JP7345703B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
これに対して、対策部品を用いることの代わりにレーダの信号処理によって電磁ノイズによる疑似物標を判別し、除去する方法が開示されている。特許文献1には、送信される送信波を予め設定された第1の変化率で周波数が変化する第1測定モード、及び前記第1の変化率とは異なる第2の変化率で周波数が変化する第2測定モードとを有するレーダ装置が開示されている。特許文献1に開示されているレーダ装置は、第1測定モードの動作時に抽出されたピーク信号成分と、第2測定モードで抽出されたピーク信号成分とで、少なくとも周波数が略同一であれば、電磁ノイズが混入しているものと判定する。
FCM方式は、相対速度の識別精度向上や多目標環境での識別能力向上という利点を持つことから近年普及しているが、異なる勾配の変調パターンを有する送信波による検出結果を用いて電磁ノイズによる疑似物標を区別する方式だと、FCM方式では、異なる周波数変化率の変調パターンの送信波であっても、電磁ノイズに起因するピーク信号成分のドップラ周波数が一致しない場合があり、周波数の一致だけでは電磁ノイズによる疑似物標であるか否かの判定ができない、という課題があった。
本実施の形態に係るレーダ装置の構成図を図1に示す。
図1において、レーダ装置1は、レーダ信号出力部11、送受信部15、ビート信号生成部18、信号処理部22で構成されている。
出力制御部12は、周波数変調信号の変調指令および出力タイミングを示す制御信号を信号源13に出力する。
信号源13は、出力制御部12から出力された制御信号が示す変調指令および出力タイミングに従って、周波数変調信号をレーダ信号として分配器14に断続的に繰り返し出力する。
このように、レーダ信号出力部11は、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号をレーダ信号として送受信部15に断続的に繰り返し出力する。
送受信部15は、送信アンテナ16及び受信アンテナ17を備えており、レーダ信号出力部11から繰り返し出力されたレーダ信号を物標に向けて送信し、物標で反射されたそれぞれのレーダ信号を反射波として受信する。
受信アンテナ17は、送信アンテナ16からそれぞれのレーダ信号が空間に放射されたのち、物標に反射されたそれぞれのレーダ信号を反射波として受信し、受信したそれぞれの反射波の受信信号をビート信号生成部18へ出力する。
なお、本実施の形態では、送信アンテナ16が分配器14と直接接続されている送受信部15について説明したが、これは一例に過ぎず、分配器14と送信アンテナ16との間に増幅器が接続されており、増幅器が、分配器14から出力されたレーダ信号を増幅し、増幅後のレーダ信号を送信アンテナ16に出力するようにしてもよい。
また、同様に受信アンテナ17が周波数混合部19と直接接続されている送受信部15について説明したが、これも一例に過ぎず、受信アンテナ17と周波数混合部19との間に増幅器が接続されており、増幅器が、受信アンテナ17から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を周波数混合部19に出力するようにしてもよい。
周波数混合部19は、分配器14から出力された局部発振信号と受信アンテナ17から出力された受信信号とを混合することで、分配器14から出力された局部発振信号の周波数と、受信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成し、フィルタ部20へ出力する。
フィルタ部20は、LPF(Low Pass Filter)又はBPF(Band Pass Filter)等によって実現され、周波数混合部19から出力されたビート信号に含まれているスプリアス等の不要な成分を抑圧し、不要成分抑圧後のビート信号をADC21に出力する。
信号処理部22は、距離速度算出部23、判定部24及び物標検出部25を備えている。
距離速度算出部23は、ビート信号生成部18のADC21から出力された複数のデジタルデータを用いて、ビート周波数とドップラ周波数のそれぞれを算出し、さらに物標までの距離及び物標との相対速度のそれぞれを算出する。
距離速度算出部23の一例を図4に示す。
図4において、51は第1のスペクトル算出部、52は第2のスペクトル算出部、53は距離速度算出処理部である。
また、第1のスペクトル算出部51は、繰り返し算出したそれぞれの第1の周波数スペクトルを第2のスペクトル算出部52に出力する。
第2のスペクトル算出部52は、K個の第1の周波数スペクトルを取得する毎に、K個の第1の周波数スペクトルをドップラ方向にフーリエ変換することで、第2の周波数スペクトルを算出し、距離速度算出処理部53に出力する。
また、第2のスペクトル算出部52は、K個の第1の周波数スペクトルを積算し、積算後の第1の周波数スペクトルを距離速度算出処理部53に出力する。
距離速度算出処理部53は、第2のスペクトル算出部52から出力された第2の周波数スペクトルのピーク値に対応している周波数であるドップラ周波数を検出する。
また、距離速度算出処理部53は、検出したドップラ周波数から物標との相対速度を算出する。
最後に距離速度算出処理部53は、算出した物標までの距離及び物標との相対速度のそれぞれを判定部24に出力する。
なお、周波数が一定の電磁ノイズとは、周波数が全く変化しない電磁ノイズに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、周波数が微小に変化している電磁ノイズを含むもの、例えば、連続波(CW:Continuous Wave)の電磁波を想定している。
判定部24は、物標が電磁ノイズに起因しないと判定した場合、距離速度算出部23により算出された距離、及び相対速度のそれぞれを物標検出部25に出力する。
物標検出部25は、物標の検出結果として、取得した距離と相対速度のそれぞれをレーダ装置1の外部に出力する。
本実施の形態では、信号処理部22の構成要素である距離速度算出部23、判定部24及び物標検出部25のそれぞれが、図2に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部22が、距離速度算出回路31、判定回路32及び物標検出回路33によって実現されるものを想定している。
信号処理部22の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部22がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
図3は、信号処理部22がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
また、図2では、信号処理部22の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図3では、信号処理部22がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理部22における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
図6は単一の動作モードにおける、レーダ信号、受信信号、ビート信号及び距離速度算出部23の信号処理を示す説明図である。図7は、単一の動作モードにおける、電磁ノイズがADC21に入力されている場合の、レーダ信号、受信信号、ビート信号及び距離速度算出部23の信号処理を示す説明図である。図6及び図7において、Tx(1)、Tx(2)、Tx(3)、・・・、Tx(K)は、レーダ信号を示し、Rx(1)、Rx(2)、Rx(3)、・・・、Rx(K)は、受信信号を示している。
出力制御部12は、レーダ信号Tx(k)の出力タイミングを示す制御信号を信号源13及び距離速度算出部23のそれぞれに出力する。
レーダ信号Tx(k)の出力タイミングは、図6及び図7に示すように、掃引時間Tsよりも長い時間間隔(チャープ周期T)である。
分配器14は、信号源13からレーダ信号Tx(k)を受ける毎に、レーダ信号Tx(k)を2つに分配する。
分配器14は、分配後の一方のレーダ信号Tx(k)を送信アンテナ16に出力し、分配後の他方のレーダ信号Tx(k)を局部発振信号Lo(k)として周波数混合部19に出力する。
受信アンテナ17は、送信アンテナ16からレーダ信号Tx(k)が空間に放射されたのち、物標に反射されたレーダ信号Tx(k)を反射波として受信し、受信した反射波の受信信号Rx(k)を周波数混合部19に出力する。
周波数混合部19は、局部発振信号Lo(k)と受信信号Rx(k)とを混合することで、局部発振信号Lo(k)の周波数と、受信信号Rx(k)の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成する。そして、周波数混合部19は、ビート信号を生成する毎に、生成したビート信号をフィルタ部20に出力する。
図5のフローチャートを用いて距離速度算出部23の処理手順を説明する。
ステップST11において、第1のスペクトル算出部51は、出力制御部12から出力された制御信号が示す出力タイミングに同期して、分配器14から局部発振信号Lo(k)が出力されている期間中に、ADC21から出力されたデジタルデータを繰り返し取得する。
第1のスペクトル算出部51は、ADC21からデジタルデータを取得する毎に、デジタルデータを距離方向にフーリエ変換することで、第1の周波数スペクトルを算出する。
デジタルデータが距離方向にフーリエ変換されることで、物標からの反射波の受信信号Rx(k)(k=1,・・・,K)のスペクトル値が、以下の式(1)に示すビート周波数Fsb_rに積算される。
同様に、電磁ノイズに起因するスペクトル値は、電磁ノイズの周波数Fn_rに積算される。電磁ノイズの周波数が一定である場合、電磁ノイズのスペクトル値はチャープ傾きSに依らず一定の値を有することになる。
第1のスペクトル算出部51は、K個の第1の周波数スペクトルを算出する毎に、K個の第1の周波数スペクトルを第2のスペクトル算出部52に出力する。
第2のスペクトル算出部52は、K個の第1の周波数スペクトルを取得する毎に、K個の第1の周波数スペクトルをドップラ方向にフーリエ変換することで、第2の周波数スペクトルを算出する。
また、K個の第1の周波数スペクトルがドップラ方向にフーリエ変換されることで、電磁ノイズに起因するスペクトル値は、電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Fn_vに積算される。
ADC21に入力された電磁ノイズは、ADC21の動作タイミングで切り取られた波形として距離速度算出部23に入力される。
図8の上半分のグラフが距離速度算出部23に入力されるADC21から繰り返し出力された複数のデジタルデータ(横軸が時間、縦軸が周波数)を示しており、図8の下半分のグラフがADC21に入力された電磁ノイズ(横軸が時間、縦軸が振幅)を示している。
電磁ノイズの波形は図8の下半分のグラフの実線で示されている。途中点線の部分は、ADCの動作タイミング外のため、距離速度算出部23は電磁ノイズを受け取らない。
よって、ADC21に入力された電磁ノイズから算出されたK個の第1の周波数スペクトルは、それぞれ隣接する第1の周波数スペクトルに対してチャープ周期と電磁ノイズの周波数で決まる位相差を持つ。
よって、電磁ノイズの周波数が一定であれば、電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数は、チャープ周期Tのみにより一意に決定することができる。
第2のスペクトル算出部52は、第2の周波数スペクトルを算出する毎に、第2の周波数スペクトルを距離速度算出処理部53に出力する。
ステップST13において、距離速度算出処理部53は、第2のスペクトル算出部52で積算された第1の周波数スペクトルと第2の周波数スペクトルを、2次元スペクトルとして配列し、2次元スペクトルにおけるピーク値を抽出する。
そして、距離速度算出処理部53は、第1の周波数スペクトルにおいてピーク値に対応しているビート周波数Fsb_rと、第2の周波数スペクトルにおいてピーク値に対応しているドップラ周波数Fsb_vを検出する。
なお、本実施の形態では、電磁ノイズによる疑似物標の判定にビート周波数とドップラ周波数を用いるため、図6および図7のST13では、縦軸をビート周波数に対応した距離BIN、横軸をドップラ周波数に対応した相対速度BINとしてピーク値を検出した結果を示している。
距離速度算出処理部53は、ビート周波数Fsb_rを検出すると、ビート周波数Fsb_rを以下の式(3)に代入して、図2に示すレーダ装置1から物標までの距離Rを算出する。
電磁ノイズによる疑似物標の判定処理がなされない場合、真の物標に係るビート周波数Fsb_rと電磁ノイズの周波数Fn_r、および真の物標に係るドップラ周波数Fsb_vと電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Fn_vの区別がされない。よって、ADC21に電磁ノイズが入力されている場合には、電磁ノイズの周波数Fn_rを式(3)のビート周波数Fsb_rに代入して得られる距離値R、および電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Fn_vを式(4)に代入して得られる相対速度値vを有する疑似物標が出力されることになる。
本実施の形態では、異なるチャープ傾きを有し、かつ、同一のチャープ周期を有する2つの測定モードのレーダ信号を周期的に交互に送受信し、それぞれの測定モードでの信号処理結果を比較することで電磁ノイズによる疑似物標の判定を行う。
図10は、本実施の形態で用いる2つの測定モードのレーダ信号である。図10において、第1測定モードのチャープ傾きS1の絶対値は、第2測定モードのチャープ傾きS2の絶対値より大きく、第1測定モードと第2測定モードのチャープ周期は同一の値Tを有する。チャープ傾きの絶対値が大きいほど距離分解能が高いことから、第1測定モードは近距離測定用、第2測定モードは遠距離測定用に割り当てられる。この第1測定モードで用いるレーダ信号を第1の周波数変調信号と呼び、第2測定モードで用いるレーダ信号を第2の周波数変調信号と呼ぶ。
次に、ステップST22において、距離速度算出部23は、第1測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する。
第1測定モードに対する信号処理が完了すると、ステップST23において、信号処理部22は、第2測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部18から取得する。
第2測定モードに対する信号処理完了後、ステップST25において、判定部24は、第1測定モードと第2測定モードそれぞれの算出結果をメモリから取得する。その後、判定部24は、それぞれの測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、ビート周波数とドップラ周波数の比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。
具体的には、2つの測定モードにおいて、ビート周波数とドップラ周波数がともに一致した物標のペアは、電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。
真の物標1は、近距離に存在するため第1測定モードと第2測定モードの両方で検出されるが、第1測定モードと第2測定モードでチャープ傾きが異なるため、真の物標1の距離BINは各測定モードのチャープ傾きと、レーダ装置1と物標間の距離との積に対応した異なる値となる。なお、真の物標2は遠距離に存在するため第1測定モードの検出範囲外にあり、第2測定モードのみで観測されている。
一方、電磁ノイズによる疑似物標は、電磁ノイズの周波数がビート周波数に対応するため、第1測定モード、第2測定モードともに同一の距離BINを有する。また、第1測定モードと第2測定モードでチャープ周期が同一であることから、電磁ノイズに対応したドップラ周波数は同一の値となり、相対速度BINについても第1測定モード、第2測定モードともに同一の値を有する。つまり、第1測定モード、第2測定モードにおいて、距離BIN、相対速度BINがともに一致するピークに対応した物標が、電磁ノイズによる疑似物標である、と判定することができる。
図12に示すような場合、電磁ノイズによる疑似物標は、ビート周波数に対応する電磁ノイズの周波数が同一のため距離BINは同一の値となるが、電磁ノイズに対応するドップラ周波数は各測定モードのチャープ周期と電磁のノイズ周波数で決まる値となるため、2つの測定モード間で必ずしも一致しない。
つまり、電磁ノイズの周波数が未知である場合、各測定モードにおける電磁ノイズによる疑似物標のドップラ周波数の対応関係も未知となり、ビート周波数とドップラ周波数を用いた電磁ノイズによる疑似物標の判定基準が規定できない。
また、ビート周波数の一致のみで誤検出を判定した場合、電磁ノイズと同一のビート周波数を有する真の物標2との区別ができず、真の物標2を誤って電磁ノイズによる疑似物標と判定してしまう可能性がある。
よって、電磁ノイズによる疑似物標の判定を実施するためには、同一のチャープ周期の測定モードを用いることが必須となる。
また、ステップST26にて電磁ノイズによる疑似物標があると判定された場合、ステップST27において、第1測定モードおよび第2測定モードの信号処理結果から、電磁ノイズによる疑似物標に対応する情報を除去したのちに、ステップST28において、物標検出部25は、物標情報を生成し出力する。
なお、ステップST27での電磁ノイズによる疑似物標の処理では、電磁ノイズによる疑似物標に対応する情報を除去する代わりに、電磁ノイズによる疑似物標と判定された物標に対して信頼度が低いという情報を付与してもよい。
あるいは、電磁ノイズによる疑似物標が存在すると判定された場合に、物標検出部25が、電磁ノイズの混入を報知する情報をレーダ装置1の外部に出力してもよい。
これにより、FCM方式のレーダ装置において、電磁シールド等のハードウェア対策を施すことなく、レーダの信号処理のみで電磁ノイズによる疑似物標の判別及び除去を実施できる効果を奏する。
実施の形態1では、2つの測定モードでの信号処理結果において、ビート周波数とドップラ周波数が一致するピークに対応する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標と判定する判定部24を備えたレーダ装置について説明した。
本実施の形態では、この判定部24における電磁ノイズによる疑似物標の判定を、距離速度算出部23が出力する距離と相対速度の情報を用いて行う場合のレーダ装置について説明する。
図13は本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部22の処理手順を示すフローチャートである。
なお、図13において、図9と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップST85では、判定部24が、第2測定モードに対する信号処理完了後、第1測定モードと第2測定モードそれぞれの算出結果をメモリから取得する。
その後、それぞれの測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Rと相対速度vの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う
具体的には、2つの測定モードにおいて、相対速度値が一致する物標を比較し、第2測定モードの距離値R2が、第1の測定モードの距離値R1に対して第1のチャープ傾きと第2のチャープ傾きの比(S1/S2)を乗算した値と一致する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。
真の物標1は、近距離に存在するため第1測定モードと第2測定モードの両方で検出され、真の物標1の距離値と相対速度値は第1測定モード、第2測定モードともに同一の値となる。真の物標2は遠距離に存在するため第1測定モードの検出範囲外にあり、第2測定モードのみで観測されている。
一方で、電磁ノイズによる疑似物標の距離値は、電磁ノイズの周波数Fn_rを式(3)のビート周波数Fsb_rに代入して得られる値となるため、チャープ傾きがそれぞれ異なる第1測定モードと第2測定モードでは異なる値をとる。
これにより、各測定モードの距離と相対速度の算出結果のみを用いて電磁ノイズによる疑似物標を判別できる効果を奏する。
実施の形態2では、第1測定モードと第2測定モードとを有する場合について説明したが、本実施の形態では、更に第3測定モードを追加し、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度との関係を有していた場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
なお、各測定モードにおける信号処理については、実施の形態1、2と同一のため説明を省略する。
第1測定モードと第2測定モードの関係は、実施の形態1、2と同一で、第1測定モードはチャープ傾きS1、チャープ周期はT1であり、第2測定モードではチャープ傾きは第1測定モードと異なるS2、チャープ周期は第1測定モードと同一のT1である。
第3測定モードは、チャープ傾きが第2測定モードと同一のS2であり、チャープ周期が第1、第2測定モードと異なるT2に設定する。この第3測定モードで用いるレーダ信号を第3の周波数変調信号と呼ぶ。
図16は、本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部22の処理手順を示すフローチャートである。なお、図16において、図13と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップST35では、信号処理部22が、第3測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部18から取得する。
ステップST36では、距離速度算出部23が、第3測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する。
ステップST37では、判定部24が、第3測定モードに対する信号処理完了後、第1測定モード、第2測定モードおよび第3測定モードの算出結果をメモリから取得する。
その後、判定部24は、それぞれの測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Rと相対速度vの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。
図17は、ステップST37で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。
電磁ノイズによる疑似物標を抽出する方法は、実施の形態2と同じである。
ステップST51では、2つの測定モード(第1の測定モードと第2の測定モード)において、相対速度値が一致する物標の情報を取得する。
ステップST52では、第2測定モードの距離値R2が、第1の測定モードの距離値R1に対して第1のチャープ傾きと第2のチャープ傾きの比(S1/S2)を乗算した値と一致する物標のペアが存在するかどうかを判定する。
全ての物標が電磁ノイズによる疑似物標でないと判定された場合、ステップST37の処理を終了し、図16のステップST26に移行する。
次に、ステップST54では、ステップST53で取得した第3測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報について、ステップST52の条件を満たす第2測定モードの物標と第3測定モードの物標間で距離値と相対速度値が一致するか否かの比較を行う。
つまり、第2測定モードの物標の距離R2、相対速度v2と、第3測定モードの物標の距離R3、相対速度v3について、R2=R3、かつv2=v3となる物標が第3測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。
ステップST56では、ST54の条件を満たす物標が存在しない場合、ST52の条件を満たす全ての物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標であると判定し、処理を終了する。
第2測定モード、第3測定モードともに、真の物標1、真の物標2、電磁ノイズによる疑似物標が検出されている。
そして、第1測定モードと第2測定モードの信号処理結果にて判定した電磁ノイズによる疑似物標のペアのうち、第2測定モードの物標を抽出し、距離値と相対速度値がともに一致する物標が第3測定モードに存在する場合に、当該の物標を含む第1測定モードと第2測定モードの物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外する判定部24を備えるように、レーダ装置1を構成した。
これにより、第1測定モードと第2測定モードにおいて、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度の関係を有していた場合に、誤って電磁ノイズによる疑似物標であると判定することを防止できる。
実施の形態3では、第1測定モードと第2測定モードに第3測定モードを追加し、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度との関係を有していた場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明した。
本実施の形態4では、更に第4測定モードを追加し、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標が重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
実施の形態3では、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標が重なった場合に誤判定するケースが残っており、この実施の形態4はそれを解消するものである。
なお、各測定モードにおける信号処理については、実施の形態1、2と同一のため説明を省略する。
第1測定モードと第2測定モードの関係は、実施の形態1、2と同一である。第1測定モードでは、チャープ傾きがS1であり、チャープ周期がT1である。第2測定モードでは、チャープ傾きが第1測定モードと異なるS2であり、チャープ周期が第1測定モードと同一のT1である。
第3測定モードは、実施の形態3と同一であり、チャープ傾きが第2測定モードと同一のS2であり、チャープ周期が第1、第2の測定モードと異なるT2である。
第4測定モードは、チャープ傾きが第1測定モードと同一のS1であり、チャープ周期が第3測定モードと同一のT2に設定される。この第4測定モードで用いるレーダ信号を第4の周波数変調信号と呼ぶ。
図20は、本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部22の処理手順を示すフローチャートである。なお、図20において、図16と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップST47では、信号処理部22が、第4測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部18から取得する。
ステップST48では、距離速度算出部23が、第4測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する
ステップST49では、判定部24が、第4測定モードに対する信号処理完了後、第1測定モード、第2測定モード、第3測定モード、及び第4測定モードの算出結果をメモリから取得する。
その後、判定部24は、それぞれの測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Rと相対速度vとの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。
図21は、ステップST49で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。電磁ノイズによる疑似物標を抽出する方法は、実施の形態2と同じである。なお、図21において、図17と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
次に、ステップST68では、ステップST67で取得した第4測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報について、ステップST52を満たす第1測定モードの物標と第4測定モードの物標間で距離値と相対速度値が一致するか否かの比較を行う。
つまり、第1測定モードの物標の距離R1、相対速度v1と、第4測定モードの物標の距離R4、相対速度v4について、R1=R4、かつv1=v4となる物標が第4測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。
第2測定モード、第3測定モードともに、レンジドップラマップにおいて、丸印で示す真の物標1、丸印で示す真の物標2、三角印で示す電磁ノイズによる疑似物標が検出されている。また、第2測定モードでは、真の物標2と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった状態となっている。
実施の形態4では、第1測定モード、第2測定モード及び第3測定モードに、更に第4測定モードを追加し、第1測定モードと第4測定モードとの検出結果を用いて再判定するステップを追加することにより、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明した。
本実施の形態では、第1測定モード、第2測定モード、第3測定モード、及び第4測定モードの検出結果を用いて、再判定を繰り返し実施することなく、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
なお、各測定モードにおける信号処理、及び、各測定モードのレーダ信号については、実施の形態4と同一のため説明を省略する。
図24は、実施の形態5におけるレーダ装置の信号処理部22の処理手順を示すフローチャートである。ステップST50の電磁ノイズによる疑似物標判定処理のみが図20と異なる。図24において、図20と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図25は、図24のステップST50で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。図25において、図21と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。ステップST52の条件を満たす物標のペアが存在する場合、そのペアを第1測定モードの物標と第2測定モードの物標とに分けて並列に処理を行う。
ステップST73では、ステップST52の条件を満たす物標のペアのうち、第1測定モードの物標を抽出するとともに、第4測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報を取得する。
次に、ステップST74では、ステップST73で取得した第4測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報について、ステップST52の条件を満たす第1測定モードの物標と第4測定モードの物標との間で距離値と相対速度値とが一致するか否かの比較を行う。
つまり、第1測定モードの物標の距離R1、相対速度v1と、第4測定モードの物標の距離R4、相対速度v4について、R1=R4、かつv1=v4となる物標が、第4測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。
ステップST76では、ステップST74の条件を満たす物標が存在しない場合、ステップST52の条件を満たす第1測定モードの物標を、全て電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。
ステップST77では、ステップST52の条件を満たす物標のペアのうち、第2測定モードの物標を抽出するとともに、第3測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報を取得する。
次に、ステップST78では、ステップST77で取得した第4測定モードの2次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報について、ステップST52の条件を満たす第2測定モードの物標と第3測定モードの物標との間で距離値と相対速度値とが一致するか否かの比較を行う。
つまり、第2測定モードの物標の距離R2及び相対速度v2と、第3測定モードの物標の距離R3及び相対速度v3とについて、R2=R3、かつv2=v3となる物標が第3測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。
ステップST80では、ステップST78の条件を満たす物標が存在しない場合、ステップST52の条件を満たす第2測定モードの物標を、全て電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。
これにより、実施の形態4と同様、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なっていた場合に、誤って電磁ノイズによる疑似物標を真の物標であると判定することを防止できる。また、第1測定モードの電磁ノイズによる疑似物標と、第2測定モードの電磁ノイズによる疑似物標とが互いに独立した処理で真偽判定するため、再判定の繰り返しを抑制できるとともに、判定処理の並列化が可能となる。
図26は、実施の形態1および実施の形態2において正しく判定可能な条件を表すベン図である。Aは、ステップST52に相当する電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす条件である。Bは、2つの異なる真の物標がステップST52に相当する電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす条件である。Cは、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なっている条件を表す。この図から、実施の形態1および実施の形態2では、Aの条件を満たしていても、BまたはCの条件で正しく判定できないことが分かる。
図27は、実施の形態3において正しく判定可能な条件を表すベン図である。実施の形態3では、新たにBの条件が正しく判定可能となるが、Cの条件では、BかつCの条件(Aを満たす異なる2つの真の物標が、ともに疑似物標と重なっている状態)を除いて、正しく判定できない。
図28は、実施の形態4および実施の形態5において正しく判定可能な条件を表すベン図である。実施の形態4および実施の形態5では、さらにCの条件が全て正しく判定可能となり、Aの条件を満たす全ての条件で正しく判定できることになる。
Claims (5)
- 周波数変調信号を繰り返し出力するレーダ信号出力部と、
前記周波数変調信号を物標に向けて送信するとともに前記物標からの反射波を受信する送受信部と、
前記周波数変調信号の周波数と、前記反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成し、デジタルデータに変換するビート信号生成部と、
前記デジタルデータを用いて、前記物標との距離に対応するビート周波数と、前記物標との相対速度に対応するドップラ周波数を算出し、前記物標の距離と相対速度を検出する信号処理部とを備え、
前記レーダ信号出力部は、
予め設定された第1のチャープ傾きで周波数が変化し、予め設定された第1のチャープ周期で繰り返す第1の周波数変調信号と、
前記第1のチャープ傾きとは異なる第2のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第1のチャープ周期で繰り返す第2の周波数変調信号と、
前記第2のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第1のチャープ周期とは異なる第2のチャープ周期で繰り返す第3の周波数変調信号と、を出力し、
前記信号処理部は、
前記第1の周波数変調信号における前記物標のビート周波数と前記第2の周波数変調信号における前記物標のビート周波数とが一致するとともに、
前記第1の周波数変調信号における前記物標のドップラ周波数と前記第2の周波数変調信号における前記物標のドップラ周波数とが一致した場合、前記第1の周波数変調信号における前記物標及び前記第2の周波数変調信号における前記物標を疑似物標と判定し、
前記第1の周波数変調信号及び前記第2の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第2の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第3の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、
前記第2の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第3の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標及び前記第2の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定するレーダ装置。 - 前記信号処理部は、前記第1の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第2の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致するとともに、前記第2の周波数変調信号における前記物標の距離が、前記第1の周波数変調信号における前記物標の距離に対し、前記第1のチャープ傾きと前記第2のチャープ傾きとの比を乗算した値と一致した場合、前記第1の周波数変調信号における前記物標及び前記第2の周波数変調信号における前記物標を前記疑似物標と判定する請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記レーダ信号出力部は、前記第2のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第1のチャープ周期とは異なる第2のチャープ周期で繰り返す第3の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第1の周波数変調信号及び前記第2の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第2の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第3の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第2の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第3の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標及び前記第2の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項2に記載のレーダ装置。 - 前記レーダ信号出力部は、前記第1のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第2のチャープ周期で繰り返す第4の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記真の物標であると判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標のうち、前記第1の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第4の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第1の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第4の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致しない場合、前記真の物標であると判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標は、電磁ノイズによる前記疑似物標であると判定し、
前記疑似物標と判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標のうち、前記第1の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第4の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第1の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第4の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項3に記載のレーダ装置。 - 前記レーダ信号出力部は、前記第2のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第1のチャープ周期とは異なる第2のチャープ周期で繰り返す第3の周波数変調信号と、前記第1のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第2のチャープ周期で繰り返す第4の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第1の周波数変調信号及び前記第2の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第1の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第4の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第1の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第4の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標であると判定した前記第1の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定し、
前記第1の周波数変調信号及び前記第2の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第2の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第3の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第2の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第3の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第2の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項1または請求項2に記載のレーダ装置。
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