JPH10253753A - 距離−速度間の曖昧性を除去する周波数変調連続波レーダの検出方法および装置 - Google Patents
距離−速度間の曖昧性を除去する周波数変調連続波レーダの検出方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 必要な周波数ランプの数を減少させ、距離と
速度との間の曖昧性を除去する周波数変調連続波レーダ
検出方法および装置を提供する。 【解決手段】 レーダは周波数変動（ΔＦ）分だけわず
かにずれている少なくとも二種類の並列かつ不連続な周
波数変調ランプを交互に送出し、周波数は特定期間（Ｔ
ｆ）の終了時に一方のランプから他方のランプに切り替
わり、検出された標的からの距離を、第一のランプに対
応する受信信号（Ｓ1（ｔ））と第二のランプに対応す
る受信信号（Ｓ2（ｔ））との間の位相差（Δφ）の関
数として推測し、推測された距離および標的に関連した
曖昧性直線から標的の速度を得る。開示された方法およ
び装置は、特に自動車用のレーダとして適用可能であ
る。
速度との間の曖昧性を除去する周波数変調連続波レーダ
検出方法および装置を提供する。 【解決手段】 レーダは周波数変動（ΔＦ）分だけわず
かにずれている少なくとも二種類の並列かつ不連続な周
波数変調ランプを交互に送出し、周波数は特定期間（Ｔ
ｆ）の終了時に一方のランプから他方のランプに切り替
わり、検出された標的からの距離を、第一のランプに対
応する受信信号（Ｓ1（ｔ））と第二のランプに対応す
る受信信号（Ｓ2（ｔ））との間の位相差（Δφ）の関
数として推測し、推測された距離および標的に関連した
曖昧性直線から標的の速度を得る。開示された方法およ
び装置は、特に自動車用のレーダとして適用可能であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、距離−速度間の曖
昧性（アンビギュイティ：ambiguity）を除去する周波
数変調連続波レーダの検出方法および装置に関する。本
発明は特に、存在している標的が比較的まとまったかた
まりになっている場合など標的が複数ある環境で移動し
ている自動車用として利用されるレーダに適用可能であ
る。
昧性（アンビギュイティ：ambiguity）を除去する周波
数変調連続波レーダの検出方法および装置に関する。本
発明は特に、存在している標的が比較的まとまったかた
まりになっている場合など標的が複数ある環境で移動し
ている自動車用として利用されるレーダに適用可能であ
る。
【０００２】
【従来の技術】道路の交通制御用として自動車にレーダ
を装備する方法についてが知られている。これらのレー
ダは特に、速度調節または障害物検出の機能を果たす。
自動車用速度調節レーダは、特に搭載車両とこの車両の
前方にいる車両との間の距離および速度を検出し、搭載
車両が前方の車両に対する相対速度を調節して、例えば
速度基準を満たすことができるようにする機能を果た
す。この種のレーダは、基本的に複数の標的が存在する
環境で移動する。さらに、存在している標的は、 −特に車両が列になって標的車両が互いに追従しあって
いるような状況または、検出した標的が実際にグラウン
ドエコーに対応している場合で、距離は不定であって、
一定速度であるか、 −特に一台の車両が他の車両に追い越されている状況
で、速度は可変であって、一定距離で比較的まとまった
かたまりになっていることが多い。
を装備する方法についてが知られている。これらのレー
ダは特に、速度調節または障害物検出の機能を果たす。
自動車用速度調節レーダは、特に搭載車両とこの車両の
前方にいる車両との間の距離および速度を検出し、搭載
車両が前方の車両に対する相対速度を調節して、例えば
速度基準を満たすことができるようにする機能を果た
す。この種のレーダは、基本的に複数の標的が存在する
環境で移動する。さらに、存在している標的は、 −特に車両が列になって標的車両が互いに追従しあって
いるような状況または、検出した標的が実際にグラウン
ドエコーに対応している場合で、距離は不定であって、
一定速度であるか、 −特に一台の車両が他の車両に追い越されている状況
で、速度は可変であって、一定距離で比較的まとまった
かたまりになっていることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】周波数変調連続波レー
ダの簡単なもの（以下、ＦＭ−ＣＷレーダと呼ぶ）は特
定波長帯域の連続波を線形周波数変調することからなる
ため、一定時間内に特定の点において標的を一つしか照
射できないような場合に、逆の勾配を有する周波数変調
ランプを交替させることで距離と速度との間の曖昧性を
除去する方法は知られている。複数の標的が存在するよ
うな状況では、一般にゼロ勾配の第三の周波数ランプを
利用し、場合によっては最後に第四のシーケンスを用い
て不確さをなくす必要が生じることもある。
ダの簡単なもの（以下、ＦＭ−ＣＷレーダと呼ぶ）は特
定波長帯域の連続波を線形周波数変調することからなる
ため、一定時間内に特定の点において標的を一つしか照
射できないような場合に、逆の勾配を有する周波数変調
ランプを交替させることで距離と速度との間の曖昧性を
除去する方法は知られている。複数の標的が存在するよ
うな状況では、一般にゼロ勾配の第三の周波数ランプを
利用し、場合によっては最後に第四のシーケンスを用い
て不確さをなくす必要が生じることもある。
【０００４】この方法は、特に以下のような主な欠点を
有する。
有する。
【０００５】−主に、 −標的観察時間を三から四つの積分期間に分割しなけれ
ばならない −標的を各シーケンスごとに検出しなければならない という二つの理由からレーダの感度が悪くなる。
ばならない −標的を各シーケンスごとに検出しなければならない という二つの理由からレーダの感度が悪くなる。
【０００６】−また、誤って曖昧性がなくされてしまう
可能性も残っている。これは事実上「ゴースト」ブリッ
プを生むことになるため、標的観察時間が分散すること
で周波数分解能はさらに低くなる。
可能性も残っている。これは事実上「ゴースト」ブリッ
プを生むことになるため、標的観察時間が分散すること
で周波数分解能はさらに低くなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の意図するところ
は、特に、必要な周波数ランプの数を減少させ、距離と
速度との間の曖昧性を除去することを可能にして上述し
た欠点を克服することである。このため本発明の対象
は、距離と速度との間の曖昧性を除去する周波数変調連
続波レーダ検出方法であって、レーダは、少なくとも二
種類の並列かつ不連続なわずかにずれている周波数変調
ランプを交互に送出し、周波数は特定周期の終了時に一
方のランプから他方のランプに切り替わり、検出された
標的からの距離を第一のランプに対応する受信信号と第
二のランプに対応する受信信号との間の位相差の関数と
して推測し、推測した距離および標的に関連した曖昧性
直線から標的の速度を得る検出方法である。
は、特に、必要な周波数ランプの数を減少させ、距離と
速度との間の曖昧性を除去することを可能にして上述し
た欠点を克服することである。このため本発明の対象
は、距離と速度との間の曖昧性を除去する周波数変調連
続波レーダ検出方法であって、レーダは、少なくとも二
種類の並列かつ不連続なわずかにずれている周波数変調
ランプを交互に送出し、周波数は特定周期の終了時に一
方のランプから他方のランプに切り替わり、検出された
標的からの距離を第一のランプに対応する受信信号と第
二のランプに対応する受信信号との間の位相差の関数と
して推測し、推測した距離および標的に関連した曖昧性
直線から標的の速度を得る検出方法である。
【０００８】また、本発明の対象は、上記の方法を実施
するための装置でもある。
するための装置でもある。
【０００９】かかる方法の主な利点は、複数の標的が存
在する場合に誤った関連づけがなされる問題がなくなる
ため、高精度な測定を行うことができ、多岐にわたる用
途に適用でき、経済的かつ簡単に実施できることであ
る。
在する場合に誤った関連づけがなされる問題がなくなる
ため、高精度な測定を行うことができ、多岐にわたる用
途に適用でき、経済的かつ簡単に実施できることであ
る。
【００１０】本発明の他の特徴および利長は、添付され
た図面を参照して行われる以下の説明によって明らかに
なろう。
た図面を参照して行われる以下の説明によって明らかに
なろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、特定帯域Ｂにおいて線形
周波数変調１を用いる例によって、ＦＭ−ＣＷレーダの
動作原理を示す。変調は、周波数帯域Ｂ全体にわたって
期間Ｔで繰り返す特定の勾配を有するランプによって示
されている。ＦＭ−ＣＷレーダの原理は、最も簡単な形
式としては、一つの信号発生器から発せられる特定帯域
Ｂの連続波の線形周波数変調である。この波を、同時に
送信用および受信時のローカル発振信号として用いる。
変調１の期間Ｔ以下の時間間隔で受信されたうなり信号
は、ｆで示される周波数を有する正弦信号である。レー
ダから距離Ｄのところに位置する静止標的の場合は、う
なり周波数ｆは以下の関係で表される。
周波数変調１を用いる例によって、ＦＭ−ＣＷレーダの
動作原理を示す。変調は、周波数帯域Ｂ全体にわたって
期間Ｔで繰り返す特定の勾配を有するランプによって示
されている。ＦＭ−ＣＷレーダの原理は、最も簡単な形
式としては、一つの信号発生器から発せられる特定帯域
Ｂの連続波の線形周波数変調である。この波を、同時に
送信用および受信時のローカル発振信号として用いる。
変調１の期間Ｔ以下の時間間隔で受信されたうなり信号
は、ｆで示される周波数を有する正弦信号である。レー
ダから距離Ｄのところに位置する静止標的の場合は、う
なり周波数ｆは以下の関係で表される。
【００１２】
【数２】
【００１３】ここで、ＢおよびＴは先に定義した通りで
あり、Ｃは光速、τは標的からレーダまでの前後の伝搬
の期間である。
あり、Ｃは光速、τは標的からレーダまでの前後の伝搬
の期間である。
【００１４】標的がレーダに対して相対速度Ｖｒで移動
している場合には、ドップラー効果が得られ上記の周波
数は以下のようになる。
している場合には、ドップラー効果が得られ上記の周波
数は以下のようになる。
【００１５】
【数３】
【００１６】ここで、λはレーダから送信される信号の
波長を示す。この信号は、自動車用の場合には特に周波
数７６ＧＨｚである。
波長を示す。この信号は、自動車用の場合には特に周波
数７６ＧＨｚである。
【００１７】上述した期間Ｔに相当する最大期間のうな
り信号のスペクトル分析結果を利用して、周波数分解能
δｆ＝１／Ｔを得る。標的の相対速度Ｖｒが予め分かっ
ている場合には、（２）の関係は曖昧性なしで標的から
の距離を与える。このとき、距離分解能は以下の関係で
定義される。
り信号のスペクトル分析結果を利用して、周波数分解能
δｆ＝１／Ｔを得る。標的の相対速度Ｖｒが予め分かっ
ている場合には、（２）の関係は曖昧性なしで標的から
の距離を与える。このとき、距離分解能は以下の関係で
定義される。
【００１８】
【数４】
【００１９】反対に、距離Ｄが分かっている場合には以
下の関係によって曖昧性なしで速度が求められる。
下の関係によって曖昧性なしで速度が求められる。
【００２０】
【数５】
【００２１】一般に、距離と速度との間には曖昧性が存
在する。周波数ｆのうなり信号は、距離Ｄおよび速度Ｖ
ｒが以下の関係になる標的によって生成される。
在する。周波数ｆのうなり信号は、距離Ｄおよび速度Ｖ
ｒが以下の関係になる標的によって生成される。
【００２２】
【数６】
【００２３】距離−速度平面において、この曖昧性の軌
跡は直線で示される。一定時間内に特定の点において一
つしか標的を照らさなかった場合には、逆方向の勾配を
有する周波数変調ランプに交替させて以下の方程式の系
を解くことで、従来の方法で距離と速度との間の曖昧性
をなくすことができる。
跡は直線で示される。一定時間内に特定の点において一
つしか標的を照らさなかった場合には、逆方向の勾配を
有する周波数変調ランプに交替させて以下の方程式の系
を解くことで、従来の方法で距離と速度との間の曖昧性
をなくすことができる。
【００２４】
【数７】
【００２５】ここで、ｆ1およびｆ2は受信うなり信号の
周波数を示す。関係（６）は右上がりの勾配を示し、関
係（７）は右下がりの勾配を示す。二つ以上のＮ個の標
的が存在する場合に問題は複雑になる。各ランプによっ
てＮ本の直線が得られることになるためである。結果と
して交点の数はＮ2個になり、Ｎ2個の関連が考えられる
ことになる。一般に用いられている方法では、勾配が一
般にゼロである第三のランプを追加する。図２は、距離
−速度平面において、複数の標的が存在する状況の例を
示したものであり、第三のランプが不適切であることが
分かる。実際の標的の数はここでは例えば２であり、こ
れらの標的は例えば関係（６）および（７）の方程式の
系を満たすものである。上述した平面におけるこれら二
つの標的の位置は、交点２１および２２の二つの点によ
って表されるが、全部で四つの考えられる交点２１、２
２、２６および２７が存在する。特に、これら二つの点
２１および２２は、右上がりの勾配を有する二本の直線
２３と右下がりの勾配を有する直線２４との交点に存在
する。勾配がゼロである直線２５は、斜線を施した丸２
６によって表される第一の交点の曖昧性をなくすために
用いられるが、これを用いて黒丸２７によって表される
もう一つの交点の曖昧性をなくすことはできない。この
曖昧性をなくすため、周知の方法では周波数変調ランプ
以外の第四のシーケンスをさらに使用する必要がある。
しかしながら、この方法は上述した欠点を全て有する。
第一の欠点は、特にレーダの感度が悪くなることにあ
る。これは、第一に標的の観察時間を３から４個の積分
間隔に分割しなければならず、第二には標的を各シーケ
ンス毎に検出しなければならないためである。第二の欠
点はさらに、誤って曖昧性がなくされてしまう可能性も
残っているため、ますます標的観察時間が分割されるこ
とで周波数分解能が悪くなるという事実にある。
周波数を示す。関係（６）は右上がりの勾配を示し、関
係（７）は右下がりの勾配を示す。二つ以上のＮ個の標
的が存在する場合に問題は複雑になる。各ランプによっ
てＮ本の直線が得られることになるためである。結果と
して交点の数はＮ2個になり、Ｎ2個の関連が考えられる
ことになる。一般に用いられている方法では、勾配が一
般にゼロである第三のランプを追加する。図２は、距離
−速度平面において、複数の標的が存在する状況の例を
示したものであり、第三のランプが不適切であることが
分かる。実際の標的の数はここでは例えば２であり、こ
れらの標的は例えば関係（６）および（７）の方程式の
系を満たすものである。上述した平面におけるこれら二
つの標的の位置は、交点２１および２２の二つの点によ
って表されるが、全部で四つの考えられる交点２１、２
２、２６および２７が存在する。特に、これら二つの点
２１および２２は、右上がりの勾配を有する二本の直線
２３と右下がりの勾配を有する直線２４との交点に存在
する。勾配がゼロである直線２５は、斜線を施した丸２
６によって表される第一の交点の曖昧性をなくすために
用いられるが、これを用いて黒丸２７によって表される
もう一つの交点の曖昧性をなくすことはできない。この
曖昧性をなくすため、周知の方法では周波数変調ランプ
以外の第四のシーケンスをさらに使用する必要がある。
しかしながら、この方法は上述した欠点を全て有する。
第一の欠点は、特にレーダの感度が悪くなることにあ
る。これは、第一に標的の観察時間を３から４個の積分
間隔に分割しなければならず、第二には標的を各シーケ
ンス毎に検出しなければならないためである。第二の欠
点はさらに、誤って曖昧性がなくされてしまう可能性も
残っているため、ますます標的観察時間が分割されるこ
とで周波数分解能が悪くなるという事実にある。
【００２６】図３は、周波数−時間平面において、送信
周波数の変調３１の代表的なものとして本発明によるレ
ーダ検出方法を示す。本発明によれば、レーダは帯域Ｂ
で二本の並列かつ不連続な周波数変調ランプ３２、３３
を期間Ｔｆに交互に送信する。これらのランプは周波数
変動ΔＦ分だけわずかにずれている。一方のランプから
他方のランプに切り替わる周波数１／２Ｔｆによって波
形の周波数曖昧性が決まる。
周波数の変調３１の代表的なものとして本発明によるレ
ーダ検出方法を示す。本発明によれば、レーダは帯域Ｂ
で二本の並列かつ不連続な周波数変調ランプ３２、３３
を期間Ｔｆに交互に送信する。これらのランプは周波数
変動ΔＦ分だけわずかにずれている。一方のランプから
他方のランプに切り替わる周波数１／２Ｔｆによって波
形の周波数曖昧性が決まる。
【００２７】二つのサンプルＳ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）
が、一定時間の開始時に距離Ｄの位置にあって相対速度
Ｖｒを有する標的から受信した信号から得られ、次に時
刻ｔにおいてレーダ信号の伝搬遅延τが以下の関係より
与えられ、時間の原点は第一のランプの開始点になる。
が、一定時間の開始時に距離Ｄの位置にあって相対速度
Ｖｒを有する標的から受信した信号から得られ、次に時
刻ｔにおいてレーダ信号の伝搬遅延τが以下の関係より
与えられ、時間の原点は第一のランプの開始点になる。
【００２８】
【数８】
【００２９】＊第一の信号Ｓ1（ｔ）は、２ｋＴｆ≦ｔ
＜（２ｋ＋１）Ｔｆであるランプ切り替えのｋ番目のサ
イクルにおいて時間ｔの第一のランプに対応し、＊第二
の信号Ｓ2（ｔ）は、時刻ｔ＋Ｔｆにおける第二のラン
プに対応し、ｔは依然としてｋ番目の切り替えサイクル
に属する。
＜（２ｋ＋１）Ｔｆであるランプ切り替えのｋ番目のサ
イクルにおいて時間ｔの第一のランプに対応し、＊第二
の信号Ｓ2（ｔ）は、時刻ｔ＋Ｔｆにおける第二のラン
プに対応し、ｔは依然としてｋ番目の切り替えサイクル
に属する。
【００３０】次に、時刻ｔにおける瞬間周波数および第
一のランプで送信される信号の値はそれぞれ、以下の関
係で与えられる。
一のランプで送信される信号の値はそれぞれ、以下の関
係で与えられる。
【００３１】
【数９】
【００３２】時刻ｔ＋Ｔｆにおける瞬間周波数および第
二のランプで送られる信号の値はそれぞれ、以下の関係
で与えられる。
二のランプで送られる信号の値はそれぞれ、以下の関係
で与えられる。
【００３３】
【数１０】
【００３４】Ｆ0は、変調なしでレーダによって送信さ
れる信号の基本周波数を示す。上記の説明から明らかな
ように、Ｂは周波数エクスカーション帯域すなわち実際
にはランプの振幅であり、φk1およびφk2は各切り替え
サイクルの出力における位相である。位相干渉性（コヒ
ーレンス）がサイクル毎に確実でない場合にはφk1およ
びφk2は定まらない。位相干渉性に鑑みると、標的から
の距離が疑似曖昧性ＣＴ／２の距離より短い間は、位相
干渉性が必要なのはランプの繰り返し時間Ｔと等しい期
間のランプ間隔の間だけであるということに注意された
い。特に、各期間すなわち時間幅Ｔを有する間隔の開始
時における位相はどのような位相であってもよい。一過
性のずれやドップラー効果によるもの以外は、繰り返し
時の局所的な発振信号は送信信号と等しいからである。
様々な間隔のランプの干渉性が必要になるのは、標的か
らの距離が上述した疑似曖昧性よりも長くなった場合の
みである。
れる信号の基本周波数を示す。上記の説明から明らかな
ように、Ｂは周波数エクスカーション帯域すなわち実際
にはランプの振幅であり、φk1およびφk2は各切り替え
サイクルの出力における位相である。位相干渉性（コヒ
ーレンス）がサイクル毎に確実でない場合にはφk1およ
びφk2は定まらない。位相干渉性に鑑みると、標的から
の距離が疑似曖昧性ＣＴ／２の距離より短い間は、位相
干渉性が必要なのはランプの繰り返し時間Ｔと等しい期
間のランプ間隔の間だけであるということに注意された
い。特に、各期間すなわち時間幅Ｔを有する間隔の開始
時における位相はどのような位相であってもよい。一過
性のずれやドップラー効果によるもの以外は、繰り返し
時の局所的な発振信号は送信信号と等しいからである。
様々な間隔のランプの干渉性が必要になるのは、標的か
らの距離が上述した疑似曖昧性よりも長くなった場合の
みである。
【００３５】時刻ｔにおいて受信される信号は時刻ｔ−
τにおいて送出されたものであるため、うなり信号Ｓ1
（ｔ）およびＳ2（ｔ）は以下の関係で与えられる。
τにおいて送出されたものであるため、うなり信号Ｓ1
（ｔ）およびＳ2（ｔ）は以下の関係で与えられる。
【００３６】 Ｓ1（ｔ）＝Ｓe1（ｔ−τ）Ｓe1（ｔ） （１３） Ｓ2（ｔ＋Ｔｆ）＝Ｓe2（ｔ＋Ｔｆ−τ）Ｓe2（ｔ＋Ｔｆ） （１４） τ＜Ｔｆである場合、開始時の位相項は無視され、以下
の式が得られる。
の式が得られる。
【００３７】
【数１１】
【００３８】微分位相Δφ＝φ［Ｓ1（ｔ）］−φ［Ｓ2
（ｔ＋ｔｆ）］は以下のようになる。
（ｔ＋ｔｆ）］は以下のようになる。
【００３９】
【数１２】
【００４０】関係（１７）の時刻Ｖrｔに比例する項
は、周波数ランプの全体の時間における標的からの距離
のわずかな変動に対応する。これは一般には無視できる
ものである。したがって、二つの信号Ｓ1（ｔ）とＳ
2（ｔ）との間の微分位相Δφは、以下の関係で近似で
きる。
は、周波数ランプの全体の時間における標的からの距離
のわずかな変動に対応する。これは一般には無視できる
ものである。したがって、二つの信号Ｓ1（ｔ）とＳ
2（ｔ）との間の微分位相Δφは、以下の関係で近似で
きる。
【００４１】
【数１３】
【００４２】従って、信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間
の微分位相は実際には標的の速度とは無関係になる。し
たがって、標的からの距離を直接測定することができ
る。この微分位相を測定することで、実際には以下の関
係で定義される標的からレーダまでの距離Ｄを予め推測
することができるようになる。
の微分位相は実際には標的の速度とは無関係になる。し
たがって、標的からの距離を直接測定することができ
る。この微分位相を測定することで、実際には以下の関
係で定義される標的からレーダまでの距離Ｄを予め推測
することができるようになる。
【００４３】
【数１４】
【００４４】この測定は、２πの範囲内で曖昧である。
これは、Δφを２πと等しくした場合に以下の関係で定
義される曖昧性距離Ｄ2πに相当するものである。
これは、Δφを２πと等しくした場合に以下の関係で定
義される曖昧性距離Ｄ2πに相当するものである。
【００４５】
【数１５】
【００４６】Ｒが同一レベルであると仮定したＳ
1（ｔ）またはＳ2（ｔ）の信号対雑音比を示すとする
と、微分位相測定値は標準偏差σφが以下の関係で近似
される誤差になる。
1（ｔ）またはＳ2（ｔ）の信号対雑音比を示すとする
と、微分位相測定値は標準偏差σφが以下の関係で近似
される誤差になる。
【００４７】
【数１６】
【００４８】この微分位相測定値から導き出される距離
は、標準偏差がσD＝Ｄ2πσφである誤差になり、以下
の式で近似できる。
は、標準偏差がσD＝Ｄ2πσφである誤差になり、以下
の式で近似できる。
【００４９】
【数１７】
【００５０】一般に、ΔＦはＢ・Ｔｆ／Ｔよりもかなり
大きいため、以下のようになる。
大きいため、以下のようになる。
【００５１】
【数１８】
【００５２】可能な範囲で、関係（２）によって与えら
れる距離分解能と同一範囲あるいはこれよりも大きな範
囲である距離の予測値の精度を得ようとすることは好ま
しい。すなわち、以下のようにする。
れる距離分解能と同一範囲あるいはこれよりも大きな範
囲である距離の予測値の精度を得ようとすることは好ま
しい。すなわち、以下のようにする。
【００５３】
【数１９】
【００５４】同時に、ＦＭ−ＣＷレーダによってなされ
る標準的な処理動作には、標的ごとに距離−速度平面か
ら曖昧性直線を抽出することが含まれる。全ての標的が
距離予測値の曖昧性の値の範囲内にある場合すなわち実
際には先に定義した曖昧性距離Ｄ2πの値の範囲内にあ
る場合には、関連する曖昧性直線に対する微分位相測定
値によって得られた距離予測値を引き継いで、距離と速
度との間の曖昧性を除去する。これは、曖昧性直線の数
すなわち分析対象となる標的の数がいくつの場合にも適
用できる。特に、検出結果に対応するうなり信号の分析
後に得られる各スペクトル直線から、距離−速度平面に
おける曖昧性直線を導き出し、微分位相測定を行うこと
ができる。後者は、距離の予測に利用される。直線と微
分位相測定値との関連は無条件に決まる。
る標準的な処理動作には、標的ごとに距離−速度平面か
ら曖昧性直線を抽出することが含まれる。全ての標的が
距離予測値の曖昧性の値の範囲内にある場合すなわち実
際には先に定義した曖昧性距離Ｄ2πの値の範囲内にあ
る場合には、関連する曖昧性直線に対する微分位相測定
値によって得られた距離予測値を引き継いで、距離と速
度との間の曖昧性を除去する。これは、曖昧性直線の数
すなわち分析対象となる標的の数がいくつの場合にも適
用できる。特に、検出結果に対応するうなり信号の分析
後に得られる各スペクトル直線から、距離−速度平面に
おける曖昧性直線を導き出し、微分位相測定を行うこと
ができる。後者は、距離の予測に利用される。直線と微
分位相測定値との関連は無条件に決まる。
【００５５】図４は、本発明による方法の上述した原理
を示す。同図は、例えば図２に示すような二つの標的を
検出する場合を示している。第一ステップではレーダ処
理を使用し、第一の標的に対する第一の曖昧性直線４１
と第二の標的に対する第二の曖昧性直線４２を距離−速
度平面において抽出する。標的はいずれも先に定義した
曖昧性距離Ｄ2πの値の範囲内にあると仮定する。微分
位相測定値から得られる距離の予測値４４を利用して、
第二ステップにおいて、曖昧性直線４１における距離と
速度との間の曖昧性をなくすことができる。同様に、微
分位相測定値から得られる距離の予測値４４を利用し
て、第二ステップにおいて、曖昧性直線４２における距
離と速度との間の曖昧性をなくすこともできる。曖昧性
直線上に位置し、距離の予測値前後に存在する測定値の
不確かな領域４３および４５が曖昧性直線上に残ってい
るため、速度の誤差σVrを与える。
を示す。同図は、例えば図２に示すような二つの標的を
検出する場合を示している。第一ステップではレーダ処
理を使用し、第一の標的に対する第一の曖昧性直線４１
と第二の標的に対する第二の曖昧性直線４２を距離−速
度平面において抽出する。標的はいずれも先に定義した
曖昧性距離Ｄ2πの値の範囲内にあると仮定する。微分
位相測定値から得られる距離の予測値４４を利用して、
第二ステップにおいて、曖昧性直線４１における距離と
速度との間の曖昧性をなくすことができる。同様に、微
分位相測定値から得られる距離の予測値４４を利用し
て、第二ステップにおいて、曖昧性直線４２における距
離と速度との間の曖昧性をなくすこともできる。曖昧性
直線上に位置し、距離の予測値前後に存在する測定値の
不確かな領域４３および４５が曖昧性直線上に残ってい
るため、速度の誤差σVrを与える。
【００５６】関係（２）から、標的の速度は、距離Ｄに
関連した曖昧性直線の式である以下の関係で与えられる
ことになる。
関連した曖昧性直線の式である以下の関係で与えられる
ことになる。
【００５７】
【数２０】
【００５８】関係（３）および（４）によって得られた
距離と速度の疑似解を利用することで、Ｄは以下の式で
与えられる予測距離になる。
距離と速度の疑似解を利用することで、Ｄは以下の式で
与えられる予測距離になる。
【００５９】
【数２１】
【００６０】標的が曖昧性距離Ｄ2πを超えて認められ
る場合には、予測値の曖昧性を予めなくしてから図４に
おいて述べたステップを行う。
る場合には、予測値の曖昧性を予めなくしてから図４に
おいて述べたステップを行う。
【００６１】ＦＭ−ＣＷレーダは、距離および速度の２
次元では実際の解はもたない。距離に関する精度は、関
係（２３）によって与えられる距離の予測値の精度であ
る。速度に関する精度は関係（２６）から導き出され
る。距離の推測値のノイズがゼロである最適な場合に
は、速度に関する精度はスペクトル分解能によって制限
される。他の場合では、距離の誤差σDおよび速度の誤
差σVrは以下の関係で与えられる。
次元では実際の解はもたない。距離に関する精度は、関
係（２３）によって与えられる距離の予測値の精度であ
る。速度に関する精度は関係（２６）から導き出され
る。距離の推測値のノイズがゼロである最適な場合に
は、速度に関する精度はスペクトル分解能によって制限
される。他の場合では、距離の誤差σDおよび速度の誤
差σVrは以下の関係で与えられる。
【００６２】
【数２２】
【００６３】σ2 0_Vrはスペクトル分解能によってのみ
制限される速度の精度である。
制限される速度の精度である。
【００６４】関係（２７）は以下のようにも表される。
【００６５】
【数２３】
【００６６】本発明によれば、特に信号対雑音比が小さ
い場合の測定精度は、ΔＦ間隔で交互に切り替わる二重
の右上がり変調ランプシーケンスと、同一の周波数変動
ΔＦ間隔で交互に切り替わる二重の右下がり変調ランプ
シーケンスとを送ることによって改善される。距離予測
をすることで、ランプの各方向について、各曖昧性直線
上でより少ない領域を選択することができる。例えば、
±２σの範囲内の微分位相によって測定される距離に等
しい距離が選択される。ここで、σは例えば距離に関す
る誤差を示す。次に、予め選択した領域同士の交点を求
めることで実際の距離および速度を求める。この改善
は、領域同士の交点が曖昧ではない場合にのみ適用でき
る。図５は、図４における距離−速度平面で同一の標的
をおいた場合の改善結果を示す。第一の標的についての
上述の説明から明らかなように、右上がりの二重ランプ
のシーケンスから得られ曖昧性直線４１に関連する第一
の距離予測値４４を利用することで、不確かな部分４３
を除いて標的の実速度を導き出すことができる。±２σ
の範囲内で第一の距離予測値４４に等しい第二の距離予
測値５１を求めることで改善がなされる。右下がりの曖
昧性直線５２に関連し、この直線上にある標的の場合、
不確かな領域５３が存在する。二つの不確かな領域４３
と５３との交点、実際には二つの選択された領域の交点
が、捜し求められた距離５８および速度５９になる。第
二の標的についても、右上がりおよび右下がりのランプ
に対応し、これらのランプについての推測距離４６およ
び５４から得られた曖昧性直線４２、５５上の二つの縮
小した領域４５および５６の交点から所望の座標が得ら
れることになる。
い場合の測定精度は、ΔＦ間隔で交互に切り替わる二重
の右上がり変調ランプシーケンスと、同一の周波数変動
ΔＦ間隔で交互に切り替わる二重の右下がり変調ランプ
シーケンスとを送ることによって改善される。距離予測
をすることで、ランプの各方向について、各曖昧性直線
上でより少ない領域を選択することができる。例えば、
±２σの範囲内の微分位相によって測定される距離に等
しい距離が選択される。ここで、σは例えば距離に関す
る誤差を示す。次に、予め選択した領域同士の交点を求
めることで実際の距離および速度を求める。この改善
は、領域同士の交点が曖昧ではない場合にのみ適用でき
る。図５は、図４における距離−速度平面で同一の標的
をおいた場合の改善結果を示す。第一の標的についての
上述の説明から明らかなように、右上がりの二重ランプ
のシーケンスから得られ曖昧性直線４１に関連する第一
の距離予測値４４を利用することで、不確かな部分４３
を除いて標的の実速度を導き出すことができる。±２σ
の範囲内で第一の距離予測値４４に等しい第二の距離予
測値５１を求めることで改善がなされる。右下がりの曖
昧性直線５２に関連し、この直線上にある標的の場合、
不確かな領域５３が存在する。二つの不確かな領域４３
と５３との交点、実際には二つの選択された領域の交点
が、捜し求められた距離５８および速度５９になる。第
二の標的についても、右上がりおよび右下がりのランプ
に対応し、これらのランプについての推測距離４６およ
び５４から得られた曖昧性直線４２、５５上の二つの縮
小した領域４５および５６の交点から所望の座標が得ら
れることになる。
【００６７】本発明による距離と速度との間の曖昧性の
除去は、勾配の異なる様々なランプで利用できる。例え
ば勾配が逆の少なくとも二組のランプを使用し、二組の
ランプの端において得られる基本検出値のいずれかの距
離の抽出に基づいて、距離−速度平面においてブライン
ド領域を減らして本発明の方法を応用できる範囲を広げ
ることができる。標的からの距離は、実際には基本検出
値間の「ｏｒ」型の論理関係から得られる。例えば、一
方のグループと他方のグループとに交互に基づいて距離
を抽出することも可能である。図６ａおよび図６ｂは、
本発明の利点を示している。図６ａは、距離−速度平面
において、従来技術によって曖昧性をなくした場合の、
最適なケースでのレーダのブラインド領域を示してい
る。この領域１０１は、ゼロ前後に存在するうなり周波
数に対応する曖昧性直線周囲の帯域を表す。図６ｂは、
本発明によるレーダのブラインド領域１０２がゼロに近
い周波数に対応する曖昧性直線周囲の二つの帯域１０３
および１０４の交差に限られていることを示している。
各帯域はランプグループに対応している。このため、例
えば二組のランプの一方に交互に基づいて距離を抽出す
ることで、上述した二つの帯域１０３および１０４の交
差の外にあたる従来技術のレーダのブラインド領域に位
置している標的１０５を、本発明によるレーダでは少な
くとも２回に１回検出することができる。二重検出対象
になるこれらの標的を、例えば図５の改善に基づいて処
理する。一つのランプグループにおいて検出された標的
は例えば図４に示す方法によって位置が定められる。
除去は、勾配の異なる様々なランプで利用できる。例え
ば勾配が逆の少なくとも二組のランプを使用し、二組の
ランプの端において得られる基本検出値のいずれかの距
離の抽出に基づいて、距離−速度平面においてブライン
ド領域を減らして本発明の方法を応用できる範囲を広げ
ることができる。標的からの距離は、実際には基本検出
値間の「ｏｒ」型の論理関係から得られる。例えば、一
方のグループと他方のグループとに交互に基づいて距離
を抽出することも可能である。図６ａおよび図６ｂは、
本発明の利点を示している。図６ａは、距離−速度平面
において、従来技術によって曖昧性をなくした場合の、
最適なケースでのレーダのブラインド領域を示してい
る。この領域１０１は、ゼロ前後に存在するうなり周波
数に対応する曖昧性直線周囲の帯域を表す。図６ｂは、
本発明によるレーダのブラインド領域１０２がゼロに近
い周波数に対応する曖昧性直線周囲の二つの帯域１０３
および１０４の交差に限られていることを示している。
各帯域はランプグループに対応している。このため、例
えば二組のランプの一方に交互に基づいて距離を抽出す
ることで、上述した二つの帯域１０３および１０４の交
差の外にあたる従来技術のレーダのブラインド領域に位
置している標的１０５を、本発明によるレーダでは少な
くとも２回に１回検出することができる。二重検出対象
になるこれらの標的を、例えば図５の改善に基づいて処
理する。一つのランプグループにおいて検出された標的
は例えば図４に示す方法によって位置が定められる。
【００６８】本発明による方法を拡張し、周波数が互い
にわずかにずれたＮ個の切り替え周波数変調ランプを利
用することもできる。例えば、ランプの非同時性によっ
て生じる遅延を補償した後に、Ｎ個のランプに関連した
受信信号の異なる二つの一次結合を用いて二つの複合信
号を形成する。距離の予測値は、二つの複合信号間の微
分位相測定値から導き出される。Ｎ＝４であるとすれ
ば、第一の複合信号は例えば第一の受信信号Ｓ１を第二
の受信信号Ｓ２から引くすなわちＳ２−Ｓ１を求めるこ
とによって得られ、第二の複合信号は例えば第三の受信
信号を第四の受信信号から引くことによって得られる。
例えば特定の伝達関数を合成できるようにする組み合わ
せはいずれも可能である。いずれの場合でも、本発明に
よれば、切り替えられるランプの数は２に限定されるも
のではない。
にわずかにずれたＮ個の切り替え周波数変調ランプを利
用することもできる。例えば、ランプの非同時性によっ
て生じる遅延を補償した後に、Ｎ個のランプに関連した
受信信号の異なる二つの一次結合を用いて二つの複合信
号を形成する。距離の予測値は、二つの複合信号間の微
分位相測定値から導き出される。Ｎ＝４であるとすれ
ば、第一の複合信号は例えば第一の受信信号Ｓ１を第二
の受信信号Ｓ２から引くすなわちＳ２−Ｓ１を求めるこ
とによって得られ、第二の複合信号は例えば第三の受信
信号を第四の受信信号から引くことによって得られる。
例えば特定の伝達関数を合成できるようにする組み合わ
せはいずれも可能である。いずれの場合でも、本発明に
よれば、切り替えられるランプの数は２に限定されるも
のではない。
【００６９】図７は、本発明による方法を実施するため
の装置の考えられる実施の形態を示す。仮選択およびデ
マルチプレキシング手段６１は、例えば上述した期間Ｔ
ｆの間、上述した周波数ΔＦおよびゼロ周波数を交互に
送出する周波数発生器６２を制御する。送出された周波
数と、周波数ランプ発生器６３によって与えられる周波
数とを第一のミキサ６４によって加算し、図３に基づい
て周波数ランプをΔＦだけ交互にずらす。切り替えられ
た二重ランプを、マイクロ波サーキュレータ６５と、増
幅手段（図示せず）と、アンテナ６６とを介して標的で
あると思われる物体に対して送出する。受信手段（図示
せず）は、例えばサーキュレータの入力／出力に接続さ
れている。信号は、サーキュレータ６５および第二のミ
キサ７０を介して受信される。この第二のミキサ７０の
一方の入力はサーキュレータに接続され、他方の入力は
第一のミキサの出力に接続されている。第二のミキサの
出力は仮選択およびデマルチプレキシング手段６１の入
力に接続されている。仮選択およびデマルチプレキシン
グ手段６１は、第一のランプからの受信された信号が第
一のチャネル７１に加えられ、ΔＦだけずれた第二のラ
ンプからの受信された信号が第二のチャネル７２に加え
られるように受信信号を二本のチャネルに交互に送信す
る。フィルタ６７および６９は、例えばそれぞれチャネ
ル７１および７２内に配置されている。第一のチャネル
上の信号をＴｆだけ遅延させ、特に二つのランプの送信
の非同時性を考慮に入れる。特に、サンプリング中の特
定時刻において、受信信号は一方のランプにしか対応し
ていない。二つのランプに対応している二つの信号を同
時にサンプリングするためには、二つの信号のうち一方
を特にランプ切り替え時間Ｔｆだけ遅延させる必要があ
る。この目的のために、Ｔｆ遅延手段６８を例えばフィ
ルタ６７の出力に配置する。別の方法としては、例えば
二つの信号のうち一方を仮選択およびデマルチプレキシ
ング手段６１において記憶するものがある。
の装置の考えられる実施の形態を示す。仮選択およびデ
マルチプレキシング手段６１は、例えば上述した期間Ｔ
ｆの間、上述した周波数ΔＦおよびゼロ周波数を交互に
送出する周波数発生器６２を制御する。送出された周波
数と、周波数ランプ発生器６３によって与えられる周波
数とを第一のミキサ６４によって加算し、図３に基づい
て周波数ランプをΔＦだけ交互にずらす。切り替えられ
た二重ランプを、マイクロ波サーキュレータ６５と、増
幅手段（図示せず）と、アンテナ６６とを介して標的で
あると思われる物体に対して送出する。受信手段（図示
せず）は、例えばサーキュレータの入力／出力に接続さ
れている。信号は、サーキュレータ６５および第二のミ
キサ７０を介して受信される。この第二のミキサ７０の
一方の入力はサーキュレータに接続され、他方の入力は
第一のミキサの出力に接続されている。第二のミキサの
出力は仮選択およびデマルチプレキシング手段６１の入
力に接続されている。仮選択およびデマルチプレキシン
グ手段６１は、第一のランプからの受信された信号が第
一のチャネル７１に加えられ、ΔＦだけずれた第二のラ
ンプからの受信された信号が第二のチャネル７２に加え
られるように受信信号を二本のチャネルに交互に送信す
る。フィルタ６７および６９は、例えばそれぞれチャネ
ル７１および７２内に配置されている。第一のチャネル
上の信号をＴｆだけ遅延させ、特に二つのランプの送信
の非同時性を考慮に入れる。特に、サンプリング中の特
定時刻において、受信信号は一方のランプにしか対応し
ていない。二つのランプに対応している二つの信号を同
時にサンプリングするためには、二つの信号のうち一方
を特にランプ切り替え時間Ｔｆだけ遅延させる必要があ
る。この目的のために、Ｔｆ遅延手段６８を例えばフィ
ルタ６７の出力に配置する。別の方法としては、例えば
二つの信号のうち一方を仮選択およびデマルチプレキシ
ング手段６１において記憶するものがある。
【００７０】二本のチャネルで受信される信号は、距離
と速度との間の曖昧性を抽出および除去するための手段
７３によって考慮される。手段７３は、各チャネルで受
信された信号間の微分位相Δφを求め、関係（２０）に
基づいて距離の予測値を算出する。曖昧性直線の式は例
えばこれらの手段７３に記憶されているため、これらの
手段によって、図４に示した動作または図５に示した動
作のいずれかに基づいて標的の速度を導き出すこともで
きる。後者の場合、ランプ発生器６３を制御し、例えば
勾配が逆の異なるランプを発生する。距離と速度との間
の曖昧性を抽出および除去するための手段７３は、例え
ばレーダ処理において従来用いられているインターフェ
ース、プロセッサ、メモリなどでよいため、付加的な回
路を設ける必要はない。図６において一例として示した
本発明による装置は、特に複雑な構成要素や構造体を必
要としないため、この装置が特に簡単に実施できて経済
的であることを示している。これは、自動車用としては
特に重要なことである。
と速度との間の曖昧性を抽出および除去するための手段
７３によって考慮される。手段７３は、各チャネルで受
信された信号間の微分位相Δφを求め、関係（２０）に
基づいて距離の予測値を算出する。曖昧性直線の式は例
えばこれらの手段７３に記憶されているため、これらの
手段によって、図４に示した動作または図５に示した動
作のいずれかに基づいて標的の速度を導き出すこともで
きる。後者の場合、ランプ発生器６３を制御し、例えば
勾配が逆の異なるランプを発生する。距離と速度との間
の曖昧性を抽出および除去するための手段７３は、例え
ばレーダ処理において従来用いられているインターフェ
ース、プロセッサ、メモリなどでよいため、付加的な回
路を設ける必要はない。図６において一例として示した
本発明による装置は、特に複雑な構成要素や構造体を必
要としないため、この装置が特に簡単に実施できて経済
的であることを示している。これは、自動車用としては
特に重要なことである。
【図１】線形変調式ＦＭ−ＣＷレーダの動作原理を説明
するための図である。
するための図である。
【図２】従来技術の一例としての複数の標的が存在する
状況の距離−速度平面を示す図である。
状況の距離−速度平面を示す図である。
【図３】送信周波数変調の周波数−時間平面における本
発明によるレーダ検出方法の代表的なものを示す図であ
る。
発明によるレーダ検出方法の代表的なものを示す図であ
る。
【図４】距離−速度平面における本発明による方法の代
表的なものを示す図である。
表的なものを示す図である。
【図５】本発明による方法で考えられる精度改善例を示
す図である。
す図である。
【図６ａ】従来技術に基づいて作用するレーダの動作領
域を示す図である。
域を示す図である。
【図６ｂ】本発明に基づいて作用するレーダの動作領域
を示す図である。
を示す図である。
【図７】本発明による方法を実施するための装置の考え
られる実施の形態を示す図である。
られる実施の形態を示す図である。
１ 変調 ２１、２２、２６、２７ 交点 ２３、２４、２５ 直線 ３２、３３ 周波数変調ランプ ４１、４２ 曖昧性直線 ４４、４６ 予測値 Ｂ 特定帯域 Ｔ 期間
Claims (9)
- 【請求項１】 距離と速度との間の曖昧性を除去する周
波数変調連続波レーダ検出方法であって、レーダは周波
数変動（ΔＦ）分だけわずかにずれている少なくとも二
種類の並列かつ不連続な周波数変調ランプを交互に送出
し、周波数は特定期間（Ｔｆ）の終了時に一方のランプ
から他方のランプに切り替わり、検出された標的からの
距離を第一のランプに対応する受信信号（Ｓ1（ｔ））
と第二のランプに対応する受信信号（Ｓ2（ｔ））との
間の位相差（Δφ）の関数として推測し、推測された距
離と標的に関連した曖昧性直線とから標的の速度を得る
周波数変調連続波レーダ検出方法。 - 【請求項２】 推測された距離Ｄは、以下の関係式で与
えられる 【数１】 （ここで、Ｃは光速、Ｂは変調周波数帯域、Ｔはランプ
繰り返し周期、ΔＦはランプ間の周波数変動、Ｔｆはあ
るランプから別のランプに切り替わる周波数の端部にお
ける持続時間、ΔφはΔＦだけ離れた二つのランプに対
応する受信信号間の位相差の測定値を示す）請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 交互に切り替えられる右上がりの変調ラ
ンプの二重シーケンスと、交互に切り替えられる右下が
りの変調ランプの二重シーケンスが送信され、これらの
シーケンスは同一周波数変動（ΔＦ）分だけ離れてお
り、各曖昧性直線上の限られた領域が、推測された距離
の前後において各勾配方向に選択され、距離および速度
は右上がりのランプに対応する曖昧性直線および右下が
りのランプに対応する曖昧性直線の選択された領域同士
の交点によって距離−速度平面内で求められる請求項１
に記載の方法。 - 【請求項４】 互いに周波数のずれた所定のＮ個の切り
替えられた周波数変調ランプを送信するレーダによっ
て、Ｎ個のランプに関連した受信信号の異なる一次結合
によって二つの複合信号を形成し、距離推測は二つの複
合信号間の位相差から導出される請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】 勾配が逆の二組の周波数ランプを送信
し、二組のランプの終端部において得られる基本検出値
間の論理和タイプの関係によって標的からの距離を得る
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法を実施するための
装置であって、 周波数ランプ発生器と、 一方の入力がランプ発生器に接続され、他方の入力が周
波数変動（ΔＦ）およびゼロ周波数をそれぞれ所定の期
間（Ｔｆ）ずつ交互に送出している周波数発生器の出力
に接続され、ミキサの出力が切り替わる二重ランプを送
出する第一のミキサと、 一方の入力が第一のミキサの出力に接続され、他方の入
力が受信信号を受信する第二のミキサと、 入力が第二のミキサの出力に接続され、第一のランプか
らの受信信号が第一のチャネルに加えられ、周波数変動
（ΔＦ）分だけずれた第二のランプからの受信信号が第
二のチャネルに加えられるように、二本のチャネルに受
信信号を交互に送信する仮選択およびデマルチプレキシ
ング手段と、 各チャネルで受信された信号間の微分位相（Δφ）を求
め、受信信号に対応する検出された標的の距離および速
度を算出する、距離と速度との間の曖昧性を抽出および
除去するための手段と、を少なくとも備える装置。 - 【請求項７】 第一のチャネルは受信信号を遅延させる
ための手段を備える請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 チャネルはフィルタを備える請求項６に
記載の装置。 - 【請求項９】 一方の入力が第一のミキサの出力に接続
され、一方の出力が第二のミキサの入力に接続され、他
方の入力／出力が送受信手段に接続されたサーキュレー
タをさらに備える請求項６に記載の装置。
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