JP5226185B2 - 探知測距装置 - Google Patents
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Description
図25は、このような車載用のFMCWレーダ装置の構成例を示している。図25のFMCWレーダ装置12は、車両Dに搭載されており、受信アンテナ31、受信部(RX)32、増幅部33、高速フーリエ変換(FFT)部34、送信アンテナ35、送信部(TX)36、および発振部37を備える。
レーダ装置のような自律性の探知測距装置は、自己の発信する信号のみを拠り所にして目標物を探知し、その距離等の緒元を測定する必要がある。したがって、対向車が存在する場合のように、観測空間内に同様な他の装置が存在する場合、自己の観測帯域に他者のプローブ信号による干渉成分が混入し、目標物の識別が困難になる。
図25に示したように、FMCWレーダ装置11および12をそれぞれ搭載した車両UおよびDが路上を走行しており、車両Dが車両Uを探知しようとしている状況を想定する。なお、以下の説明では、車両DおよびUに由来する信号やパラメータに上添え字D およびU を付けて区別する。
一方、干渉成分であるVB Iについては、ΔωD =ΔωU 、Tm D=Tm Uなる特別な場合でさえ、ΔTの大きさが不明であるため、領域501からの寄与も正しく反映させた(9)式等と合わせて計算しなければならない。しかし、これは積分範囲にΔTを含んだFresnel 積分であるから(図4参照)、VB Iは、周波数ドメインではΔωc を中心として、ΔTで定まる占有帯域幅を持つスペクトルとして現れることが分かる。本発明では、この原理に基づき、受信信号に干渉成分が含まれていた場合、Δωc や変調入力vm D(t)の初期時刻を調整することで、その干渉成分をVB Dの観測帯域外に移動させる。
図10は、Tm D=Tm =2Tm UかつΔT=Tm U/2なる場合の干渉成分の瞬時周波数推移と占有帯域幅の関係を示している。実線1001および破線1002は、それぞれ車両Dおよび車両Uの周波数推移を表し、一点鎖線1003は干渉成分の周波数推移を表す。この場合、干渉成分の占有帯域は[−Δω,2Δω]となる。
図13は、干渉検出部を備えた車載用のFMCWレーダ装置の構成例を示している。図13のFMCWレーダ装置は、受信アンテナ1301、送信アンテナ1302、送受信部1303、干渉検出部1304、制御部1305、無線周波数発振器1306、およびベースバンド発振器1307を備える。送受信部1303は、低雑音増幅器1311、ミキサ1312、高出力増幅器1313、および分岐部(HYB)1314を含む。制御部1305は、例えば、CPU(中央処理装置)とメモリからなる。
この場合、制御部1305は、干渉検出部1304から検出信号を受け取ると、無線周波数発振器1306および/または可変遅延器1401に制御信号を出力して、無線周波数発振器1306のキャリア周波数および/または可変遅延器1401の遅延量を変更する。可変遅延器1401の遅延量を変更することで、ベースバンド発振器1307の変調信号と干渉源の変調信号における初期時刻の差(位相)ΔTが変更される。
図15は、干渉検出部以外に電力モニタを備えたFMCWレーダ装置の構成例を示している。図15のFMCWレーダ装置は、図13の構成において送受信部1303を送受信部1501に変更した構成を有する。送受信部1501は、送受信部1303の構成に、分岐部1511、電力モニタ1512、および減衰器(ATT)1513を追加した構成を有する。
また、電力モニタからのモニタ信号を用いて周波数に対する干渉電力の低減率を測定し、無線周波数発振器1306および/またはベースバンド発振器1307のパラメータを逐次的に変化させることも可能である。この場合、制御部1305は、時刻tにおける受信電力をメモリに格納しておき、この値を一定時間間隔毎に比較することで、干渉電力の低減率を測定する。あるいは、送信信号の放射レベルを低下させる前後における、ベースバンド信号のパワーレベルを干渉検出部1304から受け取ることで、干渉電力の低減率を測定することもできる。
図23または図24のパラメータ選択方法によれば、各車両のFMCWレーダ装置が一意性の高い固有番号に基づいてパラメータを選択するため、車両間での干渉発生の確率が低減する。携帯電話の電話番号の代わりに、運転手の指紋のような個人識別情報を符号化して得られる番号や、車両番号、起動用キーのRFID(Radio Frequency Identification)番号等を用いてもよい。
前記プローブ信号を放射する送信センサ手段と、
前記目標物により反射されたプローブ信号をエコー信号として受信する受信センサ手段と、
前記エコー信号から前記目標物の距離情報を抽出する抽出手段と
前記受信センサ手段が受信した信号から、前記エコー信号以外の干渉信号の存在を検出し、検出信号を出力する干渉検出手段と、
前記干渉検出手段から前記検出信号を受け取ったとき、前記変調信号のパラメータを変更する制御手段と
を備えることを特徴とする探知測距装置。
(付記2) 前記制御手段は、前記変調信号のパラメータとして、該変調信号の初期時刻、位相、および周期の少なくとも1つ以上を変更することを特徴とする付記1記載の探知測距装置。
(付記3) 前記制御手段は、前記検出信号を受け取ったとき、前記キャリア信号のパラメータをさらに変更することを特徴とする付記1または2記載の探知測距装置。
(付記4) 前記制御手段は、前記キャリア信号のパラメータとして、該キャリア信号の中心周波数および変調帯域幅の少なくとも1つ以上を変更することを特徴とする付記3記載の探知測距装置。
(付記5) 前記制御手段は、前記検出信号を受け取ったとき、前記キャリア信号の変調方式をさらに変更することを特徴とする付記1または3記載の探知測距装置。
(付記6) 前記受信センサ手段は、干渉源となる他の探知測距装置におけるパラメータ情報を含む信号を受信し、前記抽出手段は、受信した信号から該パラメータ情報を抽出し、前記制御手段は、抽出されたパラメータ情報を用いて、干渉が抑圧されるように前記変調信号またはキャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする付記1または3記載の探知測距装置。
(付記7) 前記受信センサ手段は、前記他の探知測距装置におけるプローブ信号の帯域外に設けられたサブチャネルを介して、前記パラメータ情報を含む信号を受信することを特徴とする付記6記載の探知測距装置。
(付記8) 前記受信センサ手段が受信した信号の受信電力をモニタして、前記制御手段に出力する電力モニタ手段と、前記プローブ信号の放射レベルを削減する削減手段をさらに備え、前記制御手段は、該電力モニタ手段により過大な受信電力が観測されたとき、該削減手段を制御して該プローブ信号の放射レベルを削減し、前記干渉検出手段からの前記検出信号が途切れなければ、前記変調信号またはキャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする付記1または3記載の探知測距装置。
(付記9) 前記制御手段は、前記電力モニタ手段により観測された受信電力から干渉電力の低減率を測定し、前記変調信号またはキャリア信号のパラメータを逐次的に変化させることを特徴とする付記8記載の探知測距装置。
(付記10) 前記制御手段は、ホッピングシーケンスに従って、前記変調信号またはキャリア信号のパラメータをランダムに変動させることを特徴とする付記1または3記載の探知測距装置。
(付記11) 前記制御手段は、前記変調信号またはキャリア信号のパラメータの複数の組み合わせを保持し、所定の固有番号に基づいて該複数の組み合わせの中の一組を選択し、選択した一組のパラメータを変更後のパラメータとして用いることを特徴とする付記1または3記載の探知測距装置。
(付記12) 前記制御手段は、前記所定の固有番号と位置情報とに基づいて、前記複数の組み合わせの中の一組を選択すること特徴とする付記11記載の探知測距装置。
(付記13) キャリア信号を生成する電圧若しくは電流制御発振手段を含み、変調信号により該キャリア信号を変調して、目標物の位置を検出するためのプローブ信号を生成する生成手段と、
前記プローブ信号を放射する送信センサ手段と、
前記目標物により反射されたプローブ信号をエコー信号として受信する受信センサ手段と、
前記エコー信号から前記目標物の距離情報を抽出する抽出手段と
前記受信センサ手段が受信した信号から、前記エコー信号以外の干渉信号の存在を検出する干渉検出手段と、
前記干渉信号が検出されたとき、前記キャリア信号のパラメータを変更する制御手段と
を備えることを特徴とする探知測距装置。
(付記14) 前記受信センサ手段は、干渉源となる他の探知測距装置におけるパラメータ情報を含む信号を受信し、前記抽出手段は、受信した信号から該パラメータ情報を抽出し、前記制御手段は、抽出されたパラメータ情報を用いて、干渉が抑圧されるように前記キャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする付記13記載の探知測距装置。
(付記15) 前記受信センサ手段が受信した信号の受信電力をモニタして、前記制御手段に出力する電力モニタ手段と、前記プローブ信号の放射レベルを削減する削減手段をさらに備え、前記制御手段は、該電力モニタ手段により過大な受信電力が観測されたとき、該削減手段を制御して該プローブ信号の放射レベルを削減し、前記干渉検出手段からの前記検出信号が途切れなければ、前記キャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする付記13記載の探知測距装置。
(付記16) 前記制御手段は、ホッピングシーケンスに従って、前記キャリア信号のパラメータをランダムに変動させることを特徴とする付記13記載の探知測距装置。
21、35、1302、2101 送信アンテナ
31、1301、2102 受信アンテナ
32 受信部
33 増幅部
34 高速フーリエ変換部
36 送信部
37 発振部
41、1311、2106、2107、2201 低雑音増幅器
42、1312、2110、2111、2204、2205、2206 ミキサ
43 中間周波数増幅器
44、2209、2210 ローパスフィルタ
45、1314、1511、2112、2113、2114、2208 分岐部
46、1313、2108、2109、2202 高出力増幅器
47、1306、2117 無線周波数発振器
48、1307、2122 ベースバンド発振器
101 生成手段
102 送信センサ手段
103 受信センサ手段
104 抽出手段
105 干渉検出手段
106 制御手段
401、402、403 位置
501、502、503、504 領域
601、801、1001 実線
602、802、1002 破線
603、803、1003 一点鎖線
701、702、901、902、1101、1102、1201、1202、1203 スペクトル
703、903、1103 観測信号と近傍帯域
1303、1501 送受信部
1304、2116 干渉検出部
1305、2118 制御部
1401、2120 可変遅延器
1512 電力モニタ
1513 減衰器
2103、2207 デマルチプレクサ
2104 マルチプレクサ
2119 スイッチ
2115 周波数逓倍器
2121、2203 データ生成器
D、U 車両
Claims (5)
- 変調信号によりキャリア信号を変調して、目標物の位置を検出するためのプローブ信号を生成する生成手段と、
前記プローブ信号を放射する送信センサ手段と、
前記目標物により反射されたプローブ信号をエコー信号として受信する受信センサ手段と、
前記エコー信号から前記目標物の距離情報を抽出する抽出手段と、
前記受信センサ手段が受信した信号から、前記エコー信号以外の干渉信号の存在を検出し、検出信号を出力する干渉検出手段と、
前記干渉検出手段から前記検出信号を受け取ったとき、前記変調信号の初期時刻若しくは位相の少なくとも1つ以上を変更する制御手段と
を備えることを特徴とする探知測距装置。 - 前記制御手段は、前記検出信号を受け取ったとき、前記キャリア信号のパラメータをさらに変更することを特徴とする請求項1記載の探知測距装置。
- 前記受信センサ手段は、干渉源となる他の探知測距装置におけるパラメータ情報を含む信号を受信し、前記抽出手段は、受信した信号から該パラメータ情報を抽出し、前記制御手段は、抽出されたパラメータ情報を用いて、干渉が抑圧されるように前記変調信号の初期時刻若しくは位相の少なくとも1つ以上、または前記キャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする請求項1または2記載の探知測距装置。
- 前記受信センサ手段が受信した信号の受信電力をモニタして、前記制御手段に出力する電力モニタ手段と、前記プローブ信号の放射レベルを削減する削減手段をさらに備え、前記制御手段は、該電力モニタ手段により過大な受信電力が観測されたとき、該削減手段を制御して該プローブ信号の放射レベルを削減し、前記干渉検出手段からの前記検出信号が途切れなければ、前記変調信号の初期時刻若しくは位相の少なくとも1つ以上、または前記キャリア信号のパラメータを変更することを特徴とする請求項1または2記載の探知測距装置。
- キャリア信号を生成する電圧若しくは電流制御発振手段を含み、変調信号により該キャリア信号を変調して、目標物の位置を検出するためのプローブ信号を生成する生成手段と、
前記プローブ信号を放射する送信センサ手段と、
前記目標物により反射されたプローブ信号をエコー信号として受信する受信センサ手段と、
前記エコー信号から前記目標物の距離情報を抽出する抽出手段と、
前記受信センサ手段が受信した信号から、前記エコー信号以外の干渉信号の存在を検出する干渉検出手段と、
前記干渉信号が検出されたとき、前記キャリア信号の変調帯域幅を変更する制御手段と
を備えることを特徴とする探知測距装置。
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