JPH05256939A - 障害物検出方法および装置 - Google Patents
障害物検出方法および装置Info
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- JPH05256939A JPH05256939A JP4054967A JP5496792A JPH05256939A JP H05256939 A JPH05256939 A JP H05256939A JP 4054967 A JP4054967 A JP 4054967A JP 5496792 A JP5496792 A JP 5496792A JP H05256939 A JPH05256939 A JP H05256939A
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- Japan
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発信器の帯域は狭くてすむものの、距離分解
能を高く、検知距離を短くすることができる障害物検出
方法および装置を提案する。 【構成】 ＦＭーＣＷレーダの送信波若しくは受信波の
少なくともいずれか一方に、所定周波数量の変調を施
す。
能を高く、検知距離を短くすることができる障害物検出
方法および装置を提案する。 【構成】 ＦＭーＣＷレーダの送信波若しくは受信波の
少なくともいずれか一方に、所定周波数量の変調を施
す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、ＦＭ変調を利用した
レーダを用いての障害物の検出方法および検出装置に関
する。
レーダを用いての障害物の検出方法および検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】 レーザや電波を利用して車間距離等を
計測し、警戒や自動ブレーキなどを行なう研究や提案が
なされている。電波を用いた距離測定手段の１つとして
所謂ＦＭーＣＷレーダがある（例えば、特開昭５８ー７
２０７７号）。このＦＭーＣＷレーダは、レーザを利用
したものに比べて雨、霧、汚れなどに強い点、距離や相
対速度の測定が直接行なえるなどの利点を持っているた
めに、将来的には有望なセンシング手段となる可能性が
ある。
計測し、警戒や自動ブレーキなどを行なう研究や提案が
なされている。電波を用いた距離測定手段の１つとして
所謂ＦＭーＣＷレーダがある（例えば、特開昭５８ー７
２０７７号）。このＦＭーＣＷレーダは、レーザを利用
したものに比べて雨、霧、汚れなどに強い点、距離や相
対速度の測定が直接行なえるなどの利点を持っているた
めに、将来的には有望なセンシング手段となる可能性が
ある。
【０００３】図１に、従来の構成になる、ＦＭーＣＷレ
ーダの原理的な構成を示し、図２にその測定の原理を示
す。 ＦＭーＣＷレーダの特長は、三角形の形状に周波
数を連続して変調した周波数変調特性出変調された送信
波を送る点にある。そして、このＣＷとはcontinuance
wave（連続波）を意味する。図１において、１はターゲ
ットの物体である。この物体は自動車の走行制御におい
ては障害物である。１０はＦＭーＣＷレーダある。この
レーダ１０は、図２のような三角形形状の変調特性を有
する信号を発生するＶＣＯ(votltage controlled oscil
lator)６と、２つの方向に出力可能な結合器４と、結合
器４から電波を出力する送信アンテナ２と、ターゲット
１からの反射波を受信する受信アンテナ３と、受信した
信号と結合器からの送信波とをミックするミキサ５とか
らなる。受信した信号をｆＲで、ミキサ５により検出さ
れた送信波と受信波との周波数差をΔｆで表す。
ーダの原理的な構成を示し、図２にその測定の原理を示
す。 ＦＭーＣＷレーダの特長は、三角形の形状に周波
数を連続して変調した周波数変調特性出変調された送信
波を送る点にある。そして、このＣＷとはcontinuance
wave（連続波）を意味する。図１において、１はターゲ
ットの物体である。この物体は自動車の走行制御におい
ては障害物である。１０はＦＭーＣＷレーダある。この
レーダ１０は、図２のような三角形形状の変調特性を有
する信号を発生するＶＣＯ(votltage controlled oscil
lator)６と、２つの方向に出力可能な結合器４と、結合
器４から電波を出力する送信アンテナ２と、ターゲット
１からの反射波を受信する受信アンテナ３と、受信した
信号と結合器からの送信波とをミックするミキサ５とか
らなる。受信した信号をｆＲで、ミキサ５により検出さ
れた送信波と受信波との周波数差をΔｆで表す。
【０００４】図２において２０は送信波を示す。もしタ
ーゲット１が相対的に移動していないのであれば、２２
のような受信波を受信するであろう。この受信波２２
は、送信波２０に対して、ΔＴだけずれてはいるもの
の、変調特性、変調周期Ｔには差がない。ターゲットま
での距離をＲとすれば、簡単な計算から、 ΔＴ＝２Ｒ／Ｃ となる。変調特性を表す三角波の傾きは既知であるの
で、ターゲット１までの距離Ｒは簡単に計算することが
できる。相対速度が０のときの受信波２２と送信波２０
との差を、Δｆ1で、変調周期をＴで、送信波の帯域幅
をΔＦで表せば、傾きは２ΔＦ／Ｔである。
ーゲット１が相対的に移動していないのであれば、２２
のような受信波を受信するであろう。この受信波２２
は、送信波２０に対して、ΔＴだけずれてはいるもの
の、変調特性、変調周期Ｔには差がない。ターゲットま
での距離をＲとすれば、簡単な計算から、 ΔＴ＝２Ｒ／Ｃ となる。変調特性を表す三角波の傾きは既知であるの
で、ターゲット１までの距離Ｒは簡単に計算することが
できる。相対速度が０のときの受信波２２と送信波２０
との差を、Δｆ1で、変調周期をＴで、送信波の帯域幅
をΔＦで表せば、傾きは２ΔＦ／Ｔである。
【０００５】一方、ターゲット１とレーダ１０とが互い
に相対速度を有している場合には、ドップラー効果によ
り受信波の周波数は図２の２１のような周波数特性を有
するはずである。即ち、相対速度が０のときの受信波２
２に比して、受信波２１は周波数差Δｆ２だけシフトし
ているはずである。ミキサ５からの出力、即ち、送信波
Ｔ２０と受信波Ｒ２１との差成分を、ΔｆTR1、ΔｆTR2
とすれば、 ΔｆTR1＝Δｆ1ーΔｆ2 ΔｆTR2＝Δｆ1＋Δｆ2 ∴Δｆ1＝（ΔｆTR1＋ΔｆTR2）／２ Δｆ2＝（ΔｆTR2ーΔｆTR1）／２ また、送信波（受信波）の傾きは２ΔＦ／Ｔ＝Δｆ1／
ΔＴであるから、ΔＴ＝２Ｒ／Ｃを変形することによ
り、 Ｒ＝（Ｔ・Ｃ・Δｆ1）／（４・ΔＦ） Ｖ＝（Ｃ・Δｆ2）／（２・ｆC） 替えられる。ここで、ｆCは中心周波数、Ｃは電波の速
度、、Ｔは変調周期である。このようにして、レーダ１
０からターゲット１までの距離Ｒと相対速度差Ｖとが求
めることができる。
に相対速度を有している場合には、ドップラー効果によ
り受信波の周波数は図２の２１のような周波数特性を有
するはずである。即ち、相対速度が０のときの受信波２
２に比して、受信波２１は周波数差Δｆ２だけシフトし
ているはずである。ミキサ５からの出力、即ち、送信波
Ｔ２０と受信波Ｒ２１との差成分を、ΔｆTR1、ΔｆTR2
とすれば、 ΔｆTR1＝Δｆ1ーΔｆ2 ΔｆTR2＝Δｆ1＋Δｆ2 ∴Δｆ1＝（ΔｆTR1＋ΔｆTR2）／２ Δｆ2＝（ΔｆTR2ーΔｆTR1）／２ また、送信波（受信波）の傾きは２ΔＦ／Ｔ＝Δｆ1／
ΔＴであるから、ΔＴ＝２Ｒ／Ｃを変形することによ
り、 Ｒ＝（Ｔ・Ｃ・Δｆ1）／（４・ΔＦ） Ｖ＝（Ｃ・Δｆ2）／（２・ｆC） 替えられる。ここで、ｆCは中心周波数、Ｃは電波の速
度、、Ｔは変調周期である。このようにして、レーダ１
０からターゲット１までの距離Ｒと相対速度差Ｖとが求
めることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】ところで、送信波
と受信波との周波数差Δｆを計算するためには、受信波
ｆＲは、送信波ｆＴの変調周期Ｔの半分、即ち、Ｔ／２
以内に一周期以上の変化をするような周波数成分を有す
るものでなければならない。つまり、受信側で計測可能
な周波数差ΔｆTRの最低値ΔｆTRminは２・ｆMODとな
る。即ち、 ΔｆTR ≧ ２・ｆMOD である。ここで、Ｔ・ｆMOD=１である。したがって、 Ｒ＝（ＴＣ／４ΔＦ）・Δｆ1 ＝（ＴＣ／８ΔＦ）・（ΔｆTR1＋ΔｆTR2） ≧Ｃ／２・ΔＦ となる。即ち、最小探知距離ＲminはＣ／２・ΔＦであ
る。このことは、なるべく近いところにあるターゲット
を探知可能とするためには、ΔＦを大きくする必要があ
り、このことはＶＣＯに高性能のものが要求されること
を意味する。また、更なる欠点としては、占有する周波
数帯域幅が大きくなり、電波の有効利用という観点から
見ても望ましいものではない。
と受信波との周波数差Δｆを計算するためには、受信波
ｆＲは、送信波ｆＴの変調周期Ｔの半分、即ち、Ｔ／２
以内に一周期以上の変化をするような周波数成分を有す
るものでなければならない。つまり、受信側で計測可能
な周波数差ΔｆTRの最低値ΔｆTRminは２・ｆMODとな
る。即ち、 ΔｆTR ≧ ２・ｆMOD である。ここで、Ｔ・ｆMOD=１である。したがって、 Ｒ＝（ＴＣ／４ΔＦ）・Δｆ1 ＝（ＴＣ／８ΔＦ）・（ΔｆTR1＋ΔｆTR2） ≧Ｃ／２・ΔＦ となる。即ち、最小探知距離ＲminはＣ／２・ΔＦであ
る。このことは、なるべく近いところにあるターゲット
を探知可能とするためには、ΔＦを大きくする必要があ
り、このことはＶＣＯに高性能のものが要求されること
を意味する。また、更なる欠点としては、占有する周波
数帯域幅が大きくなり、電波の有効利用という観点から
見ても望ましいものではない。
【０００７】そこで、本発明は送信波と受信波との周波
数差を検知しやすくすることにより、近距離での検出精
度を高めることができる障害物検出装置を提案すること
を目的とするものである。
数差を検知しやすくすることにより、近距離での検出精
度を高めることができる障害物検出装置を提案すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】上記課題を達成するための本発明は、ＦＭーＣ
Ｗレーダを用いた障害物の検出方法において、このレー
ダの送信波若しくは受信波の少なくともいずれか一方
に、所定周波数量の変調を施すことを特徴とする。また
本発明にかかる障害物検出装置は、ＦＭーＣＷレーダを
用いた障害物検出装置においてこのレーダの送信波若し
くは受信波の少なくともいずれか一方に、所定周波数量
の変調を施す変調手段を具備したことを特徴とする。
Ｗレーダを用いた障害物の検出方法において、このレー
ダの送信波若しくは受信波の少なくともいずれか一方
に、所定周波数量の変調を施すことを特徴とする。また
本発明にかかる障害物検出装置は、ＦＭーＣＷレーダを
用いた障害物検出装置においてこのレーダの送信波若し
くは受信波の少なくともいずれか一方に、所定周波数量
の変調を施す変調手段を具備したことを特徴とする。
【０００９】この方法および装置によれば、送信波若し
くは受信波に所定量の周波数を変調することにより、発
信器の帯域は狭くてすむものの、距離分解能を高く、検
知距離を短くすることができる。
くは受信波に所定量の周波数を変調することにより、発
信器の帯域は狭くてすむものの、距離分解能を高く、検
知距離を短くすることができる。
【００１０】
【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明の好適な
実施例について詳述する。図３は実施例の障害物検出装
置としてのドップラレーダ１００の構成を示すブロック
図である。図注、２、３は夫々送信アンテナと受信アン
テナである。ＶＣＯ６や方向性結合器４、ミキサ１１な
どは図１に示した従来のものと同じもので差しつかえな
い。図１の従来の構成と大きく異なるところは、周波数
δを出力する発振器１０が設けられ、この出力信号を、
方向性結合器４からの出力信号とミックスするミキサ１
２に出力しており、また、ミキサ１１は受信アンテナ３
からの受信信号と結合器４からの信号とをミックスする
点である。即ち、ＶＣＯ６から出力される信号の周波数
はｆTであるものの、ミキサ１２により変調されて、送
信アンテナ２から出力される電波の周波数は、 ｆT＋δ となる。また、受信アンテナ３に受信されたエコー信号
の周波数をｆRとすると、ミキサ１１から出力される信
号の周波数をΔｆTRであらわすとする。図１の従来のミ
キサ５からの差周波数ΔｆTRは送信周波数ｆTと受信周
波数ｆRとの差であるのに対し、実施例の差周波数Δｆ
TRは、送信周波数ｆT＋δと受信周波数ｆRとの差であ
る。これを図示すると、図４のようになる。
実施例について詳述する。図３は実施例の障害物検出装
置としてのドップラレーダ１００の構成を示すブロック
図である。図注、２、３は夫々送信アンテナと受信アン
テナである。ＶＣＯ６や方向性結合器４、ミキサ１１な
どは図１に示した従来のものと同じもので差しつかえな
い。図１の従来の構成と大きく異なるところは、周波数
δを出力する発振器１０が設けられ、この出力信号を、
方向性結合器４からの出力信号とミックスするミキサ１
２に出力しており、また、ミキサ１１は受信アンテナ３
からの受信信号と結合器４からの信号とをミックスする
点である。即ち、ＶＣＯ６から出力される信号の周波数
はｆTであるものの、ミキサ１２により変調されて、送
信アンテナ２から出力される電波の周波数は、 ｆT＋δ となる。また、受信アンテナ３に受信されたエコー信号
の周波数をｆRとすると、ミキサ１１から出力される信
号の周波数をΔｆTRであらわすとする。図１の従来のミ
キサ５からの差周波数ΔｆTRは送信周波数ｆTと受信周
波数ｆRとの差であるのに対し、実施例の差周波数Δｆ
TRは、送信周波数ｆT＋δと受信周波数ｆRとの差であ
る。これを図示すると、図４のようになる。
【００１１】図４において、一点鎖線３０はＶＣＯ６か
らの周波数を示す。信号ｆTの周期はＴであり、帯域幅
はΔＦであるのは図１の場合と代わらない。また、実線
３１は送信アンテナ２から送信される周波数ｆT＋δを
示し、線３０よりもちょうどδだけ上に平行移動した特
性を示す。波線３２は、ターゲットが運動していない場
合の受信波の周波数変化を示す。従って、波線３２は実
線３１を横にΔＴだけ平行移動したものとなっている。
実線３３は実際の受信信号の周波数ｆRを示す。図２に
倣って、相対移動がない場合の受信信号３２に対する実
線３１と３３の夫々の周波数変異を、夫々、Δｆ3、Δ
ｆ4とし、信号３０と信号３３の最大周波数差をΔ
ｆTR3、ΔｆTR4とすれば、 ΔｆTR3＝δーΔｆ3ーΔｆ4 ΔｆTR4＝δ＋Δｆ3ーΔｆ4 ∴Δｆ3＝ （ΔｆTR4ーΔｆTR3）／２ Δｆ4＝δー（ΔｆTR3＋ΔｆTR4）／２ である。ここで、受信側で常にターゲットの距離が測定
可能であるためには、ミキサ１１からの出力ΔｆTRは前
述したように２・ｆMOD以上でなければならないから、 ΔｆTR3＝δーΔｆ3ーΔｆ4 ＞ ２・ｆMOD である。即ち、Δｆ3maxとΔｆ4maxを夫々、Δｆ3、Δ
ｆ4の前もって想定し得る最大値とすれば、 δ ＞ ２ｆMOD＋Δｆ3max＋Δｆ4max が得られる。即ち、δを、ターゲットまでの距離や相対
速度差等による周波数差の最大値Δｆ3maxとΔｆ4maxの
和よりも更に２ｆMOD以上高い周波数に設定すれば、常
に受信側では周波数差を検出することができる。
らの周波数を示す。信号ｆTの周期はＴであり、帯域幅
はΔＦであるのは図１の場合と代わらない。また、実線
３１は送信アンテナ２から送信される周波数ｆT＋δを
示し、線３０よりもちょうどδだけ上に平行移動した特
性を示す。波線３２は、ターゲットが運動していない場
合の受信波の周波数変化を示す。従って、波線３２は実
線３１を横にΔＴだけ平行移動したものとなっている。
実線３３は実際の受信信号の周波数ｆRを示す。図２に
倣って、相対移動がない場合の受信信号３２に対する実
線３１と３３の夫々の周波数変異を、夫々、Δｆ3、Δ
ｆ4とし、信号３０と信号３３の最大周波数差をΔ
ｆTR3、ΔｆTR4とすれば、 ΔｆTR3＝δーΔｆ3ーΔｆ4 ΔｆTR4＝δ＋Δｆ3ーΔｆ4 ∴Δｆ3＝ （ΔｆTR4ーΔｆTR3）／２ Δｆ4＝δー（ΔｆTR3＋ΔｆTR4）／２ である。ここで、受信側で常にターゲットの距離が測定
可能であるためには、ミキサ１１からの出力ΔｆTRは前
述したように２・ｆMOD以上でなければならないから、 ΔｆTR3＝δーΔｆ3ーΔｆ4 ＞ ２・ｆMOD である。即ち、Δｆ3maxとΔｆ4maxを夫々、Δｆ3、Δ
ｆ4の前もって想定し得る最大値とすれば、 δ ＞ ２ｆMOD＋Δｆ3max＋Δｆ4max が得られる。即ち、δを、ターゲットまでの距離や相対
速度差等による周波数差の最大値Δｆ3maxとΔｆ4maxの
和よりも更に２ｆMOD以上高い周波数に設定すれば、常
に受信側では周波数差を検出することができる。
【００１２】このために、上述の実施例によれば、ＶＣ
Ｏ発信器６の周波数帯域ΔＦを何ら変更することなく、
即ち、通常の性能のＶＣＯを用いても、近距離にある障
害物を検出することができる。また、専用周波数帯域幅
を狭くすることができるので、電波の有効利用につなが
り、電波法上の問題が少ない。本発明はその主旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。例えば、図３の実
施例では、送信波としてＶＣＯ出力をΔｆだけ変調した
ものを出力していた。この変形例では受信波を変調する
ものである。即ち、図５に示すように、送信波としてＶ
ＣＯ４０からの出力ｆTを用い、受信波ｆRをミックスす
るミキサ４１のもう一方の入力にＶＣＯ４２からの出力
Ｌ0を入力する。ＶＣＯ４０とＶＣＯ４２をコントロー
ラ４３が制御する。コントローラ４３は、送信波ｆTと
ＶＣＯ４２からの出力Ｌ0よりも時間差ΔＴだけ遅れる
ように制御する。ここで、 ΔＴ＞１／（２ΔＦ） ようにすると、Ｒmin＝Ｃ／（２ΔＦ）で有るので、 Ｒmin＝Ｃ／｛（１／２ΔＦ）ーΔＴ｝ となり、Ｒminを０にすることができる。即ち、高い分
解能と検知距離を短くすることができる。
Ｏ発信器６の周波数帯域ΔＦを何ら変更することなく、
即ち、通常の性能のＶＣＯを用いても、近距離にある障
害物を検出することができる。また、専用周波数帯域幅
を狭くすることができるので、電波の有効利用につなが
り、電波法上の問題が少ない。本発明はその主旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。例えば、図３の実
施例では、送信波としてＶＣＯ出力をΔｆだけ変調した
ものを出力していた。この変形例では受信波を変調する
ものである。即ち、図５に示すように、送信波としてＶ
ＣＯ４０からの出力ｆTを用い、受信波ｆRをミックスす
るミキサ４１のもう一方の入力にＶＣＯ４２からの出力
Ｌ0を入力する。ＶＣＯ４０とＶＣＯ４２をコントロー
ラ４３が制御する。コントローラ４３は、送信波ｆTと
ＶＣＯ４２からの出力Ｌ0よりも時間差ΔＴだけ遅れる
ように制御する。ここで、 ΔＴ＞１／（２ΔＦ） ようにすると、Ｒmin＝Ｃ／（２ΔＦ）で有るので、 Ｒmin＝Ｃ／｛（１／２ΔＦ）ーΔＴ｝ となり、Ｒminを０にすることができる。即ち、高い分
解能と検知距離を短くすることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の障害物検
出方法および装置によれば、狭い帯域でも、高い分解能
と検知距離を短くすることができる。
出方法および装置によれば、狭い帯域でも、高い分解能
と検知距離を短くすることができる。
【図１】 従来技術にかかるＦＭーＣＷレーダの構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図２】 図１のレーダの問題点を説明するグラフ図。
【図３】 本発明の実施例にかかるＦＭーＣＷレーダの
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図４】 図３のレーダの原理を説明するグラフ図。
【図５】 本発明の変形例にかかるレーダの構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図６】 変形例のレーダの原理を説明するグラフ図。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＦＭーＣＷレーダを用いた障害物の検出
方法において、 このレーダの送信波若しくは受信波の少なくともいずれ
か一方に、所定周波数量の変調を施すことを特徴とした
障害物検出方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の障害物検出方法におい
て、前記所定周波数量だけ、前記送信波若しくは受信波
の周波数を増加若しくは減少させる事を特徴とする。 - 【請求項３】 ＦＭーＣＷレーダを用いた障害物検出装
置において、 このレーダの送信波若しくは受信波の少なくともいずれ
か一方に、所定周波数量の変調を施す変調手段を具備し
たことを特徴とした障害物検出装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の障害物検出装置におい
て、所定の周波数帯域を有するＦＭーＣＷ波を発振する
第１の発信器と、前記所定周波数量の周波数の信号を発
振する第２の発信器と、前記ＦＭーＣＷ波を前記周波数
量だけ変調する変調回路とを更に具備する。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054967A JPH05256939A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 障害物検出方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054967A JPH05256939A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 障害物検出方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256939A true JPH05256939A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12985434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4054967A Withdrawn JPH05256939A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 障害物検出方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256939A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010091126A (ko) * | 2000-03-13 | 2001-10-23 | 배길훈 | 장애물 감지 시스템의 거리측정 방법 |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP4054967A patent/JPH05256939A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010091126A (ko) * | 2000-03-13 | 2001-10-23 | 배길훈 | 장애물 감지 시스템의 거리측정 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |