JPH11118916A - Fm−cwレーダ装置 - Google Patents

Fm−cwレーダ装置

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JPH11118916A
JPH11118916A JP28154197A JP28154197A JPH11118916A JP H11118916 A JPH11118916 A JP H11118916A JP 28154197 A JP28154197 A JP 28154197A JP 28154197 A JP28154197 A JP 28154197A JP H11118916 A JPH11118916 A JP H11118916A
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JP
Japan
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angle
target
frequency
modulation section
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP28154197A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Yoshinaga
秀雄 吉永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標物の角度情報を得るために、空中線の向
きを変化させて取得したデータを時系列に計測する必要
があるため、高速に危険判定が行えないという課題があ
った。 【解決手段】 空中線を走査しながら、異なる変調区間
で得られた目標物の受信強度と変調区間の切り換え時の
角度を利用することにより、目標物の角度を距離や相対
速度の検出区間時に算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は車載レーダ装置、
特に、前方に存在する車両やバイク等の障害物の位置情
報から危険度を判別することにより、事故を未然に防止
するなどの安全走行に応用する走査式のFM−CWレー
ダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5はこの発明の概念を示す図であり、
道路1において自車両2に搭載されたFM−CWレーダ
装置3にて進行方向を監視中に、前方車両4が点線にて
示す軌道を進行して車線マーカ5を横ぎりラインL1か
らラインL2へ進入する場合、監視中のビームB1にて
上記前方車両4を検出し、次にビームB2へ走査する様
子を示している。例えば、上記前方車両4がどの車線に
存在するかを判別する場合、上記FM−CWレーダ装置
3にてビームB1内にて検出された前方車両2までの距
離と相対速度と受信強度といった情報に、ビームB1が
向いている方向の角度をハンドル情報等から読み取って
付加する。次に、上記FM−CWレーダ装置3の方向を
走査手段にて走査し、ビームB2内において上記の前方
車両4までの距離と相対速度と受信強度とビームB2の
向いている角度といった情報を取得する。ここで、ビー
ムB1による計測結果とビームB2による計測結果とか
ら、受信強度の違い等を利用して上記前方車両4の角度
を精度よく検出する。しかしながら、ビーム方向を固定
して計測した場合、異なる変調を施した時間帯で検出さ
れたそれぞれの受信強度は同一であるため、角度データ
の精度を上げるために、ビーム方向を切り換えた際の取
得データを時系列的に照らし合わせて受信強度の変化を
観測する処理が必要となり、前方車両の危険度を逸早く
計測することが困難である。そこで、異なる変調を施し
た時間帯において、空中線を走査して計測することによ
り、上記異なる変調を施した時間帯で検出されたそれぞ
れの前方車両4の受信強度が変化することを利用して角
度を算出することにより、前方車両の危険度を逸早く判
別できるFM−CWレーダ装置を提案する。
【0003】図6(a),(b)はFM−CWレーダ装
置の原理を示す図であり、その原理は、例えば、Rad
ar System Design & Analys
isP79〜P81「LINEAR FREQUENC
Y MODULATION」に詳述されている。図6
(a)は時間的に送信周波数を上昇(以下上昇変調区間
という)し、または下降(以下下降変調区間という)さ
せていることを示しており、図6(a)において、6は
送信波、7は受信波、8は上記上昇変調区間における上
記送信波6と上記受信波7との差、9は上記下降変調区
間における上記送信波6と上記受信波7との差を示す。
図6(b)において、10は上記送信波6と上記受信波
7との差を示す信号(以下ビート信号という)の時間的
な変化を示しており、上記上昇変調区間において、上記
ビート信号に含まれる目標物の周波数fupは、距離に
よる周波数成分frと相対速度による周波数成分fvを
用いて簡易的に、fup=fr−fvと表わされる。ま
た、上記下降変調区間において、上記ビート信号に含ま
れる目標物の周波数fdownは、fdown=fr+
fvと表わされる。よって、FM−CWレーダ装置で
は、ビームB1の区間において上昇変調区間における目
標物の周波数成分fupと下降変調区間における目標物
の周波数成分fdownを求めた後、上記上昇変調区間
での目標物の周波数成分と上記下降変調区間での目標物
の周波数成分の組合わせを解くことにより上記距離によ
る周波数成分frと上記相対速度による周波数成分fv
を分離することができ、目標物の距離と相対速度とを得
ることができる。また、ビームB2区間においても同様
に目標物の距離と相対速度とを得ることができる。
【0004】図7は、従来のFM−CWレーダ装置の構
成を示すブロック図であり、図7において11は空中
線、12は送受信機、13は周波数解析手段、14は距
離・相対速度演算器、15は走査手段、16はタイミン
グ制御回路、17は危険判定器、18は表示器である。
従来のFM−CWレーダ装置は上記のように構成され、
例えば、上記タイミング制御回路16のタイミングに従
い、上記送受信機12により発信された上昇変調区間ま
たは下降変調区間の送信波は、上記空中線11により前
方車両等の目標物に対して送信される。上記目標物から
の反射波は上記空中線11により受信波として受信され
る。上記空中線11により受信された受信波は、上記送
受信機12により検波され、上記ビート信号を出力す
る。上記送受信機12出力は、上記周波数解析手段13
により高速フーリエ変換等を用いて目標物の周波数と受
信強度とに検出され、上昇変調区間と下降変調区間での
それぞれの上記周波数解析手段13出力により上記距離
・相対速度演算器14にて目標物までの距離と相対速度
が算出される。また、上記走査手段15により上記空中
線11が向いている方向の走査角度データが出力され
る。次に、上記タイミング制御回路16のタイミングに
従い、上記走査手段15の方向を変化させ、上記と同様
の処理を行い方向を変化させた際の上記距離・相対速度
演算器14出力と上記走査手段15出力を得る。上記走
査手段15の方向を切り換える毎に得られる上記距離・
相対速度演算器14出力と上記走査手段15出力によ
り、上記危険判定器17にて同じ目標物のものと思われ
るデータの中から、受信強度の相違等を利用して、目標
物の角度を算出して目標物の車線判別などの危険判定を
行い、上記表示器18へ警報を出力している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たFM−CWレーダ装置では、危険判定に必要な前方車
両等の目標物が自車線にいるのか、もしくは他の車線に
いるのかといった角度情報を得るために、空中線の向き
を切り換えた時のデータを時系列に計測する必要がある
ため、高速に危険判定を行えないという課題があった。
【0006】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、異なる変調区間において上昇変調区
間と下降変調区間とで空中線の方向を切り換えることに
より得られる目標物の受信強度の相違を利用して、目標
物の角度算出をビーム毎に行い、危険判定を高速に行う
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明によるFM−
CWレーダ装置は、走査手段より得られる上昇変調区間
と下降変調区間の切り換え時の基準角度データと距離・
相対速度演算器より得られる上昇変調区間時と下降変調
区間時でのそれぞれの目標物の受信強度とにより角度を
算出する角度演算器を付加したものである。
【0008】また、第2の発明によるFM−CWレーダ
装置は、予めタイミング制御回路によるタイミング毎に
発生される上昇変調区間と下降変調区間の切り換え時の
基準角度を測定しておき、基準角度データを保持する基
準角度データメモリと上記基準角度データメモリのアド
レス値を発生するためのカウンタを付加したものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す運
用図であり、図1において1は道路、2は自車両、3は
FM−CWレーダ装置、4は前方車両、19は上昇変調
区間時の送信ビーム、20は下降変調区間時の送信ビー
ム、21は上昇変調区間と下降変調区間の中心角度であ
る。図2はこの発明の実施の形態1のFM−CWレーダ
装置の構成を示すブロック図であり、図2において1
1、12、13、14、16、17、18は従来と同様
である。15はタイミング制御回路のタイミングに基づ
き上記上昇変調区間と下降変調区間の中心角度を出力す
る走査手段、22は距離・相対速度演算器出力に含まれ
る上記前方車両4の上昇変調区間時の受信強度と下降変
調区間時の受信強度との相違と、上記走査手段15出力
とにより上記前方車両4の角度を算出する角度演算器で
ある。
【0010】上記のように構成されたFM−CWレーダ
装置のおいては、自車両2に搭載されたFM−CWレー
ダ装置3からの上昇変調区間時の送信ビーム19により
得られた前方車両4の受信強度と、下降変調区間時の送
信ビーム20により得られた前方車両4の受信強度の相
違を利用することにより、上記前方車両4の検出区間で
あるビームB1内において角度を精度よく算出すること
ができる。図3(a)、(b)、(c)は異なる変調区
間毎に空中線を走査して目標物の角度を求める処理を概
念的に示した図であり、図3(a)において、19は上
昇変調区間時の送信ビーム、20は下降変調区間時の送
信ビームであり、上記上昇変調区間時の送信ビーム19
は、上昇変調区間時に受信した目標物の受信強度の分布
と同じとする。また、同様に、上記下降変調区間時の送
信ビーム20は、下降変調区間時に受信した目標物の受
信強度の分布と同じとする。図3(a)において、22
は上昇変調区間と下降変調区間の中心角度、θ1は前方
車両4の実際の角度を示しており、上記θ1の延長線上
にあるAMP1は上昇変調区間時の振幅強度、AMP2
は下降変調区間時の振幅強度である。図3(b)におい
て、23は上記上昇変調区間時の送信ビーム19と上記
下降変調区間時の送信ビーム20の和(以下Σパターン
という)、24は上記下降変調区間時の送信ビーム20
から上記上昇変調区間時の送信ビーム19を引いた差
(以下Δパターンという)を示しており、図中より上記
Δパターン24は中心角度22付近で比例関係にあるこ
とが分かる。図3(c)において、25は上記Δパター
ン24を上記Σパターン23にて正規化したもの(以下
Δ/Σパターンという)であり、受信強度レベルの変動
による誤差を小さくするために使用している。例えば、
距離・速度演算器14により得られた前方車両4の上昇
変調区間時の受信強度がAMP1、下降変調区間時の受
信強度がAMP2、前方車両の角度がθ1、上昇変調区
間と下降変調区間の中心角度がθ2であるとき、Δ/Σ
パターンにより得られる傾きをKとし、角度演算式を簡
略化すると、θ1=θ2+((AMP2−AMP1)/
(AMP1+AMP2))となる。したがって、タイミ
ング制御回路16により、上昇変調区間と下降変調区間
の切り換え時にタイミングを発生し、そのタイミングに
従って走査手段16により上記上昇変調区間と下降変調
区間の中心角度データを出力する。上記空中線11出力
は、送受信機12により検波、増幅され、周波数解析手
段13により前方車両4に相当する周波数と受信強度が
抽出される。上昇変調区間時と下降変調区間時の上記周
波数解析手段13出力により、距離・速度演算器により
前方車両4の距離と相対速度と上昇変調区間時の受信強
度と下降変調区間時の受信強度が求められる。角度演算
器22は上記上昇変調区間時の受信強度と下降変調区間
時の受信強度と上記走査手段15出力とから前方車両4
の角度をビームB1の検出処理区間で算出することがで
きる。
【0011】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2を示すFM−CWレーダ装置の構成を示すブロック
図であり、図4において11、12、13、14、1
5、17、18は従来と同様である。15はタイミング
制御回路16からのタイミング信号に基づき連続的にビ
ーム方向を走査する走査手段、26は上記タイミング制
御回路16から出力される変調区間切り換え毎のトリガ
をカウントし、そのカウント値に応じたアドレスを出力
するカウンタ、27は上記カウンタ26出力に応じた変
調区間の切り換え時の角度データを保持する基準角度デ
ータメモリ、23は距離・相対速度演算器14出力に含
まれる前方車両4の上昇変調区間時の受信強度と下降変
調区間時の受信強度との相違と、上記基準角度データメ
モリ27出力とにより前方車両4の角度を算出する角度
演算器である。
【0012】上記のように構成されたFM−CWレーダ
装置においては、変調区間の切り換え時の角度データを
保持する基準データメモリと変調区間の切り換え数をカ
ウントするカウンタを付加することにより、走査手段1
5を簡素化し、距離・相対速度演算器14出力と基準角
度データメモリ27出力とから前方車両4の角度をビー
ムB1内の検出区間で算出することができる。例えば、
タイミング制御回路16からの走査開始タイミングによ
り空中線15を連続的に走査させる。上記タイミング発
生回路16では、変調区間の切り換え毎にトリガを発生
し、カウンタ26によりカウントされる。上記カウンタ
26は、カウント値に応じた基準角度データメモリのア
ドレス値を出力する。基準角度データメモリは、あらか
じめ変調区間切り換え時の走査角度を基準角度データと
して保持しており、上記カウンタ26出力に応じた基準
角度データを角度演算器22に出力する。一方、上記空
中線11出力は、送受信機12により検波、増幅され、
周波数解析手段13により前方車両4に相当する周波数
と受信強度が抽出される。上昇変調区間時と下降変調区
間時の上記周波数解析手段13出力から、距離・速度演
算器14により前方車両4の距離と相対速度と上昇変調
区間時の受信強度と下降変調区間時の受信強度が求めら
れる。角度演算器22は上昇変調区間時の受信強度と下
降変調区間時の受信強度と基準角度データメモリ出力と
から前方車両4の角度をビームB1内の検出区間で算出
することができる。
【0013】
【発明の効果】第1の発明によれば、異なる変調区間で
受信した前方車両の受信強度の相違と変調区間の切り換
え時の角度とを利用することにより、前方車両を検出す
るタイミング毎に前方車両の角度を高速に検出すること
ができる。
【0014】また、第2の発明によれば、変調区間の切
り換え時の角度をあらかじめ計測し、角度データメモリ
として保持することにより、空中線の走査手段を簡素化
でき、前方車両を検出するタイミングと角度データメモ
リ出力を連動させて前方車両の角度を高速に検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す運用図であ
る。
【図2】 この発明の実施の形態1のFM−CWレーダ
装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 この発明の概念を説明するための図である。
【図4】 この発明の実施の形態2のFM−CWレーダ
装置の構成を示すブロック図である。
【図5】 この発明の概念を示す図である。
【図6】 FM−CWレーダ装置の原理を説明するため
の図である。
【図7】 従来のFM−CWレーダ装置の構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 道路、2 自車両、3 FM−CWレーダ装置、4
前方車両、5 車線マーカ、6 送信波、7 受信
波、8 上昇変調区間の送信波と受信波の差、9下降変
調区間の送信波と受信波の差、10 ビート信号、11
空中線、12送受信機、13 周波数解析手段、14
距離・相対速度演算器、15 走査手段、16 タイ
ミング制御回路、17 危険判定器、18 表示器、1
9 上昇変調区間の送信ビーム、20 下降変調区間の
送信ビーム、21 異なる変調区間の中心角度、22
角度演算器、23 シグマパターン、24 デルタパタ
ーン、25 デルタ/シグマパターン、26 カウン
タ、27 基準角度データメモリ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前方の車両等の目標物に対して、周波数
    を時間的に上昇させたものと下降させたものとの異なる
    変調を施した電波を送信し、かつ上記目標物からの反射
    波を受信し、送信波と受信波の差分であるビート信号を
    周波数解析して目標物の周波数と受信強度を抽出し、上
    記異なる変調が行われるそれぞれの時間帯におけるビー
    ト信号の周波数から目標物までの距離と相対速度とを求
    めるFM−CWレーダ装置において、変調をかけた電波
    を送信し、かつその反射波を受信する空中線と、上記空
    中線を水平方向の走査範囲内にて走査する走査手段と、
    送信する周波数を上限値と下限値との間で周期的かつ直
    線的に変調して送信信号を発信し、かつ受信波と送信波
    の差分を検波、増幅する送受信機と、上記送受信機出力
    を高速フーリエ変換等の手段を用いて目標物に相当する
    周波数と受信強度とに分離する周波数解析手段と、上記
    周波数解析手段により得られた異なる変調が行われるそ
    れぞれの時間帯における目標物の周波数から、目標物の
    距離と相対速度とを算出する距離・相対速度演算器と、
    上記走査手段により得られる異なる変調が行われる時間
    帯の切り換え時の角度データと上記距離・相対速度演算
    器により得られる異なる変調区間での目標物の受信強度
    の差異とにより目標物の角度を算出する角度演算器と、
    上記距離・相対速度演算器出力と上記角度演算器出力と
    により目標物の危険度を判定する危険判定器と、上記危
    険判定器出力を表示する表示器とを備えたことを特徴と
    するFM−CWレーダ装置。
  2. 【請求項2】 上記走査手段が上記タイミング制御器か
    らのタイミング信号に基づき異なる変調区間の切り換え
    時の空中線走査角度を出力するものに対して、上記タイ
    ミング信号毎の空中線走査角度を保持する基準角度デー
    タメモリと、タイミング信号毎の空中線走査角度データ
    を読み出すためのアドレスを出力するカウンタとを備え
    たことを特徴とする請求項1記載のFM−CWレーダ装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7202810B2 (en) 2004-07-20 2007-04-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Radar apparatus and radar signal processing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7202810B2 (en) 2004-07-20 2007-04-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Radar apparatus and radar signal processing method

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