JP5162384B2

JP5162384B2 - レーダ装置

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Publication number: JP5162384B2
Application number: JP2008232334A
Authority: JP
Inventors: 学平尾
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010066111A

Description

本発明は、放射した送信波に対するターゲットからの反射波を用い、このターゲットの検出を行う、車載用に好適な電子走査型のレーダ装置及び目標物体検知方法に関する。

従来、目標物体と自車との距離、相対速度を計測できるレーダとして、ＦＭ−ＣＷレーダやパルスレーダ等各種のレ−ダ方式がある。この中でＦＭ−ＣＷレーダ方式は、図１２に示すような構成である（例えば、特許文献１参照）。
図１２に示すごとく、電圧制御発振器１２にＥＣＵ（電子制御ユニット）１４から三角波の制御電圧が供給されて、送信アンテナ１０からミリ波が送信される。
また、電圧制御発振器１２が送信アンテナ１０に出力した送信信号の一部が、電圧制御発振器１２から分岐されてミキサー１３に供給される。
そして、送信アンテナ１０から送信されたミリ波は、目標物体において反射して受信アンテナ１１で受信される。

次に、ミキサー１３は、上記受信された受信信号と電圧制御発振器１２から分岐された上記送信信号の一部とを混合し、ビート信号を生成する。
ＥＣＵ４は、上記ビート信号をデシタル信号解析することにより、目標物体の距離と相対速度を算出す。
また、図１２に示す構成において、送受アンテナを共用とした構成を図１３に示す。この図１３に示すごとく、電圧制御発振器１７にＥＣＵ１９から三角波の制御電圧が供給されて、サーキュレータ１６を介して送受共用アンテナ１５からミリ波が送信される。
また、送信出力の一部が電圧制御発振器１７から分岐されてミキサー１８に供給される。送受信用アンテナ１５から送信されたミリ波は目標物体に反射して反射波として送受共用アンテナ１５により受信される。受信信号と電圧制御発振器１７から分岐された送信信号の一部は、ミキサー１８により混合されてビート信号が生成される。ビート信号はＥＣＵ１９でデジタル信号解析されて目標物体の距離と相対速度が算出される。
特開２００８−６４７４３号公報

しかしながら、図１２に示す従来例においては、送信アンテナと受信アンテナとを別個に設けているため、送信信号の要求仕様として、ビーム幅を３度、送信周波数を７６．５９ＧＨｚとするとアンテナの直径は９０ｍｍ程度必要となる。
そして、図１２に示す構成においては、送信と受信とのアンテナが別個であるために、直径９０ｍｍ程度のアンテナを並列にレイアウトする必要がある。
しかしながら、車載用の電子走査型レーダを搭載するためには、ほとんどがグリル位置に設置する必要があり、デザイン面及び車両上の構造面への影響を考慮すると、小型であることか望ましい。

しかしながら、図１２の従来の技術においては、送受アンテチを別個に設ける必要があるため、電子走査型レーダ装置の小型化を阻害していた。
一方、送信アンテナと受信アンテナとを共用化して小型化を図るため、図１３示すように送受信共用アンテナ方式がある。
この送受信共用方式においては、送信信号の一部がザーキュレータを通して受信ミキサ側へ回り込み、受信部のノイズ成分を増加させてしまう。
受信部のノイズ成分が増加すると、遠方の目標物体にて送信信号が反射した信号である、強度が低い受信信号がノイズ成分に埋もれてしまい、所望の検知距離が得られないという問題がある。

この送信信号の回り込みを抑制する手段としては、サーキュレータのアイソレーションを高く設計する手法が考えられるが、ミリ波帯域で高アイソレーションのサーキュレータ設計は技術的に難易度が高いことが知られている。
また、図１３の構成の電子走査型レーダにおいては、近距離の物体を検知する際、送信出力がオフとされる極めて短い時間内、すなわち、送受信アンテナ１５から送信信号が出力されていない状態にサンプリングを行う必要がある。
図１４に示すように、例えば、最小探知距離Ｒ_ｍｉｎ＝１ｍとすると、Ｒ_ｍｉｎにある目標物体からの反射波の反射時間△ｔ_ｍｉｎ＝６．６７ｎｓｅｃという非常に短い時間となる。
そのため、図１３の電子走査型レーダにおいては、高速ＡＤ変換と高速データ格納手段とが必要となり、データ処理を高速に行う必要があり、極めて技術的に難易度が高く、コストも高価にならざるを得ないという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、データ処理を高速に行う必要が無くコストを抑制し、送受信共用アンテナにより近距離から遠距離までの検知距離性能を可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明のレーダ装置は、送信波と、該送信波の目標物体からの反射波とからビート信号を生成し、該ビート信号により前記目標物体の検知を行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置であり、電波の送信及び受信を共用する送受共用アンテナと、三角波変調された前記送信波を出力する発振器と、前記送信波を第１送信波と第２送信波とに分配する分配器と、前記第１送信波を前記送受共用アンテナに出力し、該第１送信波が目標物体により反射された前記反射波を入力するサーキュレータと、前記分配器及び前記サーキュレータの間の接続をオンオフするスイッチと、前記反射波及び前記第２送信波をミキシングしてビート信号を生成するミキサーと、前記ビート信号から前記目標物体を検出する第１検出部及び第２検出部と、前記第１検出部または前記第２検出部のいずれかに、前記ミキサーからのビート信号を入力させる切り替えスイッチと、該切り替えスイッチの切り替えタイミングにより、前記第１検出部または前記第２検出部からの前記目標物体の検出結果を合成する物体合成部とを有することを特徴とする。

本発明のレーダ装置は、前記第１検出部及び前記第２検出部は、前記ビート信号を予め設定した周期毎にサンプリングしてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換された周波数データに対して周波数解析を行うフーリエ変換部と、前記周波数解析の結果から目標物体の検知を行う検出部とを有することを特徴とする。

本発明のレーダ装置は、前記第１送信波を前記送受共用アンテナに送信する送信期間において前記スイッチをオンし、前記反射波を受信する受信期間において前記スイッチをオフとする切り替え制御回路をさらに有することを特徴とする。

本発明のレーダ装置は、前記切り替え制御回路が、前記送信期間における予め設定された測定期間において、前記切り替えスイッチによりミキサーと前記第１検出部とを接続し、前記受信期間における予め設定された測定期間において、前記切り替えスイッチによりミキサーと前記第２検出部とを接続することを特徴とする。

本発明の目標物体検知方法は、送信波と、該送信波の目標物体からの反射波とからビート信号を生成し、該ビート信号により前記目標物体の検知を行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を用いた目標物体検知方法であり、発振器により三角波変調された前記送信波を出力する過程と、分配器により前記送信波を第１送信波と第２送信波とに分配する過程と、サーキュレータにより電波の送信及び受信を共用する前記送受共用アンテナに前記第１送信波を出力し、該第１送信波が目標物体により反射された前記反射波を入力する過程と、スイッチにより前記分配器及び前記サーキュレータの間の接続をオンオフする過程と、ミキサーにより前記反射波及び前記第２送信波をミキシングしてビート信号を生成する過程と、第１検出部または第２検出部により、前記ビート信号から前記目標物体を検出する過程と、切り替えスイッチにより、前記第１検出部または前記第２検出部のいずれかに、前記ミキサーからのビート信号を入力させる過程と、物体合成部により、該切り替えスイッチの切り替えタイミングにおいて、前記第１検出部または前記第２検出部からの前記目標物体の検出結果を合成する過程とを有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、送受共用アンテナを用いることにより、送信用及び受信用とで２つ用いていたアンテナを１つとし、レーダ装置のサイズを小さくすることができ、かつ切り替え制御部により切り替えスイッチの切り替えを行うことにより、第１送信波を送受共用アンテナに対して出力する期間において比較的近距離の目標物体からの反射波の解析を行い、一方、第１送信波を送受共用アンテナに対して出力しない期間において中距離及び遠距離における目標物体からの反射波の解析を行い、反射波の電波強度が弱い中距離及び遠距離の解析の期間における送信波の回り込みを抑制し、最大探知距離を確保することができる。
また、本発明によれば、ミキサーからのビート信号のサンプリング処理を、送信波の送信期間と反射波の受信期間とに分けて行うことにより、Ａ／Ｄ変換部におけるサンプリング処理を高速に行う必要がなく、サンプリング回路のコストを低減できる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態によるＦＭ−ＣＷ方式による電子走査型のレーダ装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるレーダ装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、レーダ装置は、アンテナ２０、スイッチ２１、分配器２２、ミキサー２３、切替スイッチ２４、切替制御回路２５、ＶＣＯ（電圧制御発振器）２６、第１Ａ／Ｄ変換器２７、第２Ａ／Ｄ変換器２８、第１フーリエ変換器２９、第２フーリエ変換器３０、第１検出器３１、第２検出器３２、物体合成器３３、三角波生成回路３４、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３５及びサーキュレータ３６を有している。

アンテナ２０は、電波の送信と受信とを兼用する送受共用アンテナである。
サーキュレータ３６は、ＶＣＯ２６から出力される送信信号をアンテナ２０に対して出力し、一方アンテナ２０が受信した受信信号（上記送信信号が目標物体により反射された反射波）をミキサー２３に対して出力する。
スイッチ２１は、サーキュレータ３６及びＶＣＯ２６との接続をオン（導通状態）／オフ（非導通状態）する切替スイッチである。
ＶＣＯ２６は、印加される電圧に応じた周波数の発振信号を発振するものであり、本実施形態において、三角波生成回路３４から出力される三角波電圧に応じた周波数の発振信号を生成し（すなわち、三角波の電圧により発振信号の周波数を変調する三角波変調が行われる）、この発振信号を送信信号として、分配器２２に出力する。
三角波生成回路３４は、ＥＣＵ３５から入力されるパルスデータの周期に基づいて、ＶＣＯ２６における発振信号の周波数を制御するための電圧を印加する三角波（電圧信号）を生成して、ＶＣＯ２６へ出力する。

分配器２２は、ＶＣＯ２６から入力される送信信号をスイッチ２１に対して出力するとともに、その送信信号の一部を分岐させてローカル信号とし、ミキサー２３へ出力する。
ミキサー２３は、サーキュレータ３６から入力される受信信号と、上記ローカル信号とをミキシングし、ビート信号を生成して切替スイッチ２４へ出力する。
切替スイッチ２４は、入力されるビート信号を、第１Ａ／Ｄ変換器２７または第２Ａ／Ｄ変換器２８のいずれかに出力する。
第１Ａ／Ｄ変換器２７は、入力されるビート信号を予め設定されたサンプリング周期毎にサンプリングして、Ａ／Ｄ変換を行い、得られた離散ビート信号を第１フーリエ変換器２９へ出力する。
第２Ａ／Ｄ変換器２８は、入力されるビート信号を予め設定されたサンプリング周期毎にサンプリングして、Ａ／Ｄ変換を行い、得られた離散ビート信号を第２フーリエ変換器３０へ出力する。

第１フーリエ変換器２９は、Ａ／Ｄ変換された離散ビート信号をスペクトラム解析し、スペクトラムデータを第１検出器３１へ出力する。
第２フーリエ変換器３０は、Ａ／Ｄ変換された離散ビート信号をスペクトラム解析し、スペクトラムデータを第２検出器３２へ出力する。
第１検出器３１は、入力されるスペクトラムデータから物体を検知し、物体情報を物体合成器３３へ出力する。
第２検出器３２は、入力されるスペクトラムデータから物体を検知し、物体情報を物体合成器３３へ出力する。
物体合成器３３は、第１検出器３１及び第２検出器３２から出力される物体情報を合成し、レーダ検出結果を生成する。

ＥＣＵ３５は、切替制御回路２５と三角波生成回路３４との制御を行うとともに、物体合成器３３からの物体情報に基づいて目標物体である移動体や静止物の位置や速度を演算する。
また、ＥＣＵ３５は、ＳＴＡＲＴ端子から切替制御回路２５に対し、制御開始信号を出力するとともに、それと同時にＭＯＤＯＵＴ端子から三角波生成回路３４に対し、三角波生成のためのパルスデータを予め設定された周期にて出力する。ここで、ＥＣＵ３５は、内部に記憶されたプログラムに応じて、切替制御回路２５と三角波生成回路３４との制御、及び目標物体の位置や速度を演算する。
切替制御回路２５は、ＥＣＵ３５から制御開始信号が入力されると、予め設定された周期内にて、スイッチ２１及び切替スイッチ２４をオン／オフ制御する。

次に、図２を参照して、本実施形態によるレーダ装置の動作を説明する。図２は、本実施形態におけるレーダ装置の動作を説明する波形図である。
時刻ｔ１において、ＥＣＵ３５は、切替制御回路２５に対して制御開始信号を出力するとともに、三角波生成回路３４に対してパルスデータを出力する。
これにより、切替制御回路２５は、スイッチ２１をオン状態とし、分配器２２からの送信信号をサーキュレータ３６を介し、アンテナ２０に出力する。
また、切替制御回路２５は、切替スイッチ２４を制御し、ミキサー２３と第１Ａ／Ｄ変換器２７とを接続させる。
このとき、三角波生成回路３４は三角波電圧をＶＣＯ２６に対して出力し、ＶＣＯ２６はこの三角波電圧に対応する周波数の送信信号を出力する。

そして、アンテナ２０は、送信信号を空間に対し、送信波として放射する。
上記送信波が目標物体にて反射され、この反射波がアンテナ２０にて受信され、受信信号としてサーキュレータ３６に入力される。ここで、受信波は、上記送信波に対して目標物体までの距離に応じた時間だけ遅延して受信されることになる。
サーキュレータ３６は、アンテナ２０が出力する受信信号を、ミキサー２３に対して出力する。
送信周期として、Ｔｘ送信ＯＮの期間において、スイッチ２１はオン状態であり、Ｔｘ送信ＯＦＦの期間において、スイッチ２１はオフ状態である。
すなわち、最小検知距離Ｒｍｉｎから近距離Ｒｎｅａｒまでの距離範囲における目標物体の検出に対しては、第１Ａ／Ｄ変換器２７、第１フーリエ変換器２９及び第１検出器３１を用いた第１の物体検知処理が行われる。
Ｔｘ送信ＯＮの状態にて、送信波の回り込みが有ったとしても、近距離Ｒｎｅａｒまでであれ目標物体からの反射波の強度が大きいため、上述した回り込んだノイズに埋もれることなく受信することができる。また、第１Ａ／Ｄ変換器２７は、Ｔｘ送信ＯＮとなったタイミングから、変換時間ｔｓｐ経過後に離散ビート信号を出力する。

次に、時刻ｔ２において、切替制御回路２５は、スイッチ２１をオフとし、送信信号が分配器２２からサーキュレータ３６に対して出力させる。
サーキュレータ３６は、アンテナ２０が出力する受信信号を、ミキサー２３に対して出力する。
また、切替制御回路２５は、ミキサー２３と第２Ａ／Ｄ変換器２８とを接続し、受信信号が第２Ａ／Ｄ変換器２８へ出力させる。
上述したように、送信周期として、Ｔｘ送信ＯＮの期間において、スイッチ２１はオン状態であり、Ｔｘ送信ＯＦＦの期間において、スイッチ２１はオフ状態である。
すなわち、最大検知距離Ｒｍａｘを超える距離範囲における目標物体の検出に対しては、第２Ａ／Ｄ変換器２８、第２フーリエ変換器３０及び第２検出器３２を用いた第２の物体検知処理が行われる。

上述した処理において、ＴＸ送信ＯＮの時間幅は、アンテナ２０から照射された送信波が最大探知距離Ｒｍａｘを往復する時間で設定されており、Ｒｍａｘ相当時間ｔｍａｘにより表される。
例えば、最大探知距離Ｒｍａｘ＝１２０ｍとするとｔｍａｘ＝０．８ｕｓｅｃになる。
この最大探知距離Ｒｍａｘを超える距離範囲においては、徐々に目標物体からの反射波の強度が小さくなるため、回り込みのノイズに埋もれないように、Ｔｘ送信をＯＦＦ状態にして上述した第２物体検知処理を実施する。
ここで、最大探知距離Ｒｍａｘは各レーダ装置にて、目標物体からの反射波の強度が、送信波の回り込みによるノイズが存在したとしても検知できるか否かを実験し、個々に設定することが必要である。

そして、切替制御回路２５は、レーダ装置における目標物体検知のサンプリング周期において、すなわち、レーダ仕様に基づいたサンプリング周期に従い、内部に予め設定されているＲｍａｘ相当時間ｔｍａｘの期間（時刻ｔ１−ｔ２）において第１の物体検知処理が行われるようスイッチ２１及び切替スイッチ２４を制御し、Ｒｍａｘ相当時間ｔｍａｘの期間を超えたサンプリング周期内の期間（時刻ｔ２−ｔ３）において第２の物体検知処理が行われるようスイッチ２１及び切替スイッチ２４を制御する。
上述した第１の物体検知処理及び第２の物体検知処理を繰り返して、全距離範囲における目標物体の検知を行う。この取得及び目標物体の検知は、三角波生成回路３４の出力する三角波の上り区間と下り区間について連続して行われる。

上述した第１の物体検知処理において、第１フーリエ変換器２９は、第１Ａ／Ｄ変換器２７から出力される離散ビート信号を連続したデータに纏めて、スペクトラム解析、すなわち図３に示すようにＦＦＴ変換してスペクトラムデータとして出力する。図３において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。この距離とビート信号の周波数とは予め対応付けられて、第１検出器３１及び第２検出器３２に記憶され、第１検出器３１及び第２検出器３２ビート信号の周波数を、距離に変換している。
そして、第１検出器３１は、ＦＦＴ結果のスペクトラム信号から、ピーク検出処理によりターゲットとしての目標物体が検出される。

ここで、第１検出器３１は、ピーク検出処理として、図３（ａ）に示すように、上り区間において、ノイズフロアＬｎｕｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｎｕｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｎｕｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
また、第１検出器３１は、ピーク検出処理として、図３（ｂ）に示すように、下り区間でノイズフロアＬｎｄｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｎｄｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値を超えたときにターゲットが存在すると判定する。
図３において、第１検出器３１は、例えば、上り区間でターゲットｆｕｐ１、下り区間でｆｄｎ１を検出する。

一方、上述した第２の物体検知処理において、第２フーリエ変換器３０は、第２Ａ／Ｄ変換器２８から出力される離散ビート信号を連続したデータに纏めて、スペクトラム解析、すなわち図４に示すようにＦＦＴ変換してスペクトラムデータとして出力する。図４において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。
そして、第２検出器３２は、ＦＦＴ結果のスペクトラム信号から、ピーク検出処理によりターゲットとしての目標物体が検出される。
そして、第２検出器３２は、ピーク検出処理として、図４（ａ）に示すように、上り区間において、ノイズフロアＬｉｎｕｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｍｕｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｍｕｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
また、第２検出器３２は、ピーク検出処理として、図４（ｂ）に示すように、下り区間において、ノイズフロアＬｍｄｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｍｄｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｍｄｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
図４において、第２検出器３２は、上り区間でターゲットｆｕｐ２、下り区間でｆｄｎ２を検出する。

そして、物体合成器３３は、第１検出器３１と第２検出器３２から出力された個別のピーク情報を、図５（ａ）に示す三角波の上り区間と、図５（ｂ）に示す三角波の下り区間とにおいて、Ｒｍｉｎ〜Ｒｍａｘまでの全距離区間におけるピーク情報として合成し、ＥＣＵ３５の端子ＰＫＤＩＮへ、合成されたスペクトラム信号として出力する。図５において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。

ここで、三角波生成回路３４は図６に示す三角波を発生し、ＶＣＯ２６がこの三角波に対応した周波数の送信波を生成する。ここで、三角波発生回路３４は、例えば、ＥＣＵ３５から入力されるパルスデータが「Ｈ」レベルの期間において三角波の上り区間の電圧波形を生成し、「Ｌ」レベルの期間において三角波の下り区間の電圧波形を生成する。
そして、ミキサー２３は、送信波と受信波とからビート周波数を生成する。次に、例えば、第１Ａ／Ｄ変換器２７はＴｘ送信波ＯＮの期間にＮ回サンプリングしてＮ個の離散ビート信号を生成し、第２Ａ／Ｄ変換器２８はＴｘ送信波ＯＦＦの期間にＮ回サンプリングしてＮ個の離散ビート信号を生成する。
次に、ＥＣＵ３５は、上記図５に示すスペクトラム信号におけるピーク情報に基づいて、目標物体までの距離と相対速度を、以下に示す数式により算出する。

上記（１）式において、三角波の上り区間における距離Ｒ（レーダ装置と目標物体との距離）が求められる。
また、上記（２）式において、三角波の上り区間における相対速度（レーダ装置と目標物体との相対速度）が求められる。
同様に、上記（３）式において、三角波の下り区間における距離Ｒ（レーダ装置と目標物体との距離）が求められる。
また、上記（４）式において、三角波の下り区間における相対速度（レーダ装置と目標物体との相対速度）が求められる。
上記（１）、（３）式において、ｋｒはＣ・Ｔ／（２・Δｆ）であり、ｋｖはＣ／（２・ｆ0である。ここで、Ｃは光速度であり、Ｔは変調時間（上昇部分/下降部分）であり、Δｆは三角波の周波数変調幅であり、ｆ0は三角波の中心周波数である。

図７は、本実施形態における他の構成例を示すブロック図であり、図１のサーキュレータ３６をＨｙｂｒｉｄ５６へ代えた構成である。
Ｈｙｂｒｉｄ５６は、サーキュレータ３６と同様に、スイッチ２１からアンテナ２０に対して送信波を伝達し、アンテナ２０からミキサー２３に対して受信波を伝達する。
また、図８は、本実施形態における他の構成例を示すブロック図であり、図１のサーキュレータ３６を除去し、スイッチ２１を直接にアンテナ２０へ接続し、アンテナ２０とミキサー２３との間にスイッチ６３を介挿し、切替制御回路２５は、送信状態（図２のＴｘ送信ＯＮの期間）においてはスイッチ２１をＯＮとし、スイッチ６３をオフとし、一方、受信状態（図２のＴｘ送信ＯＦＦの期間）においてはスイッチ２１をＯＦＦとし、スイッチ６３をオンとする。

＜第２の実施形態＞
また、第１の実施形態の図２における動作に比較し、Ｔｘ送信ＯＮ時間を縮小した第２の実施形態を図９を用いて説明する。ここで、Ｔｘ送信ＯＮ時間を縮小することにより、送信デバイス（例えば、アンテナ２０及びサーキュレータ３６など）の発熱を抑制することが可能となる。
ＴＸ送信時間のＯＮ時間は、アンテナ２０から照射された電波が最大探知距離Ｒｍａｘの１／２を往復する時間に対し、第１Ａ／Ｄ変換器２７または第２Ａ／Ｄ変換器２８の変換時間ｔｓｐを加えた時間として設定する。
また、最低探知距離Ｒｍｉｎ〜最大探知距離Ｒｍａｘ／２までの距離におては、第１の実施形態における第１の物体検知処理が実施され、一方、最大探知距離Ｒｍａｘ／２〜最大探知距離Ｒｍａｘまでの距離においては第２の物体検知処理が行われる。

本実施形態において、第２Ａ／Ｄ変換器２８は、Ｔｘ送信ＯＮから最大探知距離Ｒｍａｘを往復する時間ｔｍａｘ経過後に、ミキサー２３から入力されるビート信号のＡ／Ｄ変換を行う。
第１の実施形態と同様に、第１Ａ／Ｄ変換器２７によるＴｘ送信ＯＮ期間におけるＡ／Ｄ変換と、Ｔｘ送信ＯＦＦ期間に行われるＡ／Ｄ変換とを全距離範囲におけるビート信号のＡ／Ｄ変換として組み合わせて扱う。
また、第１の実施形態と同様に、レーダ仕様に基づいたサンプリング周期に従い、このＡ／Ｄ変換された離散ビート信号の組合わせを繰り返して取得する。そして、この離散ビート信号の組合せの取得は、三角波の上り区間と下り区間とについて連続して行われる。

上述した第１の物体検知処理において、第１フーリエ変換器２９は、第１Ａ／Ｄ変換器２７から出力される離散ビート信号を連続したデータに纏めて、スペクトラム解析、すなわち図１０に示すようにＦＦＴ変換してスペクトラムデータとして出力する。図１０において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。
そして、第１検出器３１は、ＦＦＴ結果のスペクトラム信号から、ピーク検出処理によりターゲットとしての目標物体が検出される。
ここで、第１検出器３１は、ピーク検出処理として、図１０（ａ）に示すように、上り区間において、ノイズフロアＬｎｕｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｎｕｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｎｕｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
また、第１検出器３１は、ピーク検出処理として、図１０（ｂ）に示すように、下り区間でノイズフロアＬｎｄｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｎｄｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値を超えたときにターゲットが存在すると判定する。
図１０において、第１検出器３１は、例えば、上り区間でターゲットｆｕｐ１、下り区間でｆｄｎ１を検出する。

一方、上述した第２の物体検知処理において、第２フーリエ変換器３０は、第２Ａ／Ｄ変換器２８から出力される離散ビート信号を連続したデータに纏めて、スペクトラム解析、すなわち図１１に示すようにＦＦＴ変換してスペクトラムデータとして出力する。図１１において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。
そして、第２検出器３２は、ＦＦＴ結果のスペクトラム信号から、ピーク検出処理によりターゲットとしての目標物体が検出される。
そして、第２検出器３２は、ピーク検出処理として、図１１（ａ）に示すように、上り区間において、ノイズフロアＬｉｎｕｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｍｕｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｍｕｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
また、第２検出器３２は、ピーク検出処理として、図１１（ｂ）に示すように、下り区間において、ノイズフロアＬｍｄｎから一定の閾値マージンを設けて検出閾値Ｌｍｄｔｈとして、スペクトラム強度が同検出閾値Ｌｍｄｔｈを超えたときにターゲットが存在すると判定する。
図１１において、第２検出器３２は、上り区間でターゲットｆｕｐ２、下り区間でｆｄｎ２を検出する。

そして、物体合成器３３は、第１検出器３１と第２検出器３２から出力された個別のピーク情報を、図５（ａ）に示す三角波の上り区間と、図５（ｂ）に示す三角波の下り区間とにおいて、Ｒｍｉｎ〜Ｒｍａｘまでの全距離区間におけるピーク情報として保持される。図５において、横軸は距離（周波数）であり、縦軸はスペクトラムの強度である。
次に、ＥＣＵ３５は、上記図５に示すスペクトラム信号におけるピーク情報に基づいて、目標物体までの距離と相対速度を、第１の実施形態における（１）式から（４）式による数式により算出する。

本発明の第１の実施形態（第２の実施形態）によるレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図１の第１の実施形態によるレーダ装置の動作を説明する波形図である。図１の第１フーリエ変換回路２９の動作を説明する波形図である。（第１の実施形態）図１の第２フーリエ変換回路３０の動作を説明する波形図である。（第１の実施形態）図１の第１検出部３１及び第２検出部３２の動作を説明する波形図である。三角波、送信波、受信波及びビート信号の関係を説明する波形図である。本発明の第１の実施形態（第２の実施形態）によるレーダ装置の他の構成例を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態（第２の実施形態）によるレーダ装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。である。図１の第１フーリエ変換回路２９の動作を説明する波形図である。（第２の実施形態）図１の第２フーリエ変換回路３０の動作を説明する波形図である。（第２の実施形態）従来のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の構成を示すブロック図である。従来のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の構成を示すブロックズである。従来のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の動作を説明する波形図である。

符号の説明

２０…アンテナ
２１，６３…スイッチ
２２…分配器
２３…ミキサー
２４…切替スイッチ
２５…切替制御回路
２６…ＶＣＯ
２７…第１Ａ／Ｄ変換器
２８…第２Ａ／Ｄ変換器
２９…第１フーリエ変換器
３０…第２フーリエ変換器
３１…第１検出器
３２…第２検出器
３３…物体合成器
３４…三角波生成回路
３５…ＥＣＵ
５６…Ｈｙｂｒｉｄ

Claims

送信波と、該送信波の目標物体からの反射波とからビート信号を生成し、該ビート信号により前記目標物体の検知を行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置であり、
電波の送信及び受信を共用する送受共用アンテナと、
三角波変調された前記送信波を出力する発振器と、
前記送信波を第１送信波と第２送信波とに分配する分配器と、
前記第１送信波を前記送受共用アンテナに出力し、該第１送信波が目標物体により反射された前記反射波を入力するサーキュレータと、
前記分配器及び前記サーキュレータの間の接続をオンオフするスイッチと、
前記反射波及び前記第２送信波をミキシングしてビート信号を生成するミキサーと、
前記ビート信号から前記目標物体を検出する第１検出部及び第２検出部と、
前記第１検出部または前記第２検出部のいずれかに、前記ミキサーからのビート信号を入力させる切り替えスイッチと、
該切り替えスイッチの切り替えタイミングにより、前記第１検出部または前記第２検出部からの前記目標物体の検出結果を合成する物体合成部と
を有し、
前記スイッチのオン及びオフに対応して、前記切り替えスイッチが切り替えられる
ことを特徴とするレーダ装置。
前記第１検出部及び前記第２検出部は、
前記ビート信号を予め設定した周期毎にサンプリングしてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
Ａ／Ｄ変換された周波数データに対して周波数解析を行うフーリエ変換部と、
前記周波数解析の結果から目標物体の検知を行う検出部と
を有することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
前記第１送信波を前記送受共用アンテナに送信する送信期間において前記スイッチをオンし、前記反射波を受信する受信期間において前記スイッチをオフとする切り替え制御回路をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
前記切り替え制御回路が、前記送信期間における予め設定された測定期間において、前記切り替えスイッチによりミキサーと前記第１検出部とを接続し、前記受信期間における予め設定された測定期間において、前記切り替えスイッチによりミキサーと前記第２検出部とを接続することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
送信波と、該送信波の目標物体からの反射波とからビート信号を生成し、該ビート信号により前記目標物体の検知を行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を用いた目標物体検知方法であり、
発振器により三角波変調された前記送信波を出力する過程と、
分配器により前記送信波を第１送信波と第２送信波とに分配する過程と、
サーキュレータにより電波の送信及び受信を共用する送受共用アンテナに前記第１送信波を出力し、該第１送信波が目標物体により反射された前記反射波を入力する過程と、
スイッチにより前記分配器及び前記サーキュレータの間の接続をオンオフする過程と、
ミキサーにより前記反射波及び前記第２送信波をミキシングしてビート信号を生成する過程と、
第１検出部または第２検出部により、前記ビート信号から前記目標物体を検出する過程と、
切り替えスイッチにより、前記第１検出部または前記第２検出部のいずれかに、前記ミキサーからのビート信号を入力させる過程と、
物体合成部により、該切り替えスイッチの切り替えタイミングにおいて、前記第１検出部または前記第２検出部からの前記目標物体の検出結果を合成する過程と
を有し、
前記スイッチのオン及びオフに対応して、前記切り替えスイッチが切り替えられる
ことを特徴とする目標物体検知方法。