JP7288330B2 - レーダ装置およびレーダ装置の干渉推定方法 - Google Patents
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Description
複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を受信信号として受信し得るレーダ装置の干渉推定方法であって、自身のレーダ装置の発信信号と受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成し、ビート信号の離散値に基づいて、受信信号における、自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定し、判定された受信信号における少なくとも2つの干渉における干渉時間と、自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定する。
車両におけるレーダシステムにおいて、FCM(fast chirp modulation)と呼ばれる制御方法があり、必要とする検知距離分解能、検知距離最大値、検知速度分解能、検知速度最大値に応じて、自身のレーダ装置が発信する周波数変調チャープ信号の時間当たりの周波数変化量、周波数帯域幅、周波数変調チャープ信号の発信から次の周波数変調チャープ信号を発信するまでの時間(チャープサイクル時間)、周波数変調チャープ信号の繰り返し数とA/Dコンバータのサンプリングレートに依存するIF(中間周波数)帯域幅が設定される。このとき、周波数変調チャープ信号を発信するタイミングと周波数変調チャープ信号のチャープ開始周波数値は検知距離分解能、検知距離最大値、検知速度分解能、検知速度最大値に影響しない。
図3は、本実施形態に係るレーダ装置の一例を示す図である。図3に示すレーダ装置100は、複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された発信信号を受信信号として受信する。レーダ装置100は、受信信号に基づいて、物体との距離および角度、および物体の速度を測定する。レーダ装置100は、発信アンテナ110と、オペアンプ112と、信号生成部114と、受信アンテナ120と、オペアンプ122と、周波数ミキサ123と、信号受信部124と、信号処理部130とを備える。
信号生成部114によって生成された周波数変調チャープ信号は、オペアンプ112によってそのパワーが調整され(例えば、増幅され)、発信アンテナ110によって発信信号として発信される。
周波数ミキサ123は、信号生成部114によって生成された発信信号と、受信アンテナ120およびオペアンプ122によって受信された受信信号とをミキシングして、ビート信号(IF信号)を生成する。
信号受信部124は、フィルタおよびA/Dコンバータ等を含み、周波数ミキサ123で生成されたビート信号の離散値を生成する。ビート信号の離散値は、実信号または複素信号について生成すればよい。ビート信号の離散値は、A/Dコンバータのサンプリング周波数に依存する。
また、信号処理部130は、発信信号を構成する周波数変調チャープ信号の設定値を予め記憶する。図4に、周波数変調チャープ信号の設定値の一例を示す。
Range_res=c/(2×sweep) (1)
ここで、cは光速、sweepは周波数変調帯域幅(周波数変調チャープ信号を掃引した帯域幅)である。
Range_max=(IF×c)/(2×slope) (2)
ここで、IFはIF帯域幅の最大値、slopeは周波数変調スロープ(周波数変調チャープ信号の周波数を掃引する傾き)である。
V_res=λ/(2×N×T) (3)
ここで、λは周波数変調チャープ信号の波長(例えば、周波数変調チャープ信号の中心周波数に対応する波長)、Nは周波数変調チャープ信号の繰り返し数、Tはサイクル時間(周波数変調チャープ信号の発信から次の周波数変調チャープ信号を発信するまでの時間)である。
V_max=λ/(4×T) (4)
速度情報は、周波数変調チャープ信号間の位相差から得ることができる。例えば、距離情報を得た繰り返し回数分の周波数変調チャープ信号にFFT処理等の信号処理を行うことで、速度情報を得ることができる。このとき、各周波数変調チャープ信号の発信周期は一定となる。
ここで、周波数変調チャープ信号の設定は前述の通り、必要とする検知距離分解能、検知距離最大値、検知速度分解能、検知速度最大値に応じて上記式(1)~(4)に従い決めるため、用途が同じであれば必然と自身レーダの周波数変調チャープ信号と他のレーダの周波数変調チャープ信号の設定が近くなる。例えば、自動車の駐車支援では遠くまでの検知は必要ないが高い検知距離分解能が求められる。また、走行時の車線変更支援では、高い検知距離最大値や検知距離速度が求められる。
図6に示すように、この例では、自身のレーダ装置の周波数変調帯域を1.5[GHz]、周波数変調スロープを30[MHz/us]、信号発信期間を50[us]、休止期間を10[us]、IF帯域幅を15[MHz]とし、他のレーダ装置の周波数変調帯域を1.5[GHz]、周波数変調スロープを25[MHz/us]、信号発信期間を60[us]、休止期間を10[us]と仮定する。尚、この例では、他のレーダ装置がt=-5[us]に発信を開始し、時点t=0[us]で自身のレーダ装置が発信を開始する場合を仮定している。
Tx=(tx2-tx1)/n (5)
ここで、nは1以上の整数値である。
次に、干渉信号波形推定部134は、いずれかの周波数変調チャープ信号波形において干渉が発生するか否かを判定する(S7)。干渉が発生する場合、干渉信号波形推定部134は、更に、自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号のチャープ開始周波数値を仮定する(S8)。
また、本実施形態のレーダ装置100によれば、推定した他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期にもとづいて、自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更することにより、受信信号における干渉を回避することができる。
上述した実施形態では、図6~図11を参照して、自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の設定と他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の設定とが近い場合の具体的な一例について説明した。以下では、他のレーダ装置が自身のレーダ装置と用途が大きく異なる場合の具体的な一例について説明する。
図14に示すように、この例では、自身のレーダ装置の周波数変調帯域を1.5[GHz]、周波数変調スロープを30[MHz/us]、信号発信期間を50[us]、休止期間を10[us]、IF帯域幅を15[MHz]とし(図6の例と同じ条件)、他のレーダ装置の周波数変調帯域を3[GHz]、周波数変調スロープを5[MHz/us]、信号発信期間を600[us]、休止期間を100[us]と仮定する。尚、自身のレーダ装置がt=0[us]で発信を開始し、他のレーダ装置がt=+45[us]に発信を開始する場合を仮定している。この場合、図14に示すようにC1の発信タイミングで干渉が1回だけ発生する。ここで、1計測での周波数変調チャープ信号の繰り返し数Nを10回とする。
上述した図12におけるステップS1,S2と同様の処理により、C1の周波数変調チャープ信号の発信により得られる受信情報から、干渉が発生していることが判定できる(S1,S2)。加えて上述した図12におけるステップS3と同様の処理により、他のレーダ装置の周波数スロープと基準時刻を推定することができる(S11)。このとき、推定した周波数スロープと基準時刻に加え、干渉が発生した時の発信回数Mも干渉情報として記録する(S11)。この例では、Mは2である。
110 発信アンテナ
112 オペアンプ
114 信号生成部
120 受信アンテナ
122 オペアンプ
123 周波数ミキサ
124 信号受信部
130 信号処理部
131 干渉判定部
132 干渉情報記録部
133 発信信号波形設定記録部
134 干渉信号波形推定部
Claims (6)
- 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置において、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成する受信処理部と、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定する判定部と、
前記判定部によって判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する推定部と、
を備え、
前記推定部は、
前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状およびIF帯域幅とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期として、周波数変調スロープおよび任意の周波数に対応する基準時間を推定し、
前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の発信回数に基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する、
レーダ装置。 - 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置において、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成する受信処理部と、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定する判定部と、
前記判定部によって判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する推定部と、
を備え、
前記推定部は、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期の組み合わせを複数推定した場合、組み合わせの候補を絞るように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を任意に変更し、
変更された周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信する、
レーダ装置。 - 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置において、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成する受信処理部と、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定する判定部と、
前記判定部によって判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する推定部と、
を備え、
繰り返し数Nの周波数変調チャープ信号を発信し、前記判定部によって前記繰り返し数Nの周波数変調チャープ信号のうちのM番目の周波数変調チャープ信号に対応する受信信号において1つの干渉が判定された場合、
前記推定部は、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の繰り返し数をN+Mに変更する、
レーダ装置。 - 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置の干渉推定方法であって、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成し、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定し、
判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、
推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する、
工程を含み、
前記推定する工程および前記変更する工程では、
前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状およびIF帯域幅とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期として、周波数変調スロープおよび任意の周波数に対応する基準時間を推定し、
前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の発信回数に基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する、
レーダ装置の干渉推定方法。 - 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置の干渉推定方法であって、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成し、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定し、
判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、
推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する、
工程を含み、
前記推定する工程および前記変更する工程では、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期の組み合わせを複数推定した場合、組み合わせの候補を絞るように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を任意に変更し、
変更された周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信する、
レーダ装置の干渉推定方法。 - 複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を発信し、物体によって反射された前記発信信号を受信信号として受信するレーダ装置であって、自身のレーダ装置と異なる少なくとも1つの他のレーダ装置からの複数の周波数変調チャープ信号で構成される発信信号を前記受信信号として受信し得るレーダ装置の干渉推定方法であって、
前記自身のレーダ装置の発信信号と前記受信信号とをミキシングしたビート信号の離散値を生成し、
前記ビート信号の離散値に基づいて、前記受信信号における、前記自身のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号と、前記他のレーダ装置からの周波数変調チャープ信号との干渉の有無、および干渉時間を判定し、
判定された前記受信信号における少なくとも2つの干渉における前記干渉時間と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報とに基づいて、前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号に関する情報を推定し、
推定した前記他のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期と、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の波形形状および周期とに基づいて、前記受信信号における干渉を回避するように、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号を変更する、
工程を含み、
繰り返し数Nの周波数変調チャープ信号を発信し、前記繰り返し数Nの周波数変調チャープ信号のうちのM番目の周波数変調チャープ信号に対応する受信信号において1つの干渉が判定された場合、
前記推定する工程および前記変更する工程では、前記自身のレーダ装置の周波数変調チャープ信号の繰り返し数をN+Mに変更する、
レーダ装置の干渉推定方法。
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