JPH10148669A - Ｆｍレーダ装置 - Google Patents

Ｆｍレーダ装置

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JPH10148669A
JPH10148669A JP8308440A JP30844096A JPH10148669A JP H10148669 A JPH10148669 A JP H10148669A JP 8308440 A JP8308440 A JP 8308440A JP 30844096 A JP30844096 A JP 30844096A JP H10148669 A JPH10148669 A JP H10148669A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物標をより詳しく検知できるＦＭレーダ装置
を提供する。 【解決手段】 周波数変調されたＦＭ信号を物標Ａに向
けて送信し、物標Ａからの反射信号を受信し、この受信
信号と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビ
ート信号に基づいて物標Ａを検知するＦＭレーダ装置に
おいて、ＦＭ信号の周波数上昇区間ｕｐとこれに続く周
波数下降区間ｄｏｗｎでの各ビート信号のピーク周波数
から物標Ａの距離Ｄと速度Ｖの何れか一方または双方を
検知する手段と、前記周波数下降区間ｄｏｗｎとこれに
続く周波数上昇区間ｕｐでの各ビート信号のピーク周波
数から物標Ａの距離Ｄと速度Ｖの何れか一方または双方
を再検知する手段と、を備えてなるＦＭレーダ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物標を検知するＦ
Ｍレーダ装置に係り、特に、物標をより詳しく検知でき
るようにしたＦＭレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周波数変調されたＦＭ信号を送受信し、
受信信号と送信信号に関連する信号とを混合して得られ
るビート信号に基づいて物標を検知するＦＭレーダ装置
は、例えば、特開平５−１８０９３１号、特開平８−２
１１１４５号、特開平７−１２８４４０号、特開平６−
２４２２３０号公報、特開平４−１４２４８６号、特開
平５−１４２３３７号、特開平５−１５００３５号公報
等にて開示されている。
【０００３】特開平５−１４２３３７号公報と特開平５
−１５００３５号公報では、ビート信号をＦＦＴで周波
数分析して複数のピーク周波数を求め、周波数変調の周
波数の上昇側及び下降側（ＦＭ信号の周波数上昇区間及
び周波数下降区間）でそれぞれピーク周波数を該周波数
の大きさの順序に整列し、その順序に対応して上昇側と
下降側のピーク周波数を対に組み合わせて距離と速度を
求めるＦＭレーダ装置が開示されている。また、ビート
信号の上昇側と下降側の両ピーク周波数の和及び差の各
１／２から物標の相対距離及び相対速度に比例する各周
波数をそれぞれ求める演算式が開示されており、更に、
前記各周波数から物標の相対距離及び相対速度を求める
演算式（以下、両演算式を併せてドップラシフト計算式
という）も開示されている。なお、「レーダ技術」（発
行所：社団法人 電子情報通信学会）にも同様の内容が
開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＦＭレーダ装置
では、周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間の各
ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度を求め
ていた。または、周波数下降区間とこれに続く周波数上
昇区間の各ビート信号のピーク周波数から物標の距離
（相対距離）と速度（相対速度）を求めていた。このた
め、周波数上昇区間と周波数下降区間とをあわせた周波
数掃引周期の度に物標の距離と速度のデータが得られる
こととなるが、物標をより詳しく検知するために、物標
の（距離と速度の何れか一方または双方の）データを更
に早いピッチで得ることが望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係るＦＭレー
ダ装置は、ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く周波
数下降区間での各ビート信号のピーク周波数から物標の
距離と速度の何れか一方または双方を検知する手段と、
前記周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間での各
ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れ
か一方または双方を再検知する手段と、を備えたことを
特徴とする。
【０００６】周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区
間での各ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速
度の何れか一方または双方を検知することは、従来のＦ
Ｍレーダ装置でも行われている。ところが、前記再検知
する手段を備えることで、従来より早いピッチで物標の
データを得ることができ、この分だけ物標をより詳しく
検知することができる。
【０００７】また、周波数上昇区間とこれに続く周波数
下降区間での各ビート信号のピーク周波数から物標の距
離と速度の何れか一方または双方を検知することと、前
記周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間での各ビ
ート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れか
一方または双方を再検知することを繰り返すことで、従
来の２倍のピッチで物標のデータを得ることができ、こ
の分だけ物標をより詳しく検知することができる。
【０００８】更に、直前の区間である周波数下降区間の
ピーク周波数を再利用して再検知することで、直前の区
間でのビート信号を再度周波数分析してピーク周波数を
求める手間を省くことができ、ピッチを上げることに伴
う演算の高速処理等の負担増加を少なくすることができ
る。
【０００９】請求項２に係るＦＭレーダ装置は、ＦＭ信
号の周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間での各
ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れ
か一方または双方を検知する手段と、前記周波数上昇区
間とこれに続く周波数下降区間での各ビート信号のピー
ク周波数から物標の距離と速度の何れか一方または双方
を再検知する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区
間での各ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速
度の何れか一方または双方を検知することは、従来のＦ
Ｍレーダ装置でも行われている。ところが、前記再検知
する手段を備えることで、従来より早いピッチで物標の
データを得ることができ、この分だけ物標をより詳しく
検知することができる。
【００１１】また、周波数下降区間とこれに続く周波数
上昇区間での各ビート信号のピーク周波数から物標の距
離と速度の何れか一方または双方を検知することと、前
記周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間での各ビ
ート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れか
一方または双方を再検知することを繰り返すことで、従
来の２倍のピッチで物標のデータを得ることができ、こ
の分だけ物標をより詳しく検知することができる。
【００１２】更に、直前の区間である周波数上昇区間の
ピーク周波数を再利用して再検知することで、直前の区
間でのビート信号を再度周波数分析してピーク周波数を
求める手間を省くことができ、ピッチを上げることに伴
う演算の高速処理等の負担増加を少なくすることができ
る。
【００１３】請求項３では、請求項１〜２記載のＦＭレ
ーダ装置において、周波数変調されたＦＭ信号からなる
ビームを互いに隣接する複数の方向に順次送信し、送信
方向に存在する物標からの反射信号を受信し、この受信
信号と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビ
ート信号に基づいて物標を検知することを特徴とする。
【００１４】ビーム走査中に従来より早いピッチで物標
のデータを得ることができるので、方位分解能を向上さ
せることができ、この分だけ物標をより詳しく検知する
ことができる。この信号処理は、モータ等を用いた機械
走査で連続的にビームをスキャンする場合に有効であ
る。
【００１５】請求項４では、請求項３記載のＦＭレーダ
装置において、ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く
周波数下降区間との切り替り時、又は、ＦＭ信号の周波
数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との切り替り
時、の何れか一方においてビームの送信方向を切り換え
る構成からなることを特徴とする。
【００１６】周波数掃引周期毎にビーム送信方向を変化
させる構成の場合である。周波数上昇区間とこれに続く
周波数下降区間との切り替り時にビーム送信方向を切り
換える構成の場合は、周波数下降区間の開始からこれに
続く周波数上昇区間の終了までの間はビーム送信方向は
一定であり、次の周波数下降区間の開始からこれに続く
周波数上昇区間の終了までの間はビーム送信方向は異な
る方向に切り換えられていて一定である。
【００１７】しかし、周波数上昇区間とこれに続く周波
数下降区間についての各ビート信号からも物標を検知す
ることができ、この切り替り時を挟んで送信される両ビ
ーム送信方向にわたって存在する物標の距離や速度を検
知することができるので、走査方向の角速度や周波数掃
引速度等を上げることなく方位分解能を向上させること
ができ、物標の検知精度を向上させることができる。
【００１８】周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区
間との切り替り時にビーム送信方向を切り換える構成の
場合にも、同様にして、この切り替り時を挟んで送信さ
れる両ビーム送信方向にわたって存在する物標の距離や
速度を検知することができるので、走査方向の角速度や
周波数掃引速度等を上げることなく方位分解能を向上さ
せることができ、物標の検知精度を向上させることがで
きる。
【００１９】請求項５では、請求項３記載のＦＭレーダ
装置において、ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く
周波数下降区間との切り替り時、及び、ＦＭ信号の周波
数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との切り替り
時、にビームの送信方向を切り換える構成からなり、各
区間毎のビート信号のピーク周波数におけるスペクトル
レベルから各ビーム送信方向での物標の大きさを検知す
る手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】各区間の切り替り時にビーム送信方向を切
り換える構成からなり、各区間毎のビート信号のピーク
周波数におけるスペクトルレベルから各ビーム送信方向
の物標の大きさを検知することで、周波数上昇区間と周
波数下降区間での各ピーク周波数のスペクトルレベル平
均値を周波数掃引周期毎に算出して該平均値から物標の
大きさを検知する場合に比べて、物標の形状を検知する
精度を向上させることができる。
【００２１】請求項６では、周波数変調されたＦＭ信号
からなるビームを互いに隣接する複数の方向に順次送信
し、送信方向に存在する物標からの反射信号を受信し、
この受信信号と送信信号に関連する信号とを混合して得
られるビート信号に基づいて物標を検知するＦＭレーダ
装置において、ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く
周波数下降区間との切り替り時、及び、ＦＭ信号の周波
数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との切り替り
時、にビームの送信方向を切り換える構成からなり、各
区間毎のビート信号のピーク周波数におけるスペクトル
レベルから各ビーム送信方向での物標の大きさを検知す
る手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】各区間が切り替り時にビーム送信方向を切
り換える構成からなり、各区間毎のビート信号のピーク
周波数におけるスペクトルレベルから各ビーム送信方向
の物標の大きさを検知することで、周波数上昇区間と周
波数下降区間での各ピーク周波数のスペクトルレベル平
均値を周波数掃引周期毎に算出して該平均値から物標の
大きさを検知する場合に比べて、物標の形状を検知する
精度を向上させることができる。
【００２３】例えば、本発明のＦＭレーダ装置は、三角
波で周波数変調されたＦＭ信号を送信するＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置からなる構成とすることで、ビート信号のピー
ク周波数から物標の距離と速度を簡単な演算式で求める
ことができ、演算の負担を軽減することができる。ま
た、ＦＭ−ＣＷレーダ装置はレーダ装置でよく用いられ
る構成であり、その応用範囲が広いという利点がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。
【００２５】図１を参照して、本実施形態のＦＭレーダ
装置は例えば自動車に搭載されたものであり、１はＦＭ
信号（送信信号）を生成する発振器であり、２は発振器
１が生成するＦＭ信号の周波数を時間的に変調・制御す
る変調制御回路である。３は、発振器１からアイソレー
タ４、方向性結合器５及びサーキュレータ６を介して付
与されるＦＭ信号に応じて該ＦＭ信号と同一周波数の電
磁波ビームＢを所定の方向に向かって送信し、また送信
した電磁波ビームＢの反射波を受信するアンテナであ
る。７は、方向性結合器５を介して分配・入力される送
信信号の一部とアンテナ３からサーキュレータ６を介し
て入力される受信信号とをミキシング（混合）して両信
号の時間的周波数差に相当する周波数を有するビート信
号を生成するミキサである。８は、ミキサ７により生成
されたビート信号を必要なレベルに増幅する増幅器であ
る。９は、増幅器８により増幅されたビート信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器である。１０は、Ａ／Ｄ変換器
９によりＡ／Ｄ変換されたビート信号を、変調制御回路
２に連動してタイミング信号生成回路１１から付与され
るタイミング信号に従って時系列的に記憶保持するメモ
リである。１２は、メモリ１０に記憶保持されたビート
信号のデータを演算処理して電磁波ビームＢの送信方向
に存在する他の車両等の物標Ａの自己車両に対する相対
距離Ｄと相対速度Ｖとを求める信号処理装置である。２
０は、電磁波ビームＢを連続して走査するための機械走
査用のモータである。
【００２６】これらの構成において、発振器１、変調制
御回路２、アイソレータ４、方向性結合器５、サーキュ
レータ６、アンテナ３及びモータ２０は送信手段を構成
し、サーキュレータ６、アンテナ３及びモータ２０は受
信手段を構成し、ミキサ７はビート信号生成手段を構成
する。また、信号処理装置１２は、マイクロコンピュー
タ等を含む電子回路により構成されたものであり、その
機能的構成として周波数分析手段１５、極大スペクトル
検出手段１６及び距離速度検出手段１８を備えている。
【００２７】次に、かかるＦＭレーダ装置の作動を、そ
の各部の詳細な説明と併せて説明する。
【００２８】本実施形態のＦＭレーダ装置において、発
振器１により生成されるＦＭ信号は、その周波数が変調
制御回路２により制御される。即ち、ＦＭ信号の周波数
は、周波数ｆx 及びｆy （ｆx ＜ｆy ）の間で周期的に
直線的に増減するように、換言すれば三角波状に変調さ
れる。そして、このように周波数を変調制御されたＦＭ
信号が、アイソレータ４、方向性結合器５及びサーキュ
レータ６を介してアンテナ３に付与され、これによりア
ンテナ３からＦＭ信号と同一変調周波数を有する電磁波
ビームＢが送信される。このとき、電磁波ビームＢは指
向性を有するものであり、例えば車両の前方に向かって
送信（送波）される。この指向性は、モータ２０により
連続的に変化し、電磁波ビームＢが走査される。
【００２９】電磁波ビームＢの送信時において、図１に
示すように、その送信方向に他の車両等の物標Ａが存在
すると、該電磁波ビームＢは物標Ａにより反射され、そ
の反射波がアンテナ３により受信される。そして、この
反射波の受信信号はサーキュレータ６を介してミキサ７
に入力される。また、ミキサ７には、発振器１から出力
されたＦＭ信号（送信信号）の一部が方向性結合器５を
介して分配・入力されており、該ミキサ７はこれらの送
信信号と受信信号とをミキシングする。
【００３０】ここで、受信信号の周波数は、送信信号と
同様に三角波状に変調されたものとなるが、自己車両と
物標Ａとの間を電磁波が往復するのに要する時間τの遅
れを送信信号に対して生じる。従って、送信信号と受信
信号とを同一時間軸上で比較すると、両者の周波数の間
には、受信信号の遅れ時間τに応じた時間的周波数差ｆ
b を生じる。このため、ミキサ７により送信信号と受信
信号とをミキシングすると、上記の時間的周波数差ｆb
の周波数を有するビート信号が生成される。なお、物標
Ａが自己車両に対して移動している場合には、受信信号
の周波数は送信信号の周波数に対してドップラシフトを
生じるので、ドップラシフト計算により、物標Ａの正確
な相対距離Ｄと相対速度Ｖを検知することができる。こ
れが、本実施形態のＦＭレーダ装置が採用するＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置の基本原理である。
【００３１】例えば、図１に示すように電磁波ビームＢ
の送信方向に１つの物標Ａが存在する場合、ビート信号
の周波数分布（スペクトル分布）は、相対速度Ｖが小さ
い場合は相対距離Ｄに対応する周波数ｆ１においてスペ
クトルレベルが極大値となるような分布となり、また、
周波数ｆ１の近傍領域におけるスペクトル分布は、概
ね、該周波数ｆ１を頂点としてその両側に対称的にスペ
クトルレベルが減少していくような分布となる。なお、
周波数ｆ１におけるスペクトルレベルは物標Ａで反射さ
れた電磁波のうち、アンテナ３に直接的に受信された電
磁波の受信レベルに相当するものである。
【００３２】ミキサ７により生成されたビート信号は、
増幅器８により必要な振幅レベルのビート信号に増幅さ
れ、更に、Ａ／Ｄ変換器９により所定のサンプリングタ
イム毎にＡ／Ｄ変換された後に、そのデジタル化された
ビート信号の振幅データがメモリ１０に時系列的に記憶
保持される。この場合、メモリ１０は、タイミング信号
生成回路１１から付与されるタイミング信号に応じてビ
ート信号の振幅データを所定の期間内において時系列的
に記憶保持し、例えば送受信波の周波数が共に増加ある
いは減少する期間において、ビート信号の振幅データを
記憶保持する。
【００３３】次いで、メモリ１０に記憶保持されたデー
タを基に、周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕ
ｐ）と、周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗ
ｎ）から信号処理装置１２により物標Ａの相対距離Ｄと
相対速度Ｖが求められる。
【００３４】即ち、信号処理装置１２は、先ず周波数分
析手段１５により、メモリ１０に記憶保持されたビート
信号のデータを周波数分析して、そのスペクトル分布を
求める。この場合、周波数分析手段１５は、周波数分析
の演算処理手法であるＦＦＴ（高速フーリエ変換）によ
りビート信号のスペクトル分布を求める。ここで、この
周波数分析では、所定の単位周波数間隔△ｆ毎の離散的
なスペクトルデータが得られる。該単位周波数間隔△ｆ
は、本実施形態のＦＭレーダ装置の周波数分解能に相当
するものである。
【００３５】次いで、信号処理装置１２は、極大スペク
トル検出手段１６により、上記スペクトルデータを基
に、スペクトルレベルが所定のレベル（しきい値）以上
の極大値となるようなスペクトル（以下、極大スペクト
ルという）を検出する。この検出は、例えば上記しきい
値以上のスペクトルレベルを有し、且つその前後にわた
る周波数のスペクトルレベルが増加傾向から減少傾向に
転じるようなスペクトルを検出することにより行われ
る。なお、前記しきい値は、ビート信号のスペクトルデ
ータからノイズ成分を排除するように設定されている。
そして、このように求めた極大スペクトルの周波数をピ
ーク周波数として信号処理装置１２の内部メモリに記憶
する。
【００３６】信号処理装置１２は、ＦＭ信号の周波数上
昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこれに続く周波
数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）から、ま
たは、ＦＭ信号の周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ
（ｄｏｗｎ）とこれに続く周波数上昇区間でのピーク周
波数ｆｕ（ｕｐ）から、距離速度検出手段１８はドップ
ラシフト計算により物標Ａの相対距離Ｄ及び相対速度Ｖ
を変調周期の１／２毎に求め、その求めた相対距離Ｄ及
び相対速度Ｖを自動走行制御装置等（不図示）に出力す
る。本実施形態のＦＭレーダ装置においては、以上説明
した作動が周期的に繰り返される。
【００３７】図２は、図１のＦＭレーダ装置の作動を説
明する説明図である。図２（Ａ）は従来のＦＭレーダ装
置の作動を示しており、図２（Ｂ）は本発明のＦＭレー
ダ装置の作動を示しており、これらを対比して表わした
ものである。
【００３８】図２（Ａ）の従来のＦＭレーダ装置では、
周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこれに
続く周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）
からドップラシフト計算により物標Ａの相対距離Ｄと相
対速度Ｖを求めることを、周波数掃引周期毎に繰り返し
ていた。
【００３９】図２（Ｂ）の本発明のＦＭレーダ装置で
は、周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこ
れに続く周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗ
ｎ）からドップラシフト計算により物標Ａの相対距離Ｄ
と相対速度Ｖを求める。更に、前記周波数下降区間での
ピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）とこれに続く周波数上昇
区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）からドップラシフト
計算により物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求める。
【００４０】図２（Ｂ）のように、ある区間とこの直前
の区間での各ピーク周波数から相対距離Ｄ及び相対速度
Ｖを求めることで、従来のＦＭレーダ装置よりも早いピ
ッチで物標Ａのデータを得ることができ、この分だけ物
標Ａをより詳しく検知することができる。また、各区間
のビート信号を周波数分析してピーク周波数を求めるこ
とは従来のＦＭレーダ装置でも行われており、直前の区
間のピーク周波数を再利用することで、直前の区間での
ビート信号を再度周波数分析してピーク周波数を求める
手間を省くことができ、ピッチを上げることに伴う演算
の高速処理等の負担増加を少なくすることができる。こ
れらの信号処理は、機械走査による電磁波ビームＢの連
続的な走査と相まって、方位方向の物標の分解能を向上
させることができる。
【００４１】図３を参照して、本実施形態のＦＭレーダ
装置は、例えばこれを搭載した自動車の前方に存在する
他の車両等の物標Ａの自己車両に対する２次元的相対位
置を検知するためのものであり、前述の実施形態のもの
と同様に発振器１、変調制御回路２、アイソレータ４、
方向性結合器５、サーキュレータ６、ミキサ７、増幅器
８、Ａ／Ｄ変換器９、メモリ１０、タイミング信号生成
回路１１及び信号処理装置１２を備えている。これらの
構成は前述の実施形態のものと基本的には同一である。
【００４２】一方、この実施形態のＦＭレーダ装置は、
電磁波を送受信するための複数（この実施形態では６
個）のアンテナ３ａ〜３ｆと、電磁波の送受信を行うア
ンテナ３ａ〜３ｆを択一的に順次切り換えるために該ア
ンテナ３ａ〜３ｆ及びサーキュレータ６の間に介装され
た切換装置１９と、を備えている。
【００４３】ここで、発振器１、変調制御回路２、アイ
ソレータ４、方向性結合器５、サーキュレータ６、切換
装置１９及びアンテナ３ａ〜３ｆは送信手段を構成する
ものであり、アンテナ３ａ〜３ｆ、切換装置１９及びサ
ーキュレータ６は受信手段を構成するものであり、ミキ
サ７はビート信号生成手段を構成するものである。ま
た、信号処理装置１２は、マイクロコンピュータ等を含
む電子回路により構成されたものであり、その機能的構
成として周波数分析手段１５、極大スペクトル検出手段
１６及び距離速度検出手段１８を備えている。
【００４４】次に、かかるＦＭレーダ装置の作動をその
各部の詳細な説明と併せて説明する。
【００４５】前述の実施形態と同様に発振器１から出力
される周波数変調されたＦＭ信号（送信信号）は、アイ
ソレータ４、方向性結合器５及びサーキュレータ６を介
して切換装置１９に付与される。
【００４６】切換装置１９は、変調制御回路２に連動し
てタイミング信号生成回路１１から出力されるタイミン
グ信号に応じて、サーキュレータ６と接続するアンテナ
３ａ〜３ｆをＦＭ信号の変調周期の１／２（即ち、周波
数上昇区間と周波数下降区間の各区間の切り替り時）に
同期させて順次択一的に切り換えるようにしており、こ
れにより、各アンテナ３ａ〜３ｆは、ＦＭ信号の変調周
期の１／２に同期した時間差をおいて順次サーキュレー
タ６に切換装置１９を介して接続され、ＦＭ信号が付与
される。
【００４７】そして、各アンテナ３ａ〜３ｆは、ＦＭ信
号を付与されると、電磁波ビームＢａ〜Ｂｆを送信す
る。このとき、各アンテナ３ａ〜３ｆは、互いに近接さ
せて配置されていると共に、互いに隣接した異なる方向
に指向性を有するものであり、例えば、アンテナ３ｃに
対応する電磁波ビームＢｃは自己車両の前方正面に向か
って送信され、アンテナ３ｂ，３ａに対応する電磁波ビ
ームＢｂ，Ｂａは電磁波ビームＢｃの右側（図３の上
側）に所定の角度づつずれた方向に送信され、アンテナ
３ｄ，３ｅ，３ｆに対応する電磁波ビームＢｄ，Ｂｅ，
Ｂｆは電磁波ビームＢｃの左側（図３の下側）に所定の
角度づつずれた方向に送信される。
【００４８】各アンテナ３ａ〜３ｆは、各電磁波ビーム
Ｂａ〜Ｂｆの送信時において、該電磁波ビームＢａ〜Ｂ
ｆの送信方向に他の車両等の物標Ａが存在すると、該物
標Ａからの反射波を受信し、その受信信号が切換装置１
９及びサーキュレータ６を介してミキサ７に入力され
る。そして、ミキサ７は、前述の実施形態と同様に、各
電磁波ビームＢａ〜Ｂｆに対応する受信信号と送信信号
の一部とをミキシングし、これにより、該電磁波ビーム
Ｂａ〜Ｂｆの送信方向に存在する物標Ａに対応するビー
ト信号を生成する。
【００４９】該ビート信号は、電磁波ビームＢａ〜Ｂｆ
が順次択一的に切り換えられることにより、各電磁波ビ
ームＢａ〜Ｂｆ毎に、ＦＭ信号（送信信号）の変調周期
の１／２に同期した時間差をおいて順次生成される。そ
して、各電磁波ビームＢａ〜Ｂｆに対応するビート信号
の振幅データは、前述した実施形態と同様に、増幅器８
及びＡ／Ｄ変換器９を介してメモリ１０に時系列的に記
憶保持される。このとき、メモリ１０は、各電磁波ビー
ムＢａ〜Ｂｆに対応するビート信号のデータを各別に記
憶保持する。即ち、メモリ１１には、各電磁波ビームＢ
ａ〜Ｂｆに対応する６個のビート信号のデータが記憶保
持される。電磁波ビームＢｆの次に電磁波ビームＢａを
送信する構成とし、ビート信号の各データを変調周期の
３倍毎に更新して記憶保持する構成としてもよい。
【００５０】次いで、このようにメモリ１０に記憶保持
された各電磁波ビームＢａ〜Ｂｆ毎のビート信号のデー
タを基に、信号処理装置１２により物標Ａの自己車両に
対する相対位置Ｄと相対速度Ｖが求められる。なお、以
下の説明においては、電磁波ビームＢａ〜Ｂｆの送信方
向（自己車両の前方）に、これらの電磁波ビームＢａ〜
Ｂｆにわたって物標Ａが存在する場合について説明す
る。
【００５１】電磁波ビームＢａが送信終了すると、信号
処理装置１２は、先ず、周波数分析手段１５により、メ
モリ１０に記憶保持された各電磁波ビームＢａに対応す
るビート信号のデータを周波数分析して、ビート信号の
スペクトル分布を求める。この場合、周波数分析手段１
５は、前述の実施形態と同様に、ＦＦＴ（高速フーリエ
変換）によりビート信号のスペクトル分布を求める。
【００５２】次いで、信号処理装置１２は、極大スペク
トル検出手段１６により、上記スペクトルデータを基
に、スペクトルレベルが所定のレベル（しきい値）以上
の極大値となるようなスペクトル（以下、極大スペクト
ルという）を検出する。この検出は、例えば上記しきい
値以上のスペクトルレベルを有し、且つその前後にわた
る周波数のスペクトルレベルが増加傾向から減少傾向に
転じるようなスペクトルを検出することにより行われ
る。なお、前記しきい値は、ビート信号のスペクトルデ
ータからノイズ成分を排除するように設定されている。
そして、このように求めた極大スペクトルの周波数をピ
ーク周波数としてそのスペクトルレベルと共に信号処理
装置１２の内部メモリに記憶し、該スペクトルレベルを
自動走行制御装置等（不図示）に出力する。
【００５３】電磁波ビームＢｂが送信終了すると、同様
にして、信号処理装置１２は、メモリ１０に記憶保持さ
れた各電磁波ビームＢｂに対応するビート信号のデータ
を周波数分析して、ビート信号のスペクトル分布を求
め、極大スペクトルの周波数（ピーク周波数）とそのス
ペクトルレベルとを検出して内部メモリに記憶し、該ス
ペクトルレベルを自動走行制御装置等（不図示）に出力
する。また、信号処理装置１２は、電磁波ビームＢａに
対応する周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）
を内部メモリから読み出し、電磁波ビームＢｂに対応す
る周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）
と、から距離速度検出手段１８はドップラシフト計算に
より物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求め、その求め
た相対距離Ｄと相対速度Ｖを自動走行制御装置等（不図
示）に出力する。
【００５４】電磁波ビームＢｃが送信終了すると、同様
にして、信号処理装置１２は、メモリ１０に記憶保持さ
れた各電磁波ビームＢｃに対応するビート信号のデータ
を周波数分析して、ビート信号のスペクトル分布を求
め、極大スペクトルの周波数（ピーク周波数）とそのス
ペクトルレベルとを検出して内部メモリに記憶し、該ス
ペクトルレベルを自動走行制御装置等（不図示）に出力
する。また、信号処理装置１２は、電磁波ビームＢｂに
対応する周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗ
ｎ）を内部メモリから読み出し、電磁波ビームＢｃに対
応する周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）
と、から距離速度検出手段１８はドップラシフト計算に
より物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求め、その求め
た相対距離Ｄと相対速度Ｖを自動走行制御装置等（不図
示）に出力する。本実施形態のＦＭレーダ装置において
は、以上説明した作動が周期的に繰り返される。
【００５５】図４は、図３のＦＭレーダ装置の作動の一
例を示す説明図である。図４（Ａ）は従来のＦＭレーダ
装置の作動を示しており、図４（Ｂ）は図３の本発明の
ＦＭレーダ装置の作動を示しており、これらを対比して
表わしたものである。
【００５６】図４（Ａ）の従来のＦＭレーダ装置では、
周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこれに
続く周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）
とからドップラシフト計算により物標Ａの相対距離Ｄと
相対速度Ｖを求めることを、周波数掃引周期毎に繰り返
していた。
【００５７】図４（Ｂ）の本発明のＦＭレーダ装置で
は、周波数上昇区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこ
れに続く周波数下降区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗ
ｎ）からドップラシフト計算により物標Ａの相対距離Ｄ
と相対速度Ｖを求める。更に、前記周波数下降区間での
ピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）とこれに続く周波数上昇
区間でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）からドップラシフト
計算により物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求める。
【００５８】図４（Ｂ）のように、ある区間とこの直前
の区間での各ピーク周波数から相対距離Ｄと相対速度Ｖ
を求めることで、ビーム走査中に従来のＦＭレーダ装置
よりも早いピッチで物標Ａのデータを得ることができ、
ビーム走査速度や周波数掃引速度や周波数変調幅を高め
ることなく方位分解能を向上させることができ、この分
だけ物標Ａをより詳しく検知することができる。また、
各区間のビート信号を周波数分析してピーク周波数を求
めることは従来のＦＭレーダ装置でも行われており、直
前の区間のピーク周波数を再利用することで、直前の区
間でのビート信号を再度周波数分析してピーク周波数を
求める手間を省くことができ、ピッチを上げることに伴
う演算の高速処理等の負担増加を少なくすることができ
る。
【００５９】図５は、本発明のＦＭレーダ装置の作動の
一例を示す説明図である。図５（Ａ）は本発明と対比さ
れるＦＭレーダ装置の作動を示しており、図５（Ｂ）は
本発明のＦＭレーダ装置の作動を示している。一方、図
６（Ａ）は、ＦＭレーダ装置のアンテナ位置Ｏと各ビー
ム送信方向におけるスペクトルレベルとを円柱座標系を
模して描いたものである。図の高さ方向をスペクトルレ
ベルに対応させている。図６（Ｂ）は、各区間のスペク
トルレベルを、図６（Ａ）に対応させて描いたものであ
る。
【００６０】図５（Ａ），（Ｂ）共に、周波数上昇区間
でのピーク周波数ｆｕ（ｕｐ）とこれに続く周波数下降
区間でのピーク周波数ｆｄ（ｄｏｗｎ）からドップラシ
フト計算により物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求め
ることを、周波数掃引周期毎に繰り返す構成を例示して
いる。なお、図５（Ｂ）については図４（Ｂ）と同様に
各区間毎に物標Ａの相対距離Ｄと相対速度Ｖを求める構
成としてもよく、この場合は図６（Ａ）のｕｐ１，ｄｏ
ｗｎ１〜ｕｐ３，ｄｏｗｎ３の電磁波ビームは、各々電
磁波ビームＢａ，Ｂｂ〜Ｂｅ，Ｂｆに対応する。
【００６１】図５（Ａ）のＦＭレーダ装置では、各区間
でのピーク周波数におけるスペクトルレベルの平均値
（Ｌｕ＋Ｌｄ）／２を求めて物標Ａの大きさを検知する
ことを、周波数掃引周期毎に繰り返す構成である。する
と、図６（Ａ），（Ｂ）の□に示すようなスペクトルレ
ベル平均値が得られ、これらの□を点線で結ぶと曲線Ｃ
２が得られる。
【００６２】図５（Ｂ）の本発明のＦＭレーダ装置で
は、各区間でのピーク周波数におけるスペクトルレベル
Ｌｕ，Ｌｄから各区間毎の物標Ａの大きさを検知し、即
ち各ビーム送信方向毎の物標Ａの大きさを検知してい
る。すると、図６（Ａ），（Ｂ）の○に示すようなスペ
クトルレベルが得られ、これらの○を点線で結ぶと曲線
Ｃ１が得られる。この曲線Ｃ１は、例えばサイドカー付
きの自動二輪車の場合を示している。
【００６３】このように、各区間が切り替る時にビーム
の送信方向を切り換える構成からなり、各区間毎のビー
ト信号のピーク周波数におけるスペクトルレベルから各
ビーム送信方向の物標の大きさを検知することで、図５
（Ａ）のようなスペクトルレベル平均値を周波数掃引周
期毎に算出して該平均値から物標の大きさを検知する場
合に比べて、物標の形状を検知する精度を向上させるこ
とができる。
【００６４】一方、図３のＦＭレーダ装置において、切
換装置１９は周波数掃引周期毎に切換えを行うことで、
ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間
との切り替り時においてビームの送信方向を切り換える
構成することが可能である。
【００６５】この場合、ビーム送信方向の切り替り時を
挟んだ周波数上昇区間と周波数下降区間に注目すると、
両ビーム送信方向にわたって存在する物標Ａについて、
ドップラシフト計算から相対距離Ｄと相対速度Ｖが得ら
れることとなり、従来より早いピッチで物標Ａのデータ
を得ることができ、走査方向の角速度や周波数掃引速度
等を上げることなく方位分解能を向上させることができ
る。あたかも、周波数上昇区間と周波数下降区間の切り
替り時にも両ビーム送信方向の中央方向にビームを送信
する機能を備えたごとき構成とすることができる。ＦＭ
信号の周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との
切り替り時に、周波数掃引周期毎にビーム送信方向を切
り換える構成の場合にも同様のことがいえる。
【００６６】なお、以上説明した各実施形態において
は、ビート信号の周波数分析を行う際にＦＦＴを用いた
が、例えば複数のＢＰＦ（バンドパスフィルタ、帯域フ
ィルタ）を用いて周波数分析を行うようにすることも可
能である。また、図１のＦＭレーダ装置において、モー
タ２０の回転を停止してアンテナ３を一定方向に向けた
場合は、物標Ａの相対距離Ｄの検知と再検知を繰り返す
ことで、当該一定方向についての物標Ａの相対距離Ｄを
早いピッチで得ることができる。一方、図１のアンテナ
３の回転周期（または首振り周期）を周波数掃引周期の
数倍となるようにしてもよく、それ以上としてもよく、
アンテナ３が向いている方向を検知して自動走行制御装
置等（不図示）に出力する手段を設けてもよい。また、
物標Ａを複数検知する場合は、前述の特開平５−１４２
３３７号公報と特開平５−１５００３５号公報を参考に
することができる。また、上記実施形態は本発明の一例
であり、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６７】
【発明の効果】請求項１のＦＭレーダ装置によれば、従
来より早いピッチで物標のデータを得ることができ、こ
の分だけ物標をより詳しく検知することができる。ま
た、周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間での各
ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れ
か一方または双方を検知することと、前記周波数下降区
間とこれに続く周波数上昇区間での各ビート信号のピー
ク周波数から物標の距離と速度の何れか一方または双方
を再検知することを繰り返すことで、従来の２倍のピッ
チで物標のデータを得ることができ、この分だけ物標を
より詳しく検知することができる。更に、直前の区間の
ピーク周波数を再利用して再検知することで、直前の区
間でのビート信号を再度周波数分析してピーク周波数を
求める手間を省くことができ、ピッチを上げることに伴
う演算の高速処理等の負担増加を少なくすることができ
る。
【００６８】請求項２のＦＭレーダ装置によれば、従来
より早いピッチで物標のデータを得ることができ、この
分だけ物標をより詳しく検知することができる。また、
周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間での各ビー
ト信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れか一
方または双方を検知することと、前記周波数上昇区間と
これに続く周波数下降区間での各ビート信号のピーク周
波数から物標の距離と速度の何れか一方または双方を再
検知することを繰り返すことで、従来の２倍のピッチで
物標のデータを得ることができ、この分だけ物標をより
詳しく検知することができる。更に、直前の区間である
周波数上昇区間のピーク周波数を再利用して再検知する
ことで、直前の区間でのビート信号を再度周波数分析し
てピーク周波数を求める手間を省くことができ、ピッチ
を上げることに伴う演算の高速処理等の負担増加を少な
くすることができる。
【００６９】請求項３のＦＭレーダ装置によれば、ビー
ム走査中に従来より早いピッチで物標のデータを得るこ
とができるので、方位分解能を向上させることができ、
この分だけ物標をより詳しく検知することができる。こ
のような信号処理は、モータ等を用いた機械走査により
連続的にビームをスキャン（走査）する場合に方位分解
能を向上させることができて有効である。
【００７０】請求項４のＦＭレーダ装置によれば、周波
数上昇区間とこれに続く周波数下降区間についての各ビ
ート信号からも物標を検知することができ、この切り替
り時を挟んで送信される両ビーム送信方向にわたって存
在する物標の距離や速度を検知することができるので、
走査方向の角速度や周波数掃引速度等を上げることなく
方位分解能を向上させることができ、物標の検知精度を
向上させることができる。周波数下降区間とこれに続く
周波数上昇区間との切り替り時にビーム送信方向を切り
換える構成の場合にも、同様にして、この切り替り時を
挟んで送信される両ビーム送信方向にわたって存在する
物標の距離や速度を検知することができるので、走査方
向の角速度や周波数掃引速度等を上げることなく方位分
解能を向上させることができ、物標の検知精度を向上さ
せることができる。
【００７１】請求項５のＦＭレーダ装置によれば、各区
間の切り替り時にビーム送信方向を切り換える構成から
なり、各区間毎のビート信号のピーク周波数におけるス
ペクトルレベルから各ビーム送信方向の物標の大きさを
検知することで、周波数上昇区間と周波数下降区間での
各ピーク周波数のスペクトルレベル平均値を周波数掃引
周期毎に算出して該平均値から物標の大きさを検知する
場合に比べて、物標の形状を検知する精度を向上させる
ことができる。
【００７２】請求項６のＦＭレーダ装置によれば、各区
間が切り替り時にビーム送信方向を切り換える構成から
なり、各区間毎のビート信号のピーク周波数におけるス
ペクトルレベルから各ビーム送信方向の物標の大きさを
検知することで、周波数上昇区間と周波数下降区間での
各ピーク周波数のスペクトルレベル平均値を周波数掃引
周期毎に算出して該平均値から物標の大きさを検知する
場合に比べて、物標の形状を検知する精度を向上させる
ことができる。
【００７３】例えば、本発明のＦＭレーダ装置は、三角
波で周波数変調されたＦＭ信号を送信するＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置からなる構成とすることで、ビート信号のピー
ク周波数から物標の距離と速度を簡単な演算式で求める
ことができ、演算の負担を軽減することができる。ま
た、ＦＭ−ＣＷレーダ装置はレーダ装置でよく用いられ
る構成であり、その応用範囲が広いという利点がある。
【００７４】以上述べたように、本発明のＦＭレーダ装
置によれば、検出区間をオーバラップさせることで物標
をより詳しく検知することができると共に、物標の相対
距離や相対速度や物標の大きさのデータを従来より早い
ピッチで出力することができ、車間制御走行や障害物検
出等において応答性を向上させることができ、例えば本
発明のＦＭレーダ装置を搭載した移動体はより適切な警
報等を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＦＭレーダ装置の一実施形態を示
す簡易ブロック図
【図２】本発明に係るＦＭレーダ装置の動作を示す説明
図
【図３】本発明によるＦＭレーダ装置の一実施形態を示
す簡易ブロック図
【図４】本発明に係るＦＭレーダ装置の動作を示す説明
図
【図５】本発明に係るＦＭレーダ装置の動作を示す説明
図
【図６】本発明に係るＦＭレーダ装置の動作を示す説明
図
【符号の説明】
１…発振器、２…変調制御回路、３，３ａ〜３ｆ…アン
テナ、４…アイソレータ、５…方向性結合器、６…サー
キュレータ、７…ミキサ、８…増幅器、９…Ａ／Ｄ変換
器、１０…メモリ、１１…タイミング信号生成回路、１
２…信号処理装置、１５…周波数分析手段、１６…極大
スペクトル検出手段、１８…距離速度検出手段、１９…
切換装置、２０…モータ、Ａ…物標、ｕｐ，ｕｐ１，ｕ
ｐ２，ｕｐ３…周波数上昇区間、ｄｏｗｎ，ｄｏｗｎ
１，ｄｏｗｎ２，ｄｏｗｎ３…周波数下降区間。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数変調されたＦＭ信号を物標に向け
    て送信し、物標からの反射信号を受信し、この受信信号
    と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビート
    信号に基づいて物標を検知するＦＭレーダ装置におい
    て、 ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間
    での各ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度
    の何れか一方または双方を検知する手段と、 前記周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間での各
    ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れ
    か一方または双方を再検知する手段と、を備えてなるＦ
    Ｍレーダ装置。
  2. 【請求項２】 周波数変調されたＦＭ信号を物標に向け
    て送信し、物標からの反射信号を受信し、この受信信号
    と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビート
    信号に基づいて物標を検知するＦＭレーダ装置におい
    て、 ＦＭ信号の周波数下降区間とこれに続く周波数上昇区間
    での各ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度
    の何れか一方または双方を検知する手段と、 前記周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間での各
    ビート信号のピーク周波数から物標の距離と速度の何れ
    か一方または双方を再検知する手段と、を備えてなるＦ
    Ｍレーダ装置。
  3. 【請求項３】 周波数変調されたＦＭ信号からなるビー
    ムを互いに隣接する複数の方向に順次送信し、送信方向
    に存在する物標からの反射信号を受信し、この受信信号
    と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビート
    信号に基づいて物標を検知することを特徴とする請求項
    １〜２記載のＦＭレーダ装置。
  4. 【請求項４】 ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く
    周波数下降区間との切り替り時、又は、ＦＭ信号の周波
    数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との切り替り
    時、の何れか一方においてビームの送信方向を切り換え
    る構成からなることを特徴とする請求項３記載のＦＭレ
    ーダ装置。
  5. 【請求項５】 ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く
    周波数下降区間との切り替り時、及び、ＦＭ信号の周波
    数下降区間とこれに続く周波数上昇区間との切り替り
    時、にビームの送信方向を切り換える構成からなり、 各区間毎のビート信号のピーク周波数におけるスペクト
    ルレベルから各ビーム送信方向での物標の大きさを検知
    する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のＦＭ
    レーダ装置。
  6. 【請求項６】 周波数変調されたＦＭ信号からなるビー
    ムを互いに隣接する複数の方向に順次送信し、送信方向
    に存在する物標からの反射信号を受信し、この受信信号
    と送信信号に関連する信号とを混合して得られるビート
    信号に基づいて物標を検知するＦＭレーダ装置におい
    て、 ＦＭ信号の周波数上昇区間とこれに続く周波数下降区間
    との切り替り時、及び、ＦＭ信号の周波数下降区間とこ
    れに続く周波数上昇区間との切り替り時、にビームの送
    信方向を切り換える構成からなり、 各区間毎のビート信号のピーク周波数におけるスペクト
    ルレベルから各ビーム送信方向での物標の大きさを検知
    する手段を備えたことを特徴とするＦＭレーダ装置。
  7. 【請求項７】 前記ＦＭレーダ装置は、三角波で周波数
    変調されたＦＭ信号を送信するＦＭ−ＣＷレーダ装置か
    らなることを特徴とする請求項１〜６記載のＦＭレーダ
    装置。
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