JPH07128439A - Fm-cw radar - Google Patents

Fm-cw radar

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JPH07128439A
JPH07128439A JP27508993A JP27508993A JPH07128439A JP H07128439 A JPH07128439 A JP H07128439A JP 27508993 A JP27508993 A JP 27508993A JP 27508993 A JP27508993 A JP 27508993A JP H07128439 A JPH07128439 A JP H07128439A
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JP
Japan
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signal
frequency
beat
discrete fourier
distance
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Withdrawn
Application number
JP27508993A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruhisa Ninomiya
照尚 二宮
Tamio Saito
民雄 斉藤
Masahiko Shimizu
昌彦 清水
Osamu Isaji
修 伊佐治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Ten Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To compensate the effect of the distortion of a frequency-modulated signal based on the nonlinearity of a frequency modulator by a digital signal processing for a received beat signal, regarding an FM-CW radar for enabling prevention of collision of vehicles, execution of automatic running thereof, etc. CONSTITUTION:In an FM-CW radar which receives a reflection signal from an object which is based on a transmission signal formed out of a frequency- modulated continuous signal, and calculates the distance to the object and relative speed from the frequency of a beat signal of the received signal and a branch signal of the transmission signal, a sampling means 1 is provided to sample the received beat signal, a coefficient multiplying means 2 is provided to multiply each sampled data by a coefficient corresponding to the distortion of the beat signal, a frequency discriminating means 3 is provided to determine the beat frequency from the corrected sampled data by discrete Fourier transform and a distance-speed calculating means 4 is provided to calculate the distance to the object and the relative speed from the beat frequency determined.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、FM−CWレーダに関
し、特に車両等に搭載して、走行路上の物体を検知して
その情報を運転者や車両の自動走行制御手段に提供する
ことによって、衝突防止や、自動走行等を可能にするた
めの、FM−CWレーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FM-CW radar, and more particularly to an FM-CW radar which is mounted on a vehicle or the like, detects an object on a road and provides the information to a driver or an automatic vehicle control means of the vehicle. The present invention relates to an FM-CW radar for enabling collision prevention and automatic driving.

【0002】FM−CWレーダは、目標物に対して所定
の繰り返し周期で周波数変調(FM変調)された電波を
送出して、得られた目標物からの反射波と、送信信号と
のビート周波数成分を検出することによって、目標物ま
での距離と相対速度とを求めるものであるが、周波数変
調器の非直線性に基づく周波数変調信号の歪みがある
と、正確な距離と相対速度の検出が困難になるため、受
信ビート信号に対する信号処理によって、補償を行うこ
とが必要である。
[0002] The FM-CW radar sends out a frequency-modulated (FM-modulated) radio wave to a target object at a predetermined repetition period, and obtains a reflected wave from the target object and a beat frequency of a transmission signal. By detecting the component, the distance to the target and the relative velocity are obtained, but if there is distortion in the frequency modulation signal due to the nonlinearity of the frequency modulator, accurate detection of the distance and relative velocity is possible. Since it becomes difficult, it is necessary to perform compensation by signal processing on the received beat signal.

【0003】[0003]

【従来の技術】自動車用レーダは、衝突防止や自動走行
等を可能にするものとして、安全走行や快適走行の見地
から要求されているものであるが、FM−CWレーダ
は、送受信機の構成が簡単であるとともに、簡単な信号
処理装置によって物体との距離と相対速度とを求めるこ
とができるので、小型化と低価格化が要求される自動車
用のレーダとして、広く用いられようとしている。
2. Description of the Related Art A radar for a vehicle is required from the viewpoint of safe driving and comfortable driving, as it enables collision prevention and automatic driving, but the FM-CW radar is composed of a transceiver. In addition, since it is simple and the distance to the object and the relative speed can be obtained by a simple signal processing device, it is about to be widely used as a radar for automobiles that requires downsizing and cost reduction.

【0004】図12は、FM−CWレーダの基本的構成
例を示したものである。11は三角波発生装置であっ
て、三角波からなる変調信号を発生する。12は電圧制
御発振器であって、三角波発生装置11からの変調信号
によって搬送波を変調して、三角波状に周波数変調され
た送信信号を発生する。13は方向性結合器であって、
送信信号の一部を分岐する。14は送信アンテナであっ
て、方向性結合器13からの送信信号によって、送信波
を例えば進行方向に送出する。
FIG. 12 shows a basic configuration example of an FM-CW radar. Reference numeral 11 denotes a triangular wave generator, which generates a modulation signal composed of a triangular wave. A voltage-controlled oscillator 12 modulates a carrier wave with a modulation signal from the triangular wave generator 11 to generate a transmission signal frequency-modulated in a triangular wave. 13 is a directional coupler,
A part of the transmission signal is branched. Reference numeral 14 denotes a transmission antenna, which transmits a transmission wave, for example, in the traveling direction according to the transmission signal from the directional coupler 13.

【0005】15は受信アンテナであって、先行車等か
らの反射波を受信する。16はミキサであって、方向性
結合器13を介して分岐された送信信号からなる局部発
振信号と、受信アンテナ15を介して受信された受信信
号とを混合して、ビート周波数の信号を発生する。17
は信号処理装置であって、パルスカウンタを含みミキサ
16の出力信号周波数をカウントするとともに、計数結
果を処理して、所要の距離の信号と相対速度の信号とを
出力する。
A receiving antenna 15 receives a reflected wave from a preceding vehicle or the like. Reference numeral 16 denotes a mixer, which mixes a local oscillation signal composed of a transmission signal branched through the directional coupler 13 and a reception signal received through the reception antenna 15 to generate a beat frequency signal. To do. 17
Is a signal processing device that counts the output signal frequency of the mixer 16 including a pulse counter, processes the counting result, and outputs a signal of a required distance and a signal of a relative speed.

【0006】図13は、FM−CWレーダにおける各部
信号を示したものであって、(a)は相対速度0の場合
を示し、(b)は相対速度vの場合であって、それぞれ
の場合の送,受信周波数と、ビート周波数と、ビート信
号とが示されている。図13(a)の場合、ビート周波
数fb =4ΔΩfm R/c=fr であって、fr は距離
周波数である。また図13(b)の場合、ビート周波数
b =(4ΔΩfm R/c)±2f0 v/c=fr ±f
d であって、fr は距離周波数、fd は速度周波数であ
る。ここで、f0 は送信信号の中心周波数、ΔΩは周波
数変調幅、Tは変調繰り返し周期、fm (=1/T)は
変調繰り返し周波数、fb は送, 受信ビート周波数、c
は光速、tr は目標物までの電波の往復時間、Rは目標
物までの距離、vは目標物との相対速度である。以下、
図12および図13に基づいて、FM−CWレーダの動
作原理を説明する。
FIGS. 13A and 13B show signals of respective parts in the FM-CW radar. FIG. 13A shows a case where the relative speed is 0, and FIG. 13B shows a case where the relative speed is v. The sending and receiving frequencies, the beat frequency, and the beat signal are shown. If in FIG. 13 (a), a beat frequency f b = 4ΔΩf m R / c = f r, f r is the distance frequency. In the case of FIG. 13 (b), the beat frequency f b = (4ΔΩf m R / c) ± 2f 0 v / c = f r ± f
where d is f r is the range frequency and f d is the velocity frequency. Here, f 0 is the center frequency of the transmission signal, ΔΩ is the frequency modulation width, T is the modulation repetition period, f m (= 1 / T) is the modulation repetition frequency, f b is the transmission / reception beat frequency, and c
Is the speed of light, tr is the round-trip time of the radio wave to the target, R is the distance to the target, and v is the relative speed to the target. Less than,
The operating principle of the FM-CW radar will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

【0007】送信アンテナ14から送出された送信波
は、目標物に反射して受信アンテナ15を経て再び受信
されるまでの間に、目標物までの距離に比例した時間遅
れtr=2R/cを受け、相対速度に比例したドップラ
ー周波数偏移を受ける。このとき送信波は、三角波発生
装置11および電圧制御発振器12によって、三角波で
周波数変調されているので、目標物までの距離Rと相対
速度vとがベースバンド周波数成分として現れる。
The transmission wave sent from the transmitting antenna 14 is reflected by the target object and is received again via the receiving antenna 15 until a time delay t r = 2R / c proportional to the distance to the target object. And undergoes a Doppler frequency shift proportional to the relative velocity. At this time, since the transmission wave is frequency-modulated by the triangular wave by the triangular wave generator 11 and the voltage controlled oscillator 12, the distance R to the target and the relative velocity v appear as a baseband frequency component.

【0008】すなわちミキサ16において、受信信号と
方向性結合器13からの局部発振信号とを混合して得ら
れる、送, 受信波のビート周波数fb は、距離に依存す
る周波数fr と、相対速度に依存する周波数fd との和
と差の周波数となって、前述のように、相対速度0のと
きは、fb =4ΔΩfm R/cであり、相対速度vのと
きは、fb =(4ΔΩfm R/c)±2f0 /vとな
る。
That is, the beat frequency f b of the transmitted and received waves, which is obtained by mixing the received signal and the local oscillation signal from the directional coupler 13 in the mixer 16, is relative to the frequency f r which depends on the distance. is the sum and difference of the frequencies between the frequency f d which depends on the speed, as described above, when the relative velocity 0, a f b = 4ΔΩf m R / c , when the relative velocity v, f b = (4ΔΩf m R / c) ± 2f 0 / v.

【0009】すなわち、変調信号として三角波を用いた
場合には、目標物が近づいてくるとき、すなわち三角波
の上昇方向(周波数が高くなる方向)に対応する区間で
は、距離に相当する周波数と相対速度に相当する周波数
との和がビート周波数となり、下降方向(周波数が低く
なる方向)に対応する区間では、距離に相当する周波数
と相対速度に相当する周波数との差がビート周波数とな
る。そこで信号処理装置17において、これらの周波数
を検出するとともに、これらの和と差の周波数から目標
物までの距離Rと相対速度vとを算出することができ
る。
That is, when a triangular wave is used as the modulation signal, when the target object approaches, that is, in the section corresponding to the rising direction of the triangular wave (the direction in which the frequency increases), the frequency corresponding to the distance and the relative speed are obtained. Is the beat frequency, and the difference between the frequency corresponding to the distance and the frequency corresponding to the relative speed is the beat frequency in the section corresponding to the descending direction (direction in which the frequency decreases). Therefore, the signal processing device 17 can detect these frequencies and calculate the distance R to the target object and the relative velocity v from the sum and difference frequencies.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】FM−CWレーダにお
いては、周波数変調信号は、通常、電圧制御発振器を用
いて発生させる。電圧制御発振器は、電圧−周波数変換
を行うことによって、変調信号波形に従って周波数が変
化する周波数変調信号を発生する。この電圧制御発振器
の電圧対周波数変換特性が線形であれば、発生する周波
数変調信号は歪みなく変調された信号となる。
In the FM-CW radar, the frequency modulation signal is usually generated by using a voltage controlled oscillator. The voltage controlled oscillator performs a voltage-frequency conversion to generate a frequency modulation signal whose frequency changes according to the modulation signal waveform. If the voltage-frequency conversion characteristic of this voltage-controlled oscillator is linear, the generated frequency-modulated signal becomes a modulated signal without distortion.

【0011】しかしながら、電圧制御発振器の電圧対周
波数特性は、特に高周波においては、必ずしも線形では
ない。しかもその非線形性の度合いは、個々の発振器に
よってバラツキがあるだけでなく、またそれぞれの発振
器においても、温度によって大きく変化することがあ
る。
However, the voltage-frequency characteristic of the voltage controlled oscillator is not always linear, especially at high frequencies. Moreover, the degree of the non-linearity not only varies depending on the individual oscillators, but also the respective oscillators may change greatly depending on the temperature.

【0012】電圧制御発振器の電圧対周波数変換特性が
悪いと、受信信号および局部発振信号の“周波数変化”
が、もとの変調信号に対して歪んだものになり、この両
者を混合することによって得られる受信ビート信号は、
電圧対周波数変換特性のよい電圧制御発振器を用いた場
合と比べて、歪みを持っている。そこで、このビート信
号の周波数を用いて算出された距離,相対速度の情報
は、誤ったものとなる。
If the voltage-controlled frequency conversion characteristic of the voltage-controlled oscillator is poor, the "frequency change" of the received signal and the local oscillation signal will occur.
Is a distorted version of the original modulated signal, and the received beat signal obtained by mixing both is
It has distortion as compared with the case of using a voltage controlled oscillator with good voltage-to-frequency conversion characteristics. Therefore, the information on the distance and the relative speed calculated using the frequency of the beat signal becomes erroneous.

【0013】例えば、変調信号として三角波を用いた場
合には、電圧対周波数変換特性の線形性の悪い電圧制御
発振器を用いたときの受信ビート信号のスペクトルは、
線形性のよい電圧制御発振器を用いた場合と比較して、
広がったものとなり、正確な距離,相対速度を算出する
のが困難になる。
For example, when a triangular wave is used as the modulation signal, the spectrum of the received beat signal when a voltage controlled oscillator with poor voltage-frequency conversion characteristic linearity is used,
Compared with the case of using a voltage controlled oscillator with good linearity,
It becomes wider and it becomes difficult to calculate accurate distance and relative velocity.

【0014】図14は、電圧対周波数変換特性と周波数
変調特性との関係を示したものであって、(a)は変調
信号の電圧波形を示している。これに対して(b)は電
圧対周波数変換特性が線形の場合の電圧対周波数変換特
性、(c)は電圧対周波数変換特性が線形の場合の周波
数変調された信号、(d)は電圧対周波数変換特性が非
線形の場合の電圧対周波数変換特性、(e)は電圧対周
波数変換特性が非線形の場合の周波数変調された信号を
それぞれ示している。
FIG. 14 shows the relationship between the voltage-frequency conversion characteristic and the frequency modulation characteristic. FIG. 14A shows the voltage waveform of the modulation signal. On the other hand, (b) is a voltage-frequency conversion characteristic when the voltage-frequency conversion characteristic is linear, (c) is a frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is linear, and (d) is a voltage-dependent signal. The voltage-to-frequency conversion characteristic when the frequency conversion characteristic is non-linear, and (e) shows the frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is non-linear.

【0015】図15は、電圧制御発振器の電圧対周波数
変換特性とビート信号の歪みとの関係を示したものであ
って、(a)は電圧対周波数変換特性が線形の場合の周
波数変調された信号を示し、実線は送信波、点線は受信
波である。また(b)は電圧対周波数変換特性が線形の
場合のビート信号を示している。(c)は電圧対周波数
変換特性が非線形の場合の周波数変調された信号を示
し、実線は送信波、点線は受信波である。また(d)は
電圧対周波数変換特性が非線形の場合のビート信号を示
している。
FIG. 15 shows the relationship between the voltage-frequency conversion characteristic of the voltage-controlled oscillator and the distortion of the beat signal. In FIG. 15A, frequency modulation is performed when the voltage-frequency conversion characteristic is linear. The signal is shown, the solid line is the transmitted wave, and the dotted line is the received wave. Further, (b) shows a beat signal when the voltage-frequency conversion characteristic is linear. (C) shows a frequency-modulated signal in the case where the voltage-frequency conversion characteristic is non-linear, in which the solid line is the transmission wave and the dotted line is the reception wave. Further, (d) shows a beat signal when the voltage-frequency conversion characteristic is non-linear.

【0016】図14(b)に示されたように、電圧対周
波数変換特性が線形の電圧制御発振器を用いた場合、周
波数変調された信号は、図14(c)に示すように正し
い三角波の周波数変化を生じる。このような周波数変調
を行われた信号が、送信信号および局部発振信号として
用いられた場合、結果として生じる受信信号と局部発振
信号のビート信号の周波数は、図15(b)に示すよう
に、三角波の昇りと下りの区間内において、それぞれ一
定である。
As shown in FIG. 14B, when a voltage controlled oscillator having a linear voltage-frequency conversion characteristic is used, the frequency-modulated signal has a correct triangular waveform as shown in FIG. 14C. It causes a frequency change. When the frequency-modulated signal is used as the transmission signal and the local oscillation signal, the frequencies of the resulting reception signal and the beat signal of the local oscillation signal are as shown in FIG. It is constant in the rising and falling sections of the triangular wave.

【0017】図14(d)に示されたように、電圧対周
波数変換特性の線形性が悪い電圧制御発振器を用いた場
合、周波数変調された信号は、図14(e)に示すよう
に三角波が歪んだ形の周波数変化を生じる。このような
周波数変調を行われた信号が、送信信号および局部発振
信号として用いられた場合、結果として生じる受信信号
と局部発振信号のビート信号の周波数は、図15(d)
に示すように、三角波の昇りと下りの区間内において、
それぞれ変化する。例えば、区間t内における周波数は
一定でなく、次第に高くなる。これによってビート信号
を信号処理して周波数成分を抽出したとき、スペクトル
が広がって、誤った距離情報と、速度情報とを検出する
ことになる。
As shown in FIG. 14 (d), when a voltage controlled oscillator having a poor linearity of voltage-frequency conversion characteristics is used, the frequency-modulated signal has a triangular wave as shown in FIG. 14 (e). Causes a distorted frequency change. When the frequency-modulated signal is used as the transmission signal and the local oscillation signal, the frequencies of the resulting reception signal and the beat signal of the local oscillation signal are as shown in FIG.
As shown in, in the rising and falling sections of the triangular wave,
Each changes. For example, the frequency in the section t is not constant and gradually increases. As a result, when the beat signal is subjected to signal processing to extract the frequency component, the spectrum spreads, and erroneous distance information and speed information are detected.

【0018】このような問題点を解決するために、従来
は、主としてアナログ回路技術を用いて、電圧制御発振
器自体の電圧対周波数変換特性を改善する手段がとられ
ていた。例えば、特開平4−291188号において
は、目標がない状態で、三角波周波数変調送信信号によ
る検波出力信号波形を記憶しておき、目標がある状態
で、歪波打ち消し回路でこの記憶波形を発生して、差分
回路で検波出力波形とこの記憶波形との差分をとること
によって、三角波周波数変調送信信号の歪みの影響を除
去することが記載されている。また別の方法として、バ
ンドパスフィルタとバンドリジェクトフィルタとを用い
て、検波出力信号から歪み成分を除去することが記載さ
れている。
In order to solve such a problem, conventionally, a means for improving the voltage-frequency conversion characteristic of the voltage controlled oscillator itself has been taken mainly by using an analog circuit technique. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-291188, a detection output signal waveform by a triangular wave frequency modulation transmission signal is stored in the absence of a target, and this stored waveform is generated by a distortion wave canceling circuit in the presence of the target. Then, the difference circuit takes the difference between the detected output waveform and this stored waveform to remove the influence of distortion of the triangular wave frequency modulation transmission signal. As another method, it is described that a distortion component is removed from the detection output signal by using a bandpass filter and a band reject filter.

【0019】図16は、従来の変調歪み補正方法を例示
したものであって、(a)は補正回路の適用方法、
(b)はアナログ補正回路の構成、(c)はアナログ補
正回路の作用をそれぞれ示している。
FIG. 16 illustrates a conventional modulation distortion correction method, in which (a) is a correction circuit application method.
(B) shows the configuration of the analog correction circuit, and (c) shows the operation of the analog correction circuit.

【0020】補正回路18は、図16(a)に示すよう
に、三角波発生装置11の出力に接続されて、この三角
波出力に対して、所要の補正を行って電圧制御発振器1
2に供給し、これによって電圧制御発振器12は、補正
された変調波形からなる送信信号を発生する。
As shown in FIG. 16 (a), the correction circuit 18 is connected to the output of the triangular wave generator 11, and performs a necessary correction on this triangular wave output to perform the voltage controlled oscillator 1
2, which causes the voltage controlled oscillator 12 to generate a transmission signal consisting of the corrected modulation waveform.

【0021】図16(c)において、いま、電圧制御発
振器12のV−f特性が図示のAのように歪みを有する
ものであったとき、図16(b)に示す補正回路を用い
て、図示のBのようなV−V特性によって三角波発生装
置11の三角波出力波形を補正することによって、補正
後の送信特性を破線で示すCのように線形にすることが
できる。なお、図16(b)において、D1,2,…はダ
イオード、R1,2, , 11,R12, …は抵抗である。
In FIG. 16C, the voltage control signal is now generated.
The V-f characteristic of the shaker 12 has distortion as shown by A in the figure.
If it is, use the correction circuit shown in FIG.
The triangular wave generation device has a V-V characteristic such as B shown in the figure.
Correction is made by correcting the triangular wave output waveform of device 11.
It is possible to make the subsequent transmission characteristics linear as shown by C indicated by a broken line.
it can. Note that in FIG. 16B, D1,D2,… Ha
Iodo, R1,R2, ,R11, R12,… Is resistance.

【0022】しかしながらこのような方法によった場
合、複雑な回路技術が必要となるだけでなく、また、個
々の発振器による特性のバラツキを小さくすることは困
難であり、温度変化の補償を行うことも難しい。また、
電圧制御発振器による歪みを補償するように、予め変調
信号を歪ませておく方法も考えられるが、個々の発振器
によって与えるべき歪みが異なる場合があって、一律に
補償することは困難であるとともに、アナログ補正回路
自体の温度特性による変化に対しても、温度補償を行う
ことが必要になるという問題がある。
However, in the case of such a method, not only a complicated circuit technique is required, but also it is difficult to reduce variations in characteristics due to individual oscillators, and it is necessary to compensate for temperature changes. Is also difficult. Also,
A method of pre-distorting the modulation signal so as to compensate for the distortion due to the voltage-controlled oscillator is also conceivable, but the distortion to be given may differ depending on the individual oscillator, and it is difficult to uniformly compensate, There is a problem in that it is necessary to perform temperature compensation even with respect to changes due to the temperature characteristics of the analog correction circuit itself.

【0023】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、FM−CWレーダにおい
て、周波数変調器の電圧対周波数変換特性の非直線性に
よって生じる周波数変調信号の歪みを、受信ビート信号
に対するディジタル信号処理によって補償することによ
って、このような問題を解決するようにした、FM−C
Wレーダを提供することを目的としている。
The present invention is intended to solve the problems of the prior art, and in the FM-CW radar, the distortion of the frequency modulation signal caused by the nonlinearity of the voltage-frequency conversion characteristic of the frequency modulator. The FM-C is designed to solve such a problem by compensating the received beat signal by digital signal processing.
The purpose is to provide a W radar.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 周波数変調された連続信号からなる送信信号に基づ
く物体からの反射信号を受信して、受信信号と送信信号
を分岐した信号とのビート信号を標本化し、この標本化
データから離散フーリエ変換によってビート周波数を求
めて物体までの距離と相対速度とを算出するFM−CW
レーダにおいて、標本化データを時間軸上においてシフ
トすることによって、送信信号における周波数変調の歪
みに基づくビート信号の歪みを受信側においてディジタ
ル信号処理によって補償する。
(1) Receive a reflection signal from an object based on a transmission signal consisting of a frequency-modulated continuous signal, sample the beat signal of the received signal and the signal obtained by branching the transmission signal, and perform a discrete Fourier transform from this sampled data. FM-CW for calculating the beat frequency by calculating the distance to the object and the relative velocity
In the radar, by shifting the sampled data on the time axis, the distortion of the beat signal due to the distortion of the frequency modulation in the transmission signal is compensated by the digital signal processing on the receiving side.

【0025】(2) 周波数変調された連続信号からなる送
信信号に基づく物体からの反射信号を受信して、受信信
号と送信信号を分岐した信号とのビート信号を標本化
し、この標本化データから離散フーリエ変換によってビ
ート周波数を求めて物体までの距離と相対速度とを算出
するFM−CWレーダにおいて、離散フーリエ変換の項
数を標本化データの項数より多くし、各標本化データの
離散フーリエ変換入力時刻を標本化された時刻からビー
ト信号の歪みに応じてずらすとともに、選択されなかっ
た離散フーリエ変換入力を0とすることによって、送信
信号における周波数変調の歪みに基づくビート信号の歪
みを受信側においてディジタル信号処理によって補償す
る。
(2) A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal is sampled, and from this sampled data, In an FM-CW radar that calculates a beat frequency by a discrete Fourier transform to calculate a distance to an object and a relative velocity, the number of terms in the discrete Fourier transform is set larger than the number of terms in the sampled data, and the discrete Fourier transform of each sampled data is performed. By receiving the distortion of the beat signal based on the distortion of the frequency modulation in the transmission signal by shifting the conversion input time from the sampled time according to the distortion of the beat signal and setting the unselected discrete Fourier transform input to 0 On the side, compensation is performed by digital signal processing.

【0026】(3) 周波数変調された連続信号からなる送
信信号に基づく物体からの反射信号を受信して、受信信
号と送信信号を分岐した信号とのビート信号を標本化
し、この標本化データから離散フーリエ変換によってビ
ート周波数を求めて物体までの距離と相対速度とを算出
するFM−CWレーダにおいて、離散フーリエ変換の項
数を標本化データの項数より少なくし、各標本化データ
の離散フーリエ変換入力時刻を標本化された時刻からビ
ート信号の歪みに応じてずらすとともに、選択されなか
った標本化データを捨てて離散フーリエ変換を行うこと
によって、送信信号における周波数変調の歪みに基づく
ビート信号の歪みを受信側においてディジタル信号処理
によって補償する。
(3) A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal is sampled, and from this sampled data In an FM-CW radar that calculates a beat frequency by a discrete Fourier transform to calculate a distance to an object and a relative velocity, the number of terms in the discrete Fourier transform is set to be smaller than the number of terms in sampled data, and the discrete Fourier transform of each sampled data is performed. By shifting the transform input time from the sampled time according to the distortion of the beat signal and discarding the unselected sampling data and performing the discrete Fourier transform, the beat signal based on the distortion of frequency modulation in the transmission signal The distortion is compensated at the receiving side by digital signal processing.

【0027】(4) 図1は、本発明の原理的構成(1)を
示したものである。本発明においては、周波数変調され
た連続信号からなる送信信号に基づく物体からの反射信
号を受信して、受信信号と送信信号を分岐した信号との
ビート信号の周波数によって物体までの距離と相対速度
とを算出するFM−CWレーダにおいて、ビート信号を
標本化する標本化手段1と、各標本化データにビート信
号の歪みに対応する係数を乗算する係数乗算手段2と、
補正された標本化データから離散フーリエ変換によって
ビート周波数を求める周波数判別手段3と、求められた
ビート周波数から物体までの距離と相対速度とを算出す
る距離・速度算出手段4とを設ける。
(4) FIG. 1 shows the basic configuration (1) of the present invention. In the present invention, a reflection signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, and the distance to the object and the relative speed are determined by the frequencies of the beat signals of the reception signal and the signal obtained by branching the transmission signal. In the FM-CW radar for calculating, the sampling means 1 for sampling the beat signal, the coefficient multiplying means 2 for multiplying each sampled data by the coefficient corresponding to the distortion of the beat signal,
A frequency discriminating means 3 for obtaining a beat frequency from the corrected sampled data by a discrete Fourier transform and a distance / velocity calculating means 4 for calculating a distance to an object and a relative velocity from the obtained beat frequency are provided.

【0028】(5) 図2は、本発明の原理的構成(2)を
示したものである。本発明においては、周波数変調され
た連続信号からなる送信信号に基づく物体からの反射信
号を受信して、受信信号と送信信号を分岐した信号との
ビート信号の周波数によって物体までの距離と相対速度
とを算出するFM−CWレーダにおいて、ビート信号を
標本化する標本化手段1と、標本化データから離散フー
リエ変換によってビート周波数を求める標本化手段1よ
り多い項数を有する離散フーリエ変換手段5と、離散フ
ーリエ変換手段5の入力からビート信号の歪みに対応し
て選択して標本化データを入力するとともに、選択され
ない入力に0を入力する時間シフト調整手段6と、求め
られたビート周波数から物体までの距離と相対速度とを
算出する距離・速度算出手段4とを設ける。
(5) FIG. 2 shows the basic configuration (2) of the present invention. In the present invention, a reflection signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, and the distance to the object and the relative speed are determined by the frequencies of the beat signals of the reception signal and the signal obtained by branching the transmission signal. In the FM-CW radar for calculating and, sampling means 1 for sampling a beat signal, and discrete Fourier transform means 5 having a larger number of terms than sampling means 1 for obtaining a beat frequency from sampled data by discrete Fourier transform. , From the input of the discrete Fourier transform means 5 corresponding to the distortion of the beat signal to input the sampling data, and to input 0 to the unselected input, and the time shift adjusting means 6 and the obtained beat frequency from the object A distance / speed calculation means 4 for calculating the distance to and the relative speed is provided.

【0029】(6) 周波数変調された連続信号からなる送
信信号に基づく物体からの反射信号を受信して、受信信
号と送信信号を分岐した信号とのビート信号の周波数に
よって物体までの距離と相対速度とを算出するFM−C
Wレーダにおいて、ビート信号を標本化する標本化手段
1と、標本化データから離散フーリエ変換によってビー
ト周波数を求める標本化手段1より少ない項数を有する
離散フーリエ変換手段5と、標本化手段1の出力からビ
ート信号の歪みに対応して選択して離散フーリエ変換手
段5に入力するとともに、選択されない出力を捨てる時
間シフト調整手段6と、求められたビート周波数から物
体までの距離と相対速度とを算出する距離・速度算出手
段4とを設ける。
(6) A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, and the distance to the object and the relative distance are determined by the frequencies of the beat signals of the reception signal and the signal obtained by branching the transmission signal. FM-C to calculate speed and
In the W radar, the sampling means 1 for sampling the beat signal, the discrete Fourier transform means 5 having a smaller number of terms than the sampling means 1 for obtaining the beat frequency from the sampled data by the discrete Fourier transform, and the sampling means 1 The time shift adjusting means 6 for selecting the output corresponding to the distortion of the beat signal and inputting it to the discrete Fourier transforming means 5 and discarding the unselected output, the distance from the obtained beat frequency to the object, and the relative speed. A distance / speed calculation means 4 for calculating is provided.

【0030】[0030]

【作用】図3は、歪んだビート信号と歪みのないビート
信号との、時間軸上の対比を示したものであって、太線
は歪みを持った信号Aを示し、細線は歪みのない信号B
を示している。図示のように、歪みを持ったビート信号
の各標本化データのレベルに対応する、歪みのないビー
ト信号の点は、時間軸方向にずれた位置に存在する。
FIG. 3 shows a comparison between a distorted beat signal and an undistorted beat signal on the time axis. The thick line shows the distorted signal A and the thin line shows the undistorted signal. B
Is shown. As shown in the figure, the points of the beat signal having no distortion corresponding to the levels of the respective sampled data of the beat signal having distortion are present at positions displaced in the time axis direction.

【0031】図4は、時間軸上における歪み補償を説明
するものであって、Aは電圧対周波数変換特性が悪い場
合のビート信号を示している。図4に示すように、電圧
対周波数変換特性が悪い場合のビート信号Aを、等しい
時間間隔で標本化した標本化系列を、時間軸方向にシフ
トすることによって、電圧対周波数変換特性が線形の場
合のビート信号Bが得られることが示されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining distortion compensation on the time axis, and A shows a beat signal when the voltage-frequency conversion characteristic is poor. As shown in FIG. 4, the beat signal A when the voltage-to-frequency conversion characteristic is bad is sampled at equal time intervals, and a sampling sequence is shifted in the time axis direction, so that the voltage-to-frequency conversion characteristic is linear. It is shown that the beat signal B in the case is obtained.

【0032】実際には、標本化系列の各データについ
て、歪みの度合いに応じて標本化時間を読みかえること
によって、この操作を行えばよい。例えば、ある時刻t
に標本化されたデータx(t)については、対応するシ
フト量をτとしたとき、x(t+τ)として処理すれば
よい。また、ある複素周波数成分
In practice, this operation may be performed by rereading the sampling time for each data of the sampling series according to the degree of distortion. For example, a certain time t
The data x (t) sampled in (3) may be processed as x (t + τ) when the corresponding shift amount is τ. Also, some complex frequency component

【数1】 について標本化を行うと、その標本化データ[Equation 1] The sampled data

【数2】 は、[Equation 2] Is

【数3】 と書けるので、標本化データに対する時間軸シフトは、
シフト量に対応する係数を乗じたものと等価である。
[Equation 3] Therefore, the time axis shift for the sampled data is
It is equivalent to multiplying the coefficient corresponding to the shift amount.

【0033】本発明においては、図1にその原理的構成
(1)を示すように、ビート信号から標本化手段1によ
って、同期信号によって三角波発生装置との同期をとっ
て、N個の標本化データx0,1,, N-1 を求め、こ
れに係数乗算手段2によって、歪み情報に対応する係数
情報を乗算して、補正されたデータa00,11,
, N-1 N-1 を求め、これから周波数判別手段3によ
って離散フーリエ変換を行って、L個(Lは目標物の
数)の周波数データf0,1,, L-1 を求め、これか
ら距離・速度算出手段4によって、距離・速度データ
(r0,0 ),(r 1,1, , (rL-1,L-1 )を
求める。
In the present invention, the principle configuration is shown in FIG.
As shown in (1), sampling means 1 is used to extract the beat signal.
The synchronization signal is used to synchronize with the triangular wave generator.
, N sampled data x0,x1,,xN-1 Ask for
The coefficient corresponding to the distortion information is calculated by the coefficient multiplying means 2.
Corrected data a by multiplying information0 x0,a1 x1,
,aN-1xN-1 From the frequency discriminating means 3
And perform a discrete Fourier transform to obtain L (L is the target
Number) frequency data f0,f1,,fL-1 Ask for this
Distance / speed data from the distance / speed calculation means 4
(R0,v0 ), (R 1,v1 ),,(RL-1,vL-1 )
Ask.

【0034】このように本発明によれば、FM−CWレ
ーダにおいて、ビート信号の標本化データに、変調三角
波の歪みに応じた係数を係数を乗じて得られたデータに
よって、離散フーリエ変換を行って得られた周波数デー
タから距離と相対速度とを求めることによって、距離・
速度データの誤りを減少させることができる。
As described above, according to the present invention, in the FM-CW radar, the discrete Fourier transform is performed by the data obtained by multiplying the sampling data of the beat signal by the coefficient corresponding to the distortion of the modulated triangular wave. By calculating the distance and relative velocity from the frequency data obtained by
Errors in speed data can be reduced.

【0035】また別の方法として、FFT(離散フーリ
エ変換)を用いて周波数抽出を行う場合には、次のよう
にして、変調三角波の歪みに基づく、距離,速度データ
の誤りを補償することができる。これには、次の二つの
方法が考えられる。
As another method, when the frequency is extracted by using FFT (Discrete Fourier Transform), the error of the distance and velocity data based on the distortion of the modulated triangular wave can be compensated as follows. it can. There are two possible methods for this.

【0036】図5は、通常サンプリングを行って、大き
なサイズのFFTを行う方法を示したものである。すな
わちこの場合は、離散フーリエ変換の項数を標本化され
たデータの項数より大きくとって、標本化データに対す
る離散フーリエ変換の入力時刻を歪みに応じてずらすこ
とによって、周波数変調の歪みの時間軸シフトによる補
償を実現するものである。
FIG. 5 shows a method for performing a large-sized FFT by performing normal sampling. That is, in this case, by taking the number of terms of the discrete Fourier transform larger than the number of terms of the sampled data and shifting the input time of the discrete Fourier transform for the sampled data according to the distortion, the time of the frequency modulation distortion is It realizes compensation by axis shift.

【0037】この方法は、シフトする量の細かさに合わ
せてFFTの項数を大きくとっておき、各標本化データ
の標本化時刻をひずみの度合いにあわせて読み替えるこ
とによって、FFTの各入力項と対応付け、対応する標
本化点がないFFTの入力項には0を挿入するものであ
って、標本化速度が比較的遅いが、FFTの処理時間に
余裕がある場合に有効なものである。
According to this method, the number of FFT terms is set large according to the fineness of the shift amount, and the sampling time of each sampling data is read according to the degree of distortion to correspond to each input term of FFT. In addition, 0 is inserted in the input term of the FFT having no corresponding sampling point, which is effective when the sampling speed is relatively slow but the FFT processing time has a margin.

【0038】図6は、高速サンプリングを行って、通常
のFFTを行う方法を示したものである。すなわちこの
場合は、高速に標本化を行って、各データの離散フーリ
エ変換の入力時刻を歪みに応じてずらしたのち不要なデ
ータを捨てて所要の項数で離散フーリエ変換を行うこと
によって、周波数変調の歪みの時間軸シフトによる補償
を実現するものである。
FIG. 6 shows a method of performing normal FFT by performing high speed sampling. That is, in this case, by performing sampling at high speed, shifting the input time of the discrete Fourier transform of each data according to the distortion, discarding unnecessary data, and performing the discrete Fourier transform with the required number of terms, It realizes the compensation of the distortion of the modulation by shifting the time axis.

【0039】この方法は、高速で標本化を行い、FFT
の各入力項について、標本化データの中から時間軸シフ
トしたデータに近いデータを選んで、対応させて処理を
行うものであって、標本化速度を速くすることができる
が、FFTの処理時間に余裕がない場合に有効なもので
ある。
This method performs sampling at high speed and
For each input term of, the data close to the time-shifted data is selected from the sampled data, and the corresponding processing is performed. The sampling speed can be increased, but the FFT processing time This is effective when there is not enough room.

【0040】本発明においては、図2にその原理的構成
(2)を示すように、ビート信号から標本化手段1によ
って、同期信号によって三角波発生装置との同期をとっ
て、N個の標本化データx0,1,, N-1 を求め、こ
れに時間シフト調整手段6によって、歪み情報に対応す
る係数情報によって、M個の時間シフトデータy0 ,
1,, M-1 を求め、これから離散フーリエ変換手段5
によって、L個の周波数データf0,1,, L-1 を求
め、これから距離・速度算出手段4によって、距離・速
度データ(r0,0 ),(r1,1, , (rL-1,
L-1 )を求める。
In the present invention, as shown in FIG. 2 which shows the principle configuration (2), N samplings are performed from the beat signal by the sampling means 1 and by the synchronization signal with the triangular wave generator. Data x 0, x 1, ... , X N−1 are obtained, and the time shift adjusting means 6 uses the coefficient information corresponding to the distortion information to obtain M pieces of time shift data y 0 , y.
1, ... , y M-1 is obtained, and from this, the discrete Fourier transform means 5
, L f of frequency data f 0, f 1, ... , F L-1 are obtained, and the distance / speed calculation means 4 calculates distance / speed data (r 0, v 0 ), (r 1, v 1 ). ,, (R L-1, v
L-1 ).

【0041】図7は、時間シフト調整手段の動作(1)
を示したものであって、通常サンプリングを行って、大
きなサイズのFFTを行う場合に対応している。この場
合は、N個の標本化データx0,1,2,, N-1 に対
応して、時間シフトデータとして、N個のデータy0
0,3 =x1,5 =x2,, M-1 =xN-1 を選択
し、残りのデータy1,2,4,, M-2 は0とする例
が示されている。
FIG. 7 shows the operation (1) of the time shift adjusting means.
And corresponds to the case where a large size FFT is performed by performing normal sampling. In this case, N pieces of data y 0 = y 0 = time shift data corresponding to N pieces of sampled data x 0, x 1, x 2, ... , X N−1.
x 0, y 3 = x 1, y 5 = x 2, ... , y M-1 = x N-1 , and the remaining data y 1, y 2, y 4, ... , y M-2 is 0. And an example is given.

【0042】図8は、時間シフト調整手段の動作(2)
を示したものであって、高速サンプリングを行って、通
常のFFTを行う場合に対応している。この場合は、N
個の標本化データx0,1,2,3,4,5,, N-2,
N-1 から、時間シフトデータとして、M個のデータy
0 =x0,1 =x2,2 =x5,, M-1 =xN-1 を選
択し、残りのデータは捨てる例が示されている。
FIG. 8 shows the operation (2) of the time shift adjusting means.
And corresponds to the case of performing normal FFT by performing high-speed sampling. In this case, N
Sampled data x 0, x 1, x 2, x 3, x 4, x 5, ... , x N-2,
From x N-1 , M pieces of data y as time shift data
An example is shown in which 0 = x 0, y 1 = x 2, y 2 = x 5, ... , Y M-1 = x N-1 is selected and the remaining data is discarded.

【0043】[0043]

【実施例】図9は、本発明の実施例(1)を示したもの
であって、係数の乗算によって周波数変調の歪みの時間
軸シフトを行う処理回路を例示している。図中、21は
標本部であって、クロックに応じてビート信号を標本化
して出力する。220,22 1,…,22N-2 はN−1段の
シフトレジスタであって、クロックに応じて標本化され
たデータを順次シフトする。
EXAMPLE FIG. 9 shows an example (1) of the present invention.
And the time of frequency modulation distortion by multiplication of the coefficient
The processing circuit which performs axis shift is illustrated. In the figure, 21 is
The sampling section, which samples the beat signal according to the clock
And output. 220,22 1,…, 22N-2 Is N-1
A shift register that is sampled according to the clock
The data that has been set is sequentially shifted.

【0044】230,221,…,23N-1 はN個の乗算器
であって、シフトレジスタの出力x 0,1,…,xN-1
対して、係数供給部24からのN個の係数a0,1,,
N- 1 をそれぞれ乗算する。25はゲート部であって、
乗算終了時、開閉制御信号に応じて補正されたデータa
00,11,, N-1 N-1 を出力する。26は周
波数判別器であって、同期信号に応じて、補正されたデ
ータに対して離散フーリエ変換を行って、L個の周波数
データf0,1,, L-1 を出力する。
230,221,…, 23N-1 Is N multipliers
And the output x of the shift register 0,x1,…, XN-1 To
On the other hand, the N coefficients a from the coefficient supply unit 240,a1,,
aN- 1 Are respectively multiplied. 25 is a gate part,
At the end of multiplication, the data a corrected according to the opening / closing control signal
0 x0,a1 x1,,aN-1xN-1 Is output. 26 is a lap
It is a wave number discriminator, and it is corrected by the sync signal.
Discrete Fourier transform is applied to the data to obtain L frequencies
Data f0,f1,,fL-1 Is output.

【0045】27は距離・速度算出部であって、同期信
号に応じて、周波数データf0,1,, L-1 から、距
離・速度データ(r0,0 ),(r1,1, , (r
L-1,L-1 )を出力する。求める距離と相対速度は、こ
の距離・速度データのピーク値として得られる。28は
カウンタであって、標本部およびシフトレジスタに対す
るクロックと、ゲート部に対する開閉制御信号と、周波
数判別器および距離・速度算出部に対する同期信号と、
図示されない三角波発生装置に対する三角波用同期信号
とを一定の同期関係において発生して、それぞれの部分
に供給する。なお、図9の構成は、ソフトウェアによっ
ても実現することが可能である。
[0045] 27 is a distance-velocity calculation unit, in response to the synchronizing signal, the frequency data f 0, f 1, ..., a f L-1, distance and speed data (r 0, v 0), (r 1, v 1 ) ,, (r
L-1, v L-1 ) is output. The calculated distance and relative speed are obtained as peak values of this distance / speed data. Reference numeral 28 denotes a counter, which is a clock for the sample unit and the shift register, an opening / closing control signal for the gate unit, a synchronizing signal for the frequency discriminator and the distance / speed calculating unit,
A triangular wave synchronizing signal for a triangular wave generator (not shown) is generated in a constant synchronous relationship and supplied to each part. The configuration of FIG. 9 can also be realized by software.

【0046】図10は、本発明の実施例(2)を示した
ものであって、通常サンプリングを行って、大きなサイ
ズのFFTを行う場合の構成を例示している。図中にお
いて図9におけると同じものを同じ番号で示し、31は
標本化データの入力時刻を調整する時間シフト調整部、
32は離散フーリエ変換を行って周波数データを求める
離散フーリエ変換器である。
FIG. 10 shows an embodiment (2) of the present invention, and exemplifies a configuration in which normal sampling is performed and a large size FFT is performed. In the figure, the same parts as those in FIG. 9 are indicated by the same numbers, and 31 is a time shift adjusting unit for adjusting the input time of the sampling data,
Reference numeral 32 is a discrete Fourier transformer that performs discrete Fourier transform to obtain frequency data.

【0047】ゲート部25は、開閉制御信号に応じて、
N個の標本化データx0,1,…,x N-1 を出力する。時
間シフト調整部31は、歪み情報に応じて、標本化デー
タx 0,1,…,xN-1 を時間シフトして、それぞれy0,
3,, M-1 として出力し、それ以外のデータy1,
2,, M-2 には0を出力する。
The gate section 25 responds to the opening / closing control signal by
N sampled data x0,x1,…, X N-1 Is output. Time
The inter-shift adjuster 31 determines the sampling data according to the distortion information.
Tax 0,x1,…, XN-1 Time shift, and y0,
y3,,yM-1 , And other data y1,y
2,,yM-2 0 is output to.

【0048】離散フーリエ変換器32は、M個のデータ
0,0,0,x1,…,xN-1 から離散フーリエ変換を行
って、L個の周波数データf0,1,, L-1 を出力す
る。距離・速度算出部27は、周波数データf0,1,
, L-1 から、距離・速度データ(r0,0 ),(r1,
1, , (rL-1,L-1 )を出力する。
The discrete Fourier transformer 32 performs a discrete Fourier transform from the M pieces of data x 0, 0, 0, x 1, ..., X N-1 , and the L pieces of frequency data f 0, f 1 , . , f L-1 is output. The distance / speed calculation unit 27 uses the frequency data f 0, f 1, ...
, f L-1, from the distance / speed data (r 0, v 0 ), (r 1,
v 1 ) , ... , (r L-1, v L-1 ) are output.

【0049】図11は、本発明の実施例(3)を示した
ものであって、高速サンプリングを行って、通常のFF
Tを行う場合の構成を例示している。図中において図1
0におけると同じものを同じ番号で示している。
FIG. 11 shows an embodiment (3) of the present invention, in which high-speed sampling is performed to obtain a normal FF.
The structure when performing T is illustrated. In the figure
The same thing as in 0 is shown with the same number.

【0050】ゲート部25は、開閉制御信号に応じて、
N個の標本化データx0,1,…,x N-1 を出力する。時
間シフト調整部31は、歪み情報に応じて、標本化デー
タx 0,3,…,xN-1 を時間シフトして、M個のデータ
0,1,, M-1 として出力する。
The gate unit 25 responds to the opening / closing control signal by
N sampled data x0,x1,…, X N-1 Is output. Time
The inter-shift adjuster 31 determines the sampling data according to the distortion information.
Tax 0,x3,…, XN-1 Time shift, M data
y0,y1,,yM-1 Output as.

【0051】離散フーリエ変換器32は、M個のデータ
0,3,…,xN-1 から離散フーリエ変換を行って、L
個の周波数データf0,1,, L-1 を出力する。距離
・速度算出部27は、周波数データf0,1,, L-1
から、距離・速度データ(r 0,0 ),(r1,1,
, (rL-1,L-1 )を出力する。
The discrete Fourier transformer 32 has M data
x0,x3,…, XN-1 Discrete Fourier transform from
Frequency data f0,f1,,fL-1 Is output. distance
-The speed calculator 27 uses the frequency data f0,f1,,fL-1 
To distance / speed data (r 0,v0 ), (R1,v1 ),
,(RL-1,vL-1 ) Is output.

【0052】図10および図11において、時間シフト
調整部の内部の接続は、外部からの歪み情報によって変
更可能なものとする。例えば発振器の温度特性が既知の
場合、発振器の温度を逐次モニタする等の方法によっ
て、発振器の歪み特性を逐次知って、その情報をもと
に、時間シフト量を調整することによって、適応的に歪
みを補正することができる。
In FIGS. 10 and 11, the internal connection of the time shift adjusting section can be changed by the distortion information from the outside. For example, when the temperature characteristic of the oscillator is known, the distortion characteristic of the oscillator is sequentially known by a method such as sequentially monitoring the temperature of the oscillator, and the time shift amount is adjusted adaptively by adjusting the time shift amount based on the information. The distortion can be corrected.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、F
M−CWレーダにおいて、周波数変調器における電圧対
周波数変換特性の非直線性によって生じる、周波数変調
信号の歪みを、受信ビート信号に対するディジタル信号
処理によって補償することができる。
As described above, according to the present invention, F
In the M-CW radar, the distortion of the frequency modulation signal caused by the nonlinearity of the voltage-frequency conversion characteristic in the frequency modulator can be compensated by the digital signal processing on the received beat signal.

【0054】本発明では、ディジタル信号処理による方
法を用いているため、次のような各種の利点を有してい
る。 温度変動の影響を受けることなく、時間的に安定した
動作を行うことができる。 歪みの度合いが、温度特性等によって時間的に変動し
た場合でも、適応的に対応することが可能である。 PLAやDSP等を用いて補償回路を構成した場合に
は、ソフトウェアによってパラメータやアルゴリズムを
容易に改変することができる。 他のアナログ手段やディジタル信号処理手段との組み
合わせも容易に行うことができる。 将来、ディジタル素子の高速化や低価格化の実現によ
って、より質の高い安価な歪み補償装置の製作が可能と
なる。
Since the present invention uses the method based on digital signal processing, it has the following various advantages. It is possible to perform a stable operation over time without being affected by temperature fluctuations. Even if the degree of distortion varies with time due to temperature characteristics and the like, it is possible to adapt adaptively. When the compensating circuit is configured using PLA, DSP, etc., the parameters and algorithm can be easily modified by software. The combination with other analog means and digital signal processing means can be easily performed. In the future, it will be possible to manufacture a higher quality and cheaper distortion compensator by realizing higher speed and lower price of digital elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理的構成(1)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration (1) of the present invention.

【図2】本発明の原理的構成(2)を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration (2) of the present invention.

【図3】歪んだビート信号と歪みのないビート信号と
の、時間軸上の対比を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time-axis comparison between a distorted beat signal and an undistorted beat signal.

【図4】時間軸上における歪み補償を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating distortion compensation on the time axis.

【図5】通常サンプリングを行って、大きなサイズのF
FTを行う方法を示す図である。
FIG. 5: Regular sampling is performed to obtain a large size F.
It is a figure which shows the method of performing FT.

【図6】高速サンプリングを行って、通常のFFTを行
う方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a method of performing normal FFT by performing high-speed sampling.

【図7】時間シフト調整手段の動作(1)を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an operation (1) of the time shift adjusting means.

【図8】時間シフト調整手段の動作(2)を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an operation (2) of the time shift adjusting means.

【図9】本発明の実施例(1)を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an embodiment (1) of the present invention.

【図10】本発明の実施例(2)を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an embodiment (2) of the present invention.

【図11】本発明の実施例(3)を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an embodiment (3) of the present invention.

【図12】FM−CWレーダの基本的構成例を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing a basic configuration example of an FM-CW radar.

【図13】FM−CWレーダにおける各部信号を示す図
であって、(a)は相対速度0の場合を示し、(b)は
相対速度vの場合を示す。
13A and 13B are diagrams showing respective signals in the FM-CW radar, where FIG. 13A shows a case where the relative speed is 0, and FIG. 13B shows a case where the relative speed is v.

【図14】電圧対周波数変換特性と周波数特性との関係
を示す図であって、(a)は変調信号の電圧波形を示
し、(b)は電圧対周波数変換特性が線形の場合の電圧
対周波数変換特性、(c)は電圧対周波数変換特性が線
形の場合の周波数変調された信号、(d)は電圧対周波
数変換特性が非線形の場合の電圧対周波数変換特性、
(e)は電圧対周波数変換特性が非線形の場合の周波数
変調された信号をそれぞれ示す。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a voltage-frequency conversion characteristic and a frequency characteristic, wherein (a) shows a voltage waveform of a modulation signal, and (b) shows a voltage pair when the voltage-frequency conversion characteristic is linear. Frequency conversion characteristic, (c) a frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is linear, (d) a voltage-frequency conversion characteristic when the voltage-frequency conversion characteristic is non-linear,
(E) shows a frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is non-linear.

【図15】電圧制御発振器の電圧対周波数変換特性とビ
ート信号の歪みとの関係を示す図であって、(a)は電
圧対周波数変換特性が線形の場合の周波数変調された信
号、(b)は電圧対周波数変換特性が線形の場合のビー
ト信号、(c)は電圧対周波数変換特性が非線形の場合
の周波数変調された信号、(d)は電圧対周波数変換特
性が非線形の場合のビート信号をそれぞれ示す。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the voltage-frequency conversion characteristic of the voltage-controlled oscillator and the distortion of the beat signal, wherein (a) is a frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is linear; ) Is a beat signal when the voltage-frequency conversion characteristic is linear, (c) is a frequency-modulated signal when the voltage-frequency conversion characteristic is nonlinear, and (d) is a beat when the voltage-frequency conversion characteristic is nonlinear. Signals are shown respectively.

【図16】従来の変調歪み補正方法を例示する図であっ
て、(a)は補正回路の適用方法、(b)はアナログ補
正回路の構成、(c)はアナログ補正回路の作用をそれ
ぞれ示す。
16A and 16B are views illustrating a conventional modulation distortion correction method, wherein FIG. 16A shows a method of applying a correction circuit, FIG. 16B shows a configuration of an analog correction circuit, and FIG. 16C shows an operation of the analog correction circuit. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 標本化手段 2 係数乗算手段 3 周波数判別手段 4 距離・速度算出手段 5 離散フーリエ変換手段 6 時間シフト調整手段 1 sampling means 2 coefficient multiplication means 3 frequency discrimination means 4 distance / speed calculation means 5 discrete Fourier transform means 6 time shift adjustment means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 昌彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 伊佐治 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28号 富士通テン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Masahiko Shimizu Inventor Masahiko Shimizu 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu Limited (72) Inventor, Osamu Isaji 1-228 Gosho-dori, Hyogo-ku, Hyogo Prefecture Fujitsu Within Ten Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号を標本
化し、該標本化データから離散フーリエ変換によってビ
ート周波数を求めて物体までの距離と相対速度とを算出
するFM−CWレーダにおいて、 前記標本化データを時間軸上においてシフトすることに
よって、送信信号における周波数変調の歪みに基づくビ
ート信号の歪みを受信側においてディジタル信号処理に
よって補償することを特徴とするFM−CWレーダ。
1. A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, a beat signal between the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal is sampled, and the sampled data is sampled. In an FM-CW radar for calculating a distance to an object and a relative velocity by obtaining a beat frequency by a discrete Fourier transform from the above, by shifting the sampling data on the time axis, it is based on the distortion of frequency modulation in the transmission signal. An FM-CW radar, characterized in that distortion of a beat signal is compensated by digital signal processing on the receiving side.
【請求項2】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号を標本
化し、該標本化データから離散フーリエ変換によってビ
ート周波数を求めて物体までの距離と相対速度とを算出
するFM−CWレーダにおいて、 前記離散フーリエ変換の項数を標本化データの項数より
多くし、各標本化データの離散フーリエ変換入力時刻を
標本化された時刻からビート信号の歪みに応じてずらす
とともに、選択されなかった離散フーリエ変換入力を0
とすることによって、送信信号における周波数変調の歪
みに基づくビート信号の歪みを受信側においてディジタ
ル信号処理によって補償することを特徴とするFM−C
Wレーダ。
2. A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal is sampled, and the sampled data is sampled. In the FM-CW radar that calculates the beat frequency by the discrete Fourier transform from and calculates the distance to the object and the relative velocity, the number of terms of the discrete Fourier transform is made larger than the number of terms of the sampling data, and The discrete Fourier transform input time is shifted from the sampled time according to the distortion of the beat signal, and the unselected discrete Fourier transform input is set to 0.
The FM-C is characterized in that the distortion of the beat signal due to the distortion of the frequency modulation in the transmission signal is compensated by the digital signal processing on the receiving side.
W radar.
【請求項3】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号を標本
化し、該標本化データから離散フーリエ変換によってビ
ート周波数を求めて物体までの距離と相対速度とを算出
するFM−CWレーダにおいて、 前記離散フーリエ変換の項数を標本化データの項数より
少なくし、各標本化データの離散フーリエ変換入力時刻
を標本化された時刻からビート信号の歪みに応じてずら
すとともに、選択されなかった標本化データを捨てて離
散フーリエ変換を行うことによって、送信信号における
周波数変調の歪みに基づくビート信号の歪みを受信側に
おいてディジタル信号処理によって補償することを特徴
とするFM−CWレーダ。
3. A reflected signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal is received, a beat signal between the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal is sampled, and the sampled data is sampled. In the FM-CW radar that calculates the beat frequency by the discrete Fourier transform from and calculates the distance to the object and the relative velocity, the number of terms of the discrete Fourier transform is set to be smaller than the number of terms of sampling data, and Discrete Fourier Transform The input time is shifted from the sampled time according to the distortion of the beat signal, and the discrete Fourier transform is performed by discarding the unselected sampling data, and the beat based on the distortion of the frequency modulation in the transmitted signal. An FM-CW radar characterized in that signal distortion is compensated by digital signal processing on the receiving side.
【請求項4】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号の周波
数によって物体までの距離と相対速度とを算出するFM
−CWレーダにおいて、 前記ビート信号を標本化する標本化手段(1)と、 該各標本化データに該ビート信号の歪みに対応する係数
を乗算する係数乗算手段(2)と、 該補正された標本化データから離散フーリエ変換によっ
てビート周波数を求める周波数判別手段(3)と、 該求められたビート周波数から物体までの距離と相対速
度とを算出する距離・速度算出手段(4)とを設けたこ
とを特徴とするFM−CWレーダ。
4. A distance to an object by receiving a reflection signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal, and by the frequency of a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal. FM to calculate relative velocity
-In a CW radar, sampling means (1) for sampling the beat signal, coefficient multiplication means (2) for multiplying each of the sampled data by a coefficient corresponding to the distortion of the beat signal, and the corrected A frequency discriminating means (3) for obtaining a beat frequency from the sampled data by a discrete Fourier transform and a distance / velocity calculating means (4) for computing a distance to the object and a relative velocity from the obtained beat frequency are provided. An FM-CW radar characterized by the following.
【請求項5】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号の周波
数によって物体までの距離と相対速度とを算出するFM
−CWレーダにおいて、 前記ビート信号を標本化する標本化手段(1)と、 該標本化データから離散フーリエ変換によってビート周
波数を求める該標本化手段(1)より多い項数を有する
離散フーリエ変換手段(5)と、 該離散フーリエ変換手段(5)の入力から前記ビート信
号の歪みに対応して選択して前記標本化データを入力す
るとともに、選択されない入力に0を入力する時間シフ
ト調整手段(6)と、 前記求められたビート周波数から物体までの距離と相対
速度とを算出する距離・速度算出手段(4)とを設けた
ことを特徴とするFM−CWレーダ。
5. A distance to an object is obtained by receiving a reflection signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal, and by a frequency of a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal. FM to calculate relative velocity
-In a CW radar, sampling means (1) for sampling the beat signal, and discrete Fourier transform means having a larger number of terms than the sampling means (1) for obtaining a beat frequency from the sampled data by discrete Fourier transform (5) and a time shift adjusting means for inputting the sampling data by selecting corresponding to the distortion of the beat signal from the input of the discrete Fourier transforming means (5) and inputting 0 to an unselected input ( An FM-CW radar comprising: 6) and a distance / speed calculation means (4) for calculating a distance to an object and a relative speed from the obtained beat frequency.
【請求項6】 周波数変調された連続信号からなる送信
信号に基づく物体からの反射信号を受信して、該受信信
号と前記送信信号を分岐した信号とのビート信号の周波
数によって物体までの距離と相対速度とを算出するFM
−CWレーダにおいて、 前記ビート信号を標本化する標本化手段(1)と、 該標本化データから離散フーリエ変換によってビート周
波数を求める該標本化手段(1)より少ない項数を有す
る離散フーリエ変換手段(5)と、 前記標本化手段(1)の出力から前記ビート信号の歪み
に対応して選択して前記離散フーリエ変換手段(5)に
入力するとともに、選択されない出力を捨てる時間シフ
ト調整手段(6)と、 前記求められたビート周波数から物体までの距離と相対
速度とを算出する距離・速度算出手段(4)とを設けた
ことを特徴とするFM−CWレーダ。
6. A distance to an object is obtained by receiving a reflection signal from an object based on a transmission signal composed of a frequency-modulated continuous signal and by a frequency of a beat signal of the reception signal and a signal obtained by branching the transmission signal. FM to calculate relative velocity
-In a CW radar, sampling means (1) for sampling the beat signal, and discrete Fourier transform means having a smaller number of terms than the sampling means (1) for obtaining beat frequencies from the sampled data by discrete Fourier transform (5) and a time shift adjusting means for selecting an output from the sampling means (1) corresponding to the distortion of the beat signal and inputting it to the discrete Fourier transform means (5), and discarding an unselected output ( An FM-CW radar comprising: 6) and a distance / speed calculation means (4) for calculating a distance to an object and a relative speed from the obtained beat frequency.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002082164A (en) * 2000-09-07 2002-03-22 Nec Corp Frequency-modulated radar and frequency modulating method for the radar
DE112005000763B4 (en) * 2004-05-11 2011-09-29 Murata Mfg. Co., Ltd. radar system

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