JP7104935B2 - FMCW radar system, multiple access method for FMCW radar system - Google Patents

FMCW radar system, multiple access method for FMCW radar system Download PDF

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Description

本発明は、ＦＭＣＷレーダ装置およびＦＭＣＷレーダ装置の多元接続方法に関する。 The present invention relates to an FMCW radar device and a multiple access method for an FMCW radar device.

従来、車両の自動運転や運転支援システムにおいて利用するために、車両周囲の障害物等を検出するレーダ装置が知られている。自動運転や運転支援システムの普及に伴ってレーダ装置を搭載した車両が増加すると、他の車両のレーダ装置から送信されたレーダ信号が干渉信号として受信されることで、障害物等を正確に検出できない危険性が高まる。そのため、こうしたレーダ装置では、干渉が生じているときにはこれを検出して適切な対処を行うことが求められる。特許文献１には、送信信号と受信信号を混合することにより得られるビート信号の振幅密度を演算し、この振幅密度に基づいてビート信号の許容上限値および許容下限値を設定することで、突発性ノイズを検出して除去するＦＭＣＷレーダの信号処理装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, radar devices for detecting obstacles and the like around vehicles are known for use in automatic driving of vehicles and driving support systems. As the number of vehicles equipped with radar devices increases with the spread of autonomous driving and driving support systems, obstacles can be accurately detected by receiving radar signals transmitted from other vehicles' radar devices as interference signals. increased risk of not being able to Therefore, such a radar device is required to detect interference and take appropriate countermeasures when it occurs. In Patent Document 1, an amplitude density of a beat signal obtained by mixing a transmission signal and a reception signal is calculated, and based on this amplitude density, an allowable upper limit and an allowable lower limit of the beat signal are set, thereby An FMCW radar signal processor for detecting and removing static noise is disclosed.

特開平７－１１０３７３号公報JP-A-7-110373

特許文献１の信号処理装置では、基準となるビート信号の振幅が変動しないことを前提として、ビート信号の許容上限値および許容下限値を設定し、突発性ノイズを除去している。しかしながら、同一周波数帯のレーダ信号が、ターゲットからの反射信号とほぼ同じタイミングで干渉信号として入力される場合に発生する狭帯域干渉に対しては、これを効果的に抑制するのは困難である。 In the signal processing apparatus of Patent Literature 1, on the premise that the amplitude of the reference beat signal does not fluctuate, the permissible upper limit and the permissible lower limit of the beat signal are set to remove abrupt noise. However, it is difficult to effectively suppress narrow-band interference that occurs when a radar signal in the same frequency band is input as an interference signal at approximately the same timing as the reflected signal from the target. .

本発明によるＦＭＣＷレーダ装置は、所定の掃引周波数幅の範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するものであって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周波数幅内における既送信のレーダ信号の有無と掃引開始タイミングの検出を行い、前記の既送信のレーダ信号の検出結果に基づいて前記送信信号の送信開始タイミングを決定する制御部を備え、前記レーダ信号は、前記送信信号と同一の掃引周期により、前記掃引周波数幅内で周波数が連続的に時間変化し、前記制御部は、前記レーダ信号の検出を開始してから所定の検出時間内に前記レーダ信号が検出された場合、前記レーダ信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分を加えたタイミング、または、前記レーダ信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分およびランダムな時間を加えたタイミングを、新たな前記レーダ信号の検出開始タイミングに再設定して、前記レーダ信号の検出を再開する。
本発明によるＦＭＣＷレーダ装置の多元接続方法は、所定の掃引周波数幅の範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号をそれぞれ送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離をそれぞれ測定する複数のＦＭＣＷレーダ装置を用いたものであって、前記複数のＦＭＣＷレーダ装置のうちいずれかを対象ＦＭＣＷレーダ装置として、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置により、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置が送信する第１の送信信号の送信開始前に、前記掃引周波数幅内の所定の検出周波数において、他のＦＭＣＷレーダ装置から送信された、前記第１の送信信号と同一の掃引周期により前記掃引周波数幅内で周波数が連続的に時間変化する第２の送信信号の検出を行い、前記第２の送信信号の検出を開始してから所定の検出時間内に前記第２の送信信号が検出された場合、前記第２の送信信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分を加えたタイミング、または、前記第２の送信信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分およびランダムな時間を加えたタイミングを、新たな前記第２の送信信号の検出開始タイミングに再設定して、前記第２の送信信号の検出を再開し、前記第２の送信信号の検出結果に基づいて、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置による前記第１の送信信号の送信開始タイミングを決定する。 An FMCW radar apparatus according to the present invention transmits a transmission signal frequency-modulated such that the frequency continuously changes over time within a predetermined sweep frequency range, and the transmission signal is a received signal reflected by an object. The radar signal is received and the distance to the object is measured, and before the transmission of the transmission signal is started, the presence or absence of the already transmitted radar signal within the sweep frequency width and the sweep start timing are detected. A control unit that determines a transmission start timing of the transmission signal based on a detection result of a radar signal that has already been transmitted, and the radar signal has a continuous frequency within the sweep frequency width with the same sweep period as the transmission signal. When the radar signal is detected within a predetermined detection time after the start of detection of the radar signal, the control unit detects the radar signal at the timing when the frequency of the radar signal coincides with the detection frequency. The radar signal is newly detected at a timing obtained by adding about half of the detection time, or a timing obtained by adding about a half of the detection time and a random time to the timing when the frequency of the radar signal matches the detection frequency. The start timing is set again, and detection of the radar signal is resumed .
A multiple access method for an FMCW radar apparatus according to the present invention transmits transmission signals that are frequency-modulated such that the frequency continuously changes over time within a predetermined sweep frequency range, and the transmission signals are reflected by an object. a plurality of FMCW radar devices for receiving the received signal and measuring the distance to the target respectively, wherein any one of the plurality of FMCW radar devices is set as the target FMCW radar device, and the target Before the FMCW radar device starts transmitting the first transmission signal transmitted by the target FMCW radar device, the first signal transmitted from another FMCW radar device is detected at a predetermined detection frequency within the sweep frequency width. A second transmission signal whose frequency changes continuously with time within the sweep frequency width is detected in the same sweep period as the transmission signal , and within a predetermined detection time after the detection of the second transmission signal is started. when the second transmission signal is detected at the timing at which the frequency of the second transmission signal coincides with the detection frequency plus about half of the detection time, or at the timing of the second transmission signal resetting a timing obtained by adding about half of the detection time and a random time to a timing at which the frequency matches the detection frequency as a new detection start timing of the second transmission signal, and generating the second transmission signal; is resumed, and the transmission start timing of the first transmission signal by the target FMCW radar device is determined based on the detection result of the second transmission signal.

本発明によれば、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉の発生を回避することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, the occurrence of narrowband interference in FMCW radar equipment can be avoided.

一般的なＦＭＣＷレーダ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a general FMCW radar apparatus. 従来のレーダ装置において干渉信号がある場合の動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a conventional radar device when there is an interference signal; 従来のレーダ装置において狭帯域干渉が発生したときのビート信号の周波数スペクトルの例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a frequency spectrum of a beat signal when narrowband interference occurs in a conventional radar device; 本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a radar installation concerning one embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置における送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a process of determining transmission start timing of a transmission signal in the radar device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置におけるチャネルアイドル時の動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation during channel idle in the radar device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置におけるチャネルビジー時の動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the radar device according to the first embodiment of the present invention when the channel is busy; 干渉信号が検出されたときの低域通過フィルタの出力信号の測定結果の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of measurement results of the output signal of the low-pass filter when an interference signal is detected; 本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置における送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flow chart showing a process of determining transmission start timing of a transmission signal in the radar device according to the second embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置におけるチャネルビジー時の動作を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the radar device according to the second embodiment of the present invention when the channel is busy; 本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置における送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing a process of determining transmission start timing of a transmission signal in the radar device according to the third embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置において既送信のレーダ信号が検出された場合の動作を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation when a previously transmitted radar signal is detected in the radar device according to the third embodiment of the present invention;

（ＦＭＣＷレーダ装置）
レーダ装置の一つに、周波数を掃引したチャープ信号を送信信号として送信するＦＭＣＷレーダ装置がある。この送信信号が対象物で反射されると、対象物との距離に応じた時間だけ遅延した信号が受信されるため、送信信号と受信信号を乗算して得られるビート信号の周波数から、対象物との距離を測定することができる。ＦＭＣＷレーダ装置は、自動車の自動運転において周囲環境を認識する手段の一つとして有望である。 (FMCW radar device)
One type of radar system is an FMCW radar system that transmits a frequency-swept chirp signal as a transmission signal. When this transmitted signal is reflected by the object, a signal delayed by the time corresponding to the distance to the object is received. You can measure the distance to The FMCW radar device is promising as one of means for recognizing the surrounding environment in automatic driving of automobiles.

図１は、一般的なＦＭＣＷレーダ装置の構成例を示す図である。図１のレーダ装置は、波形発生器１０１、電圧制御発振器１０２、増幅器１０３、低雑音増幅器１０４、ミキサ１０５、低域通過フィルタ１０６、ＡＤ変換器１０７、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１０８、送信アンテナ１０９、および受信アンテナ１１０を備える。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a general FMCW radar device. The radar apparatus of FIG. , and a receiving antenna 110 .

波形発生器１０１は、ＤＳＰ１０８の制御により、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形を発生して電圧制御発振器１０２に出力する。電圧制御発振器１０２は、波形発生器１０１から入力した電圧波形に応じて制御された発振周波数の送信信号を生成し、増幅器１０３およびミキサ１０５に出力する。増幅器１０３は、電圧制御発振器１０２から入力した送信信号を増幅して送信アンテナ１０９に出力する。送信アンテナ１０９は、増幅器１０３から入力した送信信号を空間に放出する。これにより、連続波が周波数変調されたＦＭＣＷ信号がレーダ装置から送信される。 Under the control of the DSP 108 , the waveform generator 101 generates a voltage waveform in which the voltage changes continuously at a predetermined cycle, and outputs the voltage waveform to the voltage controlled oscillator 102 . Voltage controlled oscillator 102 generates a transmission signal with an oscillation frequency controlled according to the voltage waveform input from waveform generator 101 and outputs the signal to amplifier 103 and mixer 105 . Amplifier 103 amplifies the transmission signal input from voltage controlled oscillator 102 and outputs it to transmission antenna 109 . A transmission antenna 109 emits a transmission signal input from the amplifier 103 into space. As a result, an FMCW signal obtained by frequency-modulating a continuous wave is transmitted from the radar device.

受信アンテナ１１０は、送信信号が対象物で反射された受信信号を受信し、低雑音増幅器１０４に出力する。低雑音増幅器１０４は、受信アンテナ１１０から入力した受信信号を増幅してミキサ１０５に出力する。ミキサ１０５は、乗算器で構成されており、電圧制御発振器１０２から入力した送信信号と、低雑音増幅器１０４から入力した受信信号との乗算を行うことで、これらの信号の周波数差に応じたビート信号を生成し、低域通過フィルタ１０６に出力する。低域通過フィルタ１０６は、ミキサ１０５から入力したビート信号の低周波成分を取り出し、ＡＤ変換器１０７に出力する。ＡＤ変換器１０７は、低域通過フィルタ１０６から入力したビート信号を所定のサンプリング周期ごとにディジタル信号に変換することで、ビート信号のディジタル値を生成し、ＤＳＰ１０８に出力する。ＤＳＰ１０８は、ＡＤ変換器１０７で得られたビート信号のディジタル値に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで、ビート信号を周波数成分に分解した信号波形を求める。そして、この信号波形において予め設定された閾値を上回るピークを検出することで、対象物までの距離に応じたビート信号の周波数を求め、対象物までの距離を算出する。 Receiving antenna 110 receives a received signal, which is a transmitted signal reflected by an object, and outputs the received signal to low-noise amplifier 104 . Low noise amplifier 104 amplifies a received signal input from receiving antenna 110 and outputs the amplified signal to mixer 105 . Mixer 105 is composed of a multiplier, and multiplies the transmission signal input from voltage-controlled oscillator 102 and the reception signal input from low-noise amplifier 104 to generate a beat according to the frequency difference between these signals. A signal is generated and output to low pass filter 106 . Low-pass filter 106 extracts the low-frequency component of the beat signal input from mixer 105 and outputs it to AD converter 107 . The AD converter 107 converts the beat signal input from the low-pass filter 106 into a digital signal every predetermined sampling period, thereby generating a digital value of the beat signal and outputting it to the DSP 108 . The DSP 108 performs a fast Fourier transform (FFT) on the digital value of the beat signal obtained by the AD converter 107 to obtain a signal waveform in which the beat signal is decomposed into frequency components. Then, by detecting a peak exceeding a preset threshold in this signal waveform, the frequency of the beat signal corresponding to the distance to the object is obtained, and the distance to the object is calculated.

図１のＦＭＣＷレーダ装置は、たとえば三角波やのこぎり波の電圧波形を波形発生器１０１で生成し、これを電圧制御発振器１０２に出力することで、連続波を周波数変調した送信信号を送信する。この送信信号が対象物で反射された反射波は、対象物との距離dに比例した遅延時間の後、ミキサ１０５に受信信号として入力される。そのため、遅延時間に比例した周波数のビート信号が得られる。 The FMCW radar apparatus of FIG. 1 generates, for example, a triangular wave or sawtooth wave voltage waveform by waveform generator 101 and outputs it to voltage controlled oscillator 102 to transmit a transmission signal obtained by frequency-modulating a continuous wave. A reflected wave of the transmitted signal reflected by the object is input as a received signal to the mixer 105 after a delay time proportional to the distance d from the object. Therefore, a beat signal with a frequency proportional to the delay time is obtained.

近年、自動運転や運転者支援システムの普及に伴い、車両へのレーダ装置の搭載が進められている。こうした車載レーダ装置は、車両の周囲に存在する人、障害物、他車両等を対象物として、対象物との距離や対象物の位置などを車両の周囲環境として検出するために利用されている。レーダ装置を搭載した車両が増加すると、近距離の他車両から送信されるレーダ信号が干渉信号として受信される場合がある。 2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of automatic driving and driver assistance systems, the installation of radar devices in vehicles is progressing. Such an on-vehicle radar device is used to detect the distance from a target object, the position of the target object, etc. as the surrounding environment of the vehicle, using objects such as people, obstacles, and other vehicles existing around the vehicle. . As the number of vehicles equipped with radar devices increases, radar signals transmitted from other nearby vehicles may be received as interference signals.

ここで、同一周波数帯の送信信号を用いるＦＭＣＷレーダ装置が近距離内に２つ存在する場合を考える。この場合、一方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号は、他方のＦＭＣＷレーダ装置に対する干渉信号となって干渉が生じる。なお、干渉信号となるレーダ信号はＦＭＣＷレーダ方式に限らず、他のレーダ方式、たとえばパルスレーダ方式やＣＷレーダ方式のレーダ信号であっても、同一周波数帯であれば干渉信号となり得る。 Here, consider a case where two FMCW radar devices using transmission signals of the same frequency band exist within a short distance. In this case, the transmission signal of one FMCW radar device becomes an interference signal to the other FMCW radar device, causing interference. The radar signal that becomes the interference signal is not limited to that of the FMCW radar system. Radar signals of other radar systems, such as the pulse radar system and the CW radar system, can also become interference signals if they are in the same frequency band.

図２は、従来のレーダ装置において干渉信号がある場合の動作を説明するための図である。図２では、上記のようにＦＭＣＷレーダ装置が近距離内に２つある場合の一方のＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉での干渉動作の例を示している。図２上段には、一方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号および受信信号と、当該ＦＭＣＷレーダ装置において干渉信号として検出される他方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号とについて、それぞれの周波数の時間変化の様子を示している。図２下段には、受信信号と干渉信号によってそれぞれ得られるビート信号における周波数の時間変化の様子を示している。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a conventional radar device when there is an interference signal. FIG. 2 shows an example of interference operation in narrowband interference in one of the two FMCW radar devices within a short distance as described above. The upper part of FIG. 2 shows how the frequencies of the transmission signal and reception signal of one FMCW radar device and the transmission signal of the other FMCW radar device detected as an interference signal by the FMCW radar device change over time. showing. The lower part of FIG. 2 shows how the frequencies of the beat signals obtained from the received signal and the interference signal change over time.

図２上段において、二重線で示した送信信号は、所定の掃引周波数幅Ｂの範囲内で周波数が上り方向に連続的に時間変化する期間を繰り返すように、その周波数が鋸歯状に変化している。また、実線で示した受信信号は、送信信号から遅延時間τ1だけ遅れたタイミングで、送信信号と同様に周波数が変化している。一方、破線で示した干渉信号は、送信信号から遅延時間τ2だけ遅れたタイミングで、これらと同様に周波数が変化している。ここで、受信信号の遅延時間τ1および干渉信号の遅延時間τ2は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆの範囲内に相当する一定値以下であるものとする。 In the upper part of FIG. 2, the transmission signal indicated by the double line changes its frequency in a sawtooth shape so as to repeat the period in which the frequency continuously changes over time in the upward direction within the range of the predetermined sweep frequency width B. ing. Also, the reception signal indicated by the solid line changes in frequency in the same manner as the transmission signal at a timing delayed by the delay time τ1 from the transmission signal. On the other hand, the interference signal indicated by the dashed line changes in frequency similarly to the transmission signal at the timing delayed by the delay time τ2 . Here, it is assumed that the delay time τ 1 of the received signal and the delay time τ 2 of the interference signal are equal to or less than a constant value within the range of the passband width F of the low-pass filter 106 .

一般に、レーダ装置における目標物との距離dは、送信信号に対する受信信号の遅延時間τ1を用いて次の式（１）で与えられる。式（１）において、ｃは光速を表している。
ｄ＝（τ1/2）・ｃ ・・・（１） In general, the distance d to a target in a radar system is given by the following equation (1) using the delay time τ 1 of the received signal with respect to the transmitted signal. In Equation (1), c represents the speed of light.
d=(τ 1 /2)・c (1)

図２のような鋸歯状の送信信号を用いるＦＭＣＷレーダ装置において、周波数が上昇するアップチャープ区間で得られるビート信号の周波数をｆBとすると、式（１）の遅延時間τ1は次の式（２）で与えられる。式（２）において、Ｂは掃引周波数幅、Ｔはアップチャープ区間の掃引周期をそれぞれ表している。また、式（２）の右辺の分母Ｂ／Ｔは、チャープ率（Hz/s）と呼ばれる。
τ1＝ｆB/(Ｂ/Ｔ) ・・・（２） In an FMCW radar system using a sawtooth - shaped transmission signal as shown in FIG. (2). In equation (2), B represents the sweep frequency width, and T represents the sweep period of the up-chirp interval. Also, the denominator B/T on the right side of equation (2) is called a chirp rate (Hz/s).
τ 1 =f B /(B/T) (2)

鋸歯状に周波数掃引を行うＦＭＣＷレーダ装置では、アップチャープ区間毎のビート周波数を計測し、その差を計算することで、目標物の距離と相対速度を算出できる。 An FMCW radar device that sweeps frequencies in a sawtooth pattern measures the beat frequency for each up-chirp interval and calculates the difference between them to calculate the distance and relative velocity of the target.

ここで、上記のようなタイミングで送信信号、受信信号および干渉信号がそれぞれ周波数変調されており、これらの掃引周波数幅および掃引周期がそれぞれ等しい場合、受信信号によるビート周波数と、干渉信号によるビート周波数とは、図２下段において実線と破線でそれぞれ示すように変化する。すなわち、受信信号によるビート周波数は、送信信号と受信信号の周波数がともに上り方向に変化している期間において、低域通過フィルタ１０６の通過帯域Ｆ内で一定となる。同様に、干渉信号によるビート周波数も、送信信号と干渉信号の周波数がともに上り方向に変化している期間において、低域通過フィルタ１０６の通過帯域Ｆ内で一定となる。これらのビート信号をフーリエ変換すると、たとえば図３の波形例で示すような周波数スペクトルが得られる。図３の波形例では、ターゲットを示す受信信号によるビート周波数のピークとともに、干渉信号によるビート周波数のピークが含まれているため、これがゴーストターゲットとして誤検出されることとなる。 Here, when the transmission signal, the reception signal, and the interference signal are each frequency-modulated at the above timing, and the sweep frequency width and sweep period of these signals are equal, the beat frequency of the reception signal and the beat frequency of the interference signal are changes as indicated by the solid line and broken line in the lower part of FIG. That is, the beat frequency of the received signal is constant within the passband F of the low-pass filter 106 during the period in which both the frequencies of the transmitted signal and the received signal change in the upward direction. Similarly, the beat frequency of the interference signal is also constant within the passband F of the low-pass filter 106 during the period when both the frequencies of the transmission signal and the interference signal change in the upward direction. When these beat signals are Fourier-transformed, a frequency spectrum as shown in the waveform example of FIG. 3, for example, is obtained. Since the waveform example in FIG. 3 includes a beat frequency peak due to the received signal indicating the target and a beat frequency peak due to the interference signal, it is erroneously detected as a ghost target.

車両に搭載されるＦＭＣＷレーダ装置では、以上説明したような狭帯域干渉を低減し、ターゲットの誤検出が発生しないようにすることが求められている。特に、レーダ装置を用いた自動運転等の場面では、ターゲットの誤検出により運転操作を誤り、交通事故につながることになる。また、自動運転の普及が進んでレーダ装置を搭載した車両の数が増加するにつれて、自車両と同一周波数帯の送信信号を用いるレーダ装置を搭載した車両が付近に存在する可能性が高くなるため、狭帯域干渉が発生する確率が増大する。したがって、狭帯域干渉を回避、除去することが極めて重要である。以下では、図面を用いて、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉の発生を回避し、同一周波数帯を利用するＦＭＣＷレーダ装置の多元接続を実現するための本発明の実施形態について説明する。 An FMCW radar device mounted on a vehicle is required to reduce narrow-band interference as described above and prevent erroneous target detection. In particular, in situations such as automatic driving using a radar device, erroneous detection of targets can lead to erroneous driving operations, leading to traffic accidents. In addition, as the spread of autonomous driving progresses and the number of vehicles equipped with radar equipment increases, the possibility of vehicles equipped with radar equipment using the same frequency band transmission signal as the own vehicle existing in the vicinity increases. , the probability of narrowband interference occurring increases. Therefore, it is extremely important to avoid and eliminate narrowband interference. Embodiments of the present invention for avoiding the occurrence of narrowband interference in FMCW radar devices and realizing multiple access of FMCW radar devices using the same frequency band will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図４は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。図４に示すレーダ装置１は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図１と同様のハードウェア構成にスイッチ１１１が追加されている。すなわち、レーダ装置１は、図１でそれぞれ説明した波形発生器１０１、電圧制御発振器１０２、増幅器１０３、低雑音増幅器１０４、ミキサ１０５、低域通過フィルタ１０６、ＡＤ変換器１０７、ＤＳＰ１０８、送信アンテナ１０９、および受信アンテナ１１０を備えるとともに、電圧制御発振器１０２と増幅器１０３の間にスイッチ１１１を備える。 (First embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a radar device according to one embodiment of the present invention. The radar device 1 shown in FIG. 4 is an FMCW radar device, and a switch 111 is added to the same hardware configuration as in FIG. That is, the radar apparatus 1 includes the waveform generator 101, the voltage controlled oscillator 102, the amplifier 103, the low noise amplifier 104, the mixer 105, the low-pass filter 106, the AD converter 107, the DSP 108, and the transmission antenna 109, which are explained in FIG. , and a receiving antenna 110 , and a switch 111 between the voltage controlled oscillator 102 and the amplifier 103 .

ＤＳＰ１０８は、図１で説明したように、ＡＤ変換器１０７から入力したビート信号のディジタル値に基づき、対象物までの距離を算出する処理を行う。また、波形発生器１０１およびスイッチ１１１の制御を行うと共に、レーダ装置１の動作タイミング等の制御を行う。 The DSP 108 performs processing for calculating the distance to the object based on the digital value of the beat signal input from the AD converter 107, as described with reference to FIG. It also controls the waveform generator 101 and the switch 111, and controls the operation timing of the radar device 1 and the like.

レーダ装置１は、上記の各機能を、ＤＳＰ１０８が実行するソフトウェア処理により実現することができる。なお、ＤＳＰ１０８の代わりに、論理回路等を組み合わせたハードウェアにより実現してもよい。 The radar device 1 can realize each of the functions described above by software processing executed by the DSP 108 . It should be noted that, instead of the DSP 108, hardware combining logic circuits and the like may be used.

波形発生器１０１は、図１で説明したように、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形を発生し、電圧制御発振器１０２およびスイッチ１１１に出力する。電圧制御発振器１０２は、波形発生器１０１から入力した電圧波形に基づき、図２で説明したような鋸波状の送信信号を生成し、スイッチ１１１およびミキサ１０５に出力する。 Waveform generator 101 generates a voltage waveform in which the voltage changes continuously at a predetermined cycle, and outputs it to voltage controlled oscillator 102 and switch 111, as described with reference to FIG. Based on the voltage waveform input from waveform generator 101 , voltage controlled oscillator 102 generates a sawtooth transmission signal as described with reference to FIG.

スイッチ１１１は、ＤＳＰ１０８の制御に応じて、電圧制御発振器１０２と増幅器１０３の間の接続状態をオンからオフに、またはオフからオンに切り替える。これにより、電圧制御発振器１０２から増幅器１０３への送信信号の出力を許可または禁止する。増幅器１０３は、電圧制御発振器１０２から出力された送信信号がスイッチ１１１を介して入力されると、入力した送信信号を増幅して送信アンテナ１０９に出力する。送信アンテナ１０９は、増幅器１０３から入力した送信信号を空間に放出する。これにより、スイッチ１１１がオンである期間にのみ、連続波が周波数変調されたＦＭＣＷ信号がレーダ装置１から送信され、スイッチ１１１がオフである期間にはＦＭＣＷ信号の送信が停止される。すなわち、スイッチ１１１の動作に応じて、レーダ装置１から対象物への送信信号の送信が許可または禁止される。 The switch 111 switches the connection state between the voltage controlled oscillator 102 and the amplifier 103 from ON to OFF or from OFF to ON under the control of the DSP 108 . This permits or prohibits the output of the transmission signal from the voltage controlled oscillator 102 to the amplifier 103 . When the transmission signal output from voltage controlled oscillator 102 is input through switch 111 , amplifier 103 amplifies the input transmission signal and outputs the amplified signal to transmission antenna 109 . A transmission antenna 109 emits a transmission signal input from the amplifier 103 into space. As a result, the FMCW signal obtained by frequency-modulating the continuous wave is transmitted from the radar device 1 only while the switch 111 is on, and the transmission of the FMCW signal is stopped while the switch 111 is off. That is, depending on the operation of the switch 111, the transmission of the transmission signal from the radar device 1 to the object is permitted or prohibited.

本実施形態では、送信信号の送信を開始する前に、ＤＳＰ１０８において既送信のレーダ信号の有無を判断し、その判断結果を基にスイッチ１１１の切り替えタイミングおよび電圧制御発振器１０２による送信信号の送信開始タイミングの制御を行う。具体的には、最初にスイッチ１１１をオフ状態として、電圧制御発振器１０２からミキサ１０５に一定の周波数で送信信号を出力し、このときのＡＤ変換器１０７からの出力に基づいて既送信のレーダ信号の有無の検出を行う。その結果、レーダ信号が検出されなければ、電圧制御発振器１０２から周波数変調された送信信号の出力を開始するとともに、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１による送信信号の送信を許可する。 In this embodiment, before starting transmission of the transmission signal, the DSP 108 determines whether or not there is a radar signal that has already been transmitted. Control timing. Specifically, first, the switch 111 is turned off, a transmission signal is output from the voltage-controlled oscillator 102 to the mixer 105 at a constant frequency, and based on the output from the AD converter 107 at this time, the already transmitted radar signal is detected. Detects the presence or absence of As a result, if no radar signal is detected, the voltage-controlled oscillator 102 starts outputting a frequency-modulated transmission signal, and the switch 111 is switched from off to on to permit transmission of the transmission signal by the radar device 1 . .

図５は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１における送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１は、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図５のフローチャートに示す処理を実行する。 FIG. 5 is a flow chart showing the process of determining the transmission start timing of the transmission signal in the radar device 1 according to the first embodiment of the present invention. In the radar device 1 of the present embodiment, the DSP 108 executes the processing shown in the flowchart of FIG. 5 when starting transmission of a transmission signal.

ステップＳ１０において、ＤＳＰ１０８は、スイッチ１１１をオフにする。これにより、ステップＳ２０以降で既送信のレーダ信号の検出を行うときには、レーダ装置１からの送信信号の送信を禁止する。 In step S10, DSP 108 turns switch 111 off. As a result, the transmission of the transmission signal from the radar device 1 is prohibited when the already transmitted radar signal is detected after step S20.

ステップＳ２０において、ＤＳＰ１０８は、波形発生器１０１から出力される電圧波形の出力が一定値となるように波形発生器１０１を制御することで、電圧制御発振器１０２から出力される送信信号の周波数を所定の検出周波数ｆ0に設定する。なお、ここで設定される検出周波数ｆ0は、前述の掃引周波数幅Ｂの範囲内の周波数である。具体的には、掃引周波数幅Ｂにおける最大周波数をｆmax、最小周波数をｆminとすると、以下の式（３）の範囲内で検出周波数ｆ0を設定することが好ましい。式（３）において、ｆLPFは低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに相当する送信信号の周波数を表している。
ｆmin＋ｆLPF≦ｆ0≦ｆmax－ｆLPF ・・・（３） In step S20, the DSP 108 controls the waveform generator 101 so that the voltage waveform output from the waveform generator 101 has a constant value, thereby setting the frequency of the transmission signal output from the voltage controlled oscillator 102 to a predetermined value. is set to the detection frequency f 0 . The detection frequency f 0 set here is a frequency within the range of the sweep frequency width B described above. Specifically, assuming that the maximum frequency in the sweep frequency width B is f max and the minimum frequency is f min , it is preferable to set the detection frequency f 0 within the range of the following equation (3). In equation (3), f LPF represents the frequency of the transmission signal corresponding to the passband width F of the low-pass filter 106 .
fmin + fLPF ≤ f0 ≤ fmax - fLPF (3)

ステップＳ３０において、ＤＳＰ１０８は、既送信のレーダ信号の有無の検出を開始する。ここでは、ステップＳ２０で設定した検出周波数ｆ0の送信信号に応じてＡＤ変換器１０７から出力されるビート信号に基づき、送信信号に対するレーダ信号の有無を判断する。たとえば、ビート信号の振幅を検出し、その振幅が所定値以上であるか否かを判断することで、既送信のレーダ信号の有無を判断することができる。 In step S30, the DSP 108 starts detecting the presence or absence of a previously transmitted radar signal. Here, based on the beat signal output from the AD converter 107 in response to the transmission signal of the detection frequency f 0 set in step S20, the presence or absence of the radar signal for the transmission signal is determined. For example, the presence or absence of a previously transmitted radar signal can be determined by detecting the amplitude of the beat signal and determining whether or not the amplitude is equal to or greater than a predetermined value.

ステップＳ４０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始してから所定の検出時間ＴWが経過したか否かを判断する。その結果、検出時間ＴWが経過するまではステップＳ４０に留まってレーダ信号の検出を継続し、検出時間ＴWが経過したらステップＳ５０でレーダ信号の検出を終了した後に、ステップＳ６０に進む。なお、検出時間ＴWは前述の掃引周期Ｔ以下の時間であり、ＤＳＰ１０８において、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに基づいて予め設定されている。具体的には、送信信号と同一の掃引周波数幅Ｂおよび掃引周期Ｔで周波数が連続的に変化するレーダ信号について、検出時間ＴW内で変化するレーダ信号の周波数幅が少なくとも前述の式（３）における周波数ｆLPFの２倍以上となるように、検出時間ＴWが設定される。 In step S40, the DSP 108 determines whether or not a predetermined detection time T W has elapsed since the detection of the radar signal was started in step S30. As a result, the process remains in step S40 until the detection time T W elapses, continuing radar signal detection. When the detection time T W elapses, radar signal detection ends in step S50, and then the process proceeds to step S60. Note that the detection time T W is a time equal to or shorter than the sweep period T described above, and is preset in the DSP 108 based on the passband width F of the low-pass filter 106 . Specifically, for a radar signal whose frequency continuously changes with the same sweep frequency width B and sweep period T as the transmission signal, the frequency width of the radar signal that changes within the detection time TW is at least the above-mentioned formula (3 ), the detection time T W is set to be at least twice the frequency f LPF at ).

ステップＳ６０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始してから検出時間ＴW内にレーダ信号を検出したか否かを判定する。その結果、検出時間ＴW内にレーダ信号を少なくとも１回以上検出した場合はステップＳ９０に進み、一度も検出しなかった場合はステップＳ７０に進む。 In step S60, the DSP 108 determines whether or not the radar signal is detected within the detection time TW after starting the detection of the radar signal in step S30. As a result, when the radar signal is detected at least once within the detection time T W , the process proceeds to step S90, and when the radar signal is not detected even once, the process proceeds to step S70.

ステップＳ７０において、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始する送信開始タイミングＴtを決定する。ここではたとえば、送信開始タイミングＴtにおいて最小周波数ｆminからチャープ率Ｂ／Ｔで掃引を開始した送信信号の周波数が、以下の式（４）で表されるタイミングＴKにおいて検出周波数ｆ0となるように、送信開始タイミングＴtを決定する。なお、式（４）において、ＴSはステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始したときの検出開始タイミングを表し、ｎは任意の自然数である。
ＴK＝ＴS＋ＴW/２＋ｎＴ ・・・（４） In step S70, the DSP 108 determines the transmission start timing Tt for starting transmission of the transmission signal. Here, for example, the frequency of the transmission signal that starts sweeping from the minimum frequency f min at the transmission start timing T t at the chirp rate B/T becomes the detection frequency f 0 at the timing T K represented by the following equation (4). The transmission start timing T t is determined so that In equation (4), T S represents the detection start timing when radar signal detection is started in step S30, and n is an arbitrary natural number.
TK = TS + TW /2+nT (4)

ステップＳ８０において、ＤＳＰ１０８は、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１からの送信信号の送信を許可する。その後、ステップＳ７０で設定した送信開始タイミングＴtに従って、送信信号の送信を開始する。ステップＳ８０を実行したら、図５のフローチャートに示す処理を終了する。 In step S<b>80 , the DSP 108 switches the switch 111 from off to on to permit transmission of the transmission signal from the radar device 1 . After that, the transmission of the transmission signal is started according to the transmission start timing Tt set in step S70. After executing step S80, the process shown in the flowchart of FIG. 5 is terminated.

一方、ステップＳ６０からステップＳ９０に進んだ場合、ステップＳ９０においてＤＳＰ１０８は、レーダ信号の検出開始タイミングＴSを再設定する。ここでは、レーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致したタイミングをＴ0とすると、たとえば以下の式（５）に従って検出開始タイミングＴSを再設定する。
ＴS＝Ｔ0＋ＴW/２ ・・・（５） On the other hand, when the process proceeds from step S60 to step S90, the DSP 108 resets the radar signal detection start timing T S in step S90. Here, assuming that the timing at which the frequency of the radar signal coincides with the detection frequency f 0 is T 0 , the detection start timing T S is reset according to the following equation (5), for example.
Ts = T0 + Tw /2 (5)

ステップＳ９０で検出開始タイミングＴSを再設定したら、ステップＳ３０に戻り、再設定後の検出開始タイミングＴSにおいてレーダ信号の検出を再開する。 After resetting the detection start timing T S in step S90, the process returns to step S30, and radar signal detection is restarted at the detection start timing T S after the resetting.

上記のようにして送信開始タイミングＴtを決定することで、ＴK±ＴW/２の時間範囲内において、検出周波数ｆ0と一致する周波数の干渉信号が存在しないことが保証される。したがって、レーダ装置１において狭帯域干渉の発生を回避することができる。 By determining the transmission start timing T t as described above, it is ensured that there is no interfering signal with a frequency matching the detection frequency f 0 within the time range of T K ±T W /2. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of narrowband interference in the radar device 1 .

図６は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１においてレーダ信号が検出されないチャネルアイドル時の動作を説明するための図である。図６では、本実施形態のレーダ装置１が送信する送信信号と掃引周波数幅Ｂおよび掃引周期Ｔがそれぞれ等しい信号を送信するレーダ装置が近距離内に存在しており、検出時間ＴW内ではそのレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0からずれていた場合での、レーダ装置１における動作の例を示している。前述の図２と同様に、図６上段には、レーダ装置１の送信信号と受信信号における周波数の時間変化の様子を、二重線と実線でそれぞれ示している。また、当該レーダ装置１に対して干渉信号として作用する他のレーダ装置の送信信号における周波数の時間変化の様子を、破線で示している。また、図６下段には、送信信号を送信する前の検出時間ＴWにおける低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅、すなわち、レーダ信号により得られたビート信号が通過帯域幅Ｆ内にある場合の振幅を示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the radar device 1 according to the first embodiment of the present invention when the channel is idle when no radar signal is detected. In FIG. 6, a radar device that transmits a signal having the same sweep frequency width B and sweep period T as the transmission signal transmitted by the radar device 1 of this embodiment exists within a short distance, and within the detection time T W It shows an example of the operation of the radar device 1 when the frequency of the radar signal deviates from the detection frequency f0 . As in FIG. 2 described above, the upper part of FIG. 6 shows how the frequencies of the transmission signal and the reception signal of the radar apparatus 1 change over time with double lines and solid lines, respectively. In addition, the dashed line shows how the frequency of the transmission signal of another radar device acting as an interference signal to the radar device 1 changes over time. The lower part of FIG. 6 shows the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 at the detection time TW before transmitting the transmission signal, that is, when the beat signal obtained by the radar signal is within the passband width F shows the amplitude of

図６の場合、検出時間ＴW内では、上段に示すようにレーダ信号の周波数がｆ0±ｆLPFの範囲外であるため、下段に示すように、低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅が０となる。そのため、レーダ装置１においてレーダ信号は検出されず、チャネルアイドルと判断されて図４のステップ６０が否定判定され、ステップＳ７０に進む。これにより、ステップＳ７０において前述の式（４）から送信信号の送信開始タイミングＴtが決定され、この送信開始タイミングＴtに従って、レーダ装置１による送信信号の送信が開始される。すなわち、ＴK＝ＴS＋ＴW/２＋ｎＴのタイミングにおける送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるようにすることで、既送信のレーダ信号による狭帯域干渉が発生しないタイミングで、鋸歯状の送信信号がレーダ装置１から送信される。 In the case of FIG. 6, within the detection time T W , the frequency of the radar signal is outside the range of f 0 ±f LPF as shown in the upper part, so the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 as shown in the lower part is becomes 0. Therefore, no radar signal is detected by the radar device 1, the channel is determined to be idle, a negative determination is made in step 60 of FIG. 4, and the process proceeds to step S70. Accordingly, in step S70, the transmission start timing Tt of the transmission signal is determined from the above equation (4), and transmission of the transmission signal by the radar apparatus 1 is started according to this transmission start timing Tt . That is, by setting the frequency of the transmission signal at the timing of T K =T S +T W /2+nT to the detection frequency f 0 , the sawtooth transmission is performed at the timing at which narrowband interference due to the already transmitted radar signal does not occur. A signal is transmitted from the radar device 1 .

図７は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１において既送信のレーダ信号が検出された、チャネルビジー時の動作を説明するための図である。図７では、本実施形態のレーダ装置１が送信する送信信号と掃引周波数幅Ｂおよび掃引周期Ｔがそれぞれ等しいレーダ信号を送信するレーダ装置が近距離内に存在しており、検出時間ＴW内でそのレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致する場合での、レーダ装置１における動作の例を示している。図６と同様に、図７上段には、レーダ装置１の送信信号と受信信号における周波数の時間変化の様子を、二重線と実線でそれぞれ示している。また、当該レーダ装置１に対して干渉信号として作用する他のレーダ装置の送信信号における周波数の時間変化の様子を、破線で示している。また、図７下段には、送信信号を送信する前の検出時間ＴWにおける低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅、すなわち、干渉信号として作用するレーダ信号により得られたビート信号が通過帯域幅Ｆ内にある場合の振幅を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the radar device 1 according to the first embodiment of the present invention when a previously transmitted radar signal is detected and the channel is busy. In FIG. 7, a radar device that transmits a radar signal having the same sweep frequency width B and sweep period T as the transmission signal transmitted by the radar device 1 of the present embodiment exists within a short distance, and within the detection time T W shows an example of the operation of the radar device 1 when the frequency of the radar signal matches the detection frequency f0 . As in FIG. 6, the upper part of FIG. 7 shows how the frequencies of the transmission signal and the reception signal of the radar device 1 change over time with double lines and solid lines, respectively. In addition, the dashed line shows how the frequency of the transmission signal of another radar device acting as an interference signal to the radar device 1 changes over time. In the lower part of FIG. 7, the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 at the detection time TW before transmitting the transmission signal, that is, the beat signal obtained by the radar signal acting as the interference signal, is the passband width. The amplitude is shown when within F.

図７の場合、検出時間ＴW内の時刻Ｔ0において、上段に示すように既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0に一致するため、下段に示すように、時刻Ｔ0の前後で低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅が所定値以上となる。そのため、レーダ装置１においてレーダ信号が検出され、チャネルビジーと判断されて図４のステップ６０が肯定判定され、ステップＳ９０に進む。そしてステップＳ９０において、レーダ信号の検出開始タイミングＴSが前述の式（５）に従って再設定された後に、検出時間ＴW内でレーダ信号の有無の検出が再度行われる。これをレーダ信号が検出されなくなるまで繰り返すことで、最終的に送信開始タイミングＴtが決定される。図７の例では、２回目の検出でレーダ信号が検出されずにチャネルアイドルと判断されたため、下段に示すように、再設定後の検出開始タイミングＴS＝Ｔ0＋ＴW/２を基準に、ステップＳ７０において送信信号の送信開始タイミングＴtが決定される。そして、この送信開始タイミングＴtに従って、レーダ装置１による送信信号の送信が開始される。すなわち、ＴK＝Ｔ0＋ＴW＋ｎＴにおける送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるようにすることで、既送信のレーダ信号による狭帯域干渉が発生しないタイミングで、鋸歯状の送信信号がレーダ装置１から送信される。 In the case of FIG. 7, at time T 0 within the detection time T W , the frequency of the already transmitted radar signal matches the detection frequency f 0 as shown in the upper part, so as shown in the lower part, before and after time T 0 The amplitude of the output signal of low-pass filter 106 becomes equal to or greater than a predetermined value. Therefore, the radar signal is detected in the radar device 1, the channel is determined to be busy, and step 60 in FIG. 4 is affirmatively determined, and the process proceeds to step S90. Then, in step S90, after the radar signal detection start timing T S is reset according to the above equation (5), detection of the presence or absence of the radar signal is performed again within the detection time T W . By repeating this until no radar signal is detected, the transmission start timing Tt is finally determined. In the example of FIG. 7, since the radar signal was not detected in the second detection and it was determined that the channel was idle, as shown in the lower part, based on the detection start timing T S =T 0 +T W /2 after resetting, , the transmission start timing Tt of the transmission signal is determined in step S70. Then, according to this transmission start timing Tt , the transmission of the transmission signal by the radar device 1 is started. That is, by setting the frequency of the transmission signal at T K =T 0 +T W +nT to be the detection frequency f 0 , the sawtooth transmission signal is emitted from the radar at a timing at which narrowband interference due to the already transmitted radar signal does not occur. Sent from device 1 .

図８は、検出時間ＴW内で既送信のレーダ信号が検出されたときの低域通過フィルタ１０６の出力信号の測定結果の例を示す図である。図７に示す１回目のレーダ信号の検出では、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに対して、以下の式（６）で表される時間ｔにおいて周波数が－Ｆから＋Ｆまで変化するビート信号が出力される。このビート信号の振幅を測定して時間軸上に示すと、たとえば図８に示すような測定結果が得られる。
－Ｆ/(Ｂ/Ｔ)＜（ｔ－Ｔ0）＜Ｆ/(Ｂ/Ｔ) ・・・（６） FIG. 8 is a diagram showing an example of the measurement result of the output signal of low-pass filter 106 when a previously transmitted radar signal is detected within detection time T W . In the first detection of the radar signal shown in FIG. 7, for the passband width F of the low-pass filter 106, the beat whose frequency changes from −F to +F at time t represented by the following equation (6) A signal is output. If the amplitude of this beat signal is measured and plotted on the time axis, the measurement results shown in FIG. 8, for example, are obtained.
－F/(B/T)<(t−T 0 )<F/(B/T) (6)

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the first embodiment of the present invention described above, the following effects are obtained.

（１）ＦＭＣＷレーダ装置であるレーダ装置１は、所定の掃引周波数幅Ｂの範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して対象物との距離を測定する。このレーダ装置１は、制御部としてのＤＳＰ１０８を備えており、ＤＳＰ１０８は、送信信号の開始前に、掃引周波数幅Ｂ内の所定の検出周波数ｆ0において既送信のレーダ信号の有無の検出を行い（図５のステップＳ３０）、このレーダ信号の検出結果に基づいて送信信号の送信開始タイミングを決定する（図５のステップ７０）。このようにしたので、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉の発生を回避することができる。 (1) The radar device 1, which is an FMCW radar device, transmits a transmission signal that is frequency-modulated such that the frequency continuously changes over time within a predetermined sweep frequency width B, and the transmission signal is reflected by an object. receive the received signal and measure the distance to the object. This radar device 1 has a DSP 108 as a control unit, and the DSP 108 detects the presence or absence of a previously transmitted radar signal at a predetermined detection frequency f 0 within the sweep frequency width B before starting a transmission signal. (Step S30 in FIG. 5), the transmission start timing of the transmission signal is determined based on the radar signal detection result (Step 70 in FIG. 5). By doing so, the occurrence of narrowband interference in the FMCW radar system can be avoided.

（２）レーダ信号は、送信信号と同一の掃引周期Ｔにより、掃引周波数幅Ｂ内で周波数が連続的に時間変化する。ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始してから所定の検出時間ＴW内にレーダ信号が検出されない場合（図５のステップＳ６０：Ｎｏ）、図５のステップＳ７０において、レーダ信号の検出開始タイミングＴSに検出時間ＴWの約半分および掃引周期Ｔを加えたタイミング、すなわち式（４）で表されるタイミングＴKで、送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるように、送信信号の送信開始タイミングＴtを決定する。このようにしたので、ＴK±ＴW/２の時間範囲内において、検出周波数ｆ0と一致する周波数のレーダ信号が存在しないことが保証されるため、狭帯域干渉の発生を確実に回避することができる。 (2) The frequency of the radar signal continuously changes over time within the sweep frequency width B at the same sweep cycle T as that of the transmission signal. If the radar signal is not detected within the predetermined detection time T W after starting detection of the radar signal in step S30 (step S60 in FIG. 5: No), the DSP 108 detects the radar signal in step S70 in FIG. The transmission is performed so that the frequency of the transmission signal becomes the detection frequency f 0 at the timing obtained by adding approximately half the detection time T W and the sweep period T to the start timing T S , that is, at the timing T K represented by Equation (4). A signal transmission start timing Tt is determined. In this way, it is ensured that there is no radar signal with a frequency matching the detection frequency f 0 within the time range T K ±T W /2, thus reliably avoiding the occurrence of narrowband interference. be able to.

（３）ＤＳＰ１０８は、検出時間ＴW内に既送信のレーダ信号が検出された場合（図５のステップＳ６０：Ｙｅｓ）、式（５）に従い、既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致したタイミングＴ0に検出時間ＴWの約半分を加えたタイミングを新たなレーダ信号の検出開始タイミングＴSに再設定して、レーダ信号の検出を再開する（図５のステップＳ９０、Ｓ３０）。このようにしたので、レーダ信号が検出された場合でも、レーダ信号が検出されなくなるまでレーダ信号の検出を繰り返して行い、最終的に狭帯域干渉の発生を回避できる送信開始タイミングを決定することができる。 (3) When the already transmitted radar signal is detected within the detection time T W (step S60 in FIG. 5: Yes), the DSP 108 changes the frequency of the already transmitted radar signal to the detection frequency f 0 according to Equation (5). The timing obtained by adding approximately half of the detection time T W to the timing T 0 coincident with is set as the detection start timing T S of the new radar signal, and the detection of the radar signal is restarted (steps S90 and S30 in FIG. 5). ). With this arrangement, even if a radar signal is detected, it is possible to repeat the detection of the radar signal until the radar signal is no longer detected, and finally determine the transmission start timing that can avoid the occurrence of narrowband interference. can.

（４）レーダ装置１は、送信信号を生成する電圧制御発振器１０２と、送信信号の送信を許可または禁止するスイッチ１１１と、低雑音増幅器１０４を介して受信信号が入力され、送信信号を用いて受信信号または既送信のレーダ信号によるビート信号を生成するミキサ１０５と、ビート信号のうち所定の通過帯域幅Ｆの周波数成分を通過させる低域通過フィルタ１０６とを備える。電圧制御発振器１０２は、既送信のレーダ信号の検出を行うときには、検出周波数ｆ0で送信信号を生成する（図５のステップＳ２０）。スイッチ１１１は、レーダ信号の検出を行うときには送信信号の送信を禁止する（図５のステップＳ１０）。ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０において、低域通過フィルタ１０６を通過したレーダ信号によるビート信号に基づいて、既送信のレーダ信号の有無を検出する。このようにしたので、受信信号を検出するための構成を流用して、簡易な構成で送信信号の送信前に既送信のレーダ信号の有無の検出を行うことができる。 (4) The radar apparatus 1 receives a received signal via a voltage controlled oscillator 102 that generates a transmitted signal, a switch 111 that permits or prohibits transmission of the transmitted signal, and a low noise amplifier 104, and uses the transmitted signal to It comprises a mixer 105 for generating a beat signal from a received signal or a previously transmitted radar signal, and a low-pass filter 106 for passing frequency components of a predetermined passband width F out of the beat signal. When detecting a radar signal that has already been transmitted, the voltage controlled oscillator 102 generates a transmission signal at the detection frequency f 0 (step S20 in FIG. 5). The switch 111 prohibits the transmission of the transmission signal when detecting the radar signal (step S10 in FIG. 5). In step S30, the DSP 108 detects the presence or absence of a previously transmitted radar signal based on the beat signal of the radar signal that has passed through the low-pass filter 106. FIG. With this configuration, it is possible to detect the presence or absence of an already-transmitted radar signal before transmission of a transmission signal with a simple configuration by using the configuration for detecting a received signal.

（５）既送信のレーダ信号の検出を行う検出時間ＴWは、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに基づいて設定される。このようにしたので、レーダ信号による狭帯域干渉の発生を確実に回避するように検出時間ＴWを設定することができる。 (5) The detection time T W for detecting the already transmitted radar signal is set based on the passband width F of the low-pass filter 106 . By doing so, the detection time TW can be set so as to reliably avoid the occurrence of narrowband interference due to radar signals.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、既送信のレーダ信号が検出された場合にレーダ信号の検出開始タイミングＴSを再設定する方法が第１の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１の実施形態に係るレーダ装置１と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ａ」と称する。 (Second embodiment)
Next, a radar device according to a second embodiment of the invention will be described. The radar device of this embodiment is an FMCW radar device and has the same configuration as the radar device 1 according to the first embodiment shown in FIG. The radar apparatus of this embodiment differs from the first embodiment in the method of resetting the radar signal detection start timing T S when a previously transmitted radar signal is detected. Other points are the same as the radar device 1 according to the first embodiment. In addition, in the following description, the radar apparatus of this embodiment is called "radar apparatus 1A."

図９は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１Ａにおける送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１Ａは、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図９のフローチャートに示す処理を実行する。 FIG. 9 is a flow chart showing the process of determining the transmission start timing of the transmission signal in the radar device 1A according to the second embodiment of the present invention. The radar device 1A of the present embodiment executes the processing shown in the flowchart of FIG. 9 in the DSP 108 when starting transmission of a transmission signal.

図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１０～Ｓ８０の処理は、図５で説明した第１の実施形態によるフローチャートと同一である。そのため以下では、第１の実施形態とは異なるステップＳ９０Ａの処理内容についてのみ説明し、それ以外の処理内容の説明は省略する。 In the flowchart of FIG. 9, the processing of steps S10 to S80 is the same as the flowchart according to the first embodiment described in FIG. Therefore, only the processing content of step S90A, which is different from the first embodiment, will be described below, and the description of other processing content will be omitted.

ステップＳ６０が肯定判定された場合に実行されるステップＳ９０Ａにおいて、ＤＳＰ１０８は、レーダ信号の検出開始タイミングＴSを再設定する。ここでは、レーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致したタイミングをＴ0とすると、たとえば以下の式（７）に従って検出開始タイミングＴSを再設定する。式（７）において、ΔＴはランダムな遅延時間であり、所定の時間範囲内、たとえば掃引周期Ｔ以下の範囲内で設定される。
ＴS＝Ｔ0＋ＴW/２＋ΔＴ ・・・（７） In step S90A, which is executed when the determination in step S60 is affirmative, the DSP 108 resets the detection start timing T S of the radar signal. Here, assuming that the timing at which the frequency of the radar signal coincides with the detection frequency f 0 is T 0 , the detection start timing T S is reset according to the following equation (7), for example. In equation (7), ΔT is a random delay time set within a predetermined time range, for example, within the sweep period T or less.
TS = T0 + TW /2+ΔT (7)

ステップＳ９０Ａで検出開始タイミングＴSを再設定したら、ステップＳ３０に戻り、再設定後の検出開始タイミングＴSにおいてレーダ信号の検出を再開する。 After resetting the detection start timing T S in step S90A, the process returns to step S30, and radar signal detection is resumed at the detection start timing T S after the resetting.

上記のようにして検出開始タイミングＴSを再設定することで、複数のレーダ装置１Ａがほぼ同時のタイミングで送信を開始しようとして既送信のレーダ信号を検出した場合でも、各レーダ装置でランダムに設定された遅延時間ΔＴに応じて、レーダ装置ごとに別々の検出開始タイミングＴSが設定される。そのため、複数のレーダ装置１Ａがレーダ信号の検出を再開したときに、同時にチャネルアイドルを検出し、その結果、複数のレーダ装置１Ａ同士の間で送信信号の送信開始タイミングＴtが同一のタイミングで設定されてしまうのを回避できる。したがって、複数のレーダ装置１Ａを用いた場合に、各レーダ装置において狭帯域干渉の発生を回避することができる。 By resetting the detection start timing TS as described above, even if a plurality of radar devices 1A attempt to start transmission at substantially the same timing and detect an already-transmitted radar signal, each radar device randomly A separate detection start timing T S is set for each radar device according to the set delay time ΔT. Therefore, when the plurality of radar devices 1A resume radar signal detection, channel idle is detected at the same time. You can avoid being set. Therefore, when a plurality of radar devices 1A are used, narrowband interference can be avoided in each radar device.

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１Ａにおいて既送信のレーダ信号が検出された、チャネルビジー時の動作を説明するための図である。図１０では、第１の実施形態で説明した図７と同様に、本実施形態のレーダ装置１Ａが送信する送信信号と掃引周波数幅Ｂおよび掃引周期Ｔがそれぞれ等しいレーダ信号を送信するレーダ装置が近距離内に存在しており、検出時間ＴW内でそのレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致する場合での、レーダ装置１Ａにおける動作の例を示している。図７と同様に、図１０上段には、レーダ装置１Ａの送信信号と受信信号における周波数の時間変化の様子を、二重線と実線でそれぞれ示している。また、当該レーダ装置１Ａに対して干渉信号として作用する他のレーダ装置の送信信号における周波数の時間変化の様子を、破線で示している。また、図１０下段には、送信信号を送信する前の検出時間ＴWにおける低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅、すなわち、干渉信号として作用するレーダ信号により得られたビート信号が通過帯域幅Ｆ内にある場合の振幅を示している。 FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the radar device 1A according to the second embodiment of the present invention when a previously transmitted radar signal is detected when the channel is busy. In FIG. 10, similarly to FIG. 7 described in the first embodiment, there is a radar device that transmits a radar signal having the same sweep frequency width B and sweep period T as the transmission signal transmitted by the radar device 1A of the present embodiment. This shows an example of the operation of the radar device 1A when it exists within a short distance and the frequency of the radar signal coincides with the detection frequency f 0 within the detection time T W . As in FIG. 7, the upper part of FIG. 10 shows how the frequencies of the transmission signal and the reception signal of the radar apparatus 1A change over time with double lines and solid lines, respectively. Also, the dashed line shows how the frequency of the transmission signal of another radar device acting as an interference signal to the radar device 1A changes over time. Also, the lower part of FIG. 10 shows the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 at the detection time TW before transmitting the transmission signal, that is, the beat signal obtained by the radar signal acting as the interference signal. The amplitude is shown when within F.

図１０の場合、検出時間ＴW内の時刻Ｔ0において、上段に示すように既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0に一致するため、下段に示すように、時刻Ｔ0の前後で低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅が所定値以上となる。そのため、レーダ装置１Ａにおいてレーダ信号が検出され、チャネルビジーと判断されて図９のステップ６０が肯定判定され、ステップＳ９０Ａに進む。そしてステップＳ９０Ａにおいて、ランダムな遅延時間ΔＴを発生し、この遅延時間ΔＴを用いてレーダ信号の検出開始タイミングＴSが前述の式（７）に従って再設定された後に、検出時間ＴW内でレーダ信号の有無の検出が再度行われる。これをレーダ信号が検出されなくなるまで繰り返すことで、最終的に送信開始タイミングＴtが決定される。図１０の例では、２回目の検出でレーダ信号が検出されずにチャネルアイドルと判断されたため、下段に示すように、再設定後の検出開始タイミングＴS＝Ｔ0＋ＴW/２＋ΔＴを基準に、ステップＳ７０において送信信号の送信開始タイミングＴtが決定される。そして、この送信開始タイミングＴtに従って、レーダ装置１Ａによる送信信号の送信が開始される。すなわち、ＴK＝Ｔ0＋ＴW＋ΔＴ＋ｎＴにおける送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるようにすることで、既送信のレーダ信号による狭帯域干渉が発生しないタイミングで、鋸歯状の送信信号がレーダ装置１Ａから送信される。 In the case of FIG. 10, at time T 0 within the detection time T W , the frequency of the already-transmitted radar signal matches the detection frequency f 0 as shown in the upper part. The amplitude of the output signal of low-pass filter 106 becomes equal to or greater than a predetermined value. Therefore, the radar signal is detected in the radar device 1A, the channel is determined to be busy, and step 60 in FIG. 9 is affirmatively determined, and the process proceeds to step S90A. Then, in step S90A , a random delay time ΔT is generated, and the radar signal detection start timing T S is reset according to the above equation (7) using this delay time ΔT. The detection of the presence or absence of the signal is performed again. By repeating this until no radar signal is detected, the transmission start timing Tt is finally determined. In the example of FIG. 10, since the radar signal was not detected in the second detection and it was determined that the channel was idle, as shown in the lower part, the detection start timing after resetting T S =T 0 +T W /2+ΔT is used as a reference. , the transmission start timing Tt of the transmission signal is determined in step S70. Then, according to this transmission start timing Tt , the transmission of the transmission signal by the radar device 1A is started. That is, by setting the frequency of the transmission signal at T K = T 0 + T W + ΔT + nT to the detection frequency f 0 , the sawtooth transmission signal is emitted from the radar at a timing at which narrowband interference due to the already transmitted radar signal does not occur. It is transmitted from the device 1A.

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（２）、（４）および（５）の各作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。 According to the second embodiment of the present invention described above, in addition to the effects (1), (2), (4) and (5) described in the first embodiment, the following effects It works.

（６）ＤＳＰ１０８は、検出時間ＴW内に既送信のレーダ信号が検出された場合（図９のステップＳ６０：Ｙｅｓ）、式（７）に従い、既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致したタイミングＴ0に検出時間ＴWの約半分およびランダムな遅延時間ΔＴを加えたタイミングを新たなレーダ信号の検出開始タイミングＴSに再設定して、レーダ信号の検出を再開する（図９のステップＳ９０Ａ、Ｓ３０）。このようにしたので、複数のレーダ装置を用いた場合に、各レーダ装置において狭帯域干渉の発生を回避することができる。 (6) When the already transmitted radar signal is detected within the detection time TW (step S60 in FIG. 9: Yes), the DSP 108 adjusts the frequency of the already transmitted radar signal to the detection frequency f 0 according to equation (7). A new radar signal detection start timing TS is reset to a timing obtained by adding about half of the detection time TW and a random delay time ΔT to the timing T 0 that coincides with , and radar signal detection is restarted (Fig. 9 steps S90A, S30). With this arrangement, when a plurality of radar devices are used, it is possible to avoid the occurrence of narrowband interference in each radar device.

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、既送信のレーダ信号が検出された場合の送信開始タイミングＴtの設定方法が第１の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１の実施形態に係るレーダ装置１と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ｂ」と称する。 (Third embodiment)
Next, a radar device according to a third embodiment of the invention will be described. The radar device of this embodiment is an FMCW radar device and has the same configuration as the radar device 1 according to the first embodiment shown in FIG. The radar apparatus of this embodiment differs from that of the first embodiment in the method of setting the transmission start timing Tt when an already-transmitted radar signal is detected. Other points are the same as the radar device 1 according to the first embodiment. In addition, in the following description, the radar device of this embodiment is called "radar device 1B".

図１１は、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置１Ｂにおける送信信号の送信開始タイミングの決定処理を示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１Ｂは、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図１１のフローチャートに示す処理を実行する。 FIG. 11 is a flow chart showing the process of determining the transmission start timing of the transmission signal in the radar device 1B according to the third embodiment of the present invention. The radar device 1B of the present embodiment executes the processing shown in the flowchart of FIG. 11 in the DSP 108 when starting transmission of a transmission signal.

図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１０～Ｓ３０、Ｓ５０、Ｓ８０の処理は、図５で説明した第１の実施形態によるフローチャートと同一である。そのため以下では、第１の実施形態とは異なるステップＳ４０Ｂ、Ｓ６０Ｂ、Ｓ７０ＢおよびＳ９０Ｂの処理内容についてのみ説明し、それ以外の処理内容の説明は省略する。 In the flowchart of FIG. 11, the processes of steps S10 to S30, S50, and S80 are the same as those of the flowchart according to the first embodiment described with reference to FIG. Therefore, only the processing contents of steps S40B, S60B, S70B, and S90B, which are different from the first embodiment, will be described below, and the description of other processing contents will be omitted.

ステップＳ４０Ｂにおいて、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０で既送信のレーダ信号の有無の検出を開始してから送信信号の掃引周期（チャープ周期）Ｔが経過したか否かを判断する。その結果、掃引周期Ｔが経過するまではステップＳ４０Ｂに留まってレーダ信号の検出を継続し、掃引周期Ｔが経過したらステップＳ５０でレーダ信号の検出を終了した後に、ステップＳ６０Ｂに進む。 In step S40B, the DSP 108 determines whether or not the sweep period (chirp period) T of the transmission signal has elapsed since the detection of the presence or absence of the already-transmitted radar signal was started in step S30. As a result, until the sweep period T elapses, the process remains at step S40B to continue radar signal detection. When the sweep period T elapses, radar signal detection ends at step S50, and then the process proceeds to step S60B.

ステップＳ６０Ｂにおいて、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始してから掃引周期Ｔ内にレーダ信号を少なくとも１回以上検出したか否かを判定する。その結果、掃引周期Ｔ内にレーダ信号を１回または複数回検出した場合は、検出したレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0とそれぞれ一致したタイミングを検出タイミングＴ0（ｍ）として一時的に記憶し、ステップＳ９０Ｂに進む。なお、ｍは１～Ｍの自然数であり、Ｍはレーダ信号の検出回数を表す。一方、掃引周期Ｔ内にレーダ信号を一度も検出しなかった場合は、ステップＳ７０Ｂに進む。 In step S60B, the DSP 108 determines whether or not the radar signal has been detected at least once within the sweep period T since the detection of the radar signal was started in step S30. As a result, when the radar signal is detected once or multiple times within the sweep period T, the timing at which the frequency of the detected radar signal matches the detection frequency f0 is temporarily stored as the detection timing T0 (m). and proceed to step S90B. Note that m is a natural number from 1 to M, where M represents the number of radar signal detections. On the other hand, if no radar signal is detected within the sweep period T, the process proceeds to step S70B.

ステップＳ６０Ｂが肯定判定されると実行されるステップＳ９０Ｂにおいて、ＤＳＰ１０８は、送信開始タイミングＴtを決定する際の基準として用いる基準タイミングＴ0’を設定する。ここでは、ステップＳ６０Ｂで記憶された各検出タイミングＴ0（ｍ）を中心に所定の時間幅を非設定時間としてそれぞれ定め、この非設定時間を除いて、掃引周期Ｔ内でランダムに基準タイミングＴ0’を設定する。なお、上記の非設定時間は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに基づき、レーダ信号によるビート信号が低域通過フィルタ１０６を確実に通過できないような時間幅として設定されることが好ましい。たとえば、第１、第２の実施形態でレーダ信号の検出が行われる検出時間ＴWと同じ時間幅を、本実施形態の非設定時間として用いることができる。ステップＳ９０Ｂで基準タイミングＴ0’を設定したら、ステップＳ７０Ｂに進む。 In step S90B, which is executed when the determination in step S60B is affirmative, the DSP 108 sets a reference timing T 0 ′ used as a reference for determining the transmission start timing T t . Here, a predetermined time width around each detection timing T 0 (m) stored in step S60B is defined as a non-set time, and the reference timing T is randomly set within the sweep period T except for this non-set time. Set 0 '. The non-set time is preferably set based on the passband width F of the low-pass filter 106 so that the beat signal of the radar signal cannot reliably pass through the low-pass filter 106 . For example, the same time width as the detection time T W during which radar signals are detected in the first and second embodiments can be used as the non-set time in this embodiment. After setting the reference timing T 0 ' in step S90B, the process proceeds to step S70B.

ステップＳ７０Ｂにおいて、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ６０Ｂの判定結果に応じて、送信信号の送信を開始する送信開始タイミングＴtを決定する。具体的には、ステップＳ６０Ｂが否定判定された場合、すなわち掃引周期Ｔ内にレーダ信号を一度も検出しなかった場合は、第１の実施形態で説明した図５のステップＳ７０と同様の方法により、送信開始タイミングＴtを決定する。一方、ステップＳ６０Ｂが肯定判定された場合、すなわち掃引周期Ｔ内にレーダ信号が検出され、ステップＳ９０Ｂにおいて基準タイミングＴ0’が設定された場合は、基準タイミングＴ0’に基づいて送信開始タイミングＴtを決定する。たとえば、送信開始タイミングＴtにおいて最小周波数ｆminからチャープ率Ｂ／Ｔで掃引を開始した送信信号の周波数が、以下の式（８）で表されるタイミングＴK’において検出周波数ｆ0となるように、送信開始タイミングＴtを決定する。なお、式（８）においても前述の式（４）と同様に、ｎは任意の自然数である。
ＴK’＝Ｔ0’＋ｎＴ ・・・（８） In step S70B, the DSP 108 determines the transmission start timing Tt for starting transmission of the transmission signal according to the determination result in step S60B. Specifically, if a negative determination is made in step S60B, that is, if no radar signal is detected within the sweep period T, a method similar to step S70 in FIG. 5 described in the first embodiment is used. , determines the transmission start timing Tt . On the other hand, if the determination in step S60B is affirmative, that is, if the radar signal is detected within the sweep period T and the reference timing T 0 ′ is set in step S90B, the transmission start timing T is set based on the reference timing T 0 '. determine t . For example, the frequency of the transmission signal that starts sweeping from the minimum frequency f min at the chirp rate B/T at the transmission start timing T t becomes the detection frequency f 0 at the timing T K ' represented by the following equation (8). Thus, the transmission start timing Tt is determined. It should be noted that n is an arbitrary natural number in Equation (8) as well as in Equation (4) described above.
TK '= T0 '+nT (8)

上記のようにして送信開始タイミングＴtを決定することで、レーダ信号の検出を繰り返し行うことなく、一度の検出で狭帯域干渉の発生を回避可能な送信開始タイミングＴtを決定することができる。また、複数のレーダ装置１Ｂがほぼ同時のタイミングで送信を開始しようとした場合でも、各レーダ装置でランダムに設定された基準タイミングＴ0’に応じて、レーダ装置ごとに別々の送信開始タイミングＴtが設定される。そのため、複数のレーダ装置１Ｂ同士の間で送信信号の送信開始タイミングＴtが同一のタイミングで設定されてしまうのを回避できる。したがって、複数のレーダ装置１Ｂを用いた場合に、各レーダ装置において狭帯域干渉の発生を回避することができる。 By determining the transmission start timing T t as described above, it is possible to determine the transmission start timing T t capable of avoiding the occurrence of narrowband interference with a single detection without repeatedly detecting the radar signal. . Further, even when a plurality of radar devices 1B try to start transmission at substantially the same timing, each radar device has its own transmission start timing T according to the reference timing T 0 ' randomly set for each radar device. t is set. Therefore, it is possible to prevent the transmission start timing Tt of the transmission signal from being set at the same timing among the plurality of radar devices 1B. Therefore, when a plurality of radar devices 1B are used, narrowband interference can be avoided in each radar device.

図１２は、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置１Ｂにおいて既送信のレーダ信号が検出された場合の動作を説明するための図である。図１２では、本実施形態のレーダ装置１Ｂが送信する送信信号と掃引周波数幅Ｂおよび掃引周期Ｔがそれぞれ等しいレーダ信号を送信するレーダ装置が近距離内に存在しており、掃引周期Ｔ内でそのレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致する場合での、レーダ装置１Ｂにおける動作の例を示している。第１、第２の実施形態でそれぞれ説明した図７や図１０と同様に、図１２上段には、レーダ装置１Ｂの送信信号と受信信号における周波数の時間変化の様子を、二重線と実線でそれぞれ示している。また、当該レーダ装置１Ｂに対して干渉信号としてそれぞれ作用する他の２つのレーダ装置の送信信号における周波数の時間変化の様子を、破線でそれぞれ示している。また、図１２下段には、送信信号を送信する前の掃引周期Ｔにおける低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅、すなわち、干渉信号として作用するレーダ信号により得られたビート信号が通過帯域幅Ｆ内にある場合の振幅を示している。 FIG. 12 is a diagram for explaining the operation when a previously transmitted radar signal is detected in the radar device 1B according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 12, a radar device that transmits a radar signal having the same sweep frequency width B and sweep cycle T as the transmission signal transmitted by the radar device 1B of the present embodiment exists within a short distance. It shows an example of the operation of the radar device 1B when the frequency of the radar signal matches the detection frequency f0 . Similar to FIGS. 7 and 10 described in the first and second embodiments, the upper part of FIG. , respectively. Also, the dashed lines show how the frequencies of the transmission signals of the other two radar devices, which respectively act as interference signals for the radar device 1B, change over time. In the lower part of FIG. 12, the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 in the sweep period T before transmitting the transmission signal, that is, the beat signal obtained by the radar signal acting as the interference signal, has a passband width F shows the amplitude when within

図１２の場合、掃引周期Ｔ内の時刻Ｔ0（１）およびＴ0（２）において、上段に示すように既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0にそれぞれ一致するため、下段に示すように、これらの時刻Ｔ0（１）、Ｔ0（２）の前後で低域通過フィルタ１０６の出力信号の振幅が所定値以上となる。そのため、レーダ装置１Ｂにおいてレーダ信号が検出され、チャネルビジーと判断されて図１１のステップ６０Ｂが肯定判定され、ステップＳ９０Ｂに進む。そしてステップＳ９０Ｂにおいてランダムに基準タイミングＴ0’を設定し、続くステップＳ７０Ｂにおいて、基準タイミングＴ0’に応じた送信開始タイミングＴtが前述の式（８）に従って決定される。そして、この送信開始タイミングＴtに従って、レーダ装置１Ｂによる送信信号の送信が開始される。すなわち、ＴK’＝Ｔ0’＋ｎＴにおける送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるようにすることで、既送信のレーダ信号による狭帯域干渉が発生しないタイミングで、鋸歯状の送信信号がレーダ装置１から送信される。 In the case of FIG. 12, at times T 0 (1) and T 0 (2) within the sweep period T, the frequency of the already transmitted radar signal matches the detection frequency f 0 as shown in the upper part, so the lower part shows Thus, the amplitude of the output signal of the low-pass filter 106 becomes equal to or greater than a predetermined value before and after these times T 0 (1) and T 0 (2). Therefore, the radar signal is detected in the radar device 1B, the channel is determined to be busy, and step 60B in FIG. 11 is affirmatively determined, and the process proceeds to step S90B. Then, in step S90B, the reference timing T 0 ' is randomly set, and in subsequent step S70B, the transmission start timing T t corresponding to the reference timing T 0 ' is determined according to the above equation (8). Then, according to this transmission start timing Tt , the transmission of the transmission signal by the radar device 1B is started. That is, by setting the frequency of the transmission signal at T K '=T 0 '+nT to be the detection frequency f 0 , the sawtooth transmission signal is emitted from the radar at a timing at which narrowband interference due to the already transmitted radar signal does not occur. Sent from device 1 .

以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（４）の作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。 According to the third embodiment of the present invention described above, in addition to the effects (1) and (4) described in the first embodiment, the following effects are obtained.

（７）レーダ信号は、送信信号と同一の掃引周期Ｔにより、掃引周波数幅Ｂ内で周波数が連続的に時間変化する。ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３０でレーダ信号の検出を開始してから掃引周期Ｔ内にレーダ信号が検出された場合（図１１のステップＳ６０Ｂ：Ｙｅｓ）、既送信のレーダ信号の周波数が検出周波数ｆ0と一致したタイミングＴ0（ｍ）を中心とする所定の非設定時間を除いて掃引周期Ｔ内で基準タイミングＴ0’を設定し（図１１のステップＳ９０Ｂ）、この基準タイミングＴ0’に掃引周期Ｔを加えたタイミングで送信信号の周波数が検出周波数ｆ0となるように、送信信号の送信開始タイミングＴtを決定する（図５のステップＳ７０Ｂ）。このようにしたので、複数のレーダ装置を用いた場合に、各レーダ装置において狭帯域干渉の発生を回避することができる。 (7) The frequency of the radar signal continuously changes with time within the sweep frequency width B at the same sweep cycle T as that of the transmission signal. When the radar signal is detected within the sweep period T after starting detection of the radar signal in step S30 (step S60B in FIG. 11: Yes), the frequency of the already transmitted radar signal is equal to the detection frequency f0 . The reference timing T 0 ′ is set within the sweep period T (step S90B in FIG. 11) except for a predetermined non-set time centering on the matching timing T 0 (m), and the sweep period is set to this reference timing T 0 ′. The transmission start timing Tt of the transmission signal is determined so that the frequency of the transmission signal becomes the detection frequency f0 at the timing to which T is added (step S70B in FIG. 5). With this arrangement, when a plurality of radar devices are used, it is possible to avoid the occurrence of narrowband interference in each radar device.

（８）基準タイミングＴ0’を検出する際の非設定時間は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆに基づいて設定される。このようにしたので、既送信のレーダ信号による狭帯域干渉の発生を確実に回避するように非設定時間を設定することができる。 (8) The non-set time for detecting the reference timing T 0 ′ is set based on the passband width F of the low-pass filter 106 . By doing so, it is possible to set the non-set time so as to reliably avoid the occurrence of narrowband interference due to already transmitted radar signals.

なお、以上説明した実施形態では、送信期間において送信信号の周波数が上り方向に連続的に時間変化し、戻り期間において送信信号の周波数が下り方向に連続的に時間変化する例を説明したが、上り方向と下り方向を互いに入れ替えても本発明を適用可能である。すなわち、送信期間においては、送信信号の周波数が所定の送信開始周波数から所定の送信終了周波数まで下り方向に連続的に時間変化し、戻り期間においては、送信信号の周波数が送信終了周波数から送信開始周波数まで上り方向に時間変化することで周波数を戻すような場合についても、本発明の適用範囲に含まれる。 In the embodiment described above, an example was explained in which the frequency of the transmission signal continuously changes over time in the upward direction during the transmission period, and the frequency of the transmission signal changes continuously over time in the downward direction during the return period. The present invention can be applied even if the upstream direction and the downstream direction are interchanged. That is, in the transmission period, the frequency of the transmission signal continuously changes in the downward direction from the predetermined transmission start frequency to the predetermined transmission end frequency, and in the return period, the transmission signal frequency changes from the transmission end frequency to the transmission start frequency. The scope of application of the present invention also includes cases in which the frequency is returned by changing the frequency in the upward direction with time.

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired. Moreover, although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

１ レーダ装置
１０１ 波形発生器
１０２ 電圧制御発振器
１０３ 増幅器
１０４ 低雑音増幅器
１０５ ミキサ
１０６ 低域通過フィルタ
１０７ ＡＤ変換器
１０８ ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１０９ 送信アンテナ
１１０ 受信アンテナ
１１１ スイッチ 1 Radar Device 101 Waveform Generator 102 Voltage Controlled Oscillator 103 Amplifier 104 Low Noise Amplifier 105 Mixer 106 Low Pass Filter 107 AD Converter 108 Digital Signal Processor (DSP)
109 transmitting antenna 110 receiving antenna 111 switch

Claims (8)

所定の掃引周波数幅の範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するＦＭＣＷレーダ装置であって、
前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周波数幅内の所定の検出周波数において既送信のレーダ信号の検出を行い、前記レーダ信号の検出結果に基づいて前記送信信号の送信開始タイミングを決定する制御部を備え、
前記レーダ信号は、前記送信信号と同一の掃引周期により、前記掃引周波数幅内で周波数が連続的に時間変化し、
前記制御部は、前記レーダ信号の検出を開始してから所定の検出時間内に前記レーダ信号が検出された場合、前記レーダ信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分を加えたタイミング、または、前記レーダ信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分およびランダムな時間を加えたタイミングを、新たな前記レーダ信号の検出開始タイミングに再設定して、前記レーダ信号の検出を再開するＦＭＣＷレーダ装置。 transmitting a transmission signal frequency-modulated such that the frequency changes continuously with time within a predetermined sweep frequency width; An FMCW radar device for measuring distance,
Control for detecting an already transmitted radar signal at a predetermined detection frequency within the sweep frequency width before starting transmission of the transmission signal, and determining the transmission start timing of the transmission signal based on the detection result of the radar signal. having a department,
the frequency of the radar signal continuously changes over time within the sweep frequency width with the same sweep period as the transmission signal;
When the radar signal is detected within a predetermined detection time after the detection of the radar signal is started, the control unit controls the control unit to detect the radar signal at a timing when the frequency of the radar signal coincides with the detection frequency, approximately half of the detection time. or a timing obtained by adding about half of the detection time and a random time to the timing at which the frequency of the radar signal matches the detection frequency, is reset as the new detection start timing of the radar signal. and restarts detection of said radar signal. 請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、
前記制御部は、前記レーダ信号の検出を開始してから前記検出時間内に前記レーダ信号が検出されない場合、前記レーダ信号の検出開始タイミングに前記検出時間の約半分および前記掃引周期を加えたタイミングで前記送信信号の周波数が前記検出周波数となるように、前記送信信号の送信開始タイミングを決定するＦＭＣＷレーダ装置。 In the FMCW radar device according to claim 1,
If the radar signal is not detected within the detection time after the detection of the radar signal is started, the control unit adds approximately half of the detection time and the sweep period to the detection start timing of the radar signal. FMCW radar apparatus for determining the transmission start timing of the transmission signal so that the frequency of the transmission signal is equal to the detection frequency. 請求項１または２に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、
前記送信信号を生成する発振器と、
前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、
前記受信信号または前記レーダ信号が入力され、前記送信信号を用いて前記受信信号または前記レーダ信号によるビート信号を生成するミキサと、
前記ビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、
前記発振器は、前記レーダ信号の検出を行うときには前記検出周波数で前記送信信号を生成し、
前記スイッチは、前記レーダ信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、
前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記レーダ信号による前記ビート信号に基づいて前記レーダ信号を検出するＦＭＣＷレーダ装置。 In the FMCW radar device according to claim 1 or 2,
an oscillator that generates the transmission signal;
a switch that permits or prohibits transmission of the transmission signal;
a mixer that receives the received signal or the radar signal and uses the transmission signal to generate a beat signal based on the received signal or the radar signal;
a low-pass filter that passes frequency components of a predetermined passband width of the beat signal,
The oscillator generates the transmission signal at the detection frequency when detecting the radar signal,
the switch prohibits transmission of the transmission signal when detecting the radar signal;
The FMCW radar device, wherein the control unit detects the radar signal based on the beat signal of the radar signal that has passed through the low-pass filter. 請求項３に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、
前記検出時間は、前記通過帯域幅に基づいて設定されるＦＭＣＷレーダ装置。 In the FMCW radar device according to claim 3,
The FMCW radar apparatus, wherein the detection time is set based on the passband width. 所定の掃引周波数幅の範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するＦＭＣＷレーダ装置であって、
前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周波数幅内の所定の検出周波数において既送信のレーダ信号の検出を行い、前記レーダ信号の検出結果に基づいて前記送信信号の送信開始タイミングを決定する制御部を備え、
前記レーダ信号は、前記送信信号と同一の掃引周期により、前記掃引周波数幅内で周波数が連続的に時間変化し、
前記制御部は、前記レーダ信号の検出を開始してから前記掃引周期内に前記レーダ信号が検出された場合、前記レーダ信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングを中心とする所定の非設定時間を除いて前記掃引周期内で基準タイミングを設定し、前記基準タイミングに前記掃引周期を加えたタイミングで前記送信信号の周波数が前記検出周波数となるように、前記送信信号の送信開始タイミングを決定するＦＭＣＷレーダ装置。 transmitting a transmission signal frequency-modulated such that the frequency changes continuously with time within a predetermined sweep frequency width; An FMCW radar device for measuring distance,
Control for detecting an already transmitted radar signal at a predetermined detection frequency within the sweep frequency width before starting transmission of the transmission signal, and determining the transmission start timing of the transmission signal based on the detection result of the radar signal. having a department,
the frequency of the radar signal continuously changes over time within the sweep frequency width with the same sweep period as the transmission signal;
When the radar signal is detected within the sweep period after the detection of the radar signal is started, the controller controls a predetermined non-setting centered around a timing when the frequency of the radar signal matches the detected frequency. A reference timing is set within the sweep period excluding time, and the transmission start timing of the transmission signal is determined so that the frequency of the transmission signal becomes the detection frequency at a timing obtained by adding the sweep period to the reference timing. FMCW radar equipment. 請求項５に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、
前記送信信号を生成する発振器と、
前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、
前記受信信号または前記レーダ信号が入力され、前記送信信号を用いて前記受信信号または前記レーダ信号によるビート信号を生成するミキサと、
前記ビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、
前記発振器は、前記レーダ信号の検出を行うときには前記検出周波数で前記送信信号を生成し、
前記スイッチは、前記レーダ信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、
前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記レーダ信号による前記ビート信号に基づいて前記レーダ信号を検出するＦＭＣＷレーダ装置。 In the FMCW radar device according to claim 5 ,
an oscillator that generates the transmission signal;
a switch that permits or prohibits transmission of the transmission signal;
a mixer that receives the received signal or the radar signal and uses the transmission signal to generate a beat signal based on the received signal or the radar signal;
a low-pass filter that passes frequency components of a predetermined passband width of the beat signal,
The oscillator generates the transmission signal at the detection frequency when detecting the radar signal,
the switch prohibits transmission of the transmission signal when detecting the radar signal;
The FMCW radar device, wherein the control unit detects the radar signal based on the beat signal of the radar signal that has passed through the low-pass filter. 請求項６に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、
前記非設定時間は、前記通過帯域幅に基づいて設定されるＦＭＣＷレーダ装置。 In the FMCW radar device according to claim 6 ,
The FMCW radar apparatus, wherein the non-set time is set based on the passband width. 所定の掃引周波数幅の範囲内で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号をそれぞれ送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離をそれぞれ測定する複数のＦＭＣＷレーダ装置を用いたＦＭＣＷレーダ装置の多元接続方法であって、
前記複数のＦＭＣＷレーダ装置のうちいずれかを対象ＦＭＣＷレーダ装置として、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置により、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置が送信する第１の送信信号の送信開始前に、前記掃引周波数幅内の所定の検出周波数において、他のＦＭＣＷレーダ装置から送信された、前記第１の送信信号と同一の掃引周期により前記掃引周波数幅内で周波数が連速的に時間変化する第２の送信信号の検出を行い、
前記第２の送信信号の検出を開始してから所定の検出時間内に前記第２の送信信号が検出された場合、前記第２の送信信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分を加えたタイミング、または、前記第２の送信信号の周波数が前記検出周波数と一致したタイミングに前記検出時間の約半分およびランダムな時間を加えたタイミングを、新たな前記第２の送信信号の検出開始タイミングに再設定して、前記第２の送信信号の検出を再開し、
前記第２の送信信号の検出結果に基づいて、前記対象ＦＭＣＷレーダ装置による前記第１の送信信号の送信開始タイミングを決定するＦＭＣＷレーダ装置の多元接続方法。 transmitting a transmission signal frequency-modulated such that the frequency continuously changes over time within a predetermined sweep frequency width, and receiving a reception signal in which the transmission signal is reflected by an object, and A multiple access method for an FMCW radar system using a plurality of FMCW radar systems that respectively measure the distances of
With any one of the plurality of FMCW radar devices as a target FMCW radar device, the target FMCW radar device performs a predetermined signal within the sweep frequency width before starting transmission of the first transmission signal transmitted by the target FMCW radar device. At the detection frequency of, detection of a second transmission signal whose frequency continuously changes with time within the sweep frequency width with the same sweep period as the first transmission signal, which is transmitted from another FMCW radar device do,
When the second transmission signal is detected within a predetermined detection time after the detection of the second transmission signal is started, the detection is performed at the timing when the frequency of the second transmission signal matches the detection frequency. The timing obtained by adding about half of the time, or the timing obtained by adding about half of the detection time and a random time to the timing at which the frequency of the second transmission signal matches the detection frequency, is added to the new second timing. Reset the detection start timing of the transmission signal to restart detection of the second transmission signal;
A multiple access method for an FMCW radar device, wherein the transmission start timing of the first transmission signal by the target FMCW radar device is determined based on the detection result of the second transmission signal.
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