JP7309062B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅は、前記複数種類の周波数変調信号の前記仮の相対速度の値に、それぞれ、判定速度幅以上近い値が再び生じる前記実際の相対速度の幅であって、前記複数種類の周波数変調信号の前記相対速度の検出範囲の最小公倍数よりも小さい値であるものである。
実施の形態1に係るレーダ装置1について図面を参照して説明する。図1は、レーダ装置1の概略構成を示す図である。本実施の形態では、レーダ装置1は車両に搭載される。レーダ装置1は、他の車両、標識、ガードレール、歩行者等の車両の周囲に存在する物体の位置情報及び速度情報を検知する。レーダ装置1は、検出した物体の情報を、車両の制御を行う車両制御装置95等に伝達する。なお、レーダ装置1は、車両以外の装置(例えば、航空機、監視装置等)に搭載されてもよい。
図4のステップS01で、送信信号生成部35は、相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の送信信号の指令値を算出し、D/A変換器93を介して送信部20(信号生成回路9)に伝達する。本実施の形態では、送信信号生成部35は、相対速度の検出範囲が互いに異なるように予め設定された複数種類の送信信号の設定値(本例では、周波数変調幅(最小周波数fmin、最大周波数fmax)、周波数変調周期Tm、及びチャープ数M)を、順番に繰り返し算出し、送信部20に伝達する。
図4のステップS02で、各A/D変換器92(CH1からCH4)は、各ミキサ4(CH1からCH4)から出力されたビート信号SBを所定の周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換されたビート信号SBは、RAM等の記憶装置91に記憶される。
図4のステップS03で、周波数解析部31は、周波数変調信号の各種類について、A/D変換されたビート信号SBの周波数解析を行って、物体のそれぞれについて、レーダ装置1との距離及び相対速度を算出する。この周波数解析結果によって得られる相対速度には、相対速度の検出範囲による折り返しが生じている可能性があり、以下では、仮の相対速度と称す。
FCM方式では、各周期の受信信号SR(ビート信号SB)の間の位相変化を、周波数解析を行って仮の相対速度を検出する。サンプリング定理より、周波数変調周期Tmの2倍が、折り返し無く検出できるドップラ周期(ドップラ周波数の逆数)の下限値、すなわち、折り返し無く検出できる相対速度の上限値になる。よって、ドップラ周期が、周波数変調周期Tmの2倍未満になると、ドップラ周波数が正しくサンプリングされず、折り返し信号(エイリアシング)として検出される。
Vr=Vf+Na×ΔV ・・・(1)
ここで、折り返し数Naは、整数(・・・、-2、-1、0、1、2、・・・)のいずれかであり、実際の相対速度Vrは、・・・、Vf-2×ΔV、Vf-ΔV、Vf、Vf+ΔV、Vf+2×ΔV、・・・のいずれかになる。
ΣVf1=・・・、Vf1-2×ΔV1、Vf1-ΔV2、Vf1、Vf1+ΔV1、Vf1+2×ΔV1、・・・
ΣVf2=・・・、Vf2-2×ΔV2、Vf2-ΔV2、Vf2、Vf2+ΔV2、Vf2+2×ΔV2、・・・
Vr=ΣVf1∩ΣVf2 ・・・(2)
ΣVf1=-120、-80、-40、0、40、80、120
ΣVf2=-112、-64、-16、32、80、128
Vr=80 ・・・(3)
しかし、検出される物体の相対速度Vrの算出範囲が大きい場合、ΣVf1とΣVf2との間で一致する相対速度が複数現れる。例えば、ΔV1=40、Vf1=30、ΔV2=48、Vf2=14である場合は、次式に示すように、ΣVf1とΣVf2との間で、110と-130が同じになり、どちらが正しい実際の相対速度Vrであるか判別がつかない。
ΣVf1=-130、-90、-50、-10、30、70、110、150
ΣVf2=-130、-82、-34、14、62、110
Vr=-130、110 ・・・(4)
図4のステップS04で、速度範囲設定部32は、速度算出範囲を設定する。速度範囲設定部32は、速度算出範囲の速度幅ΔVrを、実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定する。
ΔVr<Lcm
Vrmax=MIN(Vs×2、ΔVr-α)
Vrmin=Vrmax-ΔVr ・・・(5)
図4のステップS05で、相対速度算出部33は、物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、物体のそれぞれについて、速度範囲設定部32により設定された速度算出範囲内で、相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度Vrを算出する。
Vrmax=200、Vrmin=-39
Vrmin≦ΣVf1≦Vrmax
Vrmin≦ΣVf2≦Vrmax
ΣVf1=-10、30、70、110、150、190
ΣVf2=-34、14、62、110、158
Vr=110 ・・・(6)
図4のステップS06で、方位算出部34は、チャンネル毎に算出された単数又は複数の検出物体の距離及び折り返しの無い実際の相対速度を、チャンネル間で統合して、各検出物体の方位を判定する。方位算出部34は、チャンネル間で、距離及び実際の相対速度が対応する検出物体同士を統合して、方位を算出する。そして、各検出物体の距離、折り返しの無い実際の相対速度、及び方位の情報は、通信回路94を介して、車両制御装置95等に伝達される。
次に、実施の形態2に係るレーダ装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーダ装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、速度算出範囲が道路の制限速度Vlmtを考慮して設定される点が実施の形態1と異なる。図11は、本実施の形態に係るレーダ装置1の概略構成を示す図である。
ΔVr<Lcm
Vrmax=MIN(MAX(Vlmt+Vs、Vs×2)、ΔVr-α)
Vrmin=Vrmax-ΔVr ・・・(7)
ΔVr<Lcm
Vrmax=MIN(Vlmt+Vs、ΔVr-α)
Vrmin=Vrmax-ΔVr ・・・(8)
Claims (10)
- 相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅は、前記複数種類の周波数変調信号の前記仮の相対速度の値に、それぞれ、判定速度幅以上近い値が再び生じる前記実際の相対速度の幅であって、前記複数種類の周波数変調信号の前記相対速度の検出範囲の最小公倍数よりも小さい値であるレーダ装置。 - 前記相対速度算出部は、前記速度算出範囲内において、異なる前記周波数変調信号の種類の間で互いに前記判定速度幅以上近くなる前記仮の相対速度が存在すると判定した場合は、互いに前記判定速度幅以上近くなった前記仮の相対速度を、前記実際の相対速度として算出する請求項1に記載のレーダ装置。
- 相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅は、前記複数種類の周波数変調信号の前記仮の相対速度の値に、それぞれ、判定速度幅以上近い値が再び生じる前記実際の相対速度の幅であり、
前記相対速度算出部は、前記速度算出範囲内において、異なる前記周波数変調信号の種類の間で互いに前記判定速度幅以上近くなる前記仮の相対速度が存在すると判定した場合は、互いに前記判定速度幅以上近くなった前記仮の相対速度を、前記実際の相対速度として算出するレーダ装置。 - 前記判定速度幅は、相対速度の検出分解能及び相対速度の検出ばらつき幅に応じて設定された幅である請求項1から3のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、
車両に搭載された自装置が位置する道路の制限速度の情報を取得する道路情報取得部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記物体が自装置に向かってくる方向の相対速度を正の値として、前記速度算出範囲を、前記道路の制限速度に1以上の係数を乗算した値に、自装置の速度を加算した値が含まれるように設定するレーダ装置。 - 相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、
車両に搭載された自装置が位置する道路の制限速度の情報を取得する道路情報取得部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記道路の制限速度に1以上の係数を乗算した値に、自装置の速度を加算した値と、前記速度幅から予め設定された最大下限値の絶対値を減算した値と、のいずれか小さいほうの値を、前記速度算出範囲の上限値に設定し、前記上限値から前記速度幅を減算した値を、前記速度算出範囲の下限値に設定するレーダ装置。 - 相対速度の検出範囲が互いに異なる複数種類の周波数変調信号を送信アンテナから送信する送信部と、
単数又は複数の物体に反射された前記複数種類の周波数変調信号を受信アンテナにより受信し、前記周波数変調信号の各種類について、送信した前記周波数変調信号と受信した前記周波数変調信号とを混合してビート信号を生成する受信部と、
前記周波数変調信号の各種類について、前記ビート信号の周波数解析を行って、前記物体のそれぞれについて、自装置との距離及び仮の相対速度を算出する周波数解析部と、
速度算出範囲を設定する速度範囲設定部と、
前記物体の距離及び仮の相対速度を、それぞれ、異なる前記周波数変調信号の種類の間で組み合わせて、前記物体のそれぞれについて、前記速度算出範囲内で、前記相対速度の検出範囲による折り返しの無い実際の相対速度を算出する相対速度算出部と、
車両に搭載された自装置が位置する道路の制限速度の情報を取得する道路情報取得部と、を備え、
前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲の速度幅を、前記実際の相対速度を一意に算出できる速度幅未満に設定し、
前記道路の制限速度に1以上の係数を乗算した値に、自装置の速度を加算した値と、自装置の速度に2以上の係数を乗算した値と、のいずれか大きいほうの値を選択し、選択値と、前記速度幅から予め設定された最大下限値の絶対値を減算した値と、のいずれか小さいほうの値を、前記速度算出範囲の上限値に設定し、前記上限値から前記速度幅を減算した値を、前記速度算出範囲の下限値に設定するレーダ装置。 - 前記速度範囲設定部は、自装置の速度に応じて前記速度算出範囲を相対速度の増加側又は減少側に変化させる請求項1から7のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記速度範囲設定部は、前記物体が自装置に向かってくる方向の相対速度が正の値として、自装置の速度が増加するに従って、前記速度算出範囲を相対速度の増加側に変化させる請求項1から8のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記速度範囲設定部は、前記速度算出範囲を、0が含まれるように設定する請求項1から9のいずれか一項に記載のレーダ装置。
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