JPH09127239A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランダムノイズを適宜に混合させ、所望の測
距性能を得る。 【解決手段】 パルス信号送出部１はパルス信号を周期
的に送出し、その反射波を反射パルス信号受信部２で連
続的に受信する。受信信号は混合部１０で入力されたラ
ンダムノイズ信号と混合されてリミッタアンプ４に出力
される。リミッタアンプ４で混合信号を正負に対応した
２値化信号に変換される。２値化信号はサンプリング部
５でサンプリングパルスに応じてサンプリングされる。
加算部６は各サンプリング点で各々の受信信号によるサ
ンプリング信号を所定の回数で加算する。判定部７はそ
の加算値から受信信号の強度を判定しノイズレベル制御
部１１にノイズレベルの制御信号を出力する。そして適
宜な加算値が出力されると、２点のピーク値およびその
前後の加算値を直線で結んだ交点を受信時刻として時間
遅れを算出する。これにより物標の遠近を問わない測距
効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、周期的に送出し
たパルス信号を連続的に受信し、受信した信号をサンプ
リングし、各サンプリング点で信号のサンプリング値を
加算した加算値より、物標の距離を検出するレーダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーダ装置としては、例えば図８
に示すようなものがある。パルス信号送出部１は電磁
波、光もしくは音波などのパルス信号を周期的に送出
し、物標にあたり反射してくる反射波を反射パルス信号
受信部２で連続的に受信する。この受信信号はＳＴＣ制
御部９にゲイン制御されたゲイン制御部３で増幅された
のち、リミッタアンプ４でロジックレベルに変換され、
正負に対応した２値化信号に変換される。サンプリング
部５では２値化された受信信号をサンプリングパルスに
応じてサンプリングする。

【０００３】加算部６は各サンプリング点で各々の受信
信号によるサンプリング信号をパルス信号の出力回数分
ずつ加算し加算値を記憶する。これにより物標による反
射波が抜き出される。判定部７０は加算値から２点のピ
ーク値およびその前後のサンプリング加算値を読み出し
直線で結び、その交点を反射波の受信時刻としてパルス
信号を送出してから物標による反射波を受信するまで所
要の時間Ｔを算出する。制御部８０はパルス信号送出部
１にパルス信号の送出開始のスタート信号を出力する一
方、リミッタアンプ４、判定部７０、ＳＴＣ制御部９に
も動作開始の信号を出力しそれらのタイミング合わせを
させるようになっている。

【０００４】図９は各種信号のタイミングチャートであ
る。送出パルス（１）は、パルス信号送出部１が制御部
８０からのスタート信号を受けて送出したパルス信号
で、一回の検出には時間間隔をおきながら数千ないし数
万個が出力される。受信パルス信号（２）は、反射パル
ス信号受信部２においてパルス信号が物標に反射され受
信されるべき受信信号であり、物標の距離に対応して送
出パルス信号に対し時間Ｔｄ遅れている。但し通常は多
くのノイズを含み歪んだ波形となっている。サンプリン
グパルス（３）は、パルス信号が送出されてから反射波
が検出されるまでの時間Ｔｄをカウントするための信号
であり、パルス信号の送出開始に同期して、間隔Δｔ毎
にリミッタアンプ４で生成される。

【０００５】サンプリング加算出力（４）は、加算部６
において一回の検出における各サンプリング点で連続し
て受信した信号の２値化信号を加算した結果である。ピ
ーク検出（５）は、判定部７０が加算部６の加算出力か
ら２つのピーク値とその前後の加算値を直線で結ぶ交点
を反射波の受信時刻としてパルス信号が送出されてから
の時間遅れＴの算出に用いられ、時間Ｔの算出はサンプ
リング点の位置と間隔Δｔにより算出される。次回の検
出もこれと同様に一回の検出に送出したパルスの回数分
で受信信号を加算することにより行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーダ装置にあっては、例えば物標が近距離にあっ
て受信信号の強度が大きい場合に加算部６の加算出力が
飽和しないように受信感度を低くし、また遠距離におい
て受信信号の強度が小さい場合にはＳ／Ｎ比を稼ぐため
受信感度を高くする必要がある。すなわち受信信号の強
度が大きい場合に図９に示すサンプリング加算出力
（４）において、加算点のピーク値が飽和しないように
受信感度を低くし、受信信号の強度が小さい場合にはよ
り小さい信号まで受信するため受信感度を高くすること
が求められている。

【０００７】このため、ＳＴＣ制御部９からは、図１０
に示すように送出パルスがスタートされた時点から、ゲ
イン制御部３の増幅率を低い状態から徐々に大きく変化
させていくようにＳＴＣ制御信号がゲイン制御部３に出
力されている。しかしこの方式では次のような問題を引
き起こしている。

【０００８】すなわち、図１１に示すように送出パルス
（１）をパルス信号送出部１から送出されると、ＳＴＣ
制御信号はＳＴＣ制御部９から制御部３に加えられる。
しかしこのとき、ゲイン制御部３の出力にこの制御信号
が漏れてしまうと、ＳＴＣ制御信号と受信信号を同時に
リミッタアンプ４で増幅することになり、リミッタアン
ブ４からは図１１の（４）に示すような（２）の受信信
号に（３）のＳＴＣ制御信号が重なった波形の２値信号
が出力される。この結果、（５）に示すサンプリング時
期毎の加算は本来の受信信号のサンプリング、加算では
なく、図１１の（６）のようにＳＴＣ制御信号を加えた
信号のサンプリング、加算を行なってしまう。

【０００９】そして、ゲイン制御部３、リミッタアンプ
４の増幅周波数帯域は受信信号の帯域を最も増幅するよ
うに設計され、ＳＴＣ制御信号の繰り返し周期は送出パ
ルス信号の繰り返し周期と同一であるため、リミッタア
ンプ４はゲイン制御部３の出力から漏れるＳＴＣ制御信
号と微弱な受信信号を同様に増幅してしまう。このため
漏れたＳＴＣ制御信号より受信信号が小さいと漏れ信号
に埋もれてしまう。こうなると、ＳＴＣ制御信号のみを
リミッタアンプで増幅することになり、加算出力は送出
パルスの受信信号ではなく、ＳＴＣ制御信号のみをサン
プリング、加算することとなってしまう。

【００１０】これを防ぐためには、ゲイン制御部３に加
えられるＳＴＣ制御信号をフィルタで帯域制限すること
が考えられるが、帯域制限によるＳＴＣ制御信号の漏れ
防止策では、急峻なＳＴＣ制御信号がゲイン制御手段に
加えられなくなることにつながる。こうなると送出パル
スを送出した後、すみやかにゲイン制御手段のゲインを
上げていくことができず、結果的に、遠方の感度が悪く
なり、受信信号が受信されなくなる。この発明は、上記
従来の問題点に鑑み、電磁波、光、もしくは音波パルス
信号を送出し、その反射波を連続的に受信して、サンプ
リングをし加算をするレーダ装置において、部標の遠近
を問わず安定した距離検出ができるレーダ装置を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、電
磁波、光もしくは音波などのパルス信号を周期的に外部
へ出力する送出手段と、前記パルス信号が物標に反射し
てくる方向からの信号を連続的に受信する受信手段と、
前記受信手段による受信信号を２値化する２値化手段
と、前記２値化手段が出力する２値化信号をサンプリン
グするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によ
るサンプリング点毎のサンプリング値を、前記送出手段
によるパルス信号の所定の送出回数分ずつ加算する加算
手段と、前記加算手段の加算値間を所定の近似式で結ぶ
ことによって近似曲線を求め、該近似曲線のピーク位置
に対応する前記パルス信号の送出タイミングからの時間
遅れより前記物標の距離を算出する判定手段とを備える
レーダ装置において、ランダムノイズを発生するランダ
ムノイズ発生手段と、ランダムノイズのレベルを制御す
るノイズレベル制御手段と、前記制御手段が出力するラ
ンダムノイズを前記受信信号に混合する混合手段とを設
けたものとした。

【００１２】そして、前記判定手段は、前記加算手段の
加算値に応じてランダムノイズの制御信号を出力し、前
記ノイズレベル制御手段は、該制御信号に基づきランダ
ムノイズの振幅を制御し前記受信信号の強度に対応した
レベルのランダムノイズを出力することが望ましい。ま
た、前記ノイズレベル制御手段は、前記送信手段がパル
ス信号を送出した時から時間経過に応じた大きさのラン
ダムノイズ信号を出力することもできる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、受信信号にレベル制御された
ランダムノイズを混合させることにより、加算手段で
は、受信信号がないサンプリング点においてノイズが支
配的なため、０と１の出現確率はほぼ５０％となり、加
算値が加算回数の１／２となる。そして受信信号が存在
するサンプリング点では、受信信号とレベルの制御され
たノイズが同時に存在するため、受信信号のレベルによ
り加算回数の１／２から加算回数値までの加算値が得ら
れる。したがってランダムノイズのレベルを制御するこ
とにより、物標が近距離の場合加算値が飽和することな
く、物標が遠距離の場合、高感度受信ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を実施例
により説明する。図１は本発明の第１の実施例の構成を
示す。パルス信号送出部１は電磁波、光もしくは音波な
どのパルス信号を周期的に送出し、その反射波を反射パ
ルス信部２で連続的に受信する。受信信号は混合部１０
で入力されたランダムノイズ信号と混合されてリミッタ
アンプ４に出力される。その混合信号はリミッタアンプ
４でロジックレベルに変換され正負に対応した２値化信
号に変換される。２値化信号はさらにサンプリング部５
においてサンプリングパルスに応じてサンプリングされ
る。

【００１５】加算部６は各サンプリング点で各々の受信
信号によるサンプリング信号をパルス信号の出力回数分
ずつ加算し、加算値を記憶する。判定部７は加算部６の
加算出力から受信信号の強度を判定しノイズレベル制御
部１１にノイズレベルの制御信号を出力する。そして適
宜な加算出力が加算部６から出力されると、加算部６か
ら２点のピーク値およびその前後のサンプリング加算値
を読み出し直線で結んだ交点を反射波の受信時刻として
パルス信号を送出してから物標による反射波を受信する
まで時間遅れＴを算出する。ノイズレベル制御部１１は
判定部７からの出力信号に基づいてランダムノイズ発生
部１２からのランダムノイズ信号を制御し適宜なレベル
のランダムノイズ信号を混合部１０に出力する。制御部
８はパルス信号送出部１にパルス信号の送出開始のスタ
ート信号を出力する一方、サンプリング部５、判定部７
にも動作開始の信号を出力しタイミングを合わせるよう
になっている。

【００１６】次に、ランダムノイズを加えた受信信号の
検出原理について説明する。まず図２の（１）は、ラン
ダムノイズ発生部１２で発生するランダムノイズを示
し、振幅ｃを有する。このランダムノイズ信号は判定部
７の制御でアッテネータなどの構成によりノイズレベル
制御部１１で（２）に示すようにノイズの振幅を可変さ
せる。（３）は、混合部１０に入力される受信パルス信
号である。（４）は、混合部１０で受信信号にランダム
ノイズ信号を加えたときの混合信号である。

【００１７】まず、図３の（１）に示すように受信信号
のレベルがランダムノイズのレベルより大きい場合を考
える。ランダムノイズレベルより強度の大きい受信信号
の混合信号（１）はリミッタアンプ４に入力される。こ
こで、信号の正負に対応した２値信号に変換される。２
値化信号さらにサンプリング部５で一定距離に対応した
間隔でサンプリングされる。受信信号がないサンプリン
グ点では、ノイズが支配的なため、０と１の出現確率は
各々ほぼ５０％となり、Ｎ回加算されると加算値がＮ／
２しか得られないのに対し、受信信号のあるサンプリン
グ点では、ノイズより受信信号のレベルが支配的とな
り、１の出現確率はほぼ１００となりＮ付近までの加算
値が得られる。しかし受信信号レベルがランダムノイズ
レベルより大きいと、図３の（３）に示すように、加算
部６でＮ回まで加算される加算値が飽和してしまう。後
述するように受信信号のピーク点を求めるため加算値の
２点つづを直線で結び、交点を求めるが、図３の（４）
のように４点とも加算回数Ｎとなるため交点を算出する
ことができなくなる。

【００１８】しかしランダムノイズレベルを図４の
（１）のように受信信号のレベルに合わせて可変させて
混合させると、受信信号がないサンプリング点では、ノ
イズのため１と０の出現確率はそれぞれ５０％となり、
Ｎ回加算されると図４の（３）のようにこれらの点では
加算値が加算回数Ｎの１／２となる。受信信号が存在す
るサンプリング点では、受信信号とノイズが同時に存在
するため１と０の出現確率は受信信号のレベルよりＮ／
２からＮまでの加算値が得られる。そして図４の（４）
のようにこの加算値の２点つづを直線で結び、交点Ｒを
受信時刻とすることができ、この交点Ｒをピーク点とし
てパルス信号送出との時間差Ｔにより物標の距離を検知
することができる。このようにノイズの振幅を可変する
ことにより、受信信号のピーク点を正確に求めることが
できる。

【００１９】次に距離の検出を含めてランダムノイズの
制御を図５のフローチャートに基づいて説明する。ま
ず、ステップ１００において、ランダムノイズ発生部１
２でノイズレベルとしてのノイズ振幅の初期設定を行な
う。これは後で、受信信号に合わせて制御されるので、
大きくても、小さくても構わない。次にステップ１０１
で、制御部８からのスタート信号によりパルス信号送出
部１が周期的にパルス信号を送出し、反射パルス信号受
信部２はその反射信号を連続的に受信する。

【００２０】ステップ１０２では、受信信号にランダム
ノイズ信号を混合部１０において混合させる。その混合
信号をリミッタアンプ４でロジックレベルに変換され正
負に対応した２値化信号に変換される。２値化信号はさ
らにサンプリング部５においてサンプリング信号にした
がってサンプリングされる。そのサンプリング値を加算
部６で各サンプリング点毎に例えば１００００回数まで
を加算する。

【００２１】次にステップ１０３では、判定部７におい
て各サンプリング点のうち加算値が最大値のもの（ピー
ク）を探す。その加算値の大きさをステップ１０４でチ
ェックする。最大値が９０００より小さい場合、受信信
号レベルが小さ過ぎると判断して、ステップ１０５にお
いて、判定部７がランダムノイズの振幅を減少する制御
信号をノイズレベル制御部１１に出力してステップ１０
１に戻る。また最大値が９０００より大きい場合には、
受信信号レベルが大き過ぎるので、ステップ１０６で、
判定部７がランダムノイズの振幅を増加する制御信号を
ノイズレベル制御部１１に出力してステップ１０１に戻
る。一致する場合は所望のＳ／Ｎ比が得られているの
で、ステップ１０７で、判定部７はノイズレベル制御部
１１にランダムノイズの振幅を維持する制御信号を出力
する。そして加算部６の加算出力から２点のピーク値と
その前後の加算値を直線で連結しその交点を反射波の受
信時刻としてパルス信号が送出されてからの時間遅れを
計測し物標の距離を検出する。ステップ１０８では、距
離測定の終了信号の検出を行ない、これを検出するまで
上記処理を繰り返して行なう。本実施例は、以上のよう
に構成され、受信信号にレベル制御されたランダムノイ
ズを混合させることにより、サンプリング点で適宜Ｓ／
Ｎ比が得られ、物標の遠近に問わず距離検出ができる。

【００２２】図６は第２の実施例を示す。この実施例は
第１の実施例における判定部７、制御部８及びノイズレ
ベル制御部１１の代わりに判定部７’、制御部８’及び
ノイズレベル制御部１１’を用い、さらに時間制御部１
３を加えた構成である。その他の構成は第１の実施例と
同様である。制御部８’はパルス信号送出部１にパルス
信号を出力するためスタート信号を出力すると同時に、
サンプリング部５、判定部７’、時間制御部１３にも作
動信号を出力する。時間制御部１３は作動信号を受ける
とノイズレベル制御部１１’にランダムノイズレベルの
制御信号を出力する。ノイズレベル制御部１１’がその
制御信号に基づきランダムノイズレベルを時間経過とと
もに減少するように制御を行なう。

【００２３】送信パルス信号を送出した時、物標が至近
距離に存在する場合、物標からの反射信号レベルの大き
く、また信号は短時間で受信される。このとき時間制御
手段１３、ノイズレベル制御手段１１’によりランダム
ノイズの振幅は大きい状態ではあるため第１の実施例で
説明したように受信信号は飽和することなく受信信号と
ノイズが混合され後続の信号処理により加算処理され
る。また、遠距離からの微弱な信号はある時間が経過し
てから受信され、Ｓ／Ｎ比も小さい。このとき受信信号
に混合されるランダムノイズの振幅は時間の経過ととも
に小さくなっているため、遠距離からの反射信号にラン
ダムノイズの混合によるＳ／Ｎ比を悪化させることなく
微弱な信号を検知できる。

【００２４】また時間制御部１３からの制御信号のノイ
ズレベル制御部１１’、混合部１０への時間制御信号の
影響については、まず混合部１０の出力信号は受信信号
と図７に示す時間にしたがって減衰するランダムノイズ
信号の混合である。この受信信号とランダムノイズ信号
の混合信号をサンプリング部５でサンプリングし、加算
部６で加算を行なっているが、図７の信号はランダムノ
イズのため、混合信号を正、負に対応した２値信号を加
算し記憶したとき１サンプリングごとの値はランダムで
ある。したがって、図７の時間制御信号のエンベロープ
の影響はサンプリング、加算を行なうことによりランダ
ム信号となり、影響を受けないで済む。この結果、従来
のレーダ装置で問題となった時間制御信号により正常な
加算値が得られないという問題も解決される。本実施例
は、以上のように構成され、受信信号に受信時間の経過
に伴なって振幅が変化するランダムノイズを混合し、そ
の受信信号とノイズの混合値から距離を算出するように
したため、第１の実施例と同様の効果が得られるととも
に、ＳＴＣ制御のようなエンベロープの影響を受けられ
なくなる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、受
信信号にレベル制御されたランダムノイズを混合させる
ことにより、加算手段では、受信信号がないサンプリン
グ点においてノイズが支配的なため、０と１の出現確率
はほぼ５０％となり、加算値が加算回数の１／２とな
る。そして受信信号が存在するサンプリング点では、受
信信号とレベルの制御されたノイズが同時に存在するた
め、受信信号のレベルにより加算回数の１／２から加算
回数値までの加算値が得られる。したがってランダムノ
イズのレベルを制御することにより、物標が近距離の場
合加算値が飽和することなく、物標が遠距離の場合、高
感度受信ができる。これにより信頼性の高い距離検出が
実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】ランダムノイズ信号と受信信号の関係を示す図
である。

【図３】ランダムノイズ信号が小さいときの加算出力を
示す図である。

【図４】受信パルス信号に適宜なランダムノイズ信号を
混合させたときのピーク検出の説明図である。

【図５】制御の流れを示すフローチャートである。

【図６】第２の実施例の構成を示すブロック図である。

【図７】ランダムノイズの説明図である。

【図８】従来のレーダ装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】各信号のタイミングチャートである。

【図１０】ＳＴＣ波形を示す図である。

【図１１】他の信号のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ パルス信号送出部（送出手段） ２ 反射パルス信号受信部（受信手段） ３ ゲイン制御部 ４ リミッタアンプ（２値化手段） ５ サンプリング部（サンプリング手段） ６ 加算部（加算手段） ７、７’ 判定部（判定手段） ８、８’ 制御部 ９ ＳＴＣ制御部 １０ 混合部（混合手段） １１、１１’ ノイズレベル制御部（ノイズレベル制
御手段） １２ ランダムノイズ発生部（ランダムノイズ発生手
段） １３ 時間制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁波、光もしくは音波などのパルス信
   号を周期的に外部へ出力する送出手段と、前記パルス信
   号が物標に反射してくる方向からの信号を連続的に受信
   する受信手段と、前記受信手段による受信信号を２値化
   する２値化手段と、前記２値化手段が出力する２値化信
   号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプ
   リング手段によるサンプリング点毎のサンプリング値
   を、前記送出手段によるパルス信号の所定の送出回数分
   ずつ加算する加算手段と、前記加算手段の加算値間を所
   定の近似式で結ぶことによって近似曲線を求め、該近似
   曲線のピーク位置に対応する前記パルス信号の送出タイ
   ミングからの時間遅れより前記物標の距離を算出する判
   定手段とを備えるレーダ装置において、ランダムノイズ
   を発生するランダムノイズ発生手段と、ランダムノイズ
   のレベルを制御するノイズレベル制御手段と、前記制御
   手段によるレベル制御されたランダムノイズを前記受信
   信号に混合する混合手段とを設けたことを特徴とするレ
   ーダ装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、前記加算手段の加算値
   に応じてランダムノイズレベルの制御信号を出力し、前
   記ノイズレベル制御手段は、該制御信号に基づきランダ
   ムノイズのレベルを制御し前記受信信号の強度に対応し
   たレベルのランダムノイズを出力することを特徴とする
   請求項１記載のレーダ装置。
3. 【請求項３】 前記ノイズレベル制御手段は、前記送出
   手段がパルス信号を送出した時から時間経過に応じた大
   きさのランダムノイズを出力することを特徴とする請求
   項１記載のレーダ装置。