JPH09178839A - 距離検出装置 - Google Patents

距離検出装置

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JPH09178839A
JPH09178839A JP34185495A JP34185495A JPH09178839A JP H09178839 A JPH09178839 A JP H09178839A JP 34185495 A JP34185495 A JP 34185495A JP 34185495 A JP34185495 A JP 34185495A JP H09178839 A JPH09178839 A JP H09178839A
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JP
Japan
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distance
phase difference
relative speed
signal
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP34185495A
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English (en)
Inventor
Jiro Tsuchiya
次郎 土屋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射断面積が小さい物体を想定して最大検出
範囲を設定すると、最大検出範囲外の反射断面積の大き
な物体の反射波が受信されてその位相差は位相検出器の
測定可能範囲の上限を超えてしまい、検出距離を誤って
しまう。 【解決手段】 距離検出手段M1で送信信号と受信信号
の位相差に基づいて対象物までの距離を求める。相対速
度検出手段M2は、送信信号と受信信号のドップラ周波
数に基づいて対象物の相対速度の情報を検出する。選定
手段M3は、位相差に対応する複数の距離の中から上記
相対速度の情報に基づいて1つの距離を対象物までの距
離として選定する。位相差が±π(rad)までの範囲の領
域と±π(rad)を超えた領域とで位相差に対応する距離
が複数存在するが、2つの領域では接近する場合及び離
間する場合の位相差の変化方向が異なっているため、相
対速度情報に基づいて2つの領域のうちいずれであるか
を知ることができ、正確な距離を求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、距離検出装置に関
し、送信信号を発射し、対象物で反射した信号を受信し
て送信信号と受信信号の位相差から対象物までの距離を
検出する距離検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、連続波(CW)を用い、送信
波と受信波の位相差を測定することにより距離を求め、
受信波のドップラ周波数を測定することにより移動体の
相対速度を求めるCWレーダがある。
【0003】例えば、特開昭47−7271号公報に
は、周波数差のある2周波の連続波を送信し、送信波と
受信波の2つのドップラ周波数の位相差から距離を求め
ることにより、検知距離を拡大する2周波CWレーダが
記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】2周波CWレーダで
は、2つのドップラ周波数の位相差φ、2周波の周波数
差ΔF、光速Cから距離Rを次式により求める。 R=C・φ/(4π・ΔF) つまり、2周波の周波数差ΔFの設定により最大検知距
離Rmax が設定される。
【0005】しかし、位相差検出器で測定可能な位相差
は正弦波では±π(rad)までであるため、位相差φがこ
の範囲±2π(rad)を超えるとこの位相差φから一義的
に距離Rを確定できなくなる。ミリ波等の電波を用いた
レーダの場合、検出領域は検知対象物の反射特性に大き
く依存し、反射断面積が大きい物体ほど遠方の対象物の
反射波が受信されて検知エリアが拡がる。
【0006】従って、送受信特性から検出領域を決定す
る際に、検知対象物の中で反射断面積が小さい物体(例
えば樹木)を想定して最大検出範囲を設定すると、最大
検出範囲外の反射断面積の大きな物体(例えば大型トラ
ック)の反射波が受信されてその位相差は位相検出器の
測定可能範囲の上限を超えてしまい、検出距離を誤って
しまう。
【0007】逆に、反射断面積の大きな物体を想定して
最大検出範囲を設定すると、この最大検出範囲内の反射
断面積の小さな物体の反射波の強度が小さくSN比が低
下するために検出もれが生じるという問題があった。本
発明は上記の点に鑑みなされたもので、相対速度情報を
利用して位相差から得られる複数の距離の中から1つの
距離を選定することにより、対象物までの距離を誤りな
く正確に検出する距離検出装置を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、図1に示す如く、所定方向に送信信号を発射し、対
象物で反射された信号を受信して、距離検出手段M1で
上記送信信号と受信信号の位相差に基づいて対象物まで
の距離を求める距離検出装置において、上記送信信号と
受信信号のドップラ周波数に基づいて対象物の相対速度
の情報を検出する相対速度検出手段M2と、上記位相差
に対応する複数の距離の中から上記相対速度の情報に基
づいて1つの距離を対象物までの距離として選定する選
定手段M3とを有する。
【0009】位相差が±π(rad)までの範囲の領域と±
π(rad)を超えた領域とで位相差に対応する距離が複数
存在するが、上記2つの領域では接近する場合及び離間
する場合の位相差の変化方向が異なっているため、相対
速度情報に基づいて2つの領域のうちいずれであるかを
知ることができ、正確な距離を求めることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図2は本発明装置の一実施例のブ
ロック図を示す。同図中、発振器11は周波数f0 の正
弦波の発振信号を出力し、発振器12は周波数ΔF/2
の正弦波の発振信号を出力する。上記の2つの発振信号
は送信ミキサに供給され、ここで混合されて周波数f1
(=f0 +ΔF/2)と周波数f2 (=f0 −ΔF/
2)との2周波の送信信号とされ、送信アンテナ15か
ら放射される。
【0011】対象物10で反射された反射信号は受信ア
ンテナ16で受信され、この受信信号は受信ミキサ17
に供給される。受信ミキサ17には方向性結合器14で
分岐された送信信号が供給されており、ここで送信信号
と受信信号とが混合されてドップラ周波数(ビート信
号)が得られる。このドップラ周波数は周波数分離器1
8に供給される。
【0012】周波数分離器18は供給されるドップラ周
波数を送信周波数f1 のドップラ周波数成分Fd1 と、
送信周波数f2 のドップラ周波数成分Fd2 とを周波数
分離して位相差検出器21に供給すると共に、一方のド
ップラ周波数成分Fd2 (又はFd1 )をF/Vコンバ
ータ22に供給する。
【0013】位相差検出器21は2つのドップラ周波数
成分Fd1 とFd2 との位相差を検出して、この位相差
に略比例した電圧の信号を出力する。この位相差検出信
号には対象物との距離情報が含まれており、位相差検出
信号はA/Dコンバータ23でディジタル化されてマイ
クロコンピュータ24に供給される。
【0014】また、F/Vコンバータ22は対象物の相
対速度情報を含んだドップラ周波数成分Fd2 を周波数
/電圧変換する。ここで得られた電圧信号はA/Dコン
バータ23でディジタル化されてマイクロコンピュータ
24に供給される。マイクロコンピュータ24はディジ
タル化されて供給される位相差検出器21出力、F/V
コンバータ22出力から対象物との距離及び相対速度を
算出し、これらの情報から対象物が自車両に衝突する危
険性があるか否かを判断し、衝突の危険性が高いときに
はエアバック等の乗員保護装置25を作動させて乗員の
危険を回避する。
【0015】図3はマイクロコンピュータ24が実行す
る距離検出処理のフローチャートを示す。同図中、ステ
ップS10では相対速度情報であるドップラ周波数成分
Fd 2 の周波数電圧変換値FD、及び位相差φをA/D
コンバータ23より読み込む。次にステップS20で今
回読み込んだ位相差φt から前回読み込んだ位相差φ
t-1 を減算して位相差変化量Δφを算出する。
【0016】この後、ステップS30では位相差変化量
Δφが0未満で位相差つまり距離が減少傾向か否かを判
別する。Δφ<0で距離が減少傾向の場合はステップS
40に進み、Δφ≧0で距離が増大傾向の場合はステッ
プS50に進む。ステップS40では相対速度情報FD
から相対速度Vが正で対象物10が接近中か否かを判別
し、V>0つまり対象物10が接近中であれば距離が減
少傾向であること(ステップS30の判別)と矛盾がな
いのでステップS60に進み、V≦0つまり対象物10
が接近中でなければ距離が減少傾向であることと矛盾す
るのでステップS70に進む。
【0017】ステップS50では相対速度情報FDから
相対速度Vが負で対象物10が離反中か否かを判別し、
V<0つまり対象物10が離反中であれば距離が増大傾
向であること(ステップS30の判別)と矛盾がないの
でステップS60に進み、V≦0つまり対象物10が離
反中でなければ距離が増大傾向であることと矛盾するの
でステップS70に進む。
【0018】ここで、位相差φと対象物10の距離との
関係は、図4に実線で示す如くなる。同図中、対象物ま
での距離Rが0から最大検知距離Rmax までの領域Iは
位相差φの増大に従って距離Rが増大する。この領域I
が検知範囲である。また、対象物までの距離RがRmax
から2・Rmax までの領域IIでは特性が折り返し、位相
差φの減少に従って距離Rが増大する。
【0019】つまり、距離が減少傾向で対象物が接近
中、又は距離が増大傾向で対象物が離反中であればステ
ップS60に進み、対象物10が領域Iに存在すると認
識し、次式により距離Rを求める。 R=C・φ/(4π・ΔF) また、距離が減少傾向で対象物が離反中、又は距離が増
大傾向で対象物が接近中であればステップS70に進
み、対象物10が領域IIに存在すると認識し、距離Rに
誤りであることを表わす所定値Rerr を設定する。上記
のステップS60又はS70を実行後はステップS10
に進み、ステップS10〜S70を繰り返す。
【0020】なお、本実施例では対象物が接近中か離反
中かを判別すれば良いので直接相対速度情報FDから判
別を行っているが、例えばステップS10の後に相対速
度情報FDが表わすドップラ周波数Fd2 から相対速度
Vを算出しても良い。図5(A),(B)は本発明装置
を衝突検出センサとして適用した車両の平面図,背面図
を示す。同図中、車両30の右側の前部ピラー(Aピラ
ー)31,後部ピラー(Bピラー)32夫々の中に2周
波CWレーダの受信アンテナ41,送信アンテナ42が
取り付けられており、車両の左側の前部ピラー33,後
部ピラー34夫々の中に2周波CWレーダの受信アンテ
ナ43,送信アンテナ44が取り付けられている。2周
波CWレーダの検出領域は梨地部45,46に示す如く
車両30から例えば数メートルの範囲であり、車両30
の左右側方よりの衝突検出を行う。
【0021】図5(B)においてはピラー31〜34内
にアンテナを取り付けているが、この他にも図6(A)
に示す如く、サイドプロテクタ51,52内にアンテナ
41〜44を取り付けても良く、また、図6(B)に示
す如く、ルーフ53の縁部にアンテナ41〜44を取り
付けても良い。
【0022】なお、図5(A),(B)に示す受信アン
テナ41,43、送信アンテナ42,44の代りに送受
信アンテナを設けても良く、上記実施例に限定されな
い。また、ステップS70では領域IIの対象物の距離R
にRerr を設定しているが図4の特性に従って位相差φ
に基づいてRmax から2・Rmax までの距離を設定する
ことも可能であり、上記実施例に限定されない。
【0023】
【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明は、
所定方向に送信信号を発射し、対象物で反射された信号
を受信して、上記送信信号と受信信号の位相差に基づい
て対象物までの距離を求める距離検出装置において、上
記送信信号と受信信号のドップラ周波数に基づいて対象
物の相対速度の情報を検出する相対速度検出手段と、上
記位相差に対応する複数の距離の中から上記相対速度の
情報に基づいて1つの距離を対象物までの距離として選
定する選定手段とを有する。
【0024】位相差が±π(rad)までの範囲の領域と±
π(rad)を超えた領域とで位相差に対応する距離が複数
存在するが、上記2つの領域では接近する場合及び離間
する場合の位相差の変化方向が異なっているため、相対
速度情報に基づいて2つの領域のうちいずれであるかを
知ることができ、正確な距離を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明装置のブロック図である。
【図3】距離検出処理のフローチャートである。
【図4】距離と位相差との関係を示す図である。
【図5】本発明装置を適用した衝突検出センサを説明す
るための図である。
【図6】本発明装置を適用した衝突検出センサを説明す
るための図である。
【符号の説明】
10 対象物 11,12 発振器 13,17 ミキサ 14 方向性結合器 15 送信アンテナ 16 受信アンテナ 18 周波数分離器 21 位相差検出器 22 F/Vコンバータ 23 A/Dコンバータ 24 マイクロコンピュータ 25 乗員保護装置 M1 距離検出手段 M2 相対速度検出手段 M3 選定手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定方向に送信信号を発射し、対象物で
    反射された信号を受信して、上記送信信号と受信信号の
    位相差に基づいて対象物までの距離を求める距離検出装
    置において、 上記送信信号と受信信号のドップラ周波数に基づいて対
    象物の相対速度の情報を検出する相対速度検出手段と、 上記位相差に対応する複数の距離の中から上記相対速度
    の情報に基づいて1つの距離を対象物までの距離として
    選定する選定手段とを有することを特徴とする距離検出
    装置。
JP34185495A 1995-12-27 1995-12-27 距離検出装置 Pending JPH09178839A (ja)

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JP34185495A JPH09178839A (ja) 1995-12-27 1995-12-27 距離検出装置

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Cited By (6)

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EP4310542A1 (en) 2022-07-20 2024-01-24 Fujitsu Component Limited Detection device and detection method

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