JP5065611B2 - Radar equipment - Google Patents
Radar equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5065611B2 JP5065611B2 JP2006085061A JP2006085061A JP5065611B2 JP 5065611 B2 JP5065611 B2 JP 5065611B2 JP 2006085061 A JP2006085061 A JP 2006085061A JP 2006085061 A JP2006085061 A JP 2006085061A JP 5065611 B2 JP5065611 B2 JP 5065611B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular
- spectrum
- angle
- signal processing
- processing unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、電波によって物体を検出するレーダ装置に関し、特に、ビームフォーミング技術を用いて物体を検出するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that detects an object using radio waves, and more particularly to a radar apparatus that detects an object using a beamforming technique.
車両の前方に設置され、物体までの距離、及び、車両と物体との相対速度を測定する車載レーダ装置が提案されている。物体までの距離と相対速度を測定することにより、物体との衝突を事前に警告する警報装置を作動させたり、物体との衝突を回避するためにブレーキを作動させたりすることが可能である。 An in-vehicle radar device that is installed in front of a vehicle and measures the distance to the object and the relative speed between the vehicle and the object has been proposed. By measuring the distance to the object and the relative speed, it is possible to operate an alarm device that warns in advance of a collision with the object, or to operate a brake to avoid a collision with the object.
従来の車載レーダ装置には、ミリ波領域の電波のビームを送信し、物体によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信し、受信波の位相差から物体の方向を決定する位相モノパルス方式の車載レーダ装置がある。 The conventional in-vehicle radar system transmits a beam of radio waves in the millimeter wave region, receives the reflected waves reflected by the object with multiple receiving antennas, and determines the direction of the object from the phase difference of the received waves. There is an on-vehicle radar device.
図1は、位相モノパルス方式の車載レーダ装置における反射波の受信の例である。ここで、θは物体の方向を示す角度であり、車両の正面方向を0°としている。また、距離Dは2つの受信アンテナの間隔であり、位相差φは二つの受信波の位相差である。2つの受信アンテナ9a及び9bは、角度θの方向にある物体によって反射された反射波を受信する。2つの受信アンテナによって受信される反射波を反射する物体の方向を示す角度θは次式で求められる。
FIG. 1 is an example of reception of reflected waves in a phase monopulse type on-vehicle radar device. Here, θ is an angle indicating the direction of the object, and the front direction of the vehicle is 0 °. The distance D is the interval between the two receiving antennas, and the phase difference φ is the phase difference between the two received waves. The two receiving
ここで、λは受信波の波長である。 Here, λ is the wavelength of the received wave.
また、同様に受信波の位相差を用いて、物体の方向を検知するビームフォーミング技術を用いたレーダ装置も提案されている。 Similarly, a radar apparatus using a beam forming technique for detecting the direction of an object using a phase difference of received waves has been proposed.
図2は、デジタルビームフォーミングを用いた従来のレーダ装置の受信部の構成図である。図2において、図示されない送信部によって送信された送信波を物体が反射し、受信アンテナ31a〜31zはその反射波を受信する。そして、受信アンテナ31a〜31zは、受信によって生成された受信信号をA/D変換器32a〜32zに供給する。その後、A/D変換器32a〜32zは、供給された受信信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、メモリ33a〜33zにそれぞれ格納される。格納されたデジタルデータに基づいて、信号処理部34は、演算を行い、物体の方向を求める。
FIG. 2 is a configuration diagram of a receiving unit of a conventional radar apparatus using digital beam forming. In FIG. 2, an object reflects a transmission wave transmitted by a transmission unit (not shown), and the
ここで、物体の方向の決定に用いられる方法を説明する。 Here, a method used for determining the direction of the object will be described.
図3は、従来のレーダ装置のメモリを示す図である。図3において、A/D変換器32a〜32cから供給されるデジタル信号は、メモリ33a〜33cにそれぞれ格納される。メモリ33a〜33cにおけるA0〜A5、B0〜B5、C0〜C5はそれぞれメモリのアドレスを示している。供給されたデジタル信号は、まずアドレスA5〜C5に格納される。一定時間の後に、再びA/D変換器32a〜32cから供給されるデジタル信号はアドレスA4〜C4に格納される。同様にして、アドレスA3〜C3、A2〜C2、A1〜C1、及び、A0〜C0にもデジタル信号が格納される。信号処理部34は、格納されたこれらのデジタルデータを用いて物体の方向の算出を行う。
FIG. 3 is a diagram showing a memory of a conventional radar apparatus. In FIG. 3, the digital signals supplied from the A /
図4は、受信アンテナの正面方向からの電波の受信強度を算出する図である。受信アンテナの正面方向からの電波は、いずれの受信アンテナにおいても同じ位相が同時刻に到達する。受信アンテナの正面方向に物体があり、その物体が図示されない送信部からの送信波を反射していれば、アドレスA0〜C0に格納されるデジタルデータの加算により、その反射波の強度を求めることができる。 FIG. 4 is a diagram for calculating the reception intensity of radio waves from the front direction of the receiving antenna. The radio wave from the front direction of the receiving antenna reaches the same phase at the same time in any receiving antenna. If there is an object in front of the receiving antenna and the object reflects a transmitted wave from a transmitter (not shown), the intensity of the reflected wave is obtained by adding digital data stored in addresses A0 to C0. Can do.
また、同様に他の方向からの反射波の強度を求めることも可能である。 Similarly, the intensity of the reflected wave from other directions can be obtained.
図5は、角度φ1の方向からの電波の受信強度を算出する図である。図5において、物体は角度φ1の方向に存在し、平面PA1は、物体からの反射波の同位相の平面を表しており、平面PB2はそれに平行な平面である。ここでは、理解しやすくするために、メモリのアドレス同士の間隔、例えばA1とA0との間隔をΔdX、A0とB0の間隔をΔDXとした場合にΔdX/ΔDX=tanφ1となっているものとする。また、理解しやすくするために、(ΔDXcosφ1)/c(cは光速)秒ごとにデジタルデータがメモリ33a〜33cへ格納されているものとする。角度φ1の方向に存在する物体が図示されない送信部からの送信波を反射していれば、アドレスA0、B1、C2に格納されるデジタルデータはすべて同位相となり、その加算により反射波の強度を求めることができる。
FIG. 5 is a diagram for calculating the reception intensity of radio waves from the direction of the angle φ1. In FIG. 5, the object exists in the direction of the angle φ1, the plane PA1 represents the plane of the same phase of the reflected wave from the object, and the plane PB2 is a plane parallel to the plane. Here, for easy understanding, it is assumed that ΔdX / ΔDX = tanφ1 when the interval between memory addresses, for example, the interval between A1 and A0 is ΔdX, and the interval between A0 and B0 is ΔDX. . In order to facilitate understanding, it is assumed that digital data is stored in the
このようなデジタルビームフォーミングを用いた方向推定においては以下に説明するサイドローブの問題が生じる。 In such direction estimation using digital beamforming, the problem of side lobe described below occurs.
図6は、サイドローブを説明するための図である。図6では、アンテナ31a〜31dの正面方向から電波が到来している。このとき、アンテナ31a〜31dが形成する平面と平行な平面PD1に沿って受信信号を加算すると、物体が正面方向に存在することがわかる。しかしながら、位相が各々3/4πずれた平面PD3に沿って、受信信号を加算しても同様に加算結果が極大をとる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the side lobes. In FIG. 6, radio waves arrive from the front direction of the
図7は、図6における観測の結果として得られる反射波強度の角度スペクトラムである。この観測においては、正面方向であって、図6における平面PD1に対応する角度P1方向において反射波強度の極大値を観測する(これをメインローブという)。また、図6における平面PD3に対応する角度P3方向においても反射波強度の極大値を観測する(これをサイドローブという)。そして、図6における平面PD2に対応する角度P2方向においては、反射波強度がゼロになる。これは図6における平面PD2においては、反対位相の電波が交互に受信されるからである。 FIG. 7 is an angle spectrum of the reflected wave intensity obtained as a result of the observation in FIG. In this observation, the maximum value of the reflected wave intensity is observed in the front direction and in the direction of the angle P1 corresponding to the plane PD1 in FIG. 6 (this is called a main lobe). Further, the maximum value of the reflected wave intensity is also observed in the direction of the angle P3 corresponding to the plane PD3 in FIG. 6 (this is called a side lobe). Then, the reflected wave intensity becomes zero in the direction of the angle P2 corresponding to the plane PD2 in FIG. This is because radio waves of opposite phases are received alternately on the plane PD2 in FIG.
このように、本当の物体の脇に存在する、反射波強度の極大値をサイドローブと呼ぶが、このサイドローブは、物体の観測における方向決定の障害となる。
車両に搭載されるレーダ装置において、サイドローブが高い場合、道路脇の標識、陸橋などを誤検出してしまい問題となる。
In this way, the maximum value of the reflected wave intensity that exists beside the real object is called a side lobe, and this side lobe becomes an obstacle to the direction determination in the observation of the object.
In a radar device mounted on a vehicle, when the side lobe is high, a roadside sign, a crossover, or the like is erroneously detected, which causes a problem.
このようなサイドローブの問題に対して、従来においては、アンテナのサイズを大きくすることによって対応していた。アンテナのサイズを大きくすることによってサイドローブが低減されることは知られている。また、形成するビームの幅を広くすることによっても同様に、サイドローブの低減が可能である。このようにサイドローブの低減を行い、反射波強度の角度スペクトラムに対して所定の閾値を設定し、メインローブをサイドローブとのピークレベルの差によって分離することができる。また、特許文献1に示すように、補助アンテナを用いるサイドローブキャンセラ技術によってサイドローブを抑制する方法も考案されている。
しかしながら、車両に搭載されるレーダ装置においては、設置するための空間が狭いため、アンテナを小さくすることが難しい。また、車両に搭載されるレーダ装置においては、走行中の車線における前方車両と、隣接する車線を走行する前方車両を区別する必要があるため、ビーム幅は狭く保つ必要がある。このため、従来の方法によってサイドローブの受信強度を低減することは困難である。 However, in a radar device mounted on a vehicle, it is difficult to reduce the antenna because the space for installation is narrow. Further, in a radar device mounted on a vehicle, it is necessary to distinguish between a forward vehicle in a traveling lane and a forward vehicle traveling in an adjacent lane, so that the beam width needs to be kept narrow. For this reason, it is difficult to reduce the reception intensity of the side lobe by the conventional method.
また、メインローブとサイドローブのピークレベルの差によって区別する場合、反射面積の大きな物体の観測が困難となる。 Also, when distinguishing between the main lobe and side lobe peak levels, it is difficult to observe an object having a large reflection area.
そこで、本発明の目的は、受信アンテナのサイズを大きくすることなしに、サイドローブを低減するレーダ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a radar apparatus that reduces side lobes without increasing the size of a receiving antenna.
また、本発明の他の目的は、反射面積の大きな物体の観測においても、サイドローブとメインローブの判別が可能であるレーダ装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a radar apparatus capable of discriminating side lobes and main lobes even when observing an object having a large reflection area.
さらに、本発明の他の目的は、ビーム幅を広げることによって方位分解能を低下させることなくサイドローブを低減するレーダ装置を提供することにある。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a radar apparatus that reduces side lobes without increasing the azimuth resolution by widening the beam width.
上記課題を解決するため、本発明の第一の側面によれば、送信波を送信する送信部と、前記送信波を受けた物体からの反射波を受信する複数のアンテナと、 各々の前記アンテナに受信される受信信号の位相差に応じて、前記反射波の強度の角度スペクトラムをデジタルビームフォーミングを用いて算出し、前記物体の存在する方向を判定する信号処理部とを有するレーダ装置であって、前記信号処理部は、前記アンテナの各々に対応する第一の係数群を前記受信信号の各々に乗算し、第一の角度スペクトラムを算出し、前記アンテナの各々に対応する第二の係数群を前記受信信号の各々に乗算し、第二の角度スペクトラムを算出し、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲に、前記物体が存在すると判定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, a transmission unit that transmits a transmission wave, a plurality of antennas that receive reflected waves from an object that has received the transmission wave, and each of the antennas A signal processing unit that calculates an angular spectrum of the intensity of the reflected wave using digital beam forming according to the phase difference of the received signal and determines the direction in which the object exists. The signal processing unit multiplies each of the reception signals by a first coefficient group corresponding to each of the antennas, calculates a first angular spectrum, and calculates a second coefficient corresponding to each of the antennas. Multiply each of the received signals by a group to calculate a second angular spectrum and exceed a predetermined threshold set in the first and second angular spectrum in both angular spectra The degree range, and determines that the object is present.
また、好ましい実施例では、前記信号処理部は、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲の両端に、前記物体が存在すると判定することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the signal processing unit determines that the object is present at both ends of an angle range that exceeds a predetermined threshold set in the first and second angular spectra in both angular spectra. It is characterized by that.
さらに、好ましい実施例では、前記信号処理部は、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲内において、スペクトラムの極大値を有する角度に前記物体が存在すると判定することを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment, the signal processing unit sets an angle having a maximum value of the spectrum within an angle range that exceeds a predetermined threshold set in the first and second angular spectrums in both angular spectra. It is determined that the object exists.
さらに、好ましい実施例では、前記第一の角度スペクトラムは、前記物体の左側に出現するサイドローブを低減した角度スペクトラムであり、前記第二の角度スペクトラムは、前記物体の右側に出現するサイドローブを低減した角度スペクトラムであることを特徴とする。 Further, in a preferred embodiment, the first angular spectrum is an angular spectrum obtained by reducing a side lobe appearing on the left side of the object, and the second angular spectrum is a side lobe appearing on the right side of the object. It is characterized by a reduced angular spectrum.
さらに、好ましい実施例では、前記信号処理部は、前記第一及び第二の係数群を用いることなく角度スペクトラムを算出して物体の存在を確認した後、前記第一及び第二の角度スペクトラムの算出を行うことを特徴とする。 Furthermore, in a preferred embodiment, the signal processing unit calculates an angular spectrum without using the first and second coefficient groups, confirms the presence of an object, and then calculates the first and second angular spectrums. The calculation is performed.
本発明のレーダ装置は、非対称の反射波強度の角度スペクトラムを形成し、組み合わせることによって、サイドローブの影響を低減することを可能にする。 The radar apparatus of the present invention makes it possible to reduce the influence of side lobes by forming and combining an angle spectrum of asymmetric reflected wave intensity.
以下、図面に従って本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.
図8は、本発明の実施形態におけるレーダ装置の構成図である。また、図9はレーダ装置1における前方車両の観測の様子を示す図である。図9において、レーダ装置1は、車両2の前方に設置され、検出範囲3にわたってミリ波領域の電波を送信し、前方の車両4を検出する。また、同時に周辺の障害物を検出する。
FIG. 8 is a configuration diagram of the radar apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing how the
車両2に設置されるレーダ装置1の送信系は、変調器11、発振器12、及び、送信アンテナ13から構成されている。変調器11は、周波数変調されたミリ波を送信するための変調信号を生成する。レーダ装置1の発振器12は、この変調信号に基づいて送信信号を生成し、送信アンテナ13を介して車両2の前方に送信する。
The transmission system of the
図10は、送信波と受信波の周波数を示す図である。変調器11の生成する変調信号に基づいて送信された送信波の送信周波数SFは、一定時間にわたって定率で上昇し、その後、同じ割合で下降し、元の周波数に戻る。送信周波数SFはこれを繰り返す。この送信波を物体が反射して得られる受信周波数RFは、送信周波数SFに比べて時間差ΔTだけ遅れている。この時間差ΔTに基づいて、送信波を反射する物体までの位置が計算される。また、送信波を反射する物体の相対速度に基づいて、受信周波数RFはドップラー変位DSを受けている。このドップラー変位DSに基づいて、物体と車両2との相対速度が求められる。
FIG. 10 is a diagram illustrating the frequencies of the transmission wave and the reception wave. The transmission frequency SF of the transmission wave transmitted based on the modulation signal generated by the
図8に戻り、送信された送信波は、前方に存在する物体によって反射され、複数の受信アンテナ14a、14b、・・・14pによって受信される。本実施の形態においては、16個の受信アンテナが搭載されている。レーダ装置1の受信系は、受信アンテナ14、増幅器15、ミキサ16、フィルタ17、アナログデジタル変換器(以下、A/D変換器)18、メモリ19及び21、演算部20、及び、信号処理部22で構成される。ここで、増幅器15、ミキサ16、フィルタ17、A/D変換器18、メモリ19及び21、演算部20は、それぞれ受信アンテナ14と同じ数だけ配置される。
Returning to FIG. 8, the transmitted transmission wave is reflected by an object existing in front and is received by a plurality of
物体によって反射された反射波は、複数の受信アンテナ14aから14pによって受信される。この複数の受信アンテナ14aから14pは、それぞれ、物体からの反射波を受信し、受信された反射波の位相差に基づいて、反射波を引き起こす物体の方向の判定が行われる。
The reflected wave reflected by the object is received by the plurality of receiving
受信アンテナ14aから14pによって生成された受信信号は、増幅器15aから15pによって、それぞれ増幅される。増幅された信号は、それぞれミキサ16aから16pによって、発振器12の生成する送信信号と混合される。ミキサ16aから16pは、受信信号と送信信号を混合したビート信号を生成し、出力する。受信信号と送信信号が共に上昇する区間のビート信号と、共に下降する区間のビート信号とを用いて、後述するように信号処理部22において距離と相対速度が算出される。このビート信号は、それぞれフィルタ17aから17pに入力する。フィルタ17aから17pによって帯域制限された信号は、A/D変換器18aから18pに入力し、それぞれデジタル信号に変換される。各デジタル信号は、メモリ19aから19pに入力し、格納される。
Received signals generated by the receiving
メモリ19aから19pに格納されたデジタルデータは、後段に設置される演算部20aから20pによってフーリエ変換される。変換されたデジタルデータは、さらに後段に設けられたメモリ21aから21pに時系列に格納される。信号処理部22は、メモリ21aから21pに格納されているデジタルデータを用いて、送信波を反射した物体の方向の推定を行う。
The digital data stored in the
後に詳述するように、信号処理部22は、DBF(デジタルビームフォーミング)を用いて送信波を反射する物体の方向を算出する。その後、物体までの距離と物体との相対速度を算出する。そして、算出された物体の方向、距離、及び、相対速度は、信号処理部22から出力され、レーダ装置1の外部に設置されるECU(Electric Control Unit)5に対して供給される。ECU5に対しては車両2の各部から、車速信号SG1、ステアリング角情報SG2、ヨーレート信号SG3などの様々な情報が供給されている。これらの情報と、決定された物体の方向、距離、及び、相対速度に基づいて、ECU5が警報信号SG5や表示信号SG6を介して、車両を運転しているドライバーに警告する。また、ECU5はスロットル信号SG4を介してアクセルを弱めることも可能である。
As will be described in detail later, the
ここで、信号処理部22における処理を詳述する。
Here, the processing in the
図11は、信号処理部22における処理フローチャートである。信号処理部22は、まず、左右対称な反射波強度の角度スペクトラムである対称パターンをDBFによって形成する(ステップS1)。
FIG. 11 is a process flowchart in the
対称パターンの形成は、以下のように行われる。 Formation of the symmetrical pattern is performed as follows.
図12は、DBFにおけるパターン形成を説明するための図である。受信アンテナ14a〜14cには、それぞれ、A1exp(jωt)、A2exp(j [ωt + Δ/2πλ])、A3exp(j [ωt + 2Δ/2πλ])で示される電波が入射する。ここで、反射波のA1〜A3は振幅、ωは反射波の角周波数、λは反射波の波長、jは虚数単位、Δはd・sinθ、dはアンテナ間隔を示している。ここで、これらの入射波を16個の受信アンテナ全てについて加算すると、下式を得る。
FIG. 12 is a diagram for explaining pattern formation in DBF. Radio waves indicated by A1exp (jωt), A2exp (j [ωt + Δ / 2πλ]), and A3exp (j [ωt + 2Δ / 2πλ]) are incident on the receiving
図13は、ステップS1において形成された対称パターンの例である。角度θ0の地点にメインローブが存在し、物体の存在する角度方向を示している。また、メインローブの両脇の角度θ1、θ2、θ-1、及び、θ-2においてはサイドローブが形成されている。 FIG. 13 is an example of a symmetrical pattern formed in step S1. A main lobe exists at the point of the angle θ0, indicating the angular direction in which the object exists. Side lobes are formed at angles θ1, θ2, θ-1, and θ-2 on both sides of the main lobe.
図11に戻り、ステップS1の後、形成された対称パターンにおいて反射波強度が所定の閾値よりも高い部分があるかどうかの確認が行われる(ステップS2)。反射波強度が所定の閾値を越えていなければ、図11の処理フローの開始時点に戻る。反射波強度が所定の閾値を越えていれば、左右が非対称な反射波強度の角度スペクトラムである非対称パターンをDBFによって形成する(ステップS3)。 Returning to FIG. 11, after step S1, it is confirmed whether or not there is a portion where the reflected wave intensity is higher than a predetermined threshold in the formed symmetrical pattern (step S2). If the reflected wave intensity does not exceed the predetermined threshold value, the process returns to the start of the process flow of FIG. If the reflected wave intensity exceeds a predetermined threshold value, an asymmetric pattern that is an angle spectrum of reflected wave intensity that is asymmetrical on the left and right is formed by DBF (step S3).
ここで、非対称パターンを形成するためには、数2の式の変形式を用いる。数2の式に対して入力する信号の振幅や位相に係数を掛けることによって、非対称パターンを得る。下式が非対称パターンを得るために係数の掛けられた式である。
Here, in order to form the asymmetric pattern, a modified expression of
そして、物体の左側に現れるサイドローブを低減した非対称パターンを得るには、まず数4におけるCiに対して、図14に示される値を代入する。そして、数4におけるΦiに対して、図15の値を代入する。これらの値が代入された数4に対して、φの値を変化させると、物体の左側に現れるサイドローブを低減した非対称パターンが生成される。
In order to obtain an asymmetric pattern in which the side lobe appearing on the left side of the object is reduced, first, the value shown in FIG. Then, the value of FIG. 15 is substituted for Φi in
同様に、物体の右側に現れるサイドローブを低減するためには、まず、数4におけるCiに対して、図14に示される値を代入する。そして、数4におけるΦiに対して、図16の値を代入する。これらの値が代入された数4に対して、φの値を変化させると、物体の右側に現れるサイドローブを低減した非対称パターンが生成される。
Similarly, in order to reduce the side lobe appearing on the right side of the object, first, the value shown in FIG. Then, the value of FIG. 16 is substituted for Φi in
図17、及び、図18は、ステップS3において生成される非対称パターンの例である。図17の非対称パターンは、図15の値を用いて生成されており、図18の非対称パターンは、図16の値を用いて生成されている。図17の非対称パターンは左側のサイドローブが抑制されており、また、図18の非対称パターンは右側のサイドローブが抑制されている。 17 and 18 are examples of asymmetric patterns generated in step S3. The asymmetric pattern of FIG. 17 is generated using the values of FIG. 15, and the asymmetric pattern of FIG. 18 is generated using the values of FIG. The left side lobe is suppressed in the asymmetric pattern in FIG. 17, and the right side lobe is suppressed in the asymmetric pattern in FIG.
次に、ステップS3において得られた図17、及び、図18の非対称パターンに対して所定の閾値を与え、低減されている側のサイドローブを除外する(ステップS4)。例えば、図17において閾値を−25dBに設定すれば、左側のサイドローブによる検出は行われなくなる。また、図18において閾値を−25dBに設定すれば、右側のサイドローブによる検出は行われなくなる。結果として、両方の非対称パターンにおいて検出されるのは、中央のメインローブによる検出のみとなりサイドローブの影響を排除することができる。 Next, a predetermined threshold value is given to the asymmetric pattern of FIG. 17 and FIG. 18 obtained in step S3, and the side lobe on the reduced side is excluded (step S4). For example, if the threshold value is set to −25 dB in FIG. 17, detection by the left side lobe is not performed. In FIG. 18, if the threshold is set to −25 dB, detection by the right side lobe is not performed. As a result, only the detection by the central main lobe is detected in both asymmetric patterns, and the influence of the side lobe can be eliminated.
その後、ステップS5において、ステップS4において検出された物体の距離、相対速度を反射波の周波数から求め、メインローブの角度である物体の角度を算出する。 Thereafter, in step S5, the distance and relative velocity of the object detected in step S4 are obtained from the frequency of the reflected wave, and the angle of the object that is the angle of the main lobe is calculated.
このようにして、2つの非対称パターンを用いて物体の検出を行うことにより、受信アンテナのサイズを大きくすることなしに、サイドローブの影響を低減することが可能である。また、ビーム幅を広げることによって方位分解能を低下させることなく、サイドローブの影響を低減することが可能である。 In this way, by detecting an object using two asymmetric patterns, it is possible to reduce the influence of side lobes without increasing the size of the receiving antenna. Further, it is possible to reduce the influence of side lobes without reducing the azimuth resolution by widening the beam width.
これまでは、ひとつの物体を検出する場合について説明を行ったが、複数の物体を検出する際にも、2つの非対称パターンを用いる手法は有効である。 So far, the case of detecting one object has been described, but the technique using two asymmetric patterns is also effective when detecting a plurality of objects.
以下、2つの物体を検出する場合を説明する。 Hereinafter, a case where two objects are detected will be described.
図19は、2つの物体を観測しDBFによって従来の対称パターンを形成した例である。ここで、2つの物体は、図19における角度θ0及びθ1に位置するものとする。このように、対称パターンを形成しただけでは、物体がいくつ存在し、その物体による反射波のピークが存在する角度を特定するのが非常に困難である。 FIG. 19 shows an example in which two objects are observed and a conventional symmetrical pattern is formed by DBF. Here, it is assumed that the two objects are located at angles θ0 and θ1 in FIG. In this way, it is very difficult to specify the number of objects, and the angle at which the peak of the reflected wave from the object exists, only by forming a symmetrical pattern.
そこで、非対称パターンを生成し、サイドローブの影響の低減を行う。 Therefore, an asymmetric pattern is generated to reduce the influence of side lobes.
図20は、図15の値を用いて2つの物体の検出を行った場合における反射波強度の角度スペクトラムの例である。また、図21は、図16の値を用いて2つの物体の検出を行った場合における反射波強度の角度スペクトラムの例である。ここで、2つの物体は、図20と図21における角度θ0及びθ1に位置するものとする。また、図20と図21における分布TA0は、角度θ0に位置する物体の影響による分布であり、図20と図21における分布TA1は、角度θ1に位置する物体の影響による分布である。 FIG. 20 is an example of an angle spectrum of the reflected wave intensity when two objects are detected using the values shown in FIG. FIG. 21 shows an example of the angle spectrum of the reflected wave intensity when two objects are detected using the values shown in FIG. Here, it is assumed that the two objects are located at angles θ0 and θ1 in FIGS. 20 and 21. Further, the distribution TA0 in FIGS. 20 and 21 is a distribution due to the influence of the object located at the angle θ0, and the distribution TA1 in FIGS. 20 and 21 is a distribution due to the influence of the object located at the angle θ1.
図15の値を用いた場合、物体が存在すると考えられる位置の左側に位置するサイドローブが低減される。また、図16の値を用いた場合、物体が存在すると考えられる位置の右側に位置するサイドローブが低減される。 When the values in FIG. 15 are used, the side lobe located on the left side of the position where the object is considered to be present is reduced. Further, when the values in FIG. 16 are used, the side lobe located on the right side of the position where the object is considered to be present is reduced.
このとき、図20及び図21における反射波強度の角度スペクトラムに対して、所定の閾値を設定する。図20において、閾値を越える部分は、角度θ0から右側であるのに対して、図21において、閾値を越える部分は、角度θ1から左側である。そして、図20及び図21の両方において、閾値を越える部分は角度θ0と角度θ1の間の領域である。 At this time, a predetermined threshold is set for the angle spectrum of the reflected wave intensity in FIGS. In FIG. 20, the portion exceeding the threshold is on the right side from the angle θ0, whereas in FIG. 21, the portion exceeding the threshold is on the left side from the angle θ1. In both FIG. 20 and FIG. 21, the portion exceeding the threshold is a region between the angle θ0 and the angle θ1.
図22は、2つの非対称パターンの双方において、所定の閾値を越える部分を抽出した反射波強度の角度スペクトラムである。また、図23は、図22の分布に対して、包絡線を適用した図である。包絡線は個々のピーク値を結ぶことによって得ることが可能である。 FIG. 22 is an angle spectrum of reflected wave intensity obtained by extracting a portion exceeding a predetermined threshold in both of the two asymmetric patterns. FIG. 23 is a diagram in which an envelope is applied to the distribution of FIG. The envelope can be obtained by connecting individual peak values.
2つの非対称パターンの双方において、所定の閾値を越える部分(ここでは角度θ0〜θ1)が所定幅を超えていれば、その両端(ここでは角度θ0とθ1)において物体が存在していることがわかる。加えて、2つの非対称パターンの双方で所定の閾値を越える部分において、包絡線に極大値がなければ、他に物体は存在しないことになる。つまり、この場合、観測される物体は2つで、その物体が存在する方向は角度θ0及びθ1であることがわかる。 In both of the two asymmetric patterns, if a portion exceeding a predetermined threshold (here, angles θ0 to θ1) exceeds a predetermined width, an object is present at both ends (here, angles θ0 and θ1). Recognize. In addition, there is no other object if there is no maximum value in the envelope in a portion where the predetermined threshold is exceeded in both of the two asymmetric patterns. In other words, in this case, two objects are observed, and it can be seen that the directions in which the objects exist are the angles θ0 and θ1.
このようにして、2つの非対称パターンを用いて物体の検出を行うことにより、受信アンテナのサイズを大きくすることなしに、サイドローブの影響を低減することが可能である。また、ビーム幅を広げることによって方位分解能を低下させることなく、サイドローブの影響を低減することが可能である。また、反射面積の大きな物体の観測においても、サイドローブとメインローブの判別が可能となる。 In this way, by detecting an object using two asymmetric patterns, it is possible to reduce the influence of side lobes without increasing the size of the receiving antenna. Further, it is possible to reduce the influence of side lobes without reducing the azimuth resolution by widening the beam width. In addition, the side lobe and the main lobe can be distinguished even in the observation of an object having a large reflection area.
これまでは、二つの物体を検出する場合について説明を行ったが、さらに多くの物体を検出する際にも、2つの非対称パターンを用いる手法は有効である。 So far, the case where two objects are detected has been described. However, a technique using two asymmetric patterns is also effective in detecting more objects.
以下、3つの物体を検出する場合を説明する。 Hereinafter, a case where three objects are detected will be described.
図24は、3つの物体を観測しDBFによって従来の対称パターンを形成した例である。ここで、3つの物体は、図24における角度θ0、θ1及びθ2に位置するものとする。このように、対称パターンを形成しただけでは、物体がいくつ存在し、その物体による反射波のピークが存在する角度を特定するのが非常に困難である。 FIG. 24 shows an example in which three objects are observed and a conventional symmetrical pattern is formed by DBF. Here, it is assumed that the three objects are located at angles θ0, θ1, and θ2 in FIG. In this way, it is very difficult to specify the number of objects, and the angle at which the peak of the reflected wave from the object exists, only by forming a symmetrical pattern.
そこで、非対称パターンを生成し、サイドローブの影響の低減を行う。 Therefore, an asymmetric pattern is generated to reduce the influence of side lobes.
図25は、図15の値を用いて3つの物体の検出を行った場合における反射波強度の角度スペクトラムの例である。また、図26は、図16の値を用いて3つの物体の検出を行った場合における反射波強度の角度スペクトラムの例である。ここで、3つの物体は、図25と図26における角度θ0、θ1及びθ2に位置するものとする。また、図25と図26における分布TA0は、角度θ0に位置する物体の影響による分布であり、図25と図26における分布TA1は、角度θ1に位置する物体の影響による分布であり、図25と図26における分布TA2は、角度θ2に位置する物体の影響による分布である。 FIG. 25 is an example of an angle spectrum of reflected wave intensity when three objects are detected using the values of FIG. FIG. 26 is an example of an angle spectrum of reflected wave intensity when three objects are detected using the values shown in FIG. Here, it is assumed that the three objects are located at angles θ0, θ1, and θ2 in FIGS. 25 and 26 is a distribution due to the influence of the object located at the angle θ0, and the distribution TA1 in FIGS. 25 and 26 is a distribution due to the influence of the object located at the angle θ1. The distribution TA2 in FIG. 26 is a distribution due to the influence of the object located at the angle θ2.
図15の値を用いた場合、物体が存在すると考えられる位置の左側に位置するサイドローブが低減される。また、図16の値を用いた場合、物体が存在すると考えられる位置の右側に位置するサイドローブが低減される。 When the values in FIG. 15 are used, the side lobe located on the left side of the position where the object is considered to be present is reduced. Further, when the values in FIG. 16 are used, the side lobe located on the right side of the position where the object is considered to be present is reduced.
このとき、図25及び図26における反射波強度の角度スペクトラムに対して、所定の閾値を設定する。図25においては、閾値を越える部分は角度θ0から右側であるのに対して、図26においては、閾値を越える部分は角度θ2から左側である。そして、図25及び図26の両方において、閾値を越える部分は角度θ0と角度θ2の間の領域である。 At this time, a predetermined threshold is set for the angle spectrum of the reflected wave intensity in FIGS. In FIG. 25, the portion exceeding the threshold is on the right side from the angle θ0, whereas in FIG. 26, the portion exceeding the threshold is on the left from the angle θ2. In both FIG. 25 and FIG. 26, the portion exceeding the threshold is a region between the angle θ0 and the angle θ2.
図27は、2つの非対称パターンの双方において、所定の閾値を越える部分を抽出した反射波強度の角度スペクトラムである。また、図28は、図27の分布に対して、包絡線を適用した図である。包絡線は個々のピーク値を結ぶことによって得ることが可能である。 FIG. 27 is an angle spectrum of reflected wave intensity obtained by extracting a portion exceeding a predetermined threshold in both of the two asymmetric patterns. FIG. 28 is a diagram in which an envelope is applied to the distribution of FIG. The envelope can be obtained by connecting individual peak values.
2つの非対称パターンの双方において、所定の閾値を越える部分(ここでは角度θ0〜θ2)が所定範囲を超えていれば、その両端(ここでは角度θ0とθ2)において物体が存在していることがわかる。加えて、2つの非対称パターンの双方で所定の閾値を越える部分において、包絡線に極大値があれば、他の物体が存在していることがわかる。つまり、この場合、角度θ1の方向に1つだけ極大値が観測されるため、観測される物体は3つで、その物体の方向は角度θ0、θ1及びθ2であることがわかる。 In both of the two asymmetric patterns, if a portion exceeding a predetermined threshold (here, angles θ0 to θ2) exceeds a predetermined range, an object may exist at both ends (here, angles θ0 and θ2). Recognize. In addition, it can be understood that another object exists if the envelope has a maximum value in a portion exceeding a predetermined threshold value in both of the two asymmetric patterns. That is, in this case, since only one maximum value is observed in the direction of the angle θ1, three objects are observed, and it can be seen that the directions of the objects are angles θ0, θ1, and θ2.
このようにして、2つの非対称パターンを用いて物体の検出を行うことにより、受信アンテナのサイズを大きくすることなしに、サイドローブの影響を低減することが可能である。また、ビーム幅を広げることによって方位分解能を低下させることなく、サイドローブの影響を低減することが可能である。また、反射面積の大きな物体の観測においても、サイドローブとメインローブの判別が可能となる。 In this way, by detecting an object using two asymmetric patterns, it is possible to reduce the influence of side lobes without increasing the size of the receiving antenna. Further, it is possible to reduce the influence of side lobes without reducing the azimuth resolution by widening the beam width. In addition, the side lobe and the main lobe can be distinguished even in the observation of an object having a large reflection area.
1 レーダ装置
2 車両
3 検出範囲
5 ECU
11 変調器
12 発振器
13 送信アンテナ
14 受信アンテナ
15 増幅器
16 ミキサ
17 フィルタ
18 A/D変換器
19 メモリ
20 演算部
21 メモリ
22 信号処理部
1
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記送信波を受けた物体からの反射波を受信する複数のアンテナと、
各々の前記アンテナに受信される受信信号の位相差に応じて、前記反射波の強度の角度スペクトラムをデジタルビームフォーミングを用いて算出し、前記物体の存在する方向を判定する信号処理部とを有し、
前記信号処理部は、前記アンテナの各々に対応する第一の係数群を前記受信信号の各々に乗算し、第一の角度スペクトラムを算出し、前記アンテナの各々に対応する第二の係数群を前記受信信号の各々に乗算し、第二の角度スペクトラムを算出し、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲に、前記物体が存在すると判定することを特徴とするレーダ装置。 A transmission unit for transmitting a transmission wave;
A plurality of antennas for receiving reflected waves from an object that has received the transmitted wave;
A signal processing unit that calculates an angle spectrum of the intensity of the reflected wave using digital beam forming according to a phase difference between reception signals received by each of the antennas and determines a direction in which the object exists. And
The signal processing unit multiplies each of the reception signals by a first coefficient group corresponding to each of the antennas, calculates a first angle spectrum, and calculates a second coefficient group corresponding to each of the antennas. Each of the received signals is multiplied to calculate a second angular spectrum, and the object exists in an angular range that exceeds a predetermined threshold set in the first and second angular spectrums in both angular spectra. A radar apparatus characterized in that it is determined.
前記信号処理部は、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲の両端に、前記物体が存在すると判定することを特徴とするレーダ装置。 In claim 1,
The signal processing unit determines that the object is present at both ends of an angular range that exceeds a predetermined threshold set in the first and second angular spectrums in both angular spectra. .
前記信号処理部は、前記第一及び第二の角度スペクトラムに設定される所定の閾値を、双方の角度スペクトラムにおいて越える角度範囲内における個々の角度スペクトラムのピーク値を結んで包絡線を求め、前記包絡線に極大値があれば、前記極大値の角度方向にも物体が存在すると判定することを特徴とするレーダ装置。 In claim 1,
Wherein the signal processing unit, a predetermined threshold value set in the first and second angular spectrum, determine the envelope by connecting the peak values of the individual angular spectrum definitive within an angular range exceeding in both angular spectrum, If there is a maximum value in the envelope, it is determined that an object is also present in the angular direction of the maximum value .
前記第一の角度スペクトラムは、前記物体の左側に出現するサイドローブを低減した角度スペクトラムであり、前記第二の角度スペクトラムは、前記物体の右側に出現するサイドローブを低減した角度スペクトラムであることを特徴とするレーダ装置。 In claim 1,
The first angular spectrum is an angular spectrum with reduced side lobes appearing on the left side of the object, and the second angular spectrum is an angular spectrum with reduced side lobes appearing on the right side of the object. A radar device characterized by the above.
前記信号処理部は、前記第一及び第二の係数群を用いることなく角度スペクトラムを算出して物体の存在を確認した後、前記第一及び第二の角度スペクトラムの算出を行うことを特徴とするレーダ装置。 In claim 1,
The signal processing unit calculates the angle spectrum without using the first and second coefficient groups, confirms the presence of an object, and then calculates the first and second angle spectra. Radar device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006085061A JP5065611B2 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Radar equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006085061A JP5065611B2 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Radar equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007263574A JP2007263574A (en) | 2007-10-11 |
JP5065611B2 true JP5065611B2 (en) | 2012-11-07 |
Family
ID=38636722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006085061A Active JP5065611B2 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Radar equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5065611B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5678692B2 (en) * | 2011-01-31 | 2015-03-04 | 富士通株式会社 | Radar equipment |
JP6035165B2 (en) | 2013-02-22 | 2016-11-30 | パナソニック株式会社 | Radar equipment |
JP2014207749A (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | Power reception device and vehicle having the same, power transmission device and power transmission system |
CN111257861B (en) * | 2018-12-03 | 2023-06-13 | 北京华航无线电测量研究所 | 24GHz continuous wave radar angle measurement method |
CN117330521B (en) * | 2023-12-01 | 2024-02-20 | 黑龙江中医药大学 | Clinical laboratory uses blood smear system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3009624B2 (en) * | 1996-01-17 | 2000-02-14 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | Filter coefficient operation device of FIR type digital filter for digital beamformer, FIR type digital filter for digital beamformer and digital beamformer |
JP2001116832A (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-27 | Toyota Motor Corp | Fm-cw radar system |
-
2006
- 2006-03-27 JP JP2006085061A patent/JP5065611B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007263574A (en) | 2007-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1369705B1 (en) | Signal processing method for scanning radar | |
JP6303964B2 (en) | Radar equipment | |
JP4098311B2 (en) | Electronic scanning millimeter wave radar apparatus and computer program | |
JP4678945B2 (en) | Scanning radar stationary object detection method | |
JP5462626B2 (en) | Radar apparatus and azimuth detection method | |
JP3371854B2 (en) | Ambient situation detection device and recording medium | |
JP5626224B2 (en) | Obstacle detection device | |
JP4850898B2 (en) | Radar equipment | |
US8164511B2 (en) | Signal processing device, radar device, vehicle control device, and signal processing method | |
JP5061814B2 (en) | Vehicle width detection method and device, vehicle control device | |
WO2011092814A1 (en) | Obstacle detection device | |
JP2010071865A (en) | Signal processing device and radar device | |
JP2009041981A (en) | Object detection system and vehicle equipped with object detection system | |
US9123248B2 (en) | Alarm device | |
EP3267220A1 (en) | A vehicle radar system | |
US10191148B2 (en) | Radar system for vehicle and method for measuring azimuth therein | |
JP5065611B2 (en) | Radar equipment | |
JP2009216470A (en) | Radar system and vehicle control system | |
JP6713946B2 (en) | In-vehicle radar device | |
JP2015028440A (en) | Radar device and signal processing method | |
JP4064693B2 (en) | Scanning FM-CW radar signal processing method | |
JP5462452B2 (en) | Signal processing apparatus and radar apparatus | |
JPH08105963A (en) | Radar device | |
JP4763002B2 (en) | Electronic scanning millimeter wave radar apparatus and computer program | |
JP4910955B2 (en) | Radar equipment for vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110714 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120308 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120807 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120810 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5065611 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |