JPH11202045A - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置およびｆｍ−ｃｗレーダ装置における距離・相対速度算出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数変調信号の単位時間当りの周波数変化
量（周波数掃引速度）を実測し、実測した単位時間当り
の周波数変化量（周波数掃引速度）に基づいて対象物の
距離・相対速度を求める。 【解決手段】 周波数変化量測定部１３は、既知の距離
離れた静止物体に係るビート周波数に基づいて周波数上
昇期間ならびに周波数下降期間の周波数掃引速度を測定
し、実測値記憶部１５に格納する。距離・相対速度演算
部１２は、測定された周波数掃引速度と対象物に係るビ
ート周波数とに基づいて物体までの距離・相対速度を演
算する。距離・相対速度演算部１２は、周波数上昇期間
と周波数下降期間とで周波数掃引速度が異なる場合、周
波数上昇期間のビート周波数，周波数下降期間のビート
周波数の一方または双方を掃引速度に基づいて補正した
後に、距離・相対速度を演算する。

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ＦＭ−ＣＷレーダ
装置およびＦＭ−ＣＷレーダ装置における距離・相対速
度算出方法に係り、詳しくは、周波数変調信号の単位時
間当りの周波数変化量（周波数掃引速度）を実測し、実
測した単位時間当りの周波数変化量（周波数掃引速度）
に基づいて対象物の距離・相対速度を求めるようにした
ＦＭ−ＣＷレーダ装置およびＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
ける距離・相対速度算出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周波数が時間に対して線形に変化する送
信波を発射し、送信波と受信波との瞬時周波数の差（ビ
ート周波数）から距離を計測するＦＭ−ＣＷレーダ装置
は、比較的近距離を探知するのに好適であり、自動車間
の距離や障害物までの距離の測定に利用されている。

【０００３】図１は対象物が静止している場合（相対速
度がない場合）の送信波，受信波およびビート周波数の
関係を示す説明図である。なお、対象物が静止している
場合には、対象物とＦＭ−ＣＷレーダ装置とが同一速度
で同一方向へ移動している場合も含まれる。対象物まで
の距離をＲとすると、送信波ＴＳが対象物で反射されて
戻ってくるまでの時間は、往復距離２Ｒを光速Ｃで除算
することで求めることができ、その時間は２Ｒ／Ｃであ
る。光速Ｃは３×１０8 メートル／秒であるから、対象
物までの距離が１５０メートルであれば、送信波ＴＳが
受信波ＲＳとして戻ってくるまでの時間は１マイクロ秒
となる。

【０００４】送信波ＴＳの下限周波数をｆ１、送信波Ｔ
Ｓの上限周波数をｆ２、送信波ＴＳの中心周波数をｆ０
（ｆ０＝（Ｆ１＋ｆ２）／２）、送信波ＴＳの周波数偏
位幅をΔＦ（ΔＦ＝ｆ２−ｆ１）とし、周波数上昇期間
Ｔ／２において下限周波数ｆ１から上限周波数ｆ２まで
周波数を単調に上昇させた後に、周波数下降期間Ｔ／２
において上限周波数ｆ２から下限周波数ｆ１まで周波数
を単調に下降させて、周波数が３角波状に変化する変調
波を送信波ＴＳとして用いた場合、送信波ＴＳと距離Ｒ
の対象物からの反射信号（受信信号）ＲＳとのビート周
波数ｆｒは、 ｆｒ＝（２Ｒ／Ｃ）×｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝ となる。上記の式で、（２Ｒ／Ｃ）は送信波ＴＳが受信
波ＲＳとして戻ってくるまでの時間であり、｛ΔＦ／
（Ｔ／２）｝は送信波ＴＳの単位時間当りの周波数変化
量である。

【０００５】例えば、中心周波数ｆ０＝６０ギガヘルツ
のミリ波帯の電波を用いたＦＭ−ＣＷレーダ装置におい
て、周波数偏位幅ΔＦ＝４００メガヘルツ（下限周波数
ｆ１＝５９．８ギガヘルツ，上限周波数ｆ２＝６０．２
ギガヘルツ）、周波数上昇期間Ｔ／２＝周波数下降期間
＝２００マイクロ秒とした場合、対象物までの距離が１
５０メートルであればビート周波数ｆｒは２メガヘルツ
となる。この条件における送信波ＴＳの単位時間当りの
周波数変化量｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝は２メガヘルツ／マ
イクロ秒であるから、送信波ＴＳと受信波ＲＳとの間に
１マイクロ秒の時間差があればビート周波数ｆｂは２メ
ガヘルツとなる。対象物までの距離が７５メートルであ
ればビート周波数ｆｂは１メガヘルツ、対象物までの距
離が１５メートルであればビート周波数ｆｂは１００キ
ロヘルツとなる。このように、ビート周波数ｆｂは対象
物との距離Ｒに比例した周波数であるので、送信波ＴＳ
の単位時間当りの周波数変化量｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝が
既知であれば、検出されたビート周波数ｆｂに基づいて
対象物の距離を求めることができる。

【０００６】周波数上昇期間の単位時間当りの周波数変
化量と周波数下降期間の単位時間当りの周波数変化量と
を等しく設定しているので、対象物が静止している場合
（相対速度がない場合）には、周波数上昇期間でのビー
ト周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間でのビート周波数ｆ
ｂｄｏｗｎとは等しくなる。

【０００７】図２および図３は対象物が移動している場
合（相対速度がある場合）の送信波，受信波およびビー
ト周波数の関係を示す説明図である。なお、対象物が移
動している場合には、対象物は静止しているがＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置側が移動している場合も含まれる。対象物
とＦＭ−ＣＷレーダ装置との間に相対速度がある場合、
反射波（受信波）はドップラ効果を受ける。ドップラ効
果によって、反射波（受信波）の周波数は、送信波の周
波数からドップラ周波数の分だけずれる。対象物がＦＭ
−ＣＷレーダ装置側に近づく方向に移動している場合、
反射波（受信波）の周波数は、送信波の周波数からドッ
プラ周波数の分だけ高くなる。対象物がＦＭ−ＣＷレー
ダ装置から遠ざかる方向に移動している場合、反射波
（受信波）の周波数は、送信波の周波数からドップラ周
波数の分だけ低くなる。

【０００８】ドップラ周波数ｆｄは、ＦＭ−ＣＷレーダ
装置と対象物とを結ぶ方向での相対速度をｖｒ、送信波
ＴＳの周波数をｆＴＳ、光速をＣとすると、 ｆｄ＝２・ｖｒ・ｆＴＳ／Ｃ となる。ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、送信波に変調信号を
用いているため変調波の瞬時周波数に対応してドップラ
周波数が変化する。中心周波数ｆ０に対して周波数偏位
量ΔＦは小さいとともに、中心周波数ｆ０を中心に周波
数偏位した送信波を送信しているので、ここでは送信周
波数ｆＴＳ＝中心周波数ｆ０として考える。 送信周波
数ｆＴＳ（中心周波数ｆ０）を６０ギガヘルツとし、相
対速度ｖｒを１０メートル／秒（３６キロメートル／
時）とした場合、ドップラ周波数ｆｄは４キロヘルツと
なる。

【０００９】図２は対象物がＦＭ−ＣＷレーダ装置側に
近づく方向に移動している場合の送信波，受信波および
ビート周波数の関係を示している。図２において点線は
相対速度がゼロの場合の受信波を示している。相対速度
がプラス（ここでは、対象物が近づく方向をプラスとす
る）である場合、受信波ＲＳの周波数は、ドップラ周波
数ｆｄ分だけ高くなっている。このため、周波数上昇期
間におけるビート周波数ｆｂｕｐは、距離に対応したビ
ート周波数ｆｒよりもドップラ周波数ｆｄ分だけ低い周
波数となる。即ち、周波数上昇期間におけるビート周波
数ｆｂｕｐは、 ｆｂｕｐ＝ｆｒ−ｆｄ となる。また、周波数下降期間におけるビート周波数ｆ
ｂｄｏｗｎは、距離に対応したビート周波数ｆｒよりも
ドップラ周波数ｆｄ分だけ高い周波数となる。すなわ
ち、周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎ
は、 ｆｂｄｏｗｎ＝ｆｒ＋ｆｄ となる。

【００１０】したがって、周波数上昇期間におけるビー
ト周波数ｆｂｕｐよりも周波数下降期間におけるビート
周波数ｆｂｄｏｗｎが高い場合は、相対速度がプラス
（ここでは、対象物が近づく方向をプラスとする）であ
ることが分かる。そして、周波数上昇期間におけるビー
ト周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間におけるビート周波
数ｆｂｄｏｗｎとの和を１／２にすることで、距離に対
応したビート周波数ｆｒを求めることができる。 ｆｒ＝（ｆｂｕｐ＋ｆｂｄｏｗｎ）／２ また、周波数上昇期間におけるビート周波数ｆｂｕｐと
周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎとの
差を１／２にすることで、ドップラ周波数ｆｄを求める
ことができる。 ｆｄ＝（ｆｂｕｐ−ｆｂｄｏｗｎ）／２

【００１１】そして、送信波ＴＳの単位時間当りの周波
数変化量｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝が既知であれば、距離に
対応したビート周波数ｆｒに基づいて対象物の距離を求
めることができる。また、ドップラ周波数ｆｄに基づい
て相対速度を求めることができる。

【００１２】図３は対象物がＦＭ−ＣＷレーダ装置側か
ら遠ざかる方向に移動している場合の送信波，受信波お
よびビート周波数の関係を示している。図３において点
線は相対速度がゼロの場合の受信波を示している。相対
速度がマイナス（ここでは、対象物が近づく方向をプラ
スとする）である場合、受信波ＲＳの周波数は、ドップ
ラ周波数ｆｄ分だけ低くなっている。このため、周波数
上昇期間におけるビート周波数ｆｂｕｐは、距離に対応
したビート周波数ｆｒよりもドップラ周波数ｆｄ分だけ
高い周波数となる。すなわち、 ｆｂｕｐ＝ｆｒ＋ｆｄ となる。また、周波数下降期間におけるビート周波数ｆ
ｂｄｏｗｎは、距離に対応したビート周波数ｆｒよりも
ドップラ周波数ｆｄ分だけ低い周波数となる。すなわ
ち、 ｆｂｄｏｗｎ＝ｆｒ−ｆｄ となる。

【００１３】したがって、周波数上昇期間におけるビー
ト周波数ｆｂｕｐよりも周波数下降期間におけるビート
周波数ｆｂｄｏｗｎが低い場合は、相対速度がマイナス
（ここでは、対象物が近づく方向をプラスとする）であ
ることが分かる。そして、周波数上昇期間におけるビー
ト周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間におけるビート周波
数ｆｂｄｏｗｎとの和を１／２にすることで、距離に対
応したビート周波数ｆｒを求めることができる。 ｆｒ＝（ｆｂｕｐ＋ｆｂｄｏｗｎ）／２ また、周波数上昇期間におけるビート周波数ｆｂｕｐと
周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎとの
差を１／２にすることで、ドップラ周波数ｆｄを求める
ことができる。 ｆｄ＝（ｆｂｕｐ−ｆｂｄｏｗｎ）／２

【００１４】そして、送信波ＴＳの単位時間当りの周波
数変化量｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝が既知であれば、距離に
対応したビート周波数ｆｒに基づいて対象物の距離を求
めることができる。また、ドップラ周波数ｆｄに基づい
て相対速度を求めることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述したようにＦＭ−
ＣＷレーダ装置では、送信波ＴＳの単位時間当りの周波
数変化量（周波数掃引速度）｛ΔＦ／（Ｔ／２）｝が距
離を求めるために重要な項目である。また、周波数上昇
期間で測定したビート周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間
で測定したビート周波数ｆｂｄｏｗｎとから距離ならび
に相対速度を求める場合には、周波数上昇期間における
単位時間当りの周波数変化量と周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量とが同一である必要があ
る。

【００１６】しかしながら、変調信号を生成する電圧制
御発振器（ＶＣＯ）の周波数指定電圧−発振周波数特性
のばらつきによって、単位時間当りの周波数変化量がば
らつき、所定の（設計上の）単位時間当りの周波数変化
量が得られないことがある。また、周波数指定電圧−発
振周波数特性の経時変化等によって、単位時間当りの周
波数変化量が変動することがある。また、周波数指定電
圧信号を発生する回路部の特性の経時変化によって周波
数指定電圧信号が変動し、この結果単位時間当りの周波
数変化量が変動することがある。Ｄ／Ａ変換器等を用い
て階段状の擬似３角波形信号を生成し、これを低域通過
フィルタを介して高域周波数成分を除去することで、３
角波形の周波数指定電圧信号を生成する構成の場合、Ｄ
／Ａ変換器に供給するデジタルデータの出力周期の変動
に伴って単位時間当りの周波数変化量が変動することが
ある。

【００１７】図４および図５は送信波の周波数掃引の変
動例を示す説明図である。図４に示すように、設計上の
送信波ＴＳの波形（実線で示す）に対して、点線で示す
ように単位時間当りの周波数偏位量が小さくなった場
合、そのずれた送信波と受信波との瞬時周波数差（ビー
ト周波数）と設計上の周波数偏位量ΔＦとに基づいて対
象物までの距離を演算すると、実際の距離よりも短い距
離が算出されてしまう。また、一点鎖線で示すように単
位時間当りの周波数偏位量が大きくなった場合、そのず
れた送信波と受信波との瞬時周波数差（ビート周波数）
と設計上の周波数偏位量ΔＦとに基づいて対象物までの
距離を演算すると、実際の距離よりも長い距離が算出さ
れてしまう。また、図５において二点鎖線で示すよう
に、周波数上昇期間における単位時間当りの周波数偏位
量と周波数下降期間における単位時間当りの周波数偏位
量とが異なってしまうと、距離ならびに相対速度が正し
く求められない。

【００１８】このように、実際に送信される変調信号の
単位時間当りの周波数変化量が設計上の値からずれてし
まうと、正確な距離が求められなくなる。また、周波数
上昇期間での単位時間当りの周波数変化量と周波数下降
期間での単位時間当りの周波数変化量とが異なってしま
うと、相対速度を有する対象物の距離ならびに相対速度
を正しく求められなくなる。

【００１９】電圧制御発振器（ＶＣＯ）ならびに周波数
指定電圧信号を発生する回路部等により高い精度と長期
間にわたる動作安定性を要求すると（高い信頼性を要求
すると）、ＦＭ−ＣＷレーダ装置が高価となる。

【００２０】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、周波数変調信号の単位時間当りの周波
数変化量（周波数掃引速度）を実測し、実測した単位時
間当りの周波数変化量（周波数掃引速度）に基づいて対
象物の距離・相対速度を演算することで、距離ならびに
相対速度を正確に求めることのできるＦＭ−ＣＷレーダ
装置およびＦＭ−ＣＷレーダ装置における距離・相対速
度算出方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、変調波の単位
時間当りの周波数変化量を求める周波数変化量測定部を
備え、この周波数変化量測定部で求めた単位時間当りの
周波数変化量を用いて対象物の距離を求めることを特徴
とする。

【００２２】周波数変化量測定部は、周波数上昇期間に
おける単位時間当りの周波数変化量と周波数下降期間に
おける単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ求め、
周波数上昇期間におけるビート周波数と周波数上昇期間
における単位時間当りの周波数変化量に基づいて対象物
の距離を求め、周波数下降期間におけるビート周波数と
周波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量に
基づいて対象物の距離を求めることを特徴とする。

【００２３】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、
変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周波数
変化量、ならびに、変調波の周波数下降期間における単
位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ求める周波数変
化量測定部を備え、周波数変化量測定部で測定された周
波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と周
波数変化量測定部で測定された周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量とが同一である場合には、
周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間ビート周
波数との差に基づいて相対速度を求めるとともに、周波
数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間ビート周波数
との和に基づいて距離に係るビート周波数を求め、求め
た距離に係るビート周波数と周波数変化量測定部で測定
された単位時間当りの周波数変化量とに基づいて対象物
の距離を求め、周波数変化量測定部で測定された周波数
上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と周波数
変化量測定部で測定された周波数下降期間における単位
時間当りの周波数変化量とが異なる場合には、周波数上
昇期間ビート周波数と周波数下降期間ビート周波数との
いずれか一方または両方を補正して周波数上昇期間にお
ける単位時間当りの周波数変化量と周波数下降期間にお
ける単位時間当りの周波数変化量とが等しい場合の補正
ビート周波数を求め、周波数上昇期間補正ビート周波数
と周波数下降期間補正ビート周波数とに基づいて対象物
の相対距離および相対速度を求めることを特徴とする。

【００２４】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、
変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周波数
変化量、ならびに、変調波の周波数下降期間における単
位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ求める周波数変
化量測定部を備え、周波数変化量測定部で求めた周波数
上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と予め設
定した基準の単位時間当りの周波数変化量との比に基づ
いて周波数上昇期間ビート周波数を予め設定した基準の
単位時間当りの周波数変化量であった場合の上昇期間ビ
ート周波数へ補正し、周波数変化量測定部で求めた周波
数下降期間における単位時間当りの周波数変化量と予め
設定した基準の単位時間当りの周波数変化量との比に基
づいて周波数下降期間ビート周波数を予め設定した基準
の単位時間当りの周波数変化量であった場合の減少期間
ビート周波数へ補正し、補正された周波数上昇期間補正
ビート周波数と補正された周波数下降期間補正ビート周
波数とに基づいて対象物の相対距離および相対速度を求
めることを特徴とする。

【００２５】周波数変化量測定部は、距離が既知で相対
速度がゼロである対象物のビート周波数に基づいて変調
波の単位時間当りの周波数変化量を求めることを特徴と
する。

【００２６】周波数変化量測定部は、既知の距離だけ隔
てた第１，第２の対象物であって相対速度がそれぞれゼ
ロである第１，第２の対象物に係る第１，第２のビート
周波数に基づいて変調波の単位時間当りの周波数変化量
を求めることを特徴とする。

【００２７】周波数変化量測定部は、第１の地点で検出
された相対速度がゼロである対象物に係る第１のビート
周波数と、第１の地点から対象物に向って既知の距離だ
け隔てた第２の地点で検出された対象物に係る第２のビ
ート周波数とに基づいて変調波の単位時間当りの周波数
変化量を求めることを特徴とする。

【００２８】周波数変化量測定部は、変調波を遅延時間
が既知の遅延手段を介して遅延させた遅延信号と変調波
とのビート周波数に基づいて変調波の単位時間当りの周
波数変化量を求めることを特徴とする。

【００２９】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
ける距離・相対速度算出方法は、変調波の周波数上昇期
間における単位時間当りの周波数変化量、ならびに、変
調波の周波数下降期間における単位時間当りの周波数変
化量とをそれぞれ測定によって求めた後に、測定された
周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と
測定された周波数下降期間における単位時間当りの周波
数変化量とが同一である場合には、周波数上昇期間ビー
ト周波数と周波数下降期間ビート周波数との差に基づい
て相対速度を求めるとともに、周波数上昇期間ビート周
波数と周波数下降期間ビート周波数との和に基づいて距
離に係るビート周波数を求め、求めた距離に係るビート
周波数と測定された単位時間当りの周波数変化量とに基
づいて対象物の距離を求め、測定された周波数上昇期間
における単位時間当りの周波数変化量と測定された周波
数下降期間における単位時間当りの周波数変化量とが異
なる場合には、周波数上昇期間ビート周波数と周波数下
降期間ビート周波数とのいずれか一方または両方を補正
して周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化
量と周波数下降期間における単位時間当りの周波数変化
量とが等しい場合の補正ビート周波数を求め、周波数上
昇期間補正ビート周波数と周波数下降期間補正ビート周
波数とに基づいて対象物の相対距離および相対速度を求
めることを特徴とする。

【００３０】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
ける距離・相対速度算出方法は、変調波の周波数上昇期
間における単位時間当りの周波数変化量、ならびに、変
調波の周波数下降期間における単位時間当りの周波数変
化量とをそれぞれ測定によって求めた後に、測定された
周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と
予め設定した基準の単位時間当りの周波数変化量との比
に基づいて周波数上昇期間ビート周波数を予め設定した
基準の単位時間当りの周波数変化量であった場合の上昇
期間ビート周波数へ補正し、測定された周波数下降期間
における単位時間当りの周波数変化量と予め設定した基
準の単位時間当りの周波数変化量との比に基づいて周波
数下降期間ビート周波数を予め設定した基準の単位時間
当りの周波数変化量であった場合の減少期間ビート周波
数へ補正し、補正された周波数上昇期間補正ビート周波
数と補正された周波数下降期間補正ビート周波数とに基
づいて対象物の相対距離および相対速度を求めることを
特徴とする。

【００３１】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、
変調波の単位時間当りの周波数変化量を求める周波数変
化量測定部を備え、この周波数変化量測定部で求めた単
位時間当りの周波数変化量を用いて対象物の距離を求め
る構成としたので、変調信号を生成する電圧制御発振器
（ＶＣＯ）の周波数指定電圧−発振周波数特性のばらつ
きや経時変化によって、実際に送信される変調信号の単
位時間当りの周波数変化量が設計上の値からずれてしま
った場合でも、実測した単位時間当りの周波数変化量に
基づいて対象物の距離・相対速度を演算することができ
る。よって、距離ならびに相対速度を正確に求めること
ができる。

【００３２】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
ける距離・相対速度算出方法は、変調波の単位時間当り
の周波数変化量を測定し、測定された単位時間当りの周
波数変化量に基づいて対象物の距離・相対速度を演算す
るので、距離ならびに相対速度を正確に求めることがで
きる。

【００３３】例えば、変調波（送信波）の中心周波数ｆ
０が６０ギガヘルツで、周波数上昇期間における単位時
間当りの周波数変化量ならびに周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量がともに３００キロヘルツ
／マイクロ秒（設計値）であるＦＭ−ＣＷレーダ装置
で、距離が１５０メートル，相対速度＋１０メートル／
秒の対象物（秒速１０ｍで近づいてくる対象物）を検出
した場合、その対象物からの反射波と変調波（送信波）
とのビート周波数（瞬時周波数の差）は、周波数上昇期
間におけるビート周波数ｆｂｕｐが２９６キロヘルツ，
周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎが３
０４キロヘルツとなる。

【００３４】周波数上昇期間におけるビート周波数ｆｂ
ｕｐと周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗ
ｎとの和を１／２することで｛（２９６＋３０４）／
２｝、距離に係るビート周波数ｆｒが３００キロヘルツ
であることが求まり、この距離に係るビート周波数ｆｒ
（ｆｒ＝３００キロヘルツ）と単位時間当りの周波数変
化量（３００キロヘルツ／マイクロ秒）とから対象物の
距離が求まる（正確には、送信波と受信波の時間差が求
まり、その時間差と光速Ｃとから距離が求まる）。

【００３５】周波数上昇期間におけるビート周波数ｆｂ
ｕｐと周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗ
ｎとの差を１／２することで｛（２９６−３０４）／
２｝、ドップラ周波数ｆｄが４ヘルツであることが求ま
り、中心周波数ｆ０（ｆ０＝６０ギガヘルツ）において
ドップラ周波数ｆｄ（ｆｄ＝４ヘルツ）となる場合の相
対速度が１０メートル／秒であることが求まる。

【００３６】実際に送信される変調信号の周波数上昇期
間における単位時間当りの周波数変化量ならびに周波数
下降期間における単位時間当りの周波数変化量がともに
３３０キロヘルツ／マイクロ秒となった場合、距離が１
５０メートル，相対速度＋１０メートル／秒の対象物
（秒速１０ｍで近づいてくる対象物）の周波数上昇期間
におけるビート周波数ｆｂｕｐは３２６キロヘルツ，周
波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎは３３
４キロヘルツとなる。

【００３７】この場合、周波数上昇期間におけるビート
周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間におけるビート周波数
ｆｂｄｏｗｎとの差を１／２することで｛（３２６−３
３４）／２｝、ドップラ周波数ｆｄが４ヘルツであるこ
とが求まり、中心周波数ｆ０（ｆ０＝６０ギガヘルツ）
においてドップラ周波数ｆｄ（ｆｄ＝４ヘルツ）となる
場合の相対速度が１０メートル／秒であることが求ま
る。

【００３８】周波数上昇期間におけるビート周波数ｆｂ
ｕｐと周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗ
ｎとの和を１／２することで｛（３２６＋３３４）／
２｝、距離に係るビート周波数ｆｒが３３０キロヘルツ
であることが求まる。ここで、設計上の単位時間当りの
周波数変化量３００キロヘルツ／マイクロ秒（設計値）
を用いて対象物の距離を求めると、その距離は１６５メ
ートルとなってしまい、誤差を生ずる。

【００３９】そこで、実際に送信される変調信号の単位
時間当りの周波数変化量を求めておけば、距離に係るビ
ート周波数ｆｒ＝３３０キロヘルツと実際の単位時間当
りの周波数変化量（３３０キロヘルツ／マイクロ秒）と
から、対象物の距離（１５０メートル）を正確に求める
ことができる。また、実際の単位時間当りの周波数変化
量（３３０キロヘルツ／マイクロ秒）と設計上の単位時
間当りの周波数変化量（３００キロヘルツ／マイクロ
秒）との比に基づいて、変調波の単位時間当りの周波数
変化量が３３０キロヘルツ／マイクロ秒であるときの距
離に係るビート周波数ｆｒを設計上の単位時間当りの周
波数変化量３００キロヘルツ／マイクロ秒であるときの
距離に係るビート周波数ｆｒへ換算した後に、換算され
た（補正された）距離に係るビート周波数ｆｒと設計上
の単位時間当りの周波数変化量とから距離を求めること
ができる。

【００４０】実際に送信される変調信号の周波数上昇期
間における単位時間当りの周波数変化量が例えば２９０
キロヘルツ／マイクロ秒に、実際に送信される変調信号
の周波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量
が例えば３３０キロヘルツ／マイクロ秒になった場合、
距離が１５０メートル，相対速度＋１０メートル／秒の
対象物（秒速１０ｍで近づいてくる対象物）の周波数上
昇期間におけるビート周波数ｆｂｕｐは２８６キロヘル
ツ，周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎ
は３３４キロヘルツとなる。ここで、実際に送信される
変調信号の周波数変化量が設計値（３００キロヘルツ／
マイクロ秒）であるとして距離を求めると、距離は１５
５メートルとなり、実際の距離１５０メートルとの間に
誤差が生ずる。また、相対速度は１２０メートル／秒と
なり、実際の相対速度１０メートル／秒と大きく異なっ
てしまう。

【００４１】そこで、周波数上昇期間における単位時間
当りの周波数変化量（２９０キロヘルツ／マイクロ秒）
と設計上の周波数変化量（３００キロヘルツ／マイクロ
秒）との比に基づいて、周波数上昇期間における単位時
間当りの周波数変化量（２９０キロヘルツ／マイクロ
秒）で検出されたビート周波数ｆｂｕｐ（２８６キロヘ
ルツ）を、設計上の周波数変化量（３００キロヘルツ／
マイクロ秒）である場合のビート周波数に換算する（補
正する）ことで、周波数上昇期間補正ビート周波数＝２
９５．９キロヘルツとする。

【００４２】次に、周波数下降期間における単位時間当
りの周波数変化量（３３０キロヘルツ／マイクロ秒）と
設計上の周波数変化量（３００キロヘルツ／マイクロ
秒）との比に基づいて、周波数下降期間における単位時
間当りの周波数変化量（３３０キロヘルツ／マイクロ
秒）で検出されたビート周波数ｆｂｄｏｗｎ（３３４キ
ロヘルツ）を、設計上の周波数変化量（３００キロヘル
ツ／マイクロ秒）である場合のビート周波数に換算する
（補正する）ことで、周波数下降期間補正ビート周波数
＝３０３．６キロヘルツとする。

【００４３】そして、周波数上昇期間補正ビート周波数
＝２９５．９キロヘルツと周波数下降期間補正ビート周
波数＝３０３．６キロヘルツと設計上の周波数変化量
（３００キロヘルツ／マイクロ秒）とに基づいて、距離
ならびに相対速度を求めると、距離は１４９．９メート
ルとなり、相対速度は９．６メートル／秒となり、距離
ならびに相対速度を精度良く求めることができる。

【００４４】なお、周波数上昇期間と周波数下降期間で
単位時間当りの周波数変化量が異なっている場合は、周
波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と周
波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量との
比に基づいて、周波数上昇期間で検出されたビート周波
数を、周波数下降期間における単位時間当りの周波数変
化量である場合のビート周波数に換算（補正）した後
に、周波数上昇期間補正ビート周波数と周波数下降期間
ビート周波数と周波数下降期間における単位時間当りの
周波数変化量とに基づいて距離，相対速度を求めるよう
にしてもよい。

【００４５】また、周波数上昇期間と周波数下降期間で
単位時間当りの周波数変化量が異なっている場合は、周
波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量と周
波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量との
比に基づいて、周波数下降期間で検出されたビート周波
数を、周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変
化量である場合のビート周波数に換算（補正）した後
に、周波数下降期間補正ビート周波数と周波数上昇期間
ビート周波数と周波数上昇期間における単位時間当りの
周波数変化量とに基づいて距離，相対速度を求めるよう
にしてもよい。

【００４６】相対速度がゼロの場合は、周波数上昇期間
で検出されたビート周波数と周波数上昇期間における単
位時間当りの周波数変化量とに基づいて距離を正確に求
めることができる。また、相対速度がゼロの場合は、周
波数下降期間で検出されたビート周波数と周波数下降期
間における単位時間当りの周波数変化量とに基づいて距
離を正確に求めることができる。

【００４７】実際に送信している変調波（送信波）の単
位時間当りの周波数変化量は、距離が既知で相対速度が
ゼロである対象物のビート周波数に基づいて求めること
ができる。距離が既知であれば、既知の距離の２倍の距
離を電波が進むのに要する時間（送信波と受信波との時
間差）が求まり、ビート周波数と時間とから単位時間当
りの周波数変化量が求まる。

【００４８】実際に送信している変調波（送信波）の単
位時間当りの周波数変化量は、既知の距離だけ隔てた第
１，第２の対象物であって相対速度がそれぞれゼロであ
る第１，第２の対象物に係る第１，第２のビート周波数
に基づいて求めることができる。

【００４９】実際に送信している変調波（送信波）の単
位時間当りの周波数変化量は、第１の地点で検出された
相対速度がゼロである対象物に係る第１のビート周波数
と、第１の地点から対象物に向って既知の距離だけ隔て
た第２の地点で検出された対象物に係る第２のビート周
波数とに基づいて求めることができる。

【００５０】実際に送信している変調波（送信波）の単
位時間当りの周波数変化量は、変調波を遅延時間が既知
の遅延手段を介して遅延させた遅延信号と変調波とのビ
ート周波数に基づいて求めることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図６はこの発明に係るＦＭ−
ＣＷレーダ装置のブロック構成図である。図６は車載用
でミリ波帯のＦＭ−ＣＷレーダ装置の一例を示してい
る。この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置１は、ＦＭ信
号発生部２と、掃引制御部３と、電力分配器４と、サー
キュレータ５と、送受信兼用アンテナ６と、混合部（ミ
キサ）７と、遅延手段８と、スイッチ回路９と、Ａ／Ｄ
変換部１０と、周波数解析（ＦＦＴ：高速フーリエ変
換）部１１と、距離・相対速度演算部１２と、周波数変
化量測定部１３と、設計値記憶部１４と、実測値記憶部
１５と、走行距離検出部１６と、測定条件入力部１７
と、表示制御部１８と、画像表示装置１９とからなる。

【００５２】ＦＭ信号発生部２は、掃引制御部３から供
給される周波数指定電圧信号３ａに基づいて周波数変調
されたＦＭ信号２ａを発生する。ＦＭ信号発生部２は、
ガンダイオードを用いた電圧制御発振器（ＶＣＯ）を備
え、ミリ波帯（例えば中心周波数６０ギガヘルツ）のＦ
Ｍ信号２ａを発生する。ＦＭ信号発生部２は、ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）と可変容量ダイオードとを組
み合わせて構成した電圧制御発振器（ＶＣＯ）で準ミリ
波帯の信号を発生させ、それを周波数逓倍することでミ
リ波帯のＦＭ信号２ａを発生するようにしてもよい。

【００５３】掃引制御部３は、所定の周期周期で周波数
指定電圧が３角波状に変化する周波数指定電圧信号３ａ
を生成してＦＭ信号発生部２へ供給することで、周波数
上昇期間と周波数下降期間とからなるＦＭ信号２ａを発
生させるとともに、周波数上昇期間であるか周波数下降
期間であるかを示す掃引情報３ｂを出力する。

【００５４】ＦＭ信号発生部２から出力されたＦＭ信号
２ａは、方向性結合器等を用いて構成される電力分配器
４を介して分配され、一方の信号４ａは送信信号として
サーキュレータ５を介して送受信兼用アンテナ６へ供給
され、送受信兼用アンテナ６から送信波ＴＳとして放射
される。他方の信号４ｂは局部信号（ローカル信号）と
して混合部７へ供給される。また、他方の信号４ｂは遅
延手段８を介してスイッチ回路９の一方の入力端子へ供
給される。遅延手段８は、所定の遅延時間（例えば１マ
イクロ秒）を有する遅延線路で構成している。

【００５５】受信波ＲＳは送受信兼用アンテナ６で受信
されて受信信号へ変換され、サーキュレータ５ならびに
スイッチ回路９を介して混合部７へ供給される。混合部
７は、受信信号と局部信号（送信信号の一部）とを混合
して、受信信号の周波数と送信信号の周波数との差周波
数信号をビート信号７ａとして出力する。ビート信号７
ａはＡ／Ｄ変換部１０へ供給される。Ａ／Ｄ変換部１０
は、ビート信号７ａをＡ／Ｄ変換してデジタルビート信
号１０ａを出力する。デジタルビート信号１０ａは周波
数解析（ＦＦＴ）部１１へ供給される。

【００５６】周波数解析（ＦＦＴ）部１１は、掃引情報
３ｂに基づいて周波数上昇期間と周波数下降期間とを識
別し、各期間毎に周波数解析を行なって、周波数スペク
トル（ビート周波数）１１ａを各期間との対応を付けて
出力する。周波数スペクトル（ビート周波数）１１ａ
は、距離・相対速度演算部１２ならびに周波数変化量測
定部１３へ供給される。

【００５７】距離・相対速度演算部１２は、周波数上昇
期間ならびに周波数下降期間での各周波数スペクトル
（ビート周波数）１１ａ、および、周波数変化量測定部
１３から供給される周波数上昇期間ならびに周波数下降
期間における単位時間当りの周波数変化量１３ａに基づ
いて、対象物の距離ならびに相対速度を演算し、演算に
よって求めた対象物の距離および相対速度に係るデータ
１２ａを出力する。

【００５８】表示制御部１８は、距離・相対速度演算部
１２から供給される対象物の距離および相対速度に係る
データ１２ａに基づいて、対象物の位置，距離，相対速
度等を表わす画像を生成し、生成した画像を画像表示装
置１９の画面上に表示させる。 表示制御部１８は、周
波数変化量測定部１３から周波数変化量測定に係る情報
１３ｂが供給された場合は、周波数変化量測定に係る情
報１３ｂに基づいて測定条件を選択する画像や測定を行
なうための案内画像を生成して、生成した画像を画像表
示装置１９の画面上に表示させる。画像表示装置１９
は、ＣＲＴディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置を
用いて構成している。

【００５９】設計値記憶部１４には、単位時間当りの周
波数変化量（設計値）ならびに遅延手段８の遅延時間
（設計値）が予め登録されている。実測値記憶部１５
は、周波数変化量測定部１３によって測定された周波数
上昇期間における単位時間当りの周波数変化量（実測
値）、周波数下降期間における単位時間当りの周波数変
化量（実測値）、および、遅延手段８の遅延時間の測定
結果（遅延時間の実測値）を記憶する。実測値記憶部１
５は、ＥＥＰＲＯＭやバッテリバックアップされたＲＡ
Ｍ等を用いて、このＦＭ−ＣＷレーダ装置１の電源が遮
断された場合でも各実測値を保持するよう構成してい
る。

【００６０】走行距離検出部１６は、車輪回転センサ等
を用いて構成している。車輪回転センサ等は、ＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置１を搭載した車両の車輪が所定角度回転す
るたびに車輪回転検出パルス信号１６ａを出力するよう
にしている。そして、周波数変化量測定部１３は、車輪
回転検出パルス信号１６ａが所定時間に亘って供給され
ないことにに基づいて車両が停止状態にあることを検出
したり、車輪回転検出パルス信号１６ａのパルス数を積
算することで車輪の回転数を求めるとともに、予め設定
した車輪１回転当りの走行距離に基づいて車両の走行距
離を求めるようにしている。

【００６１】測定条件入力部１７は、キーボード等を用
いて構成している。測定条件入力部１７は、周波数変化
量の測定を開始させるための操作部，測定条件を選択し
たり設定するための操作部等を備えている。なお、測定
条件入力部１７は、画像表示装置１９の画面上に配設し
た透明タッチパネルを用いて構成してもよい。

【００６２】周波数変化量測定部１３は、実測値記憶部
１５に周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変
化量（実測値）、周波数下降期間における単位時間当り
の周波数変化量（実測値）が格納されていない場合は、
設計値記憶部１４に格納されている単位時間当りの周波
数変化量（設計値）を距離・相対速度演算部１２へ供給
する。周波数変化量測定部１３は、実測値記憶部１５に
周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化量
（実測値）、周波数下降期間における単位時間当りの周
波数変化量（実測値）が格納されている場合は、それら
の各周波数変化量（実測値）を距離・相対速度演算部１
２へ供給する。

【００６３】周波数変化量測定部１３は、測定条件入力
部１７から測定要求が供給されると、表示制御部１８を
介して画像表示装置１９の画面上に測定条件を設定させ
るためのメニュー画面を表示させる。測定条件は４種類
である。第１の測定条件は、距離が既知である対象物を
用いて周波数変化量の測定を行なうものである。第２の
測定条件は、２つの対象物があってその距離が既知であ
る場合にその２つの対象物を用いて周波数変化量の測定
を行なうものである。第３の測定条件は、対象物に向っ
て車両を移動させることで周波数変化量の測定を行なう
ものである。第４の測定条件は、遅延手段を用いて周波
数変化量の測定を行なうものである。

【００６４】第１の測定条件が選択されると周波数変化
量測定部１３は、画像表示装置１９に対象物までの距離
の入力を促す画面を表示させる。測定条件入力部１７か
ら対象物までの距離が入力されると、周波数変化量測定
部１３は周波数変化量の測定を開始する。なお、第１の
測定条件で周波数変化量の測定を行なう際の対象物まで
の距離が予め決まっている場合は、対象物までの距離を
入力する必要がない。なお、この場合は、予め決まって
いる対象物までの距離を設計値記憶部１４等に予め格納
しておく必要がある。

【００６５】周波数変化量測定部１３は、走行距離検出
部１６から車輪回転検出パルス信号１６ａが所定時間に
亘って供給されないことに基づいて車両が停止状態にあ
ることを確認する。周波数変化量測定部１３は、周波数
解析（ＦＦＴ）部１１から供給される周波数上昇期間の
ビート周波数が異なる時刻で変動していないこと、なら
びに、周波数解析（ＦＦＴ）部１１から供給される周波
数下降期間のビート周波数が異なる時刻で変動していな
いことに基づいて、対象物が静止物体であることを確認
する。

【００６６】以上によって、ＦＭ−ＣＷレーダ装置１と
対象物との間に相対速度がないことを確認した後に、周
波数変化量測定部１３は、周波数上昇期間のビート周波
数と対象物までの距離とに基づいて周波数上昇期間にお
ける単位時間当りの周波数変位量を求める。さらに、周
波数変化量測定部１３は、周波数下降期間のビート周波
数と対象物までの距離とに基づいて周波数下降期間にお
ける単位時間当りの周波数変位量を求める。

【００６７】例えば、対象物までの距離が１５メートル
であり、その対象物に係るビート周波数が周波数上昇期
間，周波数下降期間ともに３０キロヘルツである場合、
距離１５メートルを電波が往復する時間（０．１マイク
ロ秒）で変調波の周波数が３０キロヘルツ変化している
ことになるから、変調波の単位時間当りの周波数変位量
が３００キロヘルツ／マイクロ秒であることが求まる。

【００６８】そして、周波数変化量測定部１３は、求め
た各期間の単位時間当りの周波数変位量を実測値記憶部
１５にそれぞれ格納する。なお、周波数変化量測定部１
３は、測定条件との対応をつけて各期間の単位時間当り
の周波数変位量を実測値記憶部１５に格納するようにし
てもよい。

【００６９】第２の測定条件が選択されると周波数変化
量測定部１３は、画像表示装置１９に２つの対象物間の
距離の入力を促す画面を表示させる。なお、ＦＭ−ＣＷ
レーダ装置と２つの対象物は一直線上に配置される。測
定条件入力部１７から２つの対象物間の距離が入力され
ると、周波数変化量測定部１３は周波数変化量の測定を
開始する。なお、第２の測定条件で周波数変化量の測定
を行なう際の対象物間距離が予め決まっている場合は、
対象物間距離を入力する必要がない。なお、この場合
は、予め決まっている対象物間距離を設計値記憶部１４
等に予め格納しておく必要がある。

【００７０】周波数変化量測定部１３は、走行距離検出
部１６から車輪回転検出パルス信号１６ａが所定時間に
亘って供給されないことに基づいて車両が停止状態にあ
ることを確認する。周波数変化量測定部１３は、周波数
解析（ＦＦＴ）部１１から供給される周波数上昇期間の
各ビート周波数が異なる時刻で変動していないこと、な
らびに、周波数解析（ＦＦＴ）部１１から供給される周
波数下降期間の各ビート周波数が異なる時刻で変動して
いないことに基づいて、対象物が静止物体であることを
確認する。

【００７１】以上によって、ＦＭ−ＣＷレーダ装置１と
対象物との間に相対速度がないことを確認した後に、周
波数変化量測定部１３は、周波数上昇期間で検出された
第１の対象物に係る第１のビート周波数と第２の対象物
に係る第２のビート周波数との差と、対象物間の距離と
に基づいて周波数上昇期間における単位時間当りの周波
数変位量を求める。さらに、周波数変化量測定部１３
は、周波数下降期間で検出された第１の対象物に係る第
１のビート周波数と第２の対象物に係る第２のビート周
波数との差と、対象物間の距離とに基づいて周波数上昇
期間における単位時間当りの周波数変位量を求める。

【００７２】例えば、対象物間の距離が３０メートルで
あり、第１の対象物に係る第１のビート周波数と第２の
対象物に係る第２のビート周波数との差が６０キロヘル
ツである場合、第１の対象物からの反射波と第２の対象
物からの反射波との時間差は０．２マイクロ秒（３０メ
ートル×２／光速）であり、この０．２マイクロ秒の間
に変調波の周波数が６０キロヘルツ変化していることに
なるから、変調波の単位時間当りの周波数変位量が３０
０キロヘルツ／マイクロ秒であることが求まる。

【００７３】そして、周波数変化量測定部１３は、求め
た各期間の単位時間当りの周波数変位量を実測値記憶部
１５にそれぞれ格納する。なお、周波数変化量測定部１
３は、測定条件との対応をつけて各期間の単位時間当り
の周波数変位量を実測値記憶部１５に格納するようにし
てもよい。

【００７４】第３の測定条件が選択されると周波数変化
量測定部１３は、適当な対象物に対して数１０メートル
離れた位置で車両を停止させることを指示するメッセー
ジを画像表示装置１９の画面上に表示させる。周波数変
化量測定部１３は、走行距離検出部１６から車輪回転検
出パルス信号１６ａが所定時間に亘って供給されないこ
とに基づいて車両が停止状態にあることを確認する。周
波数変化量測定部１３は、周波数解析（ＦＦＴ）部１１
から供給される周波数上昇期間のビート周波数が異なる
時刻で変動していないこと、ならびに、周波数解析（Ｆ
ＦＴ）部１１から供給される周波数下降期間のビート周
波数が異なる時刻で変動していないことに基づいて、対
象物が静止物体であることを確認する。

【００７５】周波数変化量測定部１３は、対象物が静止
物体であることを確認すると、周波数上昇期間のビート
周波数ならびに周波数下降期間のビート周波数（第１地
点での各期間のビート周波数）を、周波数変化量測定部
１３内のＲＡＭ等に一時記憶する。周波数変化量測定部
１３は、第１地点での各期間のビート周波数の検出が終
了すると、対象物に向って対象物までの距離に半分程度
のところまで車両を移動させることを指示するメッセー
ジを画像表示装置１９の画面上に表示させる。周波数変
化量測定部１３は、車輪回転検出パルス信号１６ａのパ
ルス数を積算することで車輪の回転数を求めるととも
に、予め設定した車輪１回転当りの走行距離に基づいて
車両の走行距離を求める。

【００７６】周波数変化量測定部１３は、車輪回転検出
パルス信号１６ａが所定時間に亘って供給されなくなっ
たことに基づいて車両が停止したことを確認する。周波
数変化量測定部１３は、周波数解析（ＦＦＴ）部１１か
ら供給される周波数上昇期間のビート周波数が異なる時
刻で変動していないこと、ならびに、周波数解析（ＦＦ
Ｔ）部１１から供給される周波数下降期間のビート周波
数が異なる時刻で変動していないことに基づいて、対象
物が静止物体であることを再度確認すると、車両移動後
の地点（第２の地点）での周波数上昇期間のビート周波
数ならびに周波数下降期間のビート周波数を求める。

【００７７】そして、周波数変化量測定部１３は、第１
地点での周波数上昇期間のビート周波数と第２地点での
周波数上昇期間のビート周波数との差、ならびに、第１
地点と第２地点間の距離とに基づいて周波数上昇期間に
おける単位時間当りの周波数変化量を求め、第１地点で
の周波数下降期間のビート周波数と第２地点での周波数
下降期間のビート周波数との差、ならびに、第１地点と
第２地点間の距離とに基づいて周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量を求める。

【００７８】例えば、第１地点でのビート周波数が２０
０キロヘルツ、第２地点でのビート周波数が１００キロ
ヘルツ、２地点間の距離が５０メートルである場合、１
／３マイクロ秒（５０メートル×２／光速）の時間差で
１００キロヘルツ（２００キロヘルツ−１００キロヘル
ツ）の周波数変位量となっていることから、変調波の単
位時間当りの周波数変位量が３００キロヘルツ／マイク
ロ秒であることが求まる。

【００７９】そして、周波数変化量測定部１３は、求め
た各期間の単位時間当りの周波数変位量を実測値記憶部
１５にそれぞれ格納する。なお、周波数変化量測定部１
３は、測定条件との対応をつけて各期間の単位時間当り
の周波数変位量を実測値記憶部１５に格納するようにし
てもよい。

【００８０】第４の測定条件が選択されると周波数変化
量測定部１３は、スイッチ切替制御信号１３ｃを出力し
て、遅延手段８の遅延出力が混合部７へ供給されるよう
にスイッチ回路９を切り替えさせる。これにより、混合
部７には局部信号４ｂと、その局部信号４ｂを所定時間
遅延させた遅延信号８ａが供給され、混合部７から局部
信号４ｂと遅延信号８ａと瞬時周波数の差であるビート
信号７ａが出力される。周波数変化量測定部１３は、周
波数解析（ＦＦＴ）部１１から供給されるビート周波数
と、設計値記憶部１４に格納されている遅延手段８の遅
延時間（設計値）とに基づいて、周波数上昇期間ならび
に周波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量
をそれぞれ求める。

【００８１】例えば、遅延手段８の遅延時間が１マイク
ロ秒であり、ビート周波数が３００キロヘルツである場
合、変調波の単位時間当りの周波数変位量が３００キロ
ヘルツ／マイクロ秒であることが求まる。

【００８２】そして、周波数変化量測定部１３は、求め
た各期間の単位時間当りの周波数変位量を実測値記憶部
１５にそれぞれ格納する。なお、周波数変化量測定部１
３は、測定条件との対応をつけて各期間の単位時間当り
の周波数変位量を実測値記憶部１５に格納するようにし
てもよい。

【００８３】遅延手段８の遅延時間が既知でない場合、
ならびに、第１〜第３の測定方法によって単位時間当り
の周波数変化量が精度良く求めれておりその単位時間当
りの周波数変化量と第４の測定方法によって求めた単位
時間当りの周波数変化量との間に誤差が発生している場
合、周波数変化量測定部１３は、第１〜第３の測定方法
によって求められた単位時間当りの周波数変化量と第４
の測定方法で検出されたビート周波数とに基づいて、遅
延手段８の遅延時間を求め、求めた遅延時間を実測値記
憶部１５に格納するようにしてもよい。実測値記憶部１
５に遅延手段８の遅延時間の実測値が格納されている場
合、周波数変化量測定部１３は、第４の測定方法が指定
されたときは、実測値記憶部１５に記憶されている遅延
時間の実測値を用いて単位時間当りの周波数変化量の測
定を行なう。

【００８４】第１の測定方法は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置
を搭載した車両と対象物との距離を正確に保つ必要があ
る。これに対して第２の測定方法は、車両と対象物との
距離は任意でよいが、距離が既知である２つの対象物が
必要である。第３の測定方法は、対象物までの距離や対
象物間の距離が既知である必要はないが、ＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置を搭載した車両を移動させるのでその移動距離
を測定する必要がある。第４の測定方法は、対象物が不
要であるとともに、車両が走行状態であっても周波数変
化量を測定することができる。

【００８５】なお、本実施の形態では複数の測定方法に
対応できる構成を示したが、周波数変化量測定部１３
は、いずれか一つの測定方法で単位時間当りの周波数変
化量が測定できる構成であれば充分である。第３の測定
方法（車両の移動距離を利用する方法）を使用しない場
合は、走行距離検出部１６を設ける必要はない。第４の
測定方法（遅延手段８の遅延時間を利用する測定方法）
を用いる場合は、測定条件入力部１７を設けずに、周波
数変化量測定部１３が単位時間当りの周波数変化量の測
定を、例えば定期的に行なうようにしてもよい。

【００８６】周波数変化量測定部１３は、測定によって
求めた各期間毎の単位時間当りの周波数偏位量を距離・
相対速度演算部１２へ供給する。なお、実測値記憶部１
５に複数の測定方法毎に測定結果が格納されている場
合、周波数変化量測定部１３は、最新の測定で求められ
た各期間毎の単位時間当りの周波数偏位量を距離・相対
速度演算部１２へ供給するようにしている。また、ここ
では測定条件を入力させるようにしたが、測定条件を自
動的に判断し、その判別した条件に基づいて周波数変化
量を測定するようにしてもよい。

【００８７】距離・相対速度演算部１２は、周波数解析
（ＦＦＴ）部１１から供給される周波数上昇期間ならび
に周波数下降期間での各周波数スペクトル（ビート周波
数）１１ａ、および、周波数変化量測定部１３から供給
される周波数上昇期間ならびに周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量１３ａに基づいて、対象物
の距離ならびに相対速度を演算する。

【００８８】周波数上昇期間と周波数下降期間の単位時
間当りの周波数変化量が一致している場合、距離・相対
速度演算部１２は、周波数上昇期間のビート周波数ｆｂ
ｕｐと周波数下降期間のビート周波数ｆｂｄｏｗｎとの
和を１／２することで、距離に係る周波数ｆｒを求め
る。 ｆｒ＝（ｆｂｕｐ＋ｆｂｄｏｗｎ）／２ そして、距離に係る周波数ｆｒと単位時間当りの周波数
変化量とに基づいて対象物までの距離を求める。また、
距離・相対速度演算部１２は、周波数上昇期間のビート
周波数ｆｂｕｐと周波数下降期間のビート周波数ｆｂｄ
ｏｗｎとの差を１／２することで、ドップラ周波数ｆｄ
を求める。 ｆｄ＝（ｆｂｕｐ−ｆｂｄｏｗｎ）／２ そして、ドップラ周波数ｆｄから相対速度を求める。

【００８９】例えば、変調波（送信波）の中心周波数ｆ
０が６０ギガヘルツで、周波数上昇期間における単位時
間当りの周波数変化量ならびに周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量がともに３００キロヘルツ
／マイクロ秒であり、周波数上昇期間におけるビート周
波数ｆｂｕｐが２９６キロヘルツ，周波数下降期間にお
けるビート周波数ｆｂｄｏｗｎが３０４キロヘルツであ
る場合、距離に係るビート周波数ｆｒが３００キロヘル
ツであることが求まり、この距離に係るビート周波数ｆ
ｒ（ｆｒ＝３００キロヘルツ）と単位時間当りの周波数
変化量（３００キロヘルツ／マイクロ秒）とから対象物
の距離が１５０メートルであることが求まる（正確に
は、送信波と受信波の時間差が求まり、その時間差と光
速Ｃとから距離が求まる）。また、ドップラ周波数ｆｄ
が４ヘルツであることが求まり、中心周波数ｆ０（ｆ０
＝６０ギガヘルツ）においてドップラ周波数ｆｄ（ｆｄ
＝４ヘルツ）となる場合の相対速度が１０メートル／秒
であることが求まる。

【００９０】周波数上昇期間と周波数下降期間の単位時
間当りの周波数変化量が一致していない場合、距離・相
対速度演算部１２は、周波数上昇期間における単位時間
当りの周波数変化量と周波数下降期間における単位時間
当りの周波数変化量との比に基づいて、周波数上昇期間
で検出されたビート周波数を、周波数下降期間における
単位時間当りの周波数変化量である場合のビート周波数
に換算（補正）した後に、周波数上昇期間補正ビート周
波数と周波数下降期間ビート周波数と周波数下降期間に
おける単位時間当りの周波数変化量とに基づいて距離，
相対速度を求める。

【００９１】また、周波数上昇期間と周波数下降期間の
単位時間当りの周波数変化量が一致していない場合、距
離・相対速度演算部１２は、周波数上昇期間における単
位時間当りの周波数変化量と周波数下降期間における単
位時間当りの周波数変化量との比に基づいて、周波数下
降期間で検出されたビート周波数を、周波数上昇期間に
おける単位時間当りの周波数変化量である場合のビート
周波数に換算（補正）した後に、周波数上昇期間ビート
周波数と周波数下降期間補正ビート周波数と周波数上昇
期間における単位時間当りの周波数変化量とに基づいて
距離，相対速度を求めるようにしてもよい。

【００９２】さらに、周波数上昇期間と周波数下降期間
の単位時間当りの周波数変化量が一致していない場合、
距離・相対速度演算部１２は、周波数上昇期間における
単位時間当りの周波数変化量と設計上の単位時間当りの
周波数変化量（設計値）との比に基づいて、周波数上昇
期間で検出されたビート周波数を、周波数上昇期間にお
ける単位時間当りの周波数変化量が設計値である場合の
ビート周波数に換算（補正）するとともに、周波数下降
期間における単位時間当りの周波数変化量と設計上の単
位時間当りの周波数変化量（設計値）との比に基づい
て、周波数下降期間で検出されたビート周波数を、周波
数下降期間における単位時間当りの周波数変化量が設計
値である場合のビート周波数に換算（補正）した後に、
周波数上昇期間補正ビート周波数と周波数下降期間補正
ビート周波数と設計上の単位時間当りの周波数変化量
（設計値）とに基づいて距離，相対速度を求めるように
してもよい。

【００９３】例えば、設計上の単位時間当りの周波数変
化量（設計値）が３００キロヘルツ／マイクロ秒である
のに対して、実際に送信される変調信号の周波数上昇期
間における単位時間当りの周波数変化量が例えば２９０
キロヘルツ／マイクロ秒に、実際に送信される変調信号
の周波数下降期間における単位時間当りの周波数変化量
が例えば３３０キロヘルツ／マイクロ秒になった場合、
距離が１５０メートル，相対速度＋１０メートル／秒の
対象物（秒速１０ｍで近づいてくる対象物）の周波数上
昇期間におけるビート周波数ｆｂｕｐは２８６キロヘル
ツ，周波数下降期間におけるビート周波数ｆｂｄｏｗｎ
は３３４キロヘルツとなる。

【００９４】ここで、実際に送信される変調信号の周波
数変化量が設計値（３００キロヘルツ／マイクロ秒）で
あるとして距離を求めると、距離は１５５メートルとな
り、実際の距離１５０メートルとの間に誤差が生ずる。
また、相対速度は１２０メートル／秒となり、実際の相
対速度１０メートル／秒と大きく異なってしまう。そこ
で、周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変化
量（２９０キロヘルツ／マイクロ秒）と設計上の周波数
変化量（３００キロヘルツ／マイクロ秒）との比に基づ
いて、周波数上昇期間における単位時間当りの周波数変
化量（２９０キロヘルツ／マイクロ秒）で検出されたビ
ート周波数ｆｂｕｐ（２８６キロヘルツ）を、設計上の
周波数変化量（３００キロヘルツ／マイクロ秒）である
場合のビート周波数に換算する（補正する）ことで、周
波数上昇期間補正ビート周波数＝２９５．９キロヘルツ
とする。

【００９５】次に、周波数下降期間における単位時間当
りの周波数変化量（３３０キロヘルツ／マイクロ秒）と
設計上の周波数変化量（３００キロヘルツ／マイクロ
秒）との比に基づいて、周波数下降期間における単位時
間当りの周波数変化量（３３０キロヘルツ／マイクロ
秒）で検出されたビート周波数ｆｂｄｏｗｎ（３３４キ
ロヘルツ）を、設計上の周波数変化量（３００キロヘル
ツ／マイクロ秒）である場合のビート周波数に換算する
（補正する）ことで、周波数下降期間補正ビート周波数
＝３０３．６キロヘルツとする。

【００９６】そして、周波数上昇期間補正ビート周波数
＝２９５．９キロヘルツと周波数下降期間補正ビート周
波数＝３０３．６キロヘルツと設計上の周波数変化量
（３００キロヘルツ／マイクロ秒）とに基づいて、距離
ならびに相対速度を求めると、距離は１４９．９メート
ルとなり、相対速度は９．６メートル／秒となり、距離
ならびに相対速度を精度良く求めることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るＦＭ
−ＣＷレーダ装置は、変調波の単位時間当りの周波数変
化量を求める周波数変化量測定部を備え、この周波数変
化量測定部で求めた単位時間当りの周波数変化量を用い
て対象物の距離を求める構成としたので、変調信号を生
成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）の周波数指定電圧−発
振周波数特性のばらつきや経時変化によって、実際に送
信される変調信号の単位時間当りの周波数変化量が設計
上の値からずれてしまった場合でも、実測した単位時間
当りの周波数変化量に基づいて対象物の距離・相対速度
を演算することができる。よって、距離ならびに相対速
度を正確に求めることができる。

【００９８】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
ける距離・相対速度算出方法は、変調波の単位時間当り
の周波数変化量を測定し、測定された単位時間当りの周
波数変化量に基づいて対象物の距離・相対速度を演算す
るので、実際に送信される変調信号の単位時間当りの周
波数変化量が変動した場合でも、距離ならびに相対速度
を正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】対象物が静止している場合（相対速度がない場
合）の送信波，受信波およびビート周波数の関係を示す
説明図

【図２】対象物がＦＭ−ＣＷレーダ装置側に近づく方向
に移動している場合の送信波，受信波およびビート周波
数の関係を示す説明図

【図３】対象物がＦＭ−ＣＷレーダ装置側から遠ざかる
方向に移動している場合の送信波，受信波およびビート
周波数の関係を示す説明図

【図４】送信波の周波数掃引の変動例を示す説明図

【図５】送信波の周波数掃引の他の変動例を示す説明図

【図６】この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置のブロッ
ク構成図

【符号の説明】

１…ＦＭ−ＣＷレーダ装置、２…ＦＭ信号発生部、３…
掃引制御部、４…電力分配器、５…サーキュレータ、６
…送受信兼用アンテナ、７…混合部、８…遅延手段、９
…スイッチ回路、１０…Ａ／Ｄ変換部、１１…周波数解
析（ＦＦＴ）部、１２…距離・相対速度演算部、１３…
周波数変化量測定部、１４…設計値記憶部、１５…実測
値記憶部、１６…走行距離検出部、１７…測定条件入力
部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数が上昇・下降を繰り返す変調波を
   送信し、対象物で反射された反射波を受信し、送信波の
   周波数と受信波の周波数との差であるビート周波数に基
   づいて対象物の距離を求めるＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
   いて、 前記変調波の単位時間当りの周波数変化量を求める周波
   数変化量測定部を備え、この周波数変化量測定部で求め
   た単位時間当りの周波数変化量を用いて対象物の距離を
   求めることを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
2. 【請求項２】 前記周波数変化量測定部は、周波数上昇
   期間における単位時間当りの周波数変化量と周波数下降
   期間における単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ
   求め、周波数上昇期間におけるビート周波数と周波数上
   昇期間における単位時間当りの周波数変化量に基づいて
   対象物の距離を求め、周波数下降期間におけるビート周
   波数と周波数下降期間における単位時間当りの周波数変
   化量に基づいて対象物の距離を求めることを特徴とする
   請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
3. 【請求項３】 周波数が上昇・下降を繰り返す変調波を
   送信し、対象物で反射された反射波を受信し、周波数上
   昇期間における送信波の周波数と受信波の周波数との差
   である周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間に
   おける送信波の周波数と受信波の周波数との差である周
   波数下降期間ビート周波数とに基づいて対象物の相対距
   離および相対速度を求めるＦＭ−ＣＷレーダ装置におい
   て、 前記変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周
   波数変化量、ならびに、前記変調波の周波数下降期間に
   おける単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ求める
   周波数変化量測定部を備え、 周波数変化量測定部で測定された周波数上昇期間におけ
   る単位時間当りの周波数変化量と周波数変化量測定部で
   測定された周波数下降期間における単位時間当りの周波
   数変化量とが同一である場合には、周波数上昇期間ビー
   ト周波数と周波数下降期間ビート周波数との差に基づい
   て相対速度を求めるとともに、周波数上昇期間ビート周
   波数と周波数下降期間ビート周波数との和に基づいて距
   離に係るビート周波数を求め、求めた距離に係るビート
   周波数と前記周波数変化量測定部で測定された単位時間
   当りの周波数変化量とに基づいて対象物の距離を求め、 周波数変化量測定部で測定された周波数上昇期間におけ
   る単位時間当りの周波数変化量と周波数変化量測定部で
   測定された周波数下降期間における単位時間当りの周波
   数変化量とが異なる場合には、周波数上昇期間ビート周
   波数と周波数下降期間ビート周波数とのいずれか一方ま
   たは両方を補正して周波数上昇期間における単位時間当
   りの周波数変化量と周波数下降期間における単位時間当
   りの周波数変化量とが等しい場合の補正ビート周波数を
   求め、周波数上昇期間補正ビート周波数と周波数下降期
   間補正ビート周波数とに基づいて対象物の相対距離およ
   び相対速度を求めることを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ
   装置。
4. 【請求項４】 周波数が上昇・下降を繰り返す変調波を
   送信し、対象物で反射された反射波を受信し、周波数上
   昇期間における送信波の周波数と受信波の周波数との差
   である周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間に
   おける送信波の周波数と受信波の周波数との差である周
   波数下降期間ビート周波数とに基づいて対象物の相対距
   離および相対速度を求めるＦＭ−ＣＷレーダ装置におい
   て、 前記変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周
   波数変化量、ならびに、前記変調波の周波数下降期間に
   おける単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ求める
   周波数変化量測定部を備え、 前記周波数変化量測定部で求めた周波数上昇期間におけ
   る単位時間当りの周波数変化量と予め設定した基準の単
   位時間当りの周波数変化量との比に基づいて前記周波数
   上昇期間ビート周波数を予め設定した基準の単位時間当
   りの周波数変化量であった場合の上昇期間ビート周波数
   へ補正し、 前記周波数変化量測定部で求めた周波数下降期間におけ
   る単位時間当りの周波数変化量と予め設定した基準の単
   位時間当りの周波数変化量との比に基づいて前記周波数
   下降期間ビート周波数を予め設定した基準の単位時間当
   りの周波数変化量であった場合の減少期間ビート周波数
   へ補正し、 補正された周波数上昇期間補正ビート周波数と補正され
   た周波数下降期間補正ビート周波数とに基づいて対象物
   の相対距離および相対速度を求めることを特徴とするＦ
   Ｍ−ＣＷレーダ装置。
5. 【請求項５】 前記周波数変化量測定部は、距離が既知
   で相対速度がゼロである対象物のビート周波数に基づい
   て前記変調波の単位時間当りの周波数変化量を求めるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３または４記載のＦＭ−
   ＣＷレーダ装置。
6. 【請求項６】 前記周波数変化量測定部は、既知の距離
   だけ隔てた第１，第２の対象物であって相対速度がそれ
   ぞれゼロである第１，第２の対象物に係る第１，第２の
   ビート周波数に基づいて前記変調波の単位時間当りの周
   波数変化量を求めることを特徴とする請求項１，２，３
   または４記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
7. 【請求項７】 前記周波数変化量測定部は、第１の地点
   で検出された相対速度がゼロである対象物に係る第１の
   ビート周波数と、第１の地点から前記対象物に向って既
   知の距離だけ隔てた第２の地点で検出された前記対象物
   に係る第２のビート周波数とに基づいて前記変調波の単
   位時間当りの周波数変化量を求めることを特徴とする請
   求項１，２，３または４記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
8. 【請求項８】 前記周波数変化量測定部は、前記変調波
   を遅延時間が既知の遅延手段を介して遅延させた遅延信
   号と前記変調波とのビート周波数に基づいて前記変調波
   の単位時間当りの周波数変化量を求めることを特徴とす
   る請求項１，２，３，または４記載のＦＭ−ＣＷレーダ
   装置。
9. 【請求項９】 周波数が上昇・下降を繰り返す変調波を
   送信し、対象物で反射された反射波を受信し、周波数上
   昇期間における送信波の周波数と受信波の周波数との差
   である周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間に
   おける送信波の周波数と受信波の周波数との差である周
   波数下降期間ビート周波数とに基づいて対象物の相対距
   離および相対速度を求めるＦＭ−ＣＷレーダ装置におけ
   る距離・速度算出方法において、 前記変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周
   波数変化量、ならびに、前記変調波の周波数下降期間に
   おける単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ測定に
   よって求めた後に、 測定された周波数上昇期間における単位時間当りの周波
   数変化量と測定された周波数下降期間における単位時間
   当りの周波数変化量とが同一である場合には、周波数上
   昇期間ビート周波数と周波数下降期間ビート周波数との
   差に基づいて相対速度を求めるとともに、周波数上昇期
   間ビート周波数と周波数下降期間ビート周波数との和に
   基づいて距離に係るビート周波数を求め、求めた距離に
   係るビート周波数と前記測定された単位時間当りの周波
   数変化量とに基づいて対象物の距離を求め、 測定された周波数上昇期間における単位時間当りの周波
   数変化量と測定された周波数下降期間における単位時間
   当りの周波数変化量とが異なる場合には、 周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間ビート周
   波数とのいずれか一方または両方を補正して周波数上昇
   期間における単位時間当りの周波数変化量と周波数下降
   期間における単位時間当りの周波数変化量とが等しい場
   合の補正ビート周波数を求め、 周波数上昇期間補正ビート周波数と周波数下降期間補正
   ビート周波数とに基づいて対象物の相対距離および相対
   速度を求めることを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置に
   おける距離・相対速度算出方法。
10. 【請求項１０】 周波数が上昇・下降を繰り返す変調波
    を送信し、対象物で反射された反射波を受信し、周波数
    上昇期間における送信波の周波数と受信波の周波数との
    差である周波数上昇期間ビート周波数と周波数下降期間
    における送信波の周波数と受信波の周波数との差である
    周波数下降期間ビート周波数とに基づいて対象物の相対
    距離および相対速度を求めるＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
    ける距離・速度算出方法において、 前記変調波の周波数上昇期間における単位時間当りの周
    波数変化量、ならびに、前記変調波の周波数下降期間に
    おける単位時間当りの周波数変化量とをそれぞれ測定に
    よって求めた後に、 測定された周波数上昇期間における単位時間当りの周波
    数変化量と予め設定した基準の単位時間当りの周波数変
    化量との比に基づいて前記周波数上昇期間ビート周波数
    を予め設定した基準の単位時間当りの周波数変化量であ
    った場合の上昇期間ビート周波数へ補正し、 測定された周波数下降期間における単位時間当りの周波
    数変化量と予め設定した基準の単位時間当りの周波数変
    化量との比に基づいて前記周波数下降期間ビート周波数
    を予め設定した基準の単位時間当りの周波数変化量であ
    った場合の減少期間ビート周波数へ補正し、 補正された周波数上昇期間補正ビート周波数と補正され
    た周波数下降期間補正ビート周波数とに基づいて対象物
    の相対距離および相対速度を求めることを特徴とするＦ
    Ｍ−ＣＷレーダ装置における距離・相対速度算出方法。