JP7127998B2 - radar equipment - Google Patents

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本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a radar device and a radar device control method.

従来、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に変化する送信波を出力して物標との距離、相対速度および角度を検出するFCM(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置が提案されている。 Conventionally, as a radar system for detecting a target, an FCM (Fast Chirp Modulation) type radar system has been proposed, which outputs a transmission wave whose frequency changes continuously and detects the distance, relative speed and angle to the target. ing.

具体的には、レーダ装置は、送信波の物標による反射波を複数の受信アンテナにより受信して得られたビート信号それぞれに対して2次元高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)処理を行うことで、上記した距離、相対速度および角度を検出する(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, the radar apparatus performs two-dimensional Fast Fourier Transform processing on each beat signal obtained by receiving the reflected wave of the transmitted wave from the target with a plurality of receiving antennas. , the above distance, relative velocity and angle are detected (see, for example, Patent Document 1).

特開2016-3873号公報JP 2016-3873 A

しかしながら、従来の技術では、例えば、受信アンテナが複数であった場合、受信アンテナ毎に2次元FFT処理を行うため、処理量が嵩んでしまうおそれがあった。 However, in the conventional technique, for example, when there are a plurality of receiving antennas, the two-dimensional FFT processing is performed for each receiving antenna, which may increase the amount of processing.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理量が嵩むことを防止できるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar device and a radar device control method that can prevent an increase in the amount of processing.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、受信部と、FFT処理部と、ピーク抽出部とを備える。前記受信部は、周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する。前記FFT処理部は、前記複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して2次元FFT処理を行う場合に、2次元目のFFT処理を第1の範囲で行う。前記ピーク抽出部は、前記FFT処理部による処理結果である周波数スペクトルから前記物標に対応するピークを抽出する。また、前記FFT処理部は、前記任意の受信アンテナ以外の他の前記受信アンテナについて前記2次元FFT処理を行う場合、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの位置に基づき前記第1の範囲を限定した第2の範囲で前記2次元目のFFT処理を行う。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a radar device according to the present invention includes a receiver, an FFT processor, and a peak extractor. The receiving section receives, with a plurality of receiving antennas, reflected waves of transmitted waves whose frequencies continuously change and which are reflected by a target. When performing two-dimensional FFT processing on a beat signal based on the reflected wave received by an arbitrary receiving antenna among the plurality of receiving antennas, the FFT processing unit performs second-dimensional FFT processing on a first do it in range. The peak extraction unit extracts a peak corresponding to the target from the frequency spectrum that is the result of processing by the FFT processing unit. Further, when the FFT processing unit performs the two-dimensional FFT processing for the receiving antenna other than the arbitrary receiving antenna, the FFT processing unit determines the first range based on the position of the peak extracted by the peak extracting unit. The second-dimensional FFT processing is performed in the limited second range.

本発明によれば、処理量が嵩むことを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the processing amount from increasing.

図1Aは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing an example of the positional relationship between a radar device mounted on a vehicle and a target. 図1Bは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。FIG. 1B is a diagram illustrating an outline of a control method for a radar device according to the embodiment; 図2は、レーダ装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the radar device. 図3は、送信周波数と、受信周波数と、ビート周波数との関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between transmission frequency, reception frequency, and beat frequency. 図4は、ビート信号に対して距離FFT処理を行った結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the result of performing distance FFT processing on the beat signal. 図5は、第2処理部の処理内容を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the processing contents of the second processing unit. 図6は、2次元FFT処理における処理量を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the amount of processing in two-dimensional FFT processing. 図7は、レーダ装置が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a target detection processing procedure executed by the radar device. 図8は、変形例に係るレーダ装置の制御方法を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a method of controlling a radar device according to a modification. 図9は、変形例に係る2次元FFT処理における処理量を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the amount of processing in two-dimensional FFT processing according to the modification.

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置およびレーダ装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of a radar device and a radar device control method disclosed in the present application will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.

まず、図1Aおよび図1Bを用いて、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要について説明する。図1Aは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図1Bは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。 First, an outline of a control method for a radar device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a diagram showing an example of the positional relationship between a radar device mounted on a vehicle and a target. FIG. 1B is a diagram illustrating an outline of a control method for a radar device according to the embodiment;

図1Aに示すように、実施形態に係るレーダ装置1は、車両MCの前端部に設けられるとともに、4つの受信アンテナ21a~21d(以下、受信アンテナ21と記載する場合がある)を備えていることとする。なお、受信アンテナ21a~21dの数は、複数であれば、3つ以下でも、5つ以上でもよい。また、レーダ装置1の搭載位置は、車両MCの前端部に限定されるものではなく、車両MCの側面や、後端部であってもよい。 As shown in FIG. 1A, a radar device 1 according to the embodiment is provided at the front end of a vehicle MC, and includes four receiving antennas 21a to 21d (hereinafter sometimes referred to as receiving antennas 21). It is assumed that The number of receiving antennas 21a to 21d may be three or less or five or more as long as the number is plural. Further, the mounting position of the radar device 1 is not limited to the front end portion of the vehicle MC, and may be a side surface or a rear end portion of the vehicle MC.

図1Aに示すレーダ装置1は、例えば、FCM(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置である。FCM方式とは、周波数が連続的に変化する複数のチャープ波が繰り返される送信波を出力して検出範囲内に存在する各物標Pとの距離および相対速度を検出する方式である。 The radar device 1 shown in FIG. 1A is, for example, an FCM (Fast Chirp Modulation) radar device. The FCM method is a method of detecting the distance and relative speed to each target P existing within a detection range by outputting a transmission wave in which a plurality of chirp waves with continuously changing frequencies are repeated.

具体的には、FCM方式は、送信波が物標Pによって反射された反射波を複数の受信アンテナ21a~21dによって受信し、受信した反射波と送信波とから生成されるビート信号に対して2次元高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)処理(以下、2次元FFT処理と記載する場合がある)を行って物標Pとの距離および相対速度を検出する。 Specifically, in the FCM method, a transmitted wave reflected by a target P is received by a plurality of receiving antennas 21a to 21d, and a beat signal generated from the received reflected wave and the transmitted wave is Two-dimensional Fast Fourier Transform processing (hereinafter sometimes referred to as two-dimensional FFT processing) is performed to detect the distance to the target P and the relative speed.

なお、2次元FFT処理は、物標Pとの距離に対応する距離方向への距離FFT処理および物標Pの速度に対応する速度方向への速度FFT処理の2回のFFT処理を行うことである。 Note that the two-dimensional FFT processing is performed by performing two FFT processing, a distance FFT processing in the distance direction corresponding to the distance to the target P and a speed FFT processing in the speed direction corresponding to the speed of the target P. be.

ここで、従来のレーダ装置は、予め定められた範囲内すべてにおいて距離FFT処理および速度FFT処理を行うため、物標情報(距離や相対速度)の算出に多くの計算が必要とする。また、複数の受信アンテナ毎に2次元FFT処理を行うとなると、その計算量はさらに膨大になるため、処理量が嵩むこととなる。このため、例えば、2次元FFT処理の処理時間が長くなると、物標情報の更新周期の短くするという要求を満たせなくなるおそれもある。 Here, since the conventional radar device performs distance FFT processing and speed FFT processing in the entire predetermined range, calculation of target object information (distance and relative speed) requires many calculations. Moreover, if two-dimensional FFT processing is performed for each of a plurality of receiving antennas, the amount of calculation becomes even more enormous, resulting in an increase in the amount of processing. For this reason, for example, if the processing time of the two-dimensional FFT processing becomes long, there is a possibility that the demand for shortening the target information update cycle may not be met.

そこで、実施形態に係るレーダ装置1の制御方法では、複数の受信アンテナ21a~21dのうち、まず、任意の受信アンテナ21について2次元FFT処理を行い、その処理結果により他の受信アンテナ21における2次元FFT処理の範囲を限定する。 Therefore, in the control method of the radar apparatus 1 according to the embodiment, first, two-dimensional FFT processing is performed on an arbitrary receiving antenna 21 among the plurality of receiving antennas 21a to 21d, and the two-dimensional FFT processing on the other receiving antennas 21 is performed based on the processing result. Limit the scope of the dimensional FFT process.

図1Bでは、2次元に配置された複数のマスを示しており、かかるマス毎に2次元FFT処理が行われる。具体的には、かかるマスは、送信波におけるチャープ波(あるいはビート信号)の数分だけ横方向に並べられ、物標Pとの距離に対応する距離ビン(周波数)の数分だけ縦方向に並べられている。 FIG. 1B shows a plurality of squares arranged two-dimensionally, and two-dimensional FFT processing is performed for each such square. Specifically, such squares are arranged horizontally by the number of chirp waves (or beat signals) in the transmitted wave, and vertically by the number of distance bins (frequency) corresponding to the distance to the target P. are lined up.

実施形態に係るレーダ装置1は、まず、受信アンテナ21aについて、チャープ波毎に生成されるビート信号B1~Bnに対して通常通りの2次元FFT処理を行う。図1Bに示す例では、まず、レーダ装置1は、1次元目として、ビート信号B1~Bn毎に距離FFT処理(図1Bに示す縦方向)を行う。具体的には、レーダ装置1は、すべてのビート信号B1~Bnに対して距離FFT処理を行う。図1Bの中段図(左図)では、距離FFT処理の結果、各ビート信号B1~Bnにおいて、距離ビンfr10にパワー値が所定値以上のピークが出現していることとする。 The radar apparatus 1 according to the embodiment first performs a normal two-dimensional FFT process on the beat signals B1 to Bn generated for each chirp wave with respect to the receiving antenna 21a. In the example shown in FIG. 1B, first, the radar device 1 performs distance FFT processing (vertical direction shown in FIG. 1B) for each of the beat signals B1 to Bn as the first dimension. Specifically, the radar device 1 performs distance FFT processing on all the beat signals B1 to Bn. In the middle diagram (left diagram) of FIG. 1B, it is assumed that, as a result of the distance FFT processing, a peak having a power value equal to or greater than a predetermined value appears in the distance bin fr10 in each of the beat signals B1 to Bn.

つづいて、実施形態に係るレーダ装置1は、2次元目のFFT処理として、距離ビンfr毎に速度FFT処理を行う。具体的には、レーダ装置1は、すべての距離ビンfrに対して速度FFT処理(図1Bに示す横方向)を行う。つまり、2次元目のFFT処理における範囲(第1の範囲)は、距離ビンfr1から距離ビンfrmとなる。なお、第1の範囲は、すべての距離ビンfr1~frmに限定されるものはなく、例えば、距離ビンfr1~frmのうち、前回の時間における物標Pのピーク位置の距離ビンfrのみを第1の範囲としてもよい。図1Bの下段図(左図)では、速度FFT処理の結果、速度ビンfv5にピークが出現していることとする。 Subsequently, the radar device 1 according to the embodiment performs velocity FFT processing for each distance bin fr as second-dimensional FFT processing. Specifically, the radar device 1 performs velocity FFT processing (horizontal direction shown in FIG. 1B) for all distance bins fr. That is, the range (first range) in the second-dimensional FFT processing is from the distance bin fr1 to the distance bin frm. Note that the first range is not limited to all the distance bins fr1 to frm. It may be in the range of 1. In the lower diagram (left diagram) of FIG. 1B, it is assumed that a peak appears in velocity bin fv5 as a result of velocity FFT processing.

そして、実施形態に係るレーダ装置1は、受信アンテナ21a以外の他の受信アンテナ21b~21dについて2次元FFT処理を行う場合、上記した第1の範囲を限定した第2の範囲で、2次元目のFFT処理を行う。具体的には、図1Bの中段図(右図)に示すように、レーダ装置1は、まず、ビート信号B1~Bnまでのすべての範囲(横方向)で、1次元目のFFT処理を行う。つまり、1次元目のFFT処理の範囲は、上記した受信アンテナ21aと同様の範囲とする。 Then, when performing two-dimensional FFT processing on the receiving antennas 21b to 21d other than the receiving antenna 21a, the radar device 1 according to the embodiment performs the second range in the second range obtained by limiting the first range. FFT processing is performed. Specifically, as shown in the middle diagram (right diagram) of FIG. 1B, the radar device 1 first performs the first-dimensional FFT processing in the entire range (horizontal direction) of the beat signals B1 to Bn. . That is, the range of the first-dimensional FFT processing is the same range as that of the receiving antenna 21a described above.

そして、実施形態に係るレーダ装置1は、2次元目のFFT処理を行う際、受信アンテナ21aの2次元FFT処理の結果で抽出されたピークの位置に基づき範囲を限定する。 Then, the radar device 1 according to the embodiment limits the range based on the position of the peak extracted as a result of the two-dimensional FFT processing of the receiving antenna 21a when performing the second-dimensional FFT processing.

例えば、図1Bの下段図(右図)に示すように、実施形態に係るレーダ装置1は、距離ビンfr1から距離ビンfrmの範囲のうち、ピークの位置に対応する距離ビンfr10のみを第2の範囲として2次元目のFFT処理を行う。つまり、他の受信アンテナ21b~21dでは、第1の範囲よりも狭い第2の範囲で2次元目のFFT処理を行う。 For example, as shown in the lower diagram (right diagram) of FIG. 1B, the radar device 1 according to the embodiment selects only the range bin fr10 corresponding to the peak position from the range from the range bin fr1 to the range bin frm as the second Second-dimensional FFT processing is performed with the range of . That is, the other receiving antennas 21b to 21d perform second-dimensional FFT processing in a second range narrower than the first range.

なお、図1Bに示す例では、2次元目のFFT処理における第2の範囲を、ピークの位置である距離ビンfr10のみに限定して行う場合を示したが、例えば、距離ビンfr10を含む距離ビンfr9から距離ビンfr11までの範囲を第2の範囲としてもよい。つまり、距離ビンfr10を含んだ範囲で、かつ、距離ビンfr1から距離ビンfrmまでの第1の範囲を限定した範囲であればよい。 The example shown in FIG. 1B shows the case where the second range in the second-dimensional FFT processing is limited to only the distance bin fr10, which is the position of the peak. The second range may be the range from bin fr9 to distance bin fr11. In other words, it is sufficient that the range includes the distance bin fr10 and limits the first range from the distance bin fr1 to the distance bin frm.

このように、受信アンテナ21aの2次元FFTの処理結果を用いて、他の受信アンテナ21b~21dについては、2次元目のFFT処理の範囲を限定することで、不要なFFT処理の計算を省くことができる。従って、実施形態に係るレーダ装置1によれば、2次元FFT処理における計算量を減らすことができるため、処理量が嵩むことを防止できる。なお、2次元FFT処理の計算低減量については、図6で詳細に後述する。 In this way, by using the two-dimensional FFT processing result of the receiving antenna 21a and limiting the range of the second-dimensional FFT processing for the other receiving antennas 21b to 21d, unnecessary FFT processing calculations are omitted. be able to. Therefore, according to the radar device 1 according to the embodiment, it is possible to reduce the amount of calculation in the two-dimensional FFT processing, thereby preventing an increase in the amount of processing. Note that the calculation reduction amount of the two-dimensional FFT processing will be described later in detail with reference to FIG.

また、図1Bに示す例では、2次元FFT処理について、距離FFT処理を行った後、速度FFT処理を行ったが、処理順を入れ替えてもよい。つまり、速度FFT処理を行った後、距離FFT処理を行ってもよいが、かかる点については、図8および図9で後述する。 In addition, in the example shown in FIG. 1B, for the two-dimensional FFT processing, the distance FFT processing is performed and then the speed FFT processing is performed, but the processing order may be changed. In other words, the distance FFT process may be performed after the velocity FFT process, but this point will be described later with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

次に、図2を用いて実施形態に係るレーダ装置1の構成について説明する。図2は、レーダ装置1のブロック図である。図2に示すように、レーダ装置1は、車両制御装置2に接続される。 Next, the configuration of the radar device 1 according to the embodiment will be described using FIG. FIG. 2 is a block diagram of the radar device 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 2 , the radar device 1 is connected to a vehicle control device 2 .

車両制御装置2は、レーダ装置1による物標Pの検出結果に基づいてPCS(Pre-crash Safety System)やAEB(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、飛行機や船舶の監視等)に用いられてもよい。 The vehicle control device 2 performs vehicle control such as PCS (Pre-crash Safety System) and AEB (Advanced Emergency Braking System) based on the detection result of the target P by the radar device 1 . Note that the radar device 1 may be used for various purposes other than the vehicle-mounted radar device (for example, monitoring of airplanes and ships, etc.).

レーダ装置1は、送信部10と、受信部20と、処理部30とを備える。送信部10は、信号生成部11と、発振器12と、送信アンテナ13とを備える。信号生成部11はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器12へ供給する。発振器12は、信号生成部11で生成された変調信号に基づいてチャープ信号STを生成して、送信アンテナ13へ出力する。 The radar device 1 includes a transmitter 10 , a receiver 20 and a processor 30 . The transmitter 10 includes a signal generator 11 , an oscillator 12 and a transmission antenna 13 . The signal generator 11 generates a modulated signal whose voltage changes like a sawtooth wave, and supplies the modulated signal to the oscillator 12 . The oscillator 12 generates a chirp signal ST based on the modulated signal generated by the signal generator 11 and outputs the chirp signal ST to the transmission antenna 13 .

送信アンテナ13は、発振器12から入力されるチャープ信号STを送信波SWへ変換し、かかる送信波SWを車両MCの外部へ出力する。送信アンテナ13が出力する送信波SWは、複数のチャープ波が繰り返される波形である。送信アンテナ13から車両MCの前方に送信された送信波SWは、物標Pで反射されて反射波となる。 The transmission antenna 13 converts the chirp signal ST input from the oscillator 12 into a transmission wave SW, and outputs the transmission wave SW to the outside of the vehicle MC. The transmission wave SW output from the transmission antenna 13 has a waveform in which a plurality of chirp waves are repeated. A transmission wave SW transmitted forward of the vehicle MC from the transmission antenna 13 is reflected by the target P and becomes a reflected wave.

受信部20は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ21a~21d、ミキサ22a~22dおよびA/D変換器23a~23dを備える。各受信アンテナ21は物標Pからの反射波を受信波RWとして受信し、かかる受信波RWを受信信号SRへ変換して受信アンテナ21毎に設けられたミキサ22へそれぞれ出力する。なお、図2に示す受信アンテナ21の数は、4つであるが3つ以下または5つ以上であってもよい。 The receiving section 20 includes a plurality of receiving antennas 21a-21d forming an array antenna, mixers 22a-22d and A/D converters 23a-23d. Each receiving antenna 21 receives a reflected wave from the target P as a receiving wave RW, converts the receiving wave RW into a receiving signal SR, and outputs the receiving signal SR to the mixer 22 provided for each receiving antenna 21 . Although the number of receiving antennas 21 shown in FIG. 2 is four, it may be three or less or five or more.

各受信アンテナ21から出力された受信信号SRは、不図示の増幅器(例えば、ローノイズアンプ)で増幅された後にミキサ22へ入力される。ミキサ22は、チャープ信号STと受信信号SRとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号SBを生成し、A/D変換器23へ出力する。 A received signal SR output from each receiving antenna 21 is input to the mixer 22 after being amplified by an amplifier (for example, a low noise amplifier) not shown. The mixer 22 mixes a part of the chirp signal ST and the received signal SR to remove unnecessary signal components, generates a beat signal SB, and outputs the beat signal SB to the A/D converter 23 .

これにより、チャープ信号STの周波数fST(以下、送信周波数fSTと記載する)と受信信号SRの周波数fSR(以下、受信周波数fSRと記載する)との差となるビート周波数fSB(=fST-fSR)を有するビート信号SBが生成される。ミキサ22で生成されたビート信号SBは、A/D変換器23でデジタルの信号へ変換された後に処理部30に出力される。 As a result , the beat frequency f SB ( = f ST −f SR ) is generated. The beat signal SB generated by the mixer 22 is output to the processing section 30 after being converted into a digital signal by the A/D converter 23 .

図3は、送信周波数fSTと、受信周波数fSRと、ビート周波数fSBとの関係の一例を示す図である。図3に示すように、ビート信号SBは、チャープ波毎に生成される。なお、ここでは、1回目のチャープ波によって得られるビート信号SBを「B1」とし、2回目のチャープ波によって得られるビート信号SBを「B2」とし、n回目のチャープ波によって得られるビート信号SBを「Bn」としている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship among the transmission frequency f ST , the reception frequency f SR , and the beat frequency f SB . As shown in FIG. 3, the beat signal SB is generated for each chirp wave. Here, the beat signal SB obtained by the first chirp wave is defined as "B1", the beat signal SB obtained by the second chirp wave is defined as "B2", and the beat signal SB obtained by the n-th chirp wave. is "Bn".

また、図3に示す例では、送信周波数fSTは、チャープ波毎に、基準周波数f0から時間に伴って傾きθ(=(f1-f0)/Tm)で増加し、最大周波数f1に達すると基準周波数f0に短時間で戻るノコギリ波状(いわゆるアップチャープ)である。なお、送信周波数fSTは、チャープ波毎に基準周波数f0から最大周波数f1へ短時間で到達し、かかる最大周波数f1から時間に伴って傾きθ(=(f0-f1)/Tm)で減少するノコギリ波状(いわゆるダウンチャープ)であってもよい。 In the example shown in FIG. 3, the transmission frequency f ST increases with time from the reference frequency f0 with a slope θ (=(f1−f0)/Tm) for each chirp wave, and reaches the maximum frequency f1. It is a sawtooth wave (so-called up-chirp) that returns to the reference frequency f0 in a short period of time. The transmission frequency fST reaches the maximum frequency f1 from the reference frequency f0 for each chirp wave in a short time, and decreases with time from the maximum frequency f1 with a slope θ (=(f0−f1)/Tm). A sawtooth wave (so-called down-chirp) may be used.

図2の説明に戻り、処理部30について説明する。処理部30は、送信制御部31および信号処理部32を備える。信号処理部32は、第1処理部33、第2処理部34、ピーク抽出部35、演算部36および出力部37を備える。 Returning to the description of FIG. 2, the processing unit 30 will be described. The processing unit 30 includes a transmission control unit 31 and a signal processing unit 32 . The signal processing section 32 includes a first processing section 33 , a second processing section 34 , a peak extraction section 35 , a calculation section 36 and an output section 37 .

かかる処理部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置1全体を制御する。 The processing unit 30 is, for example, a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), input/output ports, etc., and controls the radar device 1 as a whole.

かかるマイクロコンピュータのCPUがROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部31および信号処理部32として機能する。なお、送信制御部31および信号処理部32のうち少なくとも一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。 The CPU of such a microcomputer functions as a transmission control section 31 and a signal processing section 32 by reading and executing programs stored in the ROM. At least a part or all of the transmission control unit 31 and the signal processing unit 32 can be configured by hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array).

送信制御部31は、送信部10の信号生成部11を制御し、信号生成部11からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器12へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化するチャープ信号STが発振器12から送信アンテナ13へ出力される。 The transmission control unit 31 controls the signal generation unit 11 of the transmission unit 10 and causes the signal generation unit 11 to output to the oscillator 12 a modulated signal whose voltage changes in a sawtooth pattern. As a result, a chirp signal ST whose frequency changes over time is output from the oscillator 12 to the transmitting antenna 13 .

信号処理部32は、各A/D変換器23から出力されるビート信号SBに対してそれぞれ2次元FFT処理(距離FFT処理および速度FFT処理)を行い、かかる2次元FFT処理の結果に基づいて物標Pの距離、相対速度(縦方向への相対速度および横方向への相対速度)および方位を演算する。以下、信号処理部32の各部の処理について説明する。 The signal processing unit 32 performs two-dimensional FFT processing (distance FFT processing and speed FFT processing) on each beat signal SB output from each A/D converter 23, and based on the result of the two-dimensional FFT processing, The distance, relative speed (relative speed in the vertical direction and relative speed in the horizontal direction) and bearing of the target P are calculated. Processing of each unit of the signal processing unit 32 will be described below.

信号処理部32の第1処理部33(FFT処理部の一例)は、各A/D変換器23から出力されるビート信号SBそれぞれに対して距離FFT処理を行うことで受信アンテナ21毎に周波数スペクトルを生成する。具体的には、第1処理部33は、ビート信号SB毎に各距離ビンfr(fr1~frm)について距離FFT処理を行う。ここで、図4を用いて、距離FFT処理の結果について具体的に説明する。 The first processing unit 33 (an example of an FFT processing unit) of the signal processing unit 32 performs distance FFT processing on each of the beat signals SB output from each A/D converter 23, thereby calculating the frequency for each receiving antenna 21. Generate a spectrum. Specifically, the first processing unit 33 performs distance FFT processing for each distance bin fr (fr1 to frm) for each beat signal SB. Here, the results of the distance FFT processing will be specifically described with reference to FIG.

図4は、ビート信号SBに対して距離FFT処理を行った結果を示す図である。図4では、ビート信号B5に対する距離FFT処理の結果である周波数スペクトルを示す。図4に示す周波数スペクトルでは、横軸を周波数(すなわち、距離ビン)とし、縦軸をパワーの大きさ(ピークの大きさ)としている。図4に示す例では、距離ビンfr10のみにピークが出現していることとする。 FIG. 4 is a diagram showing the result of performing distance FFT processing on the beat signal SB. FIG. 4 shows the frequency spectrum, which is the result of distance FFT processing on the beat signal B5. In the frequency spectrum shown in FIG. 4, the horizontal axis is frequency (that is, distance bin), and the vertical axis is power magnitude (peak magnitude). In the example shown in FIG. 4, it is assumed that a peak appears only in the distance bin fr10.

ここで、ビート信号SBの周波数は、物標Pとレーダ装置1との間の距離に比例して増減する。このため、第1処理部33は、ビート信号SBに対して距離FFT処理を行うことで、物標Pとの距離に対応する距離ビンfrに出現するピーク(パワーが所定値以上)を距離FFT処理の結果として取得する。 Here, the frequency of the beat signal SB increases or decreases in proportion to the distance between the target P and the radar device 1. FIG. For this reason, the first processing unit 33 performs distance FFT processing on the beat signal SB, so that peaks (with power equal to or greater than a predetermined value) that appear in the distance bin fr corresponding to the distance to the target P are detected by distance FFT processing. Acquired as a result of processing.

つまり、図4に示す例では、第1処理部33は、一つのビート信号B5において、距離ビンfr10にピークが出現していることを示す情報を距離FFT処理の結果として取得する。 That is, in the example shown in FIG. 4, the first processing unit 33 acquires information indicating that a peak appears in the distance bin fr10 in one beat signal B5 as a result of distance FFT processing.

なお、第1処理部33は、4つの受信アンテナ21a~21dからビート信号SBを受け取った場合、4つの受信アンテナ21a~21dのビート信号SBに対して距離FFT処理を行ってもよく、あるいは、受信アンテナ21aのビート信号SBに対してのみ距離FFT処理を行ってもよい。受信アンテナ21aのビート信号SBに対してのみ距離FFT処理を行う場合、他の3つの受信アンテナ21b~21dについては、後述のピーク抽出部35の抽出結果を受けてから距離FFT処理を行う。 When the first processing unit 33 receives the beat signals SB from the four receiving antennas 21a to 21d, the first processing unit 33 may perform distance FFT processing on the beat signals SB from the four receiving antennas 21a to 21d, or Distance FFT processing may be performed only on the beat signal SB of the receiving antenna 21a. When the distance FFT processing is performed only on the beat signal SB of the receiving antenna 21a, the other three receiving antennas 21b to 21d are subjected to the distance FFT processing after receiving the extraction result of the peak extraction section 35 described later.

第1処理部33は、距離FFT処理の結果である周波数スペクトルを第2処理部34へ出力する。 The first processing unit 33 outputs the frequency spectrum resulting from the distance FFT processing to the second processing unit 34 .

第2処理部34は、第1処理部33における距離FFT処理の結果に対して速度FFT処理を行う。速度FFT処理とは、距離FFT処理の結果である周波数スペクトルの距離ビンfr毎に各速度ビンfvについて2回目のFFT処理を行うことである。これにより、速度FFT処理の結果として、物標Pの相対速度に対応する速度ビンfvにピークが出現することとなる。 The second processing unit 34 performs velocity FFT processing on the result of the distance FFT processing in the first processing unit 33 . The speed FFT processing is to perform the second FFT processing for each speed bin fv for each distance bin fr of the frequency spectrum resulting from the distance FFT processing. As a result of the velocity FFT processing, a peak appears in the velocity bin fv corresponding to the relative velocity of the target P. FIG.

具体的には、第2処理部34は、物標Pの相対速度がゼロでない場合に生じる受信信号SRのドップラ成分を利用する。より具体的には、第2処理部34は、ビート信号SBの周波数スペクトルにおけるピークの位相の変化を検出する。ここで、図5を用いて、第2処理部34の処理内容について具体的に説明する。 Specifically, the second processing unit 34 uses the Doppler component of the received signal SR that occurs when the relative velocity of the target P is not zero. More specifically, the second processing section 34 detects a change in phase of peaks in the frequency spectrum of the beat signal SB. Here, the processing contents of the second processing unit 34 will be specifically described with reference to FIG.

図5は、第2処理部34の処理内容を示す図である。図5では、複数の受信アンテナ21のうち、任意の1つの受信アンテナ21の周波数スペクトルを時系列に並べて示している。また、図5では、時間的に連続するビート信号B1~B8の距離FFT処理の結果とビート信号B1~B8間のピークの位相変化の一例を示す。図5に示す例では、各ビート信号B1~B8の距離ビンfr10にピークがあり、かかるピークの位相が変化している。 FIG. 5 is a diagram showing the processing contents of the second processing unit 34. As shown in FIG. In FIG. 5 , the frequency spectrum of any one receiving antenna 21 out of the plurality of receiving antennas 21 is arranged in chronological order. FIG. 5 also shows an example of the results of distance FFT processing of temporally continuous beat signals B1 to B8 and phase changes of peaks between the beat signals B1 to B8. In the example shown in FIG. 5, there is a peak in the distance bin fr10 of each of the beat signals B1 to B8, and the phase of the peak changes.

ここで、物標Pとレーダ装置1との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号B1~B8間において同一物標Pに相当する距離ビンfr10のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。 Here, when the relative velocity between the target P and the radar device 1 is not zero, there is a phase change according to the Doppler frequency at the peak of the distance bin fr10 corresponding to the same target P among the beat signals B1 to B8. appear.

第2処理部34は、距離FFT処理を行って得られる周波数スペクトルを時系列に並べて速度FFT処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビン(速度ビン)にピークが出現する周波数スペクトルを得る。 The second processing unit 34 arranges the frequency spectrum obtained by performing the distance FFT processing in time series and performs velocity FFT processing, thereby obtaining a frequency spectrum in which a peak appears in the frequency bin (velocity bin) for the Doppler frequency.

また、図5に示すように、第2処理部34は、受信アンテナ21aについては、距離ビンfr1から距離ビンfrmまでの全範囲において、距離ビンfr毎に速度FFT処理を行う。そして、第2処理部34は、他の3つの受信アンテナ21b~21dについては、後述のピーク抽出部35によって抽出されたピークの位置に基づいて速度FFT処理を行う範囲を限定する。 Further, as shown in FIG. 5, the second processing unit 34 performs velocity FFT processing for each distance bin fr over the entire range from distance bin fr1 to distance bin frm for the receiving antenna 21a. Then, for the other three receiving antennas 21b to 21d, the second processing unit 34 limits the range in which velocity FFT processing is performed based on the positions of peaks extracted by the peak extracting unit 35, which will be described later.

例えば、図5に示すように、第2処理部34は、ピーク抽出部35によって距離ビンfr10にピークが抽出された場合、距離ビンfr10に限定して速度FFT処理を行う。つまり、第2処理部34は、ピーク抽出部35によって抽出されたピークの距離ビンfr10以外の距離ビンfrについては速度FFT処理を行わない。これにより、2次元FFT処理における処理量を最小限にすることができる。 For example, as shown in FIG. 5, when the peak extraction unit 35 extracts a peak in the distance bin fr10, the second processing unit 34 performs the speed FFT processing limited to the distance bin fr10. That is, the second processing unit 34 does not perform velocity FFT processing on distance bins fr other than the peak distance bin fr10 extracted by the peak extraction unit 35 . This can minimize the amount of processing in the two-dimensional FFT processing.

図2に戻ってピーク抽出部35について説明する。ピーク抽出部35は、第2処理部34における速度FFT処理の結果である周波数スペクトルからパワーが所定の閾値以上のピークを抽出する。かかる閾値は、予め定められた固定値であってもよく、動的に変化させてもよい。 Returning to FIG. 2, the peak extractor 35 will be described. The peak extraction unit 35 extracts peaks whose power is equal to or greater than a predetermined threshold from the frequency spectrum that is the result of the velocity FFT processing in the second processing unit 34 . Such a threshold value may be a predetermined fixed value, or may be dynamically changed.

ピーク抽出部35は、抽出したピークが受信アンテナ21aに対応する周波数スペクトルのピークであった場合、かかるピークに関する情報を第2処理部34へ出力する。また、ピーク抽出部35は、複数の受信アンテナ21a~21dすべてのピーク抽出結果において、同じ位置にピークが出現していることが確認できた場合に、かかるピークに関する情報を演算部36へ出力する。 If the extracted peak is the peak of the frequency spectrum corresponding to the receiving antenna 21a, the peak extractor 35 outputs information about the peak to the second processor 34. FIG. Further, when it is confirmed that peaks appear at the same position in the peak extraction results of all of the plurality of receiving antennas 21a to 21d, the peak extraction unit 35 outputs information about such peaks to the calculation unit 36. .

なお、ピーク抽出部35は、例えば、すべてのピーク抽出結果のうち少なくとも1つにおいて、同じ位置にピークが出現していない場合、演算部36への出力を禁止してもよい。これにより、信頼性の低いピークを除くことができるため、物標Pの誤検出を防止することができる。 Note that the peak extraction unit 35 may prohibit output to the calculation unit 36, for example, when a peak does not appear at the same position in at least one of all peak extraction results. As a result, unreliable peaks can be removed, and erroneous detection of the target P can be prevented.

演算部36は、ピーク抽出部35によって抽出されたピークに基づいて物標Pとの距離、相対速度および角度(方位)を演算する。 The calculator 36 calculates the distance, relative speed, and angle (azimuth) to the target P based on the peaks extracted by the peak extractor 35 .

具体的には、演算部36は、ピーク抽出部35によって抽出されたピークの距離ビンfrおよび速度ビンfvの組み合わせに基づいて物標Pとの距離および相対速度を導出する。 Specifically, the calculator 36 derives the distance and the relative velocity to the target P based on the combination of the peak distance bin fr and velocity bin fv extracted by the peak extractor 35 .

また、演算部36は、所定の角度演算処理により物標Pが存在する角度を推定する。具体的には、演算部36は、4つの受信アンテナ21a~21dの受信信号SRに基づく4つのビート信号SBの周波数スペクトルそれぞれの同一距離ビンfrのピークの位相の違いにより物標Pの角度を推定する。なお、同一距離ビンfrのピークの位相の違いにより、同一距離ビンに複数の物標Pが存在することが検出された場合、それら複数の物標Pそれぞれについて角度推定を行う。 Further, the calculation unit 36 estimates the angle at which the target P exists by performing predetermined angle calculation processing. Specifically, the calculator 36 calculates the angle of the target P based on the phase difference of the peaks of the same distance bin fr of the frequency spectra of the four beat signals SB based on the reception signals SR of the four reception antennas 21a to 21d. presume. When it is detected that a plurality of targets P are present in the same distance bin fr due to the difference in phase of the peaks of the same distance bin fr, angle estimation is performed for each of the plurality of targets P. FIG.

なお、演算部36における角度の推定は、例えば、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)、DBF(Digital Beam Forming)、または、MUSIC(Multiple Signal Classification)などの所定の推定方式を用いて行われる。 Note that the estimation of the angle in the calculation unit 36 is performed using a predetermined estimation method such as ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques), DBF (Digital Beam Forming), or MUSIC (Multiple Signal Classification). will be

出力部37は、車両制御装置2に対して各種情報を出力する。例えば、出力部37は、検出した物標Pに関する物標情報を車両制御装置2へ出力する。物標情報には、物標Pの距離、相対速度および角度が含まれる。 The output unit 37 outputs various information to the vehicle control device 2 . For example, the output unit 37 outputs target information regarding the detected target P to the vehicle control device 2 . The target information includes the distance, relative speed and angle of the target P.

ここで、図6を用いて、2次元FFT処理における処理量について説明する。図6は、2次元FFT処理における処理量を示す図である。図6に示す「1通常FCM」とは、距離FFT処理および速度FFT処理をすべての範囲で行った場合の処理量を示し、「2改良FCM」は、2次元目である速度FFT処理について、限定した範囲(第2の範囲)で行った場合の処理量を示す。 Here, the amount of processing in the two-dimensional FFT processing will be explained using FIG. FIG. 6 is a diagram showing the amount of processing in two-dimensional FFT processing. "1 normal FCM" shown in FIG. 6 indicates the processing amount when distance FFT processing and velocity FFT processing are performed in all ranges, The amount of processing in the case of performing within a limited range (second range) is shown.

図6では、距離FFTビン数(距離ビンfr1~frm)は、1024個、チャープ数(ビート信号SBの数)は、64個であり、ピーク抽出部35によって抽出されたピークの数は、10個であり、受信アンテナ21の数は、4つであるとする。また、図6に示す「複素数乗算回数」および「複素数加減算回数」は、各FFT処理におけるバタフライ演算の際の複素数の乗算回数および加減算回数を示す。具体的には、距離FFTについては、複素数乗算回数をα、距離FFTビン数をP、チャープ数をNとした場合、α=P/2×LOG(P,2)×Nで表され、複素数加減算回数をβとした場合、β=P×LOG(P,2)×Nで表される。また、速度FFT処理については、複素数乗算回数をα、チャープ数をP、距離FFTビン数をNとした場合、α=P/2×LOG(P,2)×Nで表され、複素数加減算回数をβとした場合、β=P×LOG(P,2)×Nで表される。 In FIG. 6, the number of distance FFT bins (distance bins fr1 to frm) is 1024, the number of chirps (the number of beat signals SB) is 64, and the number of peaks extracted by the peak extraction unit 35 is 10. , and the number of receiving antennas 21 is assumed to be four. Also, "the number of complex number multiplications" and "the number of complex number additions and subtractions" shown in FIG. Specifically, for the distance FFT, α = P / 2 × LOG (P, 2) × N, where α is the number of complex multiplications, P is the number of distance FFT bins, and N is the number of chirps. When the number of times of addition and subtraction is β, β=P×LOG(P, 2)×N. Regarding the velocity FFT processing, when the number of complex number multiplications is α, the number of chirps is P, and the number of distance FFT bins is N, α = P/2 × LOG (P, 2) × N, and the number of complex additions and subtractions is is represented by β=P×LOG(P, 2)×N.

図6に示すように、「1通常FCM」および「2改良FCM」を比べると、第1処理部33で行われる距離FFT処理の処理量(図中のC、D)は、同じである。また、第2処理部34で行われる速度FFT処理における受信アンテナ21の1ch分の処理量(図中のE、F)も同じである。 As shown in FIG. 6, when "1 normal FCM" and "2 improved FCM" are compared, the amount of processing (C and D in the figure) of distance FFT processing performed by the first processing unit 33 is the same. Also, the amount of processing (E and F in the figure) for one channel of the receiving antenna 21 in the velocity FFT processing performed by the second processing unit 34 is the same.

一方で、第2処理部34で行われる速度FFT処理における他の受信アンテナ21の3ch分については、「2改良FCM」(G/100×3ch)が「1通常FCM」(G×3ch)よりも処理量が少ない。これは、3chの受信アンテナ21については、ピークに対応する距離ビンfrのみ速度FFT処理を行うためである。 On the other hand, for the 3 channels of the other receiving antenna 21 in the velocity FFT processing performed by the second processing unit 34, "2 improved FCM" (G/100×3 ch) is higher than "1 normal FCM" (G×3 ch). Also, the amount of processing is small. This is because for the 3ch receiving antenna 21, only the distance bin fr corresponding to the peak is subjected to velocity FFT processing.

これにより、図6に示すように、「2改良FCM」は、「1通常FCM」の処理量の略7割(72%)程度に抑えることができる。なお、図6に示す、「距離FFTビン数」、「チャープ数」、「ピーク数」および「受信アンテナ数」は、一例であって、任意の値が設定されてよい。 As a result, as shown in FIG. 6, the processing amount of "2 improved FCM" can be suppressed to about 70% (72%) of the processing amount of "1 normal FCM". Note that the "number of distance FFT bins", "number of chirps", "number of peaks", and "number of reception antennas" shown in FIG. 6 are examples, and arbitrary values may be set.

次に、図7を用いて実施形態に係るレーダ装置1が実行する処理手順について説明する。図7は、レーダ装置1が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。なお、図7に示す処理手順は、レーダ装置1によって繰り返し実行される。 Next, a processing procedure executed by the radar device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a target detection processing procedure executed by the radar device 1 . Note that the processing procedure shown in FIG. 7 is repeatedly executed by the radar device 1 .

図7に示すように、まず、送信部10は、n個のチャープ波を含む送信波SWを出力する(ステップS101)。つづいて、受信部20は、物標Pによる送信波SWの反射波に応じた受信信号SRとチャープ信号STとからn個のビート信号SBを生成する(ステップS102)。 As shown in FIG. 7, the transmitter 10 first outputs a transmission wave SW including n chirp waves (step S101). Subsequently, the receiver 20 generates n beat signals SB from the chirp signal ST and the received signal SR corresponding to the reflected wave of the transmitted wave SW from the target P (step S102).

つづいて、第1処理部33は、n個の各ビート信号SBに対して距離FFT処理を行う(ステップS103)。つづいて、第2処理部34は、複数の受信アンテナ21のうち、任意の一の受信アンテナ21の距離FFT処理の結果に対して速度FFT処理を行う(ステップS104)。 Subsequently, the first processing unit 33 performs distance FFT processing on each of the n beat signals SB (step S103). Subsequently, the second processing unit 34 performs velocity FFT processing on the result of the distance FFT processing of any one of the plurality of receiving antennas 21 (step S104).

つづいて、ピーク抽出部35は、速度FFT処理の結果である周波数スペクトルからパワーが所定の閾値以上のピークを抽出する(ステップ105)。つづいて、第2処理部34は、他の受信アンテナ21について、ピーク抽出部35で抽出されたピークの位置のみで速度FFT処理を行う(ステップS106)。 Subsequently, the peak extraction unit 35 extracts peaks whose power is equal to or greater than a predetermined threshold from the frequency spectrum that is the result of the velocity FFT processing (step 105). Subsequently, the second processing unit 34 performs velocity FFT processing only on the positions of the peaks extracted by the peak extraction unit 35 for the other receiving antennas 21 (step S106).

つづいて、演算部36は、ピーク抽出部35によって抽出されたピークに基づいて物標Pとの距離、相対速度および角度を演算する演算処理を行う(ステップS107)。つづいて、出力部37は、演算部36によって演算された距離、相対速度および角度を含む物標情報を車両制御装置2へ出力し(ステップS108)、処理を終了する。 Subsequently, the calculation unit 36 performs calculation processing for calculating the distance, relative speed, and angle to the target P based on the peaks extracted by the peak extraction unit 35 (step S107). Subsequently, the output unit 37 outputs target object information including the distance, relative speed and angle calculated by the calculation unit 36 to the vehicle control device 2 (step S108), and ends the process.

上述してきたように、実施形態に係るレーダ装置1は、受信部20と、FFT処理部(例えば、第1処理部33および第2処理部34)と、ピーク抽出部35とを備える。受信部20は、周波数が連続的に変化する送信波が物標Pによって反射された反射波を複数の受信アンテナ21で受信する。FFT処理部は、複数の受信アンテナ21のうち、任意の受信アンテナ21で受信した反射波に基づくビート信号SBに対して2次元FFT処理を行う場合に、2次元目のFFT処理を第1の範囲で行う。ピーク抽出部35は、FFT処理部による処理結果である周波数スペクトルから物標Pに対応するピークを抽出する。また、FFT処理部は、任意の受信アンテナ21以外の他の受信アンテナ21について2次元FFT処理を行う場合、ピーク抽出部35によって抽出されたピークの位置に基づき第1の範囲を限定した第2の範囲で2次元目のFFT処理を行う。これにより、処理量が嵩むことを防止できる。 As described above, the radar device 1 according to the embodiment includes the receiving section 20, the FFT processing section (for example, the first processing section 33 and the second processing section 34), and the peak extraction section 35. The receiving unit 20 receives the reflected waves, which are the transmission waves whose frequencies continuously change and are reflected by the target P, with the plurality of receiving antennas 21 . When the FFT processing unit performs two-dimensional FFT processing on the beat signal SB based on the reflected wave received by an arbitrary receiving antenna 21 among the plurality of receiving antennas 21, the second-dimensional FFT processing is performed by the first do it in range. A peak extraction unit 35 extracts a peak corresponding to the target P from the frequency spectrum that is the result of processing by the FFT processing unit. Further, when the FFT processing unit performs two-dimensional FFT processing on the receiving antennas 21 other than the arbitrary receiving antenna 21, the second Second-dimensional FFT processing is performed in the range of . This can prevent the processing amount from increasing.

なお、上述した実施形態では、ビート信号SBに対して距離FFT処理を行った後、速度FFT処理を行ったが、2次元FFT処理の処理順が逆であってもよい。つまり、レーダ装置1は、ビート信号SBに対して速度FFT処理を行った後、距離FFT処理を行ってもよい。なお、処理順が入れ替わっても2次元FFT処理後に得られるピークの数や、ピークの位置は変わらない。ここで、図8を用いて、2次元FFT処理の処理順を入れ替えた場合について説明する。 In the above-described embodiment, the speed FFT processing is performed after performing the distance FFT processing on the beat signal SB, but the processing order of the two-dimensional FFT processing may be reversed. That is, the radar device 1 may perform distance FFT processing after performing velocity FFT processing on the beat signal SB. Note that even if the order of processing is changed, the number of peaks obtained after the two-dimensional FFT processing and the positions of the peaks do not change. Here, a case where the processing order of the two-dimensional FFT processing is changed will be described with reference to FIG.

図8は、変形例に係るレーダ装置1の制御方法を示す図である。図8に示すように、レーダ装置1は、すべての受信アンテナ21a~21dについて2次元FFT処理の処理順を入れ替えてよい。具体的には、まず、第2処理部34は、受信アンテナ21aにおけるビート信号SBに対してすべて距離ビンfr1~frmの範囲で、距離ビンfr毎に速度FFT処理を行う。この段階では、FFT処理の結果として得られる周波数スペクトルには、速度ビンfvを特定するピークは得られない。 FIG. 8 is a diagram showing a control method for the radar device 1 according to the modification. As shown in FIG. 8, the radar device 1 may change the processing order of the two-dimensional FFT processing for all the receiving antennas 21a to 21d. Specifically, first, the second processing unit 34 performs velocity FFT processing for each distance bin fr within the range of all distance bins fr1 to frm for the beat signal SB in the receiving antenna 21a. At this stage, the frequency spectrum resulting from the FFT processing does not have peaks identifying the velocity bins fv.

つづいて、第1処理部33は、第2処理部34によって生成された周波数スペクトルに対してすべてのビート信号B1~Bnの範囲で、ビート信号SB毎に距離FFT処理を行う。この結果、特定の距離ビンfr10および速度ビンfv5において、物標Pに対応するピークが得られる。つまり、上記した実施形態では、2次元目のFFT処理が速度FFT処理であったのに対し、変形例では、2次元目のFFT処理が距離FFT処理となる。すなわち、変形例では、距離FFT処理の範囲であるすべてのビート信号B1~Bnの範囲が第1の範囲となる。 Subsequently, the first processing unit 33 performs distance FFT processing for each beat signal SB on the frequency spectrum generated by the second processing unit 34 within the range of all beat signals B1 to Bn. As a result, a peak corresponding to the target P is obtained at a particular range bin fr10 and velocity bin fv5. That is, in the above-described embodiment, the second-dimensional FFT processing is velocity FFT processing, whereas in the modified example, the second-dimensional FFT processing is distance FFT processing. That is, in the modified example, the range of all beat signals B1 to Bn, which is the range of distance FFT processing, is the first range.

つづいて、第2処理部34は、他の受信アンテナ21b~21dにおけるビート信号SBに対してすべて距離ビンfr1~frmの範囲で、距離ビンfr毎に速度FFT処理を行う。 Subsequently, the second processing unit 34 performs velocity FFT processing for each distance bin fr within the range of distance bins fr1 to frm for the beat signals SB from the other receiving antennas 21b to 21d.

つづいて、第1処理部33は、第2処理部34によって生成された周波数スペクトルに対して第1の範囲を限定した第2の範囲で距離FFT処理を行う。図8に示す例では、第1処理部33は、抽出されたピークの速度ビンfv5のみを第2の範囲として距離FFT処理を行う。これにより、2次元FFT処理の処理順を入れ替えた場合であっても処理量が嵩むことを防止することができる。 Subsequently, the first processing unit 33 performs distance FFT processing on the frequency spectrum generated by the second processing unit 34 in a second range obtained by limiting the first range. In the example shown in FIG. 8, the first processing unit 33 performs distance FFT processing using only the extracted peak velocity bin fv5 as the second range. As a result, it is possible to prevent the processing amount from increasing even when the processing order of the two-dimensional FFT processing is changed.

なお、他の受信アンテナ21b~21dにおける2次元FFT処理の処理順ついては、受信アンテナ21aで抽出されたピークの数に基づいていずれの処理順を採用するかを決定してもよい。かかる点について、図9を用いて説明する。 Regarding the processing order of the two-dimensional FFT processing in the other receiving antennas 21b to 21d, which processing order to adopt may be determined based on the number of peaks extracted by the receiving antenna 21a. This point will be described with reference to FIG.

図9は、変形例に係る2次元FFT処理における処理量を示す図である。図9に示す「「1通常FCM」および「2改良FCM」は、距離FFT処理後、速度FFT処理を行う処理順である。「3改良FCM」は、速度FFT処理後、距離FFT処理を行う処理順である。また、図9では、ピーク抽出部35によって抽出されたピークの数が10個の場合と、60個の場合とを示している。 FIG. 9 is a diagram showing the amount of processing in two-dimensional FFT processing according to the modification. '1 normal FCM' and '2 improved FCM' shown in FIG. 9 are processing orders in which velocity FFT processing is performed after distance FFT processing. "3 improved FCM" is a processing order in which distance FFT processing is performed after velocity FFT processing. FIG. 9 also shows a case where the number of peaks extracted by the peak extraction unit 35 is 10 and a case where the number of peaks is 60. As shown in FIG.

図9に示すように、ピーク数が10個の場合では、「3改良FCM」が最も処理量が少ない。一方で、ピーク数が60個の場合では、「2改良FCM」が最も処理量が少ない。これは、「2回目FFT処理(他3ch分)」の処理量に起因している。 As shown in FIG. 9, when the number of peaks is 10, "3 improved FCM" has the smallest amount of processing. On the other hand, when the number of peaks is 60, "2 improved FCM" has the smallest amount of processing. This is due to the processing amount of "second FFT processing (for other 3 channels)".

具体的には、ピーク数の増加に対する処理量の増加が「2改良FCM」よりも「3改良FCM」のほうが多いためである。 Specifically, this is because the increase in the amount of processing with respect to the increase in the number of peaks is greater in the "3-improved FCM" than in the "2-improved FCM."

つまり、ピーク数が所定数未満であれば、「3改良FCM」が「2改良FCM」よりも処理量が少ないが、ピーク数がかかる所定数に近づくにつれて「2改良FCM」および「3改良FCM」の処理量の差が小さくなる。 In other words, if the number of peaks is less than a predetermined number, "3 improved FCM" has less throughput than "2 improved FCM", but as the number of peaks approaches the predetermined number, "2 improved FCM" and "3 improved FCM" ” becomes smaller.

そして、ピーク数が所定数以上の場合、「3改良FCM」が「2改良FCM」よりも処理量が多くなる。つまり、処理量が逆転する。 Then, when the number of peaks is equal to or greater than a predetermined number, the "3-improved FCM" requires more processing than the "2-improved FCM". That is, the throughput is reversed.

換言すれば、第1処理部33および第2処理部34は、ピーク抽出部35によって抽出されたピーク数が所定数未満である場合、「3改良FCM」の処理順で2次元FFT処理を行う。 In other words, when the number of peaks extracted by the peak extraction unit 35 is less than a predetermined number, the first processing unit 33 and the second processing unit 34 perform two-dimensional FFT processing in the processing order of “3 improved FCM”. .

一方、第1処理部33および第2処理部34は、ピーク抽出部35によって抽出されたピーク数が所定数以上である場合、「2改良FCM」の処理順で2次元FFT処理を行う。 On the other hand, when the number of peaks extracted by the peak extraction unit 35 is equal to or greater than the predetermined number, the first processing unit 33 and the second processing unit 34 perform two-dimensional FFT processing in the processing order of "2 improved FCM".

このように、第1処理部33および第2処理部34は、ピークの数が所定数以上か否かにより2次元FFT処理の処理順を決定することで、常に最小限の処理量に抑えることができる。 In this way, the first processing unit 33 and the second processing unit 34 determine the processing order of the two-dimensional FFT processing depending on whether the number of peaks is equal to or greater than a predetermined number, thereby always minimizing the amount of processing. can be done.

なお、上記した所定数は、例えば、図9に示す「距離FFTビン数」、「チャープ数」および「受信アンテナ数」に基づいて決定される。 The predetermined number described above is determined, for example, based on the "number of distance FFT bins", "number of chirps" and "number of reception antennas" shown in FIG.

また、図9では、「距離FFTビン数」が1024個、「チャープ数」が64個の場合の2次元FFT処理の処理量を示したが、例えば、「距離FFTビン数」が64個、「チャープ数」が1024個の場合、図9に示す処理量が逆となる。 FIG. 9 shows the processing amount of two-dimensional FFT processing when the “number of distance FFT bins” is 1024 and the “number of chirps” is 64. For example, the “number of distance FFT bins” is 64, When the "number of chirps" is 1024, the amount of processing shown in FIG. 9 is reversed.

すなわち、「距離FFTビン数」が64個、「チャープ数」が1024個の場合、ピーク数が10個の場合においては、「2改良FCM」が最も処理量が少なくなり、一方、ピーク数が60個の場合においては、「3改良FCM」が最も処理量が少なくなる。 That is, when the "number of distance FFT bins" is 64, the "number of chirps" is 1024, and the number of peaks is 10, the "2-improved FCM" requires the least amount of processing. In the case of 60, "3 improved FCM" has the lowest throughput.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the invention are not limited to the specific details and representative embodiments so shown and described. Accordingly, various changes may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept defined by the appended claims and equivalents thereof.

1 レーダ装置
2 車両制御装置
10 送信部
11 信号生成部
12 発振器
13 送信アンテナ
20 受信部
21,21a~21d 受信アンテナ
22,22a~22d ミキサ
23,23a~23d A/D変換器
30 処理部
31 送信制御部
32 信号処理部
33 第1処理部
34 第2処理部
35 ピーク抽出部
36 演算部
37 出力部
100 レーダ装置
MC 車両
P 物標
Reference Signs List 1 radar device 2 vehicle control device 10 transmission unit 11 signal generation unit 12 oscillator 13 transmission antenna 20 reception unit 21, 21a to 21d reception antenna 22, 22a to 22d mixer 23, 23a to 23d A/D converter 30 processing unit 31 transmission Control unit 32 Signal processing unit 33 First processing unit 34 Second processing unit 35 Peak extraction unit 36 Calculation unit 37 Output unit 100 Radar device MC Vehicle P Target

Claims (2)

周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する受信部と、
前記複数の受信アンテナについて、前記複数の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して、2次元FFT処理における1次元目のFFT処理を行う1次元目FFT処理部と、
前記複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して前記2次元FFT処理における2次元目のFFT処理を第1の範囲の周波数で行う任意2次元目FFT処理部と、
前記任意2次元目FFT処理部による処理結果である周波数スペクトルから前記物標に対応するピークを抽出するピーク抽出部と、
前記任意の受信アンテナ以外の他の前記受信アンテナについて、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの位置に基づき前記第1の範囲を限定した第2の範囲の周波数で前記2次元目のFFT処理を行う他2次元目FFT処理部と
を備え、
前記2次元FFT処理は、前記物標との距離に対応する距離方向への第1処理と前記物標の相対速度に対応する速度方向への第2処理との処理順が入替可能な処理であって、
前記1次元目FFT処理部および前記他2次元目FFT処理部は、
前記他の受信アンテナについて前記2次元FFT処理を行う場合、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの数に基づいて前記処理順を決定すること
特徴とするレーダ装置。
a receiving unit for receiving reflected waves of a transmission wave whose frequency continuously changes by a plurality of receiving antennas, which are reflected by a target;
a first-dimensional FFT processing unit for performing first-dimensional FFT processing in two-dimensional FFT processing on beat signals based on the reflected waves received by the plurality of receiving antennas;
An arbitrary second dimension in which second-dimensional FFT processing in the two-dimensional FFT processing is performed on a beat signal based on the reflected wave received by an arbitrary receiving antenna among the plurality of receiving antennas, in a first range of frequencies. an FFT processing unit;
a peak extraction unit for extracting a peak corresponding to the target from the frequency spectrum that is the result of processing by the arbitrary second-dimensional FFT processing unit;
For the receiving antennas other than the arbitrary receiving antenna, the second-dimensional FFT processing is performed on frequencies in a second range obtained by limiting the first range based on the position of the peak extracted by the peak extraction unit. and a second-dimensional FFT processing unit that performs
In the two-dimensional FFT processing, the processing order of the first processing in the distance direction corresponding to the distance to the target and the second processing in the speed direction corresponding to the relative speed of the target can be interchanged. There is
The first-dimensional FFT processing unit and the other second-dimensional FFT processing unit,
determining the processing order based on the number of the peaks extracted by the peak extraction unit when performing the two-dimensional FFT processing for the other receiving antenna;
A radar device characterized by:
前記他2次元目FFT処理部は、
前記ピークの位置のみを前記第2の範囲として前記2次元目のFFT処理を行うこと
を特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
The other second-dimensional FFT processing unit,
2. The radar device according to claim 1, wherein said second FFT processing is performed with only said peak position as said second range.
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