JPH04343084A - Fm−cwレーダ装置 - Google Patents
Fm−cwレーダ装置Info
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Abstract
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Description
に関し、特に複数の目標物があっても、それらの各目標
物までの距離及び相対速度を正しく計測することができ
る FM−CWレーダ装置に関する。
においては、三角波の変調信号によりFM変調された送
信信号が送信アンテナを通して放射されるとともに、該
送信信号の一部をローカル信号として、受信アンテナか
ら受信された受信信号とミキシングすることによりビー
ト信号を得、該変調信号(三角波)の上り傾斜部分と下
り傾斜部分のそれぞれについて、該ビート信号のサイク
ル数をパルスカウントすることにより、上記各傾斜部分
についてのビート周波数を求め、これによって目標物ま
での距離を計測していた。
該ビート信号の周波数情報は、上記変調信号(三角波)
の上り傾斜部分と下り傾斜部分でそれぞれ1つしか求め
られないため、複数の目標物の識別は不可能であり、逆
に複数の目標物がある場合には、互いの影響を受けて、
目標物までの距離(又は相対速度)を1つも正確に求め
ることができないことがある。また目標物が1つだけの
場合でも、目標物からの反射波が大きな振幅変動をもつ
時などは、コンパレータのしきい値の設定によってはパ
ルスカウントのカウント洩れなどを起し、誤った周波数
情報となり、その結果計測された距離や相対速度も正確
な値ではなくなるなどの問題点があった。
解決するためになされたもので、レーダの検出領域内に
複数の目標物がある場合にも、上記上り傾斜部分と下り
傾斜部分とにおける該ビート信号の周波数情報から、該
複数の目標物を識別し、それら各目標物までの距離及び
各目標物との相対速度を精度よく計測しうるようにした
ものである。
めに本発明の一形態によれば、三角波で周波数変調され
た送信信号の一部を分流させたローカル信号と受信アン
テナを通して受信された受信信号とをミキシングしてそ
のビート信号をとり出す手段と、該三角波の上り傾斜と
下り傾斜のそれぞれの部分で該ビート信号を例えばFF
T処理(高速フーリエ変換処理)により周波数解析する
手段とをそなえ、該周波数解析によってえられた該上り
傾斜と下り傾斜のそれぞれの部分に対応する該ビート信
号の周波数スペクトルで互にほぼ同一のレベルを有する
周波数の平均値にもとづいて、該レベルに対応する目標
物までの距離を計測することを特徴とする FM−CW
レーダ装置が提供される。
うにしてえられた互にほぼ同一のレベルを有する周波数
の差にもとづいて、該レベルに対応する目標物との相対
速度を計測することを特徴とする FM−CWレーダ装
置が提供される。
よって、該上り傾斜と下り傾斜のそれぞれの部分に対応
するビート信号の各々について、該ビート信号が含むす
べての周波数情報をうることができ、したがって該各周
波数情報から互にほぼ同一レベル(すなわち同一の目標
物からの受信波によりえられる)を有する周波数を選出
することによって、該選出された2つの周波数をもとに
して、該レベルに対応する目標物までの距離および該目
標物との相対速度(したがって複数の目標物があれば、
各目標物毎にその距離および相対速度)を精度よく計測
することができる。
M−CWレーダ装置の全体構成を示すもので、処理器6
から変調信号発生回路1へパルス信号Pを送り、該変調
信号発生回路1では積分回路等を用いて図2に示される
ような変調信号(三角波)を発生させ、それをセンサ2
に送り込む。該センサ2においては、図1(B)に示す
ように該変調信号によって電圧制御発振器21の周波数
が変調され、このようにしてFM変調された波(その最
大周波数は、発振器21の発振周波数をfO 、該FM
変調波の周波数偏位幅(最大周波数と最小周波数の差)
をΔFとすれば(fO +ΔF)となる)がアンテナ3
を介して外部に送信波TF として送信される。
を介してローカル信号LO として分流させ、該ローカ
ル信号LO を、上記アンテナ3を通して受信される受
信波RF とミキサ23においてミキシングすることに
よりビート信号がえられる。
れた送信波TFと先行車等の目標物から反射した反射波
(受信波)RF との関係を、横軸に時間tを、また縦
軸に周波数fをとって示す。すなわち送信波TF (図
4で実線で示す)は上記周波数変調によってその周波数
が周期的に(三角波状に)変化する。一方、受信波RF
(図4で点線で示す)は、該送信波が上記目標物で反
射して戻ってくる時間だけ遅れ、したがって該送信波と
はΔt(ここで該送信波が反射する目標物までの距離を
R、電磁波の速度をCとすればΔt=2R/Cである)
だけの時間的ずれを生ずる。
信波TF と受信波RF とは該図4に示すようにfB
だけの周波数差を生じ、該fB が上記ビート信号の
周波数となる。そして該ビート信号の周波数fB は、
該目標物までの距離Rが大きくなるほど(Δtが大きく
なるほど)大きくなり、かかるビート信号の周波数fB
の大きさによって該目標物までの距離Rを求めること
ができる。
と該目標物との間に相対速度がない(すなわち両者間の
距離に変化がない)場合の受信波を示しており、したが
ってこの場合には該変調信号(三角波)の上り傾斜部分
に対応するビート信号も、下り傾斜部分に対応するビー
ト信号もその周波数は上記fB のままである。
相対速度がある(すなわち該レーダに対して該目標物が
接近したり遠ざかったりする場合)には、ドップラシフ
トの影響を受けて該受信波RF がR′F (図4に一
点鎖線で示す)のように上方に持ち上ったり(例えば該
目標物が接近する場合)、あるいは逆に該受信波RF
より下方に移動したりする(例えば該目標物が遠ざかる
場合)。
ように上方に持ち上ると、該変調信号(三角波)の上り
傾斜部分に対応するビート信号の周波数はf′B とな
って該fB よりも低下し、一方該三角波の下り傾斜部
分に対応するビート信号の周波数はf″B となって該
fB よりも増加する。また仮に該図4において該受信
波が上記R′F とは逆に上記RF より下方に移動し
た場合には、該変調信号(三角波)の上り傾斜部分に対
応するビート信号の周波数が上記fB より増加し、一
方、該三角波の下り傾斜部分に対応するビート信号の周
波数が上記fB より低下する(図2のビート信号の波
形参照)。
Aの信号(図1および図2参照)により、該変調信号の
上り傾斜部分および下り傾斜部分で該ビート信号がA/
D変換器4にとり込まれてA/D変換が行なわれ、その
結果のデータがメモリ5に格納される。このようにして
メモリ5に該データが入ると、タイミングBの信号(図
1および図2参照)によって該メモリ5内のデータが処
理器6に読込まれ、上記上り傾斜部分に対応するビート
信号と下り傾斜部分に対応するビート信号とを別々に例
えば上記FFT処理(高速フーリエ変換処理)などによ
って周波数解析し、上記各ビート信号についての周波数
情報を得る。
記ビート信号の周波数スペクトルを例示するもので、図
3(A)は上記変調信号の上り傾斜部分に対応する該ビ
ート信号の周波数スペクトルを示し、図3(B)は上記
変調信号の下り傾斜部分に対応する該ビート信号の周波
数スペクトルを示す。ここで該上り傾斜部分及び該下り
傾斜部分に対応する該ビート信号の周波数スペクトル(
周波数情報)において、ほぼ同じレベル■を有する周波
数F1とF1′、および別のほぼ同じレベル■を有する
周波数F2とF2′は、それぞれ同じ目標物から反射し
てきた受信波によってえられたビート信号に対応するも
のであるから、該F1とF1′、およびF2とF2′を
もとにして該各レベルに対応する各目標物の(この場合
2つの目標物)までの距離および相対速度を個別に求め
ることができる。
に、それぞれレベル■および■に対応する2つの目標物
が存在する場合(ここで上記図3に示すようにレベル■
がレベル■より小さいということは、大きい目標物(例
えばトラック)の手前に小さい目標物(例えばオートバ
イ)が存在する場合を示している)の、上記上り傾斜部
分及び下り傾斜部分の周波数スペクトルを示しているも
のである。
3(B)とから、それらのレベルに着目して上記同じレ
ベル■および■を有する周波数F1とF1′、およびF
2とF2′の組み合せが求められ、これらをもとにして
、目標物■までの距離は(F1+F1′)・K /2に
より、また目標物■までの距離は(F2+F2′)・K
/2により、高精度に求めることができる。ここでK
はビート信号1ヘルツあたりの距離であり、上記変調信
号(三角波)の周波数、FM変調帯域幅、発振器の発振
周波数(搬送波周波数)などを用いて、レーダ方程式よ
り求めることができる。なお検出領域内に目標物が3個
以上ある場合も、上記と同様にして上記各周波数スペク
トルにおいて同じレベルを有する周波数の組み合せをも
とにして、各目標物までの距離を高精度に求めることが
できる。
−F1)・L/2により、また目標物■との相対速度は
(F2′−F2)・L /2により高精度に求めること
ができる。ここでLはビート信号1ヘルツあたりの相対
速度であり、上記搬送波周波数などから求めることがで
きる。 ここで該レーダと例えば目標物■との相対速度がない(
目標物■との距離に変化がない)場合はF1=F1′で
あり、また上記相対速度の値が正となるか負となるかに
よってその方向性(すなわち該目標物が接近してくるか
遠ざかって行くか)を判別することができる。このよう
にして検出領域内に目標物が複数個ある場合(3個以上
ある場合も同じ)にも、各目標物の存在を識別して、各
目標物までの距離及び各目標物との相対速度を精度よく
計測することができる。
目標物(例えばトラック)の手前に小さい目標物(例え
ばオートバイ)がいてそれが近づいてくるような場合、
従来のパルスカウント方式の場合には上記大きい目標物
しか識別できなかったのに対し、本発明においては、上
記2つの目標物についての識別が可能となり、したがっ
て上記手前にいる小さい目標物との距離及び相対速度を
もとにして、例えば車間制御などを行うことが可能とな
る。
複数の目標物がある場合にも、該複数の目標物を個別に
識別することができ、該目標物までの距離及び該目標物
との相対速度を、個別に精度よく計測することができる
。
装置の構成を示す図である。
ある。
応するビート信号の周波数スペクトルを例示する図であ
る。
の FM−CWレーダにおける送・受信信号の関係を示
す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 三角波で周波数変調された送信信号の
一部を分流させたローカル信号と受信アンテナを通して
受信された受信信号とをミキシングしてそのビート信号
をとり出す手段と、該三角波の上り傾斜と下り傾斜のそ
れぞれの部分で該ビート信号を周波数解析する手段とを
そなえ、該周波数解析によってえられた該上り傾斜と下
り傾斜のそれぞれの部分に対応する該ビート信号の周波
数スペクトルで互にほぼ同一のレベルを有する周波数の
平均値にもとづいて、該レベルに対応する目標物までの
距離を計測することを特徴とする FM−CWレーダ装
置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の互にほぼ同一のレベ
ルを有する周波数の差にもとづいて、該レベルに対応す
る目標物との相対速度を計測することを特徴とする F
M−CWレーダ装置。
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