JPH0720233A - 車間距離測定装置 - Google Patents

車間距離測定装置

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JPH0720233A
JPH0720233A JP16344993A JP16344993A JPH0720233A JP H0720233 A JPH0720233 A JP H0720233A JP 16344993 A JP16344993 A JP 16344993A JP 16344993 A JP16344993 A JP 16344993A JP H0720233 A JPH0720233 A JP H0720233A
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JP
Japan
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frequency
modulation
wave
beat
signal
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Withdrawn
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JP16344993A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Takigawa
能史 瀧川
Hiroshi Ugawa
洋 鵜川
Masaaki Minamino
政明 南野
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 FM−CW波を発射波として車両前方に送信
し、前方車両で反射した受信波を該発射波と混合してビ
ート信号を生成し、該ビート信号を周波数分析して該前
方車両との車間距離を測定する装置において、前方車両
が複数存在しても正確な変調周波数のピークの組合せを
見出して車間距離及び速度の測定を行う。 【構成】 発射波に無変調部分を設けて送信し、受信波
から周波数解析して該無変調部分と変調周波数上昇部分
と変調周波数下降部分の各ビート周波数を検出し、該変
調周波数上昇部分と変調周波数下降部分の各ビート周波
数を組み合わせて該無変調部分のビート周波数を含む組
合せを正しいものと判定して車間距離及び速度の測定を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車間距離測定装置に関
し、特にFM−CW波を利用して前方車両との車間距離
を測定する装置(測距装置)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5はFM−CW波を用いた従来より良
く知られている車間距離測定装置を概略的に示したもの
で、図6はこの車間距離測定装置を搭載した車両と前方
車両20との関係を平面図で示したものである。
【0003】電波発信装置21より送信されたFM−C
W波は、例えば前方車両20が存在する時にはその前方
車両20で反射して来て電波受信装置22で受信され
る。
【0004】そして、ミキサー(図示せず)でミキシン
グすることにより波形発射波と受信波のビート周波数を
求めて前方車両20との車間距離(及び相対速度)を測
定した信号を出力するものである。
【0005】図7はミキシング波形の時間変化を示した
もので、同図(a)の実線は発射波(三角形状に周波数
変調された電磁波)を示しており、車両等の電波反射物
体により反射し且つその物体が移動物体であるならばド
ップラー効果により点線で示すような周波数が遷移した
受信波となる。
【0006】これらの波をミキシングすると同図(b)
に示すようにビート周波数の波形が得られる。このビー
ト信号周波数fb は下記の原理式(1)により電波反射
物体の距離と速度にそれぞれ相当する距離周波数fr
速度周波数fd の和又は差で表される。
【0007】 fb =(4△f・fm/C)R±(2fo/C)V (1) 但し、V:レーダーセンサに対する反射物体の相対速度
〔m/sec〕 R:レーダーセンサから反射物体までの距離〔m〕 C:光速〔m/sec〕 △f:周波数変調幅〔Hz〕 fm :変調周波数〔Hz〕 fo :レーダー搬送波周波数〔Hz〕
【0008】ここで、変調波周波数上昇側のビート周波
数をfup、同下降側ビート周波数をfdnとすると、 fr=0.5(fup+fdn)、fd=0.5(fup−fdn) (2) となり、式(1)と(2)により、 V=(C/2fo )fd、R=(C/4△f・fm)fr (3) であり、この式(3)式により電波反射物体の距離Rと
速度Vが求められることになる。
【0009】このようなFM−CW方式の車間距離測定
装置では、発射波と受信波のビート信号に対して周波数
解析を行う。この周波数解析とは、図8に示すように、
周波数変調パターンにおける周波数が上昇する部分と周
波数が下降する部分とで、各々FFT(高速フーリェ変
換)等を用いて周波数の解析を行うことを示し、車両な
どの電波反射物体の速度と距離に相当する周波数ピーク
の存在位置を解析する。その後、変調波の上昇/下降両
側でピークの組合せを見出し、上記の原理式(1)〜
(3)より電波反射物体の距離と速度を算出している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例において
は、図9に示すように反射物体とそれに対応するピーク
周波数が物体1と物体2とに関し上昇側と下降側とで識
別されるときには、正確にピークの組合せが行えるが、
通常はピークと物体の対応は識別されない。
【0011】即ち、ピークが上昇側と下降側とで各々n
個存在する際のピークの組合せはn!(nの階乗=n×
(n−1)×(n−2)×・・・×3×2×1)通り存
在する。また反射物体の状況に応じて、上昇側または下
降側でピークが重なることがあり、変調波の両側でピー
ク数が同一でない場合も存在する。
【0012】従って、単純に上昇側と下降側の低い周波
数順にピークを組合わせたのでは「正確な組合せ」とは
いえず(図10参照)、変調波の上昇側のピーク周波数
と下降側のピーク周波数の組合せが正確であることが上
記の式(1)〜(3)の条件であり、この条件を満たし
ていないときは反射物体に対する速度及び距離の計算が
不可能となる。
【0013】そこで過去のデータ等を用いて物体に対す
る変調波の両側のピーク位置の推定を行い、ピークと物
体の対応を識別する等の情報処理を行う必要があった。
【0014】このピークの組合せ処理では、変調波の片
側のピーク位置に基づいて、ある範囲を設定し、変調波
の他方に対してその範囲内にあるピークと組合わせる等
の処理も行われているが、この処理では、別々の物体に
対応するピークが接近して存在する際は間違った組合せ
を行ってしまうことがある。
【0015】また、無変調パルス方式の測定方式では上
記組合せ処理が不要な反面、その原理より車などに相当
する電波反射物体の距離しか測定されず、更には、複数
の物体を識別するのが困難である。
【0016】このように、電波反射物体が複数存在する
場合には、そのピークの組合せは多数存在するので、正
しい組合せを見出す処理は極めて複雑であり、間違った
組合せにより誤情報を出力する可能性が高い(図10参
照)。
【0017】よって本発明は、FM−CW波を発射波と
して車両前方に送信し、前方車両で反射した受信波を該
発射波と混合してビート信号を生成し、該ビート信号を
周波数分析して該前方車両との車間距離を測定する装置
において、前方車両が複数存在しても正確な変調周波数
のピークの組合せを見出して車間距離及び速度の測定を
行うことを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る車間距離測定装置ではFM−CW方式
の利点と無変調パルス方式の利点を用いて、その無変調
方式によって得られる距離情報に基づいて、FM−CW
方式のピークの組合せ処理を行うことにより、より正確
な周波数ピークの組合せ処理を行い、且つその処理自体
も簡略されることにより、処理系の応答性速度の向上を
図ろうとするものである。
【0019】このため、本発明に係る車間距離測定装置
においては、発射波に無変調部分を設けて送信し、受信
波から周波数解析して該無変調部分と変調周波数上昇部
分と変調周波数下降部分の各ビート周波数を検出し、該
変調周波数上昇部分と変調周波数下降部分の各ビート周
波数を組み合わせて該無変調部分のビート周波数を含む
組合せを正しいものと判定して車間距離の測定を行う様
にしている。
【0020】
【作用】これを図1に示す原理波形図により説明する
と、本発明の車間距離測定装置では同図(a)に示すよ
うな従来の三角形状の変調波MWに同図(b)に示すよ
うな無変調部分NMを設けて発射波とする。
【0021】このような発射波の周波数分布は図2に示
すようになり、変調波MWの周波数は同図(a)に示す
ように上昇するものと、同図(b)に示すように下降す
るものとが発生するのは上述の通りであるが、本発明の
場合には更に同図(c)に示すように周波数がシフトし
ない無変調部分が発生することとなる。
【0022】従って、このような発射波が前方車両によ
って反射されて戻ってくると、やはり受信波に無変調部
分NMが存在しており、この受信波と発射波とのビート
周波数から正確なピークの組合せを求める。
【0023】正確なピークの組合せ処理としては、まず
無変調部分のビート周波数fr を解析しておく。次いで
変調部の個々の側、上昇側で解析された周波数fupと下
降側で解析された周波数fdnをランダムに組合せ、上記
の式(2)と同じ下記の式(4)に代入して、fr を算
出し、予め解析されているfr と比較する。 fr=0.5(fup+fdn),fd=0.5(fup−fdn) (4)
【0024】そして、この内のビート周波数fr と同じ
周波数を含む組合せが正しい組合せであるので、その組
合せで式(4)より速度を算出することができる。
【0025】
【実施例】図3は、本発明に係る車間距離測定装置の実
施例をブロック図で示したものであり、図中、1は送信
アンテナ、2は送信回路、3はVCO(電圧制御発振
器)を含む変調回路、4は受信アンテナ、5は受信回
路、そして、6はミキサーを示しており、送信回路2と
変調回路3とで図5に示した電波発信装置21に対応し
ており、受信回路5は同じく電波受信装置22に対応し
ている。
【0026】また、変調回路3に与える信号は信号生成
回路8によって生成され、この信号生成回路8は同期信
号生成回路9からのクロック信号を常に受けており、更
にROM又はRAMから成る変調パターン記憶部11に
記憶されている三角形状と直線部から成る変調パターン
を受けて図4に示すような変調波を生成している。
【0027】また、ミキサー6の出力信号は、復調回路
7に与えられる様になっており、この復調回路7の出力
信号は復調信号分離回路12に与えられて信号分離され
更にディジタル信号として周波数解析・信号処理部13
に送られ、その解析結果がCPU10に与えられて測定
信号を出力するものである。
【0028】尚、変換回路12も同期信号生成回路9か
らの同期信号を受ける様に構成されている。
【0029】次に上記の実施例の動作を図4に示した波
形図を参照して以下に説明する。尚、図4(a)は図3
に示した変調回路3の出力信号の波形を示しており、
図4(b)は同じく復調回路7の出力信号の波形を示
している。
【0030】まず、この測定装置では、CPU10が変
調パターン記憶部11に対して変調パターンの出力を指
示すると記憶部11からは図4(a)に示すような変調
波の谷部分に無変調部分NMを含む変調信号データを信
号生成回路8に出力する。
【0031】これを受けて信号生成回路8では変調信号
データをアナログ信号に変換し、変調回路(VCO)
3へ送り、その三角形状+直線部の周波数変調を行って
送信回路2及び送信アンテナ1を介して送信する。尚、
これらの変調パターンはCPU等によりプログラム型可
変データとしてもよい。
【0032】受信アンテナ4で受信された受信波は、受
信回路5により電磁波が電気信号に変換されミキサー6
で、発射波とその受信波の合成が行われる。この合成さ
れた信号は復調回路7へ送られ、そこでビート信号に
変換される。
【0033】このビート信号は復調信号分離回路12
において、同期信号生成回路9からの同期信号に基づき
無変調部分(ビート周波数fr)と変調部分の上昇側(ビ
ート周波数fr−fd)と下降側(ビート周波数fr+fd)
とについて各々周波数分離し、その情報を周波数解析・
信号処理部13へ送る。
【0034】この周波数解析・信号処理部13では、こ
れら無変調部分と変調部分の上昇側及び下降側部分とに
対してFFT演算を行うことより、車間距離及び速度に
応じた周波数にスペクトラムのピークが存在する(図2
参照)。
【0035】この場合のピークの正確な組合せ処理につ
いては上述したが、FFT解析された変調部の上昇側ビ
ート周波数fupと下降側ビート周波数fdnをランダムに
組合せて上記の式(2)又は(4)に代入して、fr
算出する。
【0036】そして、この内のビート周波数fr と無変
調部分のビート周波数fr とが一致したとき、そのピー
クの組合せは正しい組合せであるので、その組合せで式
(4)より速度を算出することができる。
【0037】この場合、上記の原理式(1)〜(3)に
より、その変調波の一方のピーク周波数と反対側のピー
ク周波数は、車の距離に応じた距離周波数と、速度に応
じた速度周波数の和または差により各々構成されている
ので、予め車両毎に完全に識別でき、同時に、正確に車
両毎の速度を算出することができる。
【0038】また同時にそのピーク数が車の台数を表し
ているので車の台数をも正確に得られる。
【0039】この測定装置の正確な出力情報をもとに、
アクチュエータ等を用いて車間距離警報を運転手など人
体に関知させる等の装置へ与えられる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車間
距離測定装置によれば、発射波に無変調部分を設けて送
信し、受信波から周波数解析して該無変調部分と変調周
波数上昇部分と変調周波数下降部分の各ビート周波数を
検出し、該変調周波数上昇部分と変調周波数下降部分の
各ビート周波数を組み合わせて該無変調部分のビート周
波数を含む組合せを正しいものと判定して車間距離及び
速度の測定を行うように構成したので、正確且つ高速に
車間距離や車速の測定を行うことができる。
【0041】また、予め車両毎に完全に識別でき、同時
に、正確に車両毎の速度を算出することができると共
に、そのピーク数が車の台数を表しているので車の台数
をも正確に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車間距離測定装置の原理を説明す
るための波形図である。
【図2】本発明に係る車間距離測定装置において周波数
解析した例を示した波形図である。
【図3】本発明に係る車間距離測定装置の実施例を示し
たブロック図である。
【図4】本発明に係る車間距離測定装置の送受信波形図
である。
【図5】従来から一般的に知られたFM−CW波を用い
た車間距離測定装置を概略的に示したブロック図であ
る。
【図6】図5に示した車間距離測定装置を平面的に示し
たブロック図である。
【図7】従来例の送受信波形図である。
【図8】変調周波数のスペクトラムを示した波形図であ
る。
【図9】変調周波数のピークとそれに対応する物体が識
別できるときの周波数スペクトラムを示した波形図であ
る。
【図10】変調周波数のピークとそれに対応する物体が
識別できないときの周波数スペクトラムを示した波形図
である。
【符号の説明】
1 送信アンテナ 2 送信回路 3 変調回路 4 受信アンテナ 5 受信回路 6 ミキサー 7 復調回路 8 信号生成回路 9 同期信号生成回路 10 CPU 11 変調パターン記憶部 12 復調信号分離回路 13 周波数解析・信号処理部 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FM−CW波を発射波として車両前方に
    送信し、前方車両で反射した受信波を該発射波と混合し
    てビート信号を生成し、該ビート信号を周波数分析して
    該前方車両との車間距離を測定する装置において、 該発射波に無変調部分を設けて送信し、該受信波から周
    波数解析して該無変調部分と変調周波数上昇部分と変調
    周波数下降部分の各ビート周波数を検出し、該変調周波
    数上昇部分と変調周波数下降部分の各ビート周波数を組
    み合わせて該無変調部分のビート周波数を含む組合せを
    正しいものと判定して車間距離の測定を行うことを特徴
    とした車間距離測定装置。
JP16344993A 1993-07-01 1993-07-01 車間距離測定装置 Withdrawn JPH0720233A (ja)

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Effective date: 20000905