したように、この測距システム及び無線通信システムを用いることにより、車両3と他の反射物からの反射波を分離することができ、より正確な相対距離及び相対速度計測が可能となるものである。   As described above, by using the distance measuring system and the wireless communication system, the reflected waves from the vehicle 3 and other reflecting objects can be separated, and more accurate relative distance and relative velocity can be measured. Is.

本発明の実施の形態が適用される概略システム図である。1 is a schematic system diagram to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の第一の実施の形態の送信側無線機のブロック図である。It is a block diagram of the transmission side radio | wireless machine of 1st embodiment of this invention. 図2の送信側無線機から放射される放射信号を示す図である。It is a figure which shows the radiation signal radiated | emitted from the transmission side radio | wireless machine of FIG. 図2の送信側無線機に搭載されたBPF18の周波数特性図である。FIG. 3 is a frequency characteristic diagram of a BPF 18 mounted on the transmission-side radio in FIG. 2. 図2の送信側無線機に搭載された遅延時間計測部16の入力信号を示す図である。It is a figure which shows the input signal of the delay time measurement part 16 mounted in the transmission side radio | wireless machine of FIG. 本発明の第一の実施の形態の受信側無線機のブロック図。The block diagram of the receiving side radio | wireless machine of 1st embodiment of this invention. 図6の受信側無線機の受信信号及び自乗検波器25の出力信号を示す図である。It is a figure which shows the received signal of the receiving side radio | wireless machine of FIG. 6, and the output signal of the square detector 25. FIG. 本発明の第二の実施の形態の送信側無線機のブロック図である。It is a block diagram of the transmission side radio | wireless machine of 2nd embodiment of this invention. 図8の送信側無線機から放射される放射信号を示す図である。It is a figure which shows the radiation signal radiated | emitted from the transmission side radio | wireless machine of FIG. 図8の電力・位相比較器30にて計測される周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic measured with the electric power and phase comparator 30 of FIG. 図8の信号処理部14にて計測される反射波を示す図である。It is a figure which shows the reflected wave measured by the signal processing part 14 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,3 車両
2 送信側無線機
4 受信側無線機
5 送信部
6 測距部
7,22 制御部
8 送信情報信号生成部
9 周波数変調パルス信号発生器
10 電圧制御発振器
11,15 ミキサ
12 送信増幅器
13 送信アンテナ
14 信号処理部
16 遅延時間計測部
17 周波数弁別器
18,29 BPF
19,24 低雑音増幅器
20,23 受信アンテナ
21 受信部
25 自乗検波器
26 受信信号処理部
27 周波数変調鋸波発生器
28 方向性結合器
30 電力・位相比較器
1,3 Vehicle
2 Transmitter radio
4 Receiver radio
5 Transmitter
6 Distance measuring unit 7,22 Control unit
8 Transmission information signal generator
9 Frequency Modulated Pulse Signal Generator 10 Voltage Controlled Oscillator 11, 15 Mixer 12 Transmitting Amplifier 13 Transmitting Antenna 14 Signal Processing Unit 16 Delay Time Measuring Unit 17 Frequency Discriminator 18, 29 BPF
19, 24 Low noise amplifier 20, 23 Receiving antenna 21 Receiving unit 25 Square detector 26 Received signal processing unit 27 Frequency modulation sawtooth wave generator 28 Directional coupler 30 Power / phase comparator

Claims (9)

相対距離及び相対速度を計測するレーダシステムであって、
前記相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信部と、
相手送信部から送信された前記通信用信号と前記計測用信号とを受信して、受信した前記通信用信号と前記計測用信号との自乗検波により前記送信情報信号を検出する受信部と、
反射物からの反射により受信された前記計測用信号と前記送信部から送出する前記計測用信号とを比較して、前記反射物との相対距離及び相対速度を計測する測距部と、
を含むことを特徴とするレーダシステム。
A radar system for measuring relative distance and relative velocity,
The frequency-modulated measurement signal and the transmission information signal for measuring the relative distance and the relative speed are converted into a radio frequency band communication signal using the frequency-modulated measurement signal as a local signal. A transmitter for transmitting the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between these signals is constant regardless of time ;
A receiving unit that receives the communication signal and the measurement signal transmitted from a counterpart transmission unit, and detects the transmission information signal by square detection of the received communication signal and the measurement signal;
A distance measurement unit that compares the measurement signal received by reflection from a reflection object and the measurement signal transmitted from the transmission unit, and measures a relative distance and a relative speed with the reflection object,
A radar system comprising:
前記計測用信号は周期的なパルス信号により周波数変調された信号であることを特徴とする請求項1記載のレーダシステム。   The radar system according to claim 1, wherein the measurement signal is a signal frequency-modulated by a periodic pulse signal. 前記計測用信号は周期的な鋸波状信号により周波数変調された信号であることを特徴とする請求項1記載のレーダシステム。   2. The radar system according to claim 1, wherein the measurement signal is a signal frequency-modulated by a periodic sawtooth signal. 前記測距部は受信された前記計測用信号のみを通過させる帯域通過フィルタを有し、この帯域通過フィルタの通過出力と前記送信部から送出する前記計測用信号とを比較して、前記反射物との相対距離及び相対速度を計測することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のレーダシステム。   The distance measuring unit includes a band pass filter that allows only the received measurement signal to pass therethrough, and compares the output of the band pass filter with the measurement signal transmitted from the transmission unit, and the reflector The radar system according to claim 1, wherein a relative distance and a relative speed are measured. 相対距離及び相対速度を計測するレーダシステムにおける送信機であって、
前記相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信部を含むことを特徴とする送信機。
A transmitter in a radar system that measures relative distance and relative velocity,
The frequency-modulated measurement signal and the transmission information signal for measuring the relative distance and the relative speed are converted into a radio frequency band communication signal using the frequency-modulated measurement signal as a local signal. A transmitter comprising: a transmitter that transmits the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between the two signals is constant regardless of time .
前記計測用信号は周期的なパルス信号により周波数変調された信号であることを特徴とする請求項5記載の送信機。   6. The transmitter according to claim 5, wherein the measurement signal is a signal frequency-modulated by a periodic pulse signal. 前記計測用信号は周期的な鋸波状信号により周波数変調された信号であることを特徴とする請求項5記載の送信機。   6. The transmitter according to claim 5, wherein the measurement signal is a signal frequency-modulated by a periodic sawtooth signal. 前記送信機は、反射物からの反射により受信された前記計測用信号と前記送信部から送出する前記計測用信号とを比較して、前記反射物との相対距離及び相対速度を計測する測距部を、更に含むことを特徴とする請求項5〜7いずれか記載の送信機。   The transmitter compares the measurement signal received by reflection from a reflector and the measurement signal transmitted from the transmitter, and measures a relative distance and a relative speed with respect to the reflector. The transmitter according to claim 5, further comprising a unit. 相対距離及び相対速度を計測するための周波数変調された計測用信号と送信情報信号とを、周波数変調された前記計測用信号を局部信号として使用して無線周波数帯の通信用信号に変換し、前記無線周波数帯の通信用信号と前記計測用信号とを、これら両信号の周波数差が時間に関係なく一定となるよう送出する送信機を有するレーダシステムにおける受信機であって、
相手の送信機から送信された前記通信用信号と前記計測用信号とを受信して、受信した前記通信用信号と前記計測用信号との自乗検波により前記送信情報信号を検出する検出手段を含むことを特徴とする受信機。
A frequency-modulated measurement signal and a transmission information signal for measuring relative distance and relative speed are converted into a communication signal in a radio frequency band using the frequency-modulated measurement signal as a local signal, A receiver in a radar system having a transmitter for transmitting the communication signal in the radio frequency band and the measurement signal so that the frequency difference between the two signals is constant regardless of time ,
Detecting means for receiving the communication signal and the measurement signal transmitted from a partner transmitter and detecting the transmission information signal by square detection of the received communication signal and the measurement signal; A receiver characterized by that.
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