JPH09211111A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で生成できる疑似雑音符号系列を
用いて、目標物体の検出及び計測精度を向上する。 【解決手段】 ＰＮジェネレータ１２からの疑似雑音信
号によって帯域を拡散された電波を送信部１３から送信
し、該電波に基づく物体１０からの反射波を受信部１７
で受信し、該受信信号と前記疑似雑音信号との相関を検
出して前記物体を検出するレーダ装置において、目標距
離に位相を合わせた時に、他の距離からの反射波に対す
る位相が「０」となるような符号“１”を、ＰＮジェネ
レータ１２の基となるＭ系列の“１”が最も長く続く箇
所に付加し、目標距離以外の他の距離からの反射波のキ
ャリア周波数の成分を「０」として、目標距離の物体１
０を検出及び計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散技
術を用いて物体の存在検出、相対速度測定及び物体まで
の測距を行うレーダ装置に関し、特に自動車用レーダと
して使用されるレーダ装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、スペクトル拡散方式のレー
ダ装置には、発生させた疑似雑音符号（以下、「ＰＮ符
号」という。）列によって帯域拡散した電波を発射し、
物体までの距離の往復時間に相当する位相差のＰＮ符号
で、受信信号を逆拡散して、その相関を調べることで上
記物体の検出を行っていた。

【０００３】このようなＰＮ符号を発生させるためのＰ
Ｎジェネレータとしては、 １．自己相関関数において、位相差が「０」以外である
時、充分小さい値を持つこと。 ２．ＰＮ符号の発生が簡易であること。 ３．発生させるＰＮ符号に周期性を持つこと。 のような特性が要求される。従来では、これらの要求を
満たす符号として、線形帰還シフトレジスタを組み合わ
せて発生する系列（以下、「ＬＦＳＲ系列」という）、
例えばＭ系列等があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置で
用いられるＬＦＳＲ系列の自己相関値は、いかなる位相
差においても有限の値を持ち、最大値付近の自己相関値
の高まりを示すメインローブ以外のサイドローブは、必
ず非「０」となる。レーダ装置において、ＰＮ符号の上
記サイドローブの存在は、遠方の物体からの弱いレベル
のエコーを近接物体からのサイドローブによって隠して
しまうことにつながっていた。このため、従来の装置で
は、目的の距離以外の物体から強いレベルの反射波が存
在する場合、この反射波に対して逆拡散するＰＮ符号の
位相が異なっていても、近接物体からの反射波や、回り
込みの影響により、誤判断を引き起こす可能性があっ
た。

【０００５】例えば、図４に示すように、レーダ装置を
搭載した物体（車両Ａ）が発射した電波は、複数の物体
（車両Ｂ，Ｃ）で反射し、車両Ａに戻ってくるものとす
る。この場合には、車両Ｂが車両Ｃよりも車両Ａに近い
と、車両Ｂの反射波が強くなる。図５（ａ），（ｂ）
は、従来のＰＮ符号を用いた場合の図４の各車両Ｂ，Ｃ
からの反射波に対する相関値を表した図である。図５に
おいて、縦軸は相関値で、横軸は位相差で目標までの距
離に相当する。ここで、位相差ａの時、すなわち図４に
示す車両Ａ，Ｂ間の距離Ｌ1を、電波が往復する時間に
相当する位相差のＰＮ符号で逆拡散した時に、車両Ｂか
らの反射波に対する相関値のピークが現れる（図５
（ａ）参照）。また、位相差ｂの時、すなわち図４に示
す車両Ａ，Ｃの距離Ｌ2を、電波が往復する時間に相当
する位相差のＰＮ符号で逆拡散した時に、車両Ｃからの
反射波に対する相関値のピークが現れる（図５（ｂ）参
照）。しかし、車両Ｂからの反射波は、レベルが強いた
め、車両Ｃの相関ピークに匹敵する程度の相関値は、０
以外の位相差の全てで現れることがある。そして、相関
検出の閾値が車両Ｃの相関ピークのレベルに設定されて
いる場合には、車両Ｂの反射波の相関値が位相差全域
で、閾値を越えることになる。

【０００６】従って、実際の測定では、近距離に強い反
射波を持つ物体が存在することや、送信信号の一部が受
信信号に漏洩してしまって、送信側から受信側へ電波が
回り込むこと等が原因で強いレベルのサイドローブが生
じ（電波の回り込み）、これらの干渉波の存在によっ
て、遠方の物体の検出、距離や相対速度の計測が困難に
なるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で生成できる疑似雑音符号系列を用い
て、目標物体の検出及び計測精度を向上できるレーダ装
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】上記目的を達成するた
め、本発明では、疑似雑音信号によって帯域を拡散され
た電波を送信し、該電波に基づく物体からの反射波を受
信し、該受信信号と前記疑似雑音信号との相関を検出し
て前記物体を検出するレーダ装置において、前記疑似雑
音信号の中の特定位置に特定論理の値を挿入し、該疑似
雑音信号を発生させる疑似雑音信号発生手段を備えたレ
ーダ装置が提供され、目的の距離での物体の検出及び計
測を行う。

【０００９】請求項２，３では、疑似雑音符号は、連続
した位相差のうちの所定位相差から始まる区間で、前記
電波の回り込み又は反射波の少なくとも一方に対する相
関値が「０」となるように設定され、目的の距離以外の
他の距離からの反射波のキャリア周波数の成分を「０」
とし、目的の距離の物体を検出及び計測する。請求項４
では、疑似雑音符号は、線形帰還シフトレジスタを組み
合わせて発生する系列に１チップのハイレベル又はロー
レベルを付加した系列からなり、簡単な構成で生成でき
る疑似雑音符号系列を用いて物体を検出及び計測する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係るレーダ装置を図１乃
至図３の図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係
るレーダ装置の一実施例の概略構成を示すブロック図で
ある。図において、本実施例のレーダ装置は、各種制御
及び入力する信号に対する演算処理を行う演算処理部１
１と、演算処理部１１に接続されてＰＮ符号を発生させ
るＰＮジェネレータ１２と、直接拡散方式によって帯域
拡散された電波を送信する送信部１３と、送信用アンテ
ナ１４と、演算処理部１１及びＰＮジェネレータ１２に
接続されてＰＮ符号を所定時間遅延させて出力する遅延
回路１５と、受信用アンテナ１６と、物体１０からの反
射波を受信して逆拡散する受信部１７と、受信信号をダ
ウンコンバートするダウンコンバータ１８とから構成さ
れている。なお、送信用アンテナ１４と受信用アンテナ
１６は、サーキュレータ、その他の手段で送受信共用に
することも可能である。

【００１１】ＰＮジェネレータ１２は、演算処理部１１
の制御により、ＰＮ符号の中の特定位置に特定論理の値
を挿入して、自己相関値が部分的に「０」となるＰＮ符
号系列を発生させている。本発明に係るＰＮジェネレー
タでは、干渉の原因とレーダ装置の使用目的によって、
２通りのＰＮ符号系列の発生方法における実施例があ
る。つまり、実施例１としては、要素として論理値
“１”（２進数のハイレベルを表す要素）を、特定のＬ
ＦＳＲ符号に付加する方法であり、実施例２としては、
要素として論理値“１”又は“０”（２進数のローレベ
ルを表す要素で、“−１”と表す場合もある）を、特定
のＬＦＳＲ符号に付加し、さらに距離に応じて複数種類
の本発明に係る符号を選択して使用する方法である。

【００１２】表１は、レーダ装置の使用目的と、本発明
に係る符号の関係を示したものである。

【００１３】

【表１】 図２は、図１に示したＰＮジェネレータの構成を示すブ
ロック図である。図において、ＰＮジェネレータは、直
列に接続される線形帰還シフトレジスタＲ1〜Ｒn（ｎは
シフトレジスタの任意の段数）と、各シフトレジスタＲ
1〜Ｒnと接続されるスイッチＳ1と、スイッチＳ1及びシ
フトレジスタＲ1と接続される排他的ＯＲ回路ＸＯＲ
と、クロック信号を発生するクロック発生回路Ｃと、ク
ロック発生回路Ｃ及び各シフトレジスタＲ1〜Ｒnと接続
されるスイッチＳ2と、スイッチＳ2及びシフトレジスタ
Ｒnと接続されるスイッチＳ3から構成されている。

【００１４】シフトレジスタＲ1〜Ｒnは、スイッチＳ2
を介して入力するクロック発生回路Ｃからのクロック信
号によって同期がとられるとともに、排他的ＯＲ回路Ｘ
ＯＲから入力する論理値を順次シフトしている。スイッ
チＳ1は、Ｍ系列を生成できる結線パターンに応じて、
内部に設けられた所定のスイッチ素子をオン状態にし
て、所定のシフトレジスタからの出力を排他的ＯＲ回路
ＸＯＲに出力している。

【００１５】排他的ＯＲ回路ＸＯＲは、スイッチＳ1を
介して所定シフトレジスタからの出力の排他的論理和を
演算し、その演算結果である論理値をシフトレジスタＲ
1に出力している。スイッチＳ2は、クロック発生回路Ｃ
からの同期用のクロック信号を各シフトレジスタＲ1〜
Ｒnに出力するとともに、論理値“１”又は“０”をス
イッチＳ3に出力している。

【００１６】スイッチＳ3は、シフトレジスタＲnから入
力するＰＮ符号の中の特定位置に、スイッチＳ2からの
論理値１チップを挿入してＰＮ符号系列を生成し、上記
ＰＮ符号系列を送信部１３及び遅延回路１５に出力して
いる。送信部１３では、入力するＰＮ符号によって広帯
域に拡散された高周波信号が生成されており、上記高周
波信号は、送信用アンテナ１４を介し、電波として送信
される。なお、例えば本実施例のレーダ装置を一般の自
動車に用いた場合には、送信部１３で生成される信号
は、レーダとして最適な周波数を有するミリ波帯の信
号、例えば６０ＧＨzの高周波信号である。

【００１７】一方、遅延回路１５は、演算処理部１１の
制御により、入力したＰＮ信号を所定時間だけ遅延させ
て受信部１７に出力している。上記送信された電波は、
例えば所定距離だけ離れた物体１０に到達し、物体１０
によって反射され、受信アンテナ１６を介し、受信信号
として受信部１７に受信される。受信部１７は、上記受
信信号を遅延回路１５からのＰＮ信号で逆拡散して相関
をとっている。ここで、相関がとれた場合には、受信部
１７は、中間周波数帯に鋭いピークが立った信号を出力
する。

【００１８】ダウンコンバータ１８は、受信部１７から
入力する中間周波数帯の信号を、図示しない複数のミキ
サによって数段に分けて低周波数に変換して、演算処理
部１１に出力している。演算処理部１１は、ダウンコン
バータ１８からのパルス信号の入力によって相関がとれ
たことを確認して、物体の存在を検出している。また、
演算処理部１１は、受信信号とＰＮ符号の相関がとれる
ように、遅延回路によるＰＮ符号の出力を所定時間遅延
させるように制御している。また、演算処理部１１は、
例えばダウンコンバータ１８からのパルス信号が立ち上
がり始めから消え始めの中間の遅延時間を距離情報と
し、上記距離情報に応じて相関のとれた物体との距離を
測距している。さらに、演算処理部１１は、例えば設定
した中心周波数に対して、計測された周波数のドップラ
ーシフト量及びドップラーシフト方向を求めて、相関の
とれた物体の移動方向及び相対速度を検出している。

【００１９】次に、表１中の２つの実施例の発生方法に
ついて説明する。実施例１では、相関ピーク値を持つ位
相差「０」から１チップだけ離れた位相から、相関値が
「０」である状態が最も長く続く符号の生成方法を述べ
る。図２に示したＰＮジェネレータを実施例１の発生方
法に用いる場合には、スイッチＳ3は、ＬＦＳＲ系列１
周期毎に、特定の箇所でシフトレジスタの位相シフトを
停止させ、スイッチＳ2からの論理値“１”を挿入し、
その後、再び位相シフトを行う。

【００２０】ＬＦＳＲ系列のうち、代表的なＭ系列を一
例として挙げると、以下のようになる。なお、この実施
例１では、シフトレジスタの段数を８とした場合には、
Ｍ系列を生成できる結線パターンは、［８，４，３，
２］、［８，６，５，３］、［８，６，５，２］、
［８，５，３，１］、［８，６，５，１］、［８，７，
６，１］、［８，７，６，５，２，１］、［８，６，
４，３，２，１］の８通りである。

【００２１】この８個のシフトレジスタＲ1〜Ｒ8のＭ系
列は、周知のごとく、値“１”が８個連続して出力され
る箇所が含まれている。そこで、実施例１のＭ系列にお
いて、スイッチＳ3は、この“１”が最も連続している
箇所に、要素として論理値“１”を１個付加する。これ
により、受信部１７では、ピーク値から１チップ離れた
位相差から（シフトレジスタの数）−１、すなわち７個
の論理値“０”（位相差）が連続して現れる。なお、上
記結線パターンに要素として“１”を付加した系列を、
順番に系列１、系列２、…、系列８と呼ぶことにする。

【００２２】受信部１７において、相関が「０」になる
位相差では、物体が全く検出されないから、例えばチッ
プレートが２４ＭＨzの場合、目標物体の前後４３．７
ｍにある干渉源からの影響を受けないことを示してい
る。次に、実際のレーダとしての動作を図４の場合に基
づいて説明する。実施例１では、図３（ａ）に示すよう
に、位相差ａで車両Ｂからの反射波の相関ピークが現れ
るのは、図５（ａ）と同様であるが、相関ピークから位
相差をずらすと、しばらくの区間は相関値が「０」とな
る。従って、車両Ｃからの反射波の相関ピークが現れる
位相差ｂにおいては、図５（ｂ）に示すように、車両Ｂ
の反射波の影響が現れなくなる。

【００２３】従って、実施例１では、目標距離に位相を
合わせた時に、他の距離からの反射波に対する位相が
「０」となるような符号“１”を、ＰＮジェネレータの
基となるＭ系列の“１”が最も長く続く箇所に付加する
ので、目標距離以外の他の距離からの反射波のキャリア
周波数の成分を「０」とし、目標距離の物体を検出及び
計測することができる。

【００２４】なお、実施例１では、相関値が連続して
「０」となる区間をのばす場合には、シフトレジスタの
数を増やせば良い。次に、図２に示したＰＮジェネレー
タを実施例２の発生方法に用いる場合について説明す
る。なお、この場合には、スイッチＳ3は、特定の箇所
でシフトレジスタの位相シフトを停止させ、スイッチＳ
2からの論理値“１”又は“０”（又は“−１”）を、
ＬＦＳＲ系列に挿入することで、相関ピーク値を持つ位
相差「０」から１チップだけ離れた位相から、相関値が
「０」である状態が３要素以上続く符号を得る。

【００２５】実施例２では、送信部１３からの回り込み
に当たる位相差、すなわち距離０ｍ付近において、相関
値が「０」になる符号の発生方法を述べる。なお、上記
付近の意味は、レーダ装置において、位相差は離散値で
はないため、相関値は連続的に変化するためである。つ
まり、本実施例では、干渉源の存在する位相差だけでな
く、前後１チップにおいても、相関値を「０」にしてお
く必要がある。

【００２６】ＬＦＳＲ系列のうち、代表的なＭ系列を一
例として挙げると、以下のようになる。なお、この実施
例２では、シフトレジスタの段数を６とした場合には、
Ｍ系列を生成できる結線パターンは、［６，１］、
［６，５，２，１］、［６，５，３，２］の３通りであ
る。実施例２では、この３通りの系列の全てについて、
任意の箇所に論理値“１”又は“０”を１つ挿入し、位
相を変化させた場合の自己相関値を求める。実施例２に
用いるＰＮ符号は、このうち、自己相関値が３要素以上
連続して“０”が現れる系列であり、２３通りの系列が
これに該当する。この自己相関値が３要素以上連続する
要素付加系列の位相差と、自己相関値の関係を表２から
表６に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】 これにより、位相差が１２に至るまで、自己相関値が３
要素以上連続して「０」となる区間（表２中の下線部）
を持つ系列（系列１，３，１３，２２）が存在するの
で、各位相差において表中の系列を選択して測定を行え
ば、位相差「１」から「１２」において、回り込みの影
響をレーダ装置は受けなくなる。

【００３２】受信部１７において、相関が「０」になる
位相差では、物体が全く検出されないから、例えばチッ
プレートが２４ＭＨzの場合、目標物体の前後６８．７
５ｍの範囲まで回り込みの影響なく測定が可能である。
次に、実施例２のレーダ装置を用いて連続的に回り込み
を影響を受けずに測定を行う手順を説明する。

【００３３】まず、測定したい距離を予め決定し、その
測定距離に応じて回り込みを消すように予め記憶してあ
る系列を選択する。なお、本実施例では、系列１→系列
３→系列２２→系列１３の順番で系列を用いれば、位相
差「１２」まで至ることができる。次に、帰還する線を
選び、論理値“１”又は“０”を所定の箇所に挿入し、
その間はシフトレジスタの位相シフトを一時的に停止さ
せる。そして、論理値“１”又は“０”の挿入後は、再
びＬＦＳＲ系列を１周期発生させる。

【００３４】ＰＮジェネレータ１２は、受信側で発生さ
せるＰＮ符号の位相差を、上記測定距離に相当する位相
差に設定する。送信部１３からＰＮ符号を送信し、受信
部１７で反射波を受信し、ＰＮ符号の相関を上記反射波
とＰＮ符号との間でとり、物体の有無、相対速度を計測
する。従って、実施例２では、線形帰還シフトレジスタ
を組み合わせた簡単な構成で発生した系列に１チップの
“１”又は“０”を付加して符号系列を生成するので、
回り込みに対するキャリア周波数の成分を「０」とし、
目標距離の物体の検出に与える回り込みの影響を取り除
くことが可能となる。

【００３５】なお、実施例２でも、相関値が連続して
「０」となる区間をのばす場合には、実施例１と同様に
シフトレジスタの数を増やせば、回り込みの影響を受け
ずに測定できる範囲をのばすことができる。また、本実
施例では、ＬＦＳＲ系列にＭ系列を用いたが、本発明は
これに限らず、例えばＧｏｌｄ系列、Ｋａｓａｍｉ系
列、ＪＰＬ（Jet Prpulsion Laboratories）系列等を用
いることも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、疑似
雑音信号によって帯域を拡散された電波を送信し、該電
波に基づく物体からの反射波を受信し、該受信信号と前
記疑似雑音信号との相関を検出して前記物体を検出する
レーダ装置において、前記疑似雑音信号の中の特定位置
に特定論理の値を挿入し、該疑似雑音信号を発生させる
疑似雑音信号発生手段を備えたので、簡単な構成で生成
できる疑似雑音符号系列を用いて、目標物体の検出及び
計測精度を向上できる。

【００３７】請求項２，３では、疑似雑音符号は、連続
した位相差のうちの所定位相差から始まる区間で、前記
電波の回り込み又は反射波の少なくとも一方に対する相
関値が「０」となるように設定されるので、目標距離以
外の他の距離からの反射波のキャリア周波数の成分を
「０」とし、目標距離の物体を検出及び計測できる。請
求項４では、疑似雑音符号は、線形帰還シフトレジスタ
を組み合わせて発生する系列に１チップのハイレベル又
はローレベルを付加した系列からなるので、簡単な構成
で生成できる疑似雑音符号系列を用いて物体を検出及び
計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーダ装置の一実施例の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示したＰＮジェネレータの構成を示すブ
ロック図である。

【図３】実施例１における自己相関関数と位相差の関係
を示す関係図である。

【図４】自動車に搭載されたレーダ装置の動作を説明す
るための模式図である。

【図５】従来例における自己相関関数と位相差の関係を
示す関係図である。

【符号の説明】

１０ 物体（自動車） １１ 演算処理部 １２ ＰＮジェネレータ １３ 送信部 １４，１６ アンテナ １７ 受信部 １８ ダウンコンバータ Ｃ クロック発生回路 Ｒ1〜Ｒn 線形帰還シフトレジスタ Ｓ1〜Ｓ3 スイッチ ＸＯＲ 排他的ＯＲ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 隆二 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常磐台156 横 浜国立大学内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 疑似雑音信号によって帯域を拡散された
   電波を送信し、該電波に基づく物体からの反射波を受信
   し、該受信信号と前記疑似雑音信号との相関を検出して
   前記物体を検出するレーダ装置において、 前記疑似雑音信号の中の特定位置に特定論理の値を挿入
   し、該疑似雑音信号を発生させる疑似雑音信号発生手段
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 前記疑似雑音符号は、連続した位相差の
   区間で、前記電波の回り込み又は反射波の少なくとも一
   方に対する相関値が「０」となるように設定されること
   を特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 【請求項３】 前記疑似雑音符号は、前記連続した位相
   差のうちの所定位相差から始まる区間で、前記電波の回
   り込み又は反射波の少なくとも一方に対する自己相関値
   が「０」となるように設定されることを特徴とする請求
   項２に記載のレーダ装置。
4. 【請求項４】 前記疑似雑音符号は、線形帰還シフトレ
   ジスタを組み合わせて発生する系列に１チップのハイレ
   ベル又はローレベルを付加した系列からなることを特徴
   とする請求項１，２又は３に記載のレーダ装置。
5. 【請求項５】 前記相関値が「０」となる所定位相差か
   ら始まる区間は、１チップに相当する位相差から始まる
   区間であることを特徴とする請求項３に記載のレーダ装
   置。
6. 【請求項６】 前記疑似雑音符号は、線形帰還シフトレ
   ジスタを組み合わせて発生する系列の最もハイレベルが
   長く連続する部分にさらに１チップのハイレベルを付加
   した系列であることを特徴とする請求項３に記載のレー
   ダ装置。
7. 【請求項７】 前記疑似雑音符号は、前記所定位相差か
   ら始まる区間で、前記相関値が「０」となる符号を複数
   組み合わせて設定されることを特徴とする請求項３に記
   載のレーダ装置。