JPH1194934A

JPH1194934A - レーダー装置

Info

Publication number: JPH1194934A
Application number: JP9258771A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kawachi; 哲也河内; Motoi Nakanishi; 基中西; Fumio Kanetani; 文夫金谷; Hiroaki Tanaka; 裕明田中; Hiroshi Kawabata; 宏川端
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の目標物に対して同時に距離や相対速度
やサイズを求めることのできるレーダー装置を提供す
る。【解決手段】キャリア信号発生器２から出力されるキ
ャリア信号をスペクトル拡散器４でスペクトル拡散して
送信アンテナ７から送信し、目標物で反射した信号を受
信アンテナ８で受信し、互いに中心キャリア周波数の異
なる第１のマッチドフィルタ２２および第２のマッチド
フィルタ２３で相関を取り、その２つの相関信号から第
１の相関ピーク検出器２４および第２の相関ピーク検出
器２５で相関ピークを得て、時間差検出器１２、ピーク
比検出器２６、２乗和計算器２７をそれぞれ介して距離
検出器１３、相対速度検出器１４、サイズ検出器２８に
入力する。【効果】相関信号に含まれる相関ピークから複数の目
標物との間の距離や相対速度や目標物のサイズを同時に
求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダー装置、特
にレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用い
る自動車レーダー用のレーダー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に、従来のレーダー装置のブロック
図を示す。図７において、レーダー装置１は、キャリア
信号発生器２、拡散符号発生器３、スペクトル拡散器
４、局部発振器５、アップコンバータ６、送信アンテナ
７、受信アンテナ８、ダウンコンバータ９、マッチドフ
ィルタ１０、相関ピーク検出器１１、時間差検出器１
２、距離検出器１３、相対速度検出器１４から構成され
る。キャリア信号発生器２はスペクトル拡散器４とアッ
プコンバータ６を順に介して送信アンテナ７に接続され
ている。受信アンテナ８はダウンコンバータ９、マッチ
ドフィルタ１０、相関ピーク検出器１１を順に介して時
間差検出器１２に接続されている。局部発振器５はアッ
プコンバータ６とダウンコンバータ９の両者に接続され
ている。拡散符号発生器３はスペクトル拡散器４に接続
されるとともに時間差検出器１２に接続されている。時
間差検出器１２の出力は距離検出器１３を介して相対速
度検出器１４に接続されている。

【０００３】このように構成されたレーダー装置１にお
いて、キャリア信号発生器２は一定の周波数のキャリア
信号を発生する。また、拡散符号発生器３からは一定の
コード長の拡散符号が一定のチップレート（１秒当たり
の拡散符号の送出ビット数）で繰り返して出力される。
スペクトル拡散器４はこの拡散符号を使ってキャリア信
号をスペクトル拡散する。スペクトル拡散されたキャリ
ア信号は、アップコンバータ６で局部発振器５から出力
されるローカル信号とミキシングされて周波数の高い信
号に周波数変換され、送信アンテナ７から電波として放
射される。

【０００４】電波として放射された信号は、その一部が
目標物で反射され、受信アンテナ８で受信される。ここ
で、受信アンテナ８は送信アンテナ７とほぼ同じ位置に
配置されている。受信アンテナ８で受信された信号は、
ダウンコンバータ９で局部発振器５から出力されるロー
カル信号とミキシングされて元の周波数の低い信号に周
波数変換され、マッチドフィルタ１０に入力される。マ
ッチドフィルタ１０は拡散符号発生器３から出力される
拡散符号と同じ符号との相関を取るように構成されてお
り、相関信号を出力する。マッチドフィルタ１０から出
力された相関信号は相関ピーク検出器１１に入力され、
相関ピーク検出器１１は相関信号に含まれる相関ピーク
を検出し、その出力は拡散符号発生器３から出力された
拡散符号とともに時間差検出器１２に入力される。目標
物で反射して戻ってきた信号は、送信アンテナ７および
受信アンテナ８から目標物までの距離を往復する時間だ
けもともと送信された信号に対して遅延が生じている。
そのため、マッチドフィルタ１０から出力される相関信
号に含まれている相関ピークと、拡散符号発生器３から
出力される拡散符号との間にはタイミングのずれが生じ
る。時間差検出器１２はこのタイミングのずれを検出
し、距離検出器１３に入力する。距離検出器１３は拡散
符号と相関ピークとのタイミングのずれから目標物との
間の距離を計算する。

【０００５】上記のような手順によって目標物との間の
距離を求めることができるが、そのままではレーダー装
置１と目標物との間の相対速度は求めることができな
い。そこで、レーダー装置１では、一定時間をあけて、
上記の距離の測定を２回行い、その２回分の距離の測定
結果を相対速度検出器１４に入力する。相対速度検出器
１４は、２回の測定の間のインターバルと、１回目と２
回目の測定での距離の変化より目標物との間の相対速度
を計算する。

【０００６】このようにして、レーダー装置１では目標
物との間の距離や相対速度を求めることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーダー装置では、目標物が複数存在する場合には、同
時には１つの目標物（例えば相関ピークが最大になる目
標物）の距離と相対速度しか求めることができない。ま
た、相対速度の検出には距離の測定を２回行う必要があ
り、測定に時間がかかる。さらには、目標物との間の距
離と相対速度を求めることはできるが、目標物のサイズ
を求めることはできない。

【０００８】そこで、本発明は、複数の目標物に対して
同時に距離や相対速度やサイズを求めることのできるレ
ーダー装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレーダー装置は、キャリア信号を発生する
キャリア信号発生器と、拡散符号を発生する拡散符号発
生器と、前記拡散符号で前記キャリア信号をスペクトル
拡散するスペクトル拡散器と、前記スペクトル拡散され
たキャリア信号を目標物に送信する送信アンテナと、前
記目標物で反射した前記キャリア信号を受信する受信ア
ンテナと、前記受信したキャリア信号と前記拡散符号と
の相関を取って複数の相関信号を出力するための互いに
中心キャリア周波数の異なる複数のマッチドフィルタま
たはコンボルバを有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明のレーダー装置は、前記複数
の相関信号のうちの少なくとも１つの相関信号に含まれ
る相関ピークと前記拡散符号発生器から出力される前記
拡散符号とのタイミングのずれから前記目標物との間の
距離を求める距離検出器を有することを特徴とする。

【００１１】また、本発明のレーダー装置は、前記複数
の相関信号に含まれる相関ピークのレベル比から前記目
標物との相対速度を求める相対速度検出器を有すること
を特徴とする。

【００１２】また、本発明のレーダー装置は、前記複数
のマッチドフィルタまたはコンボルバのうちの２つの中
心キャリア周波数を、一方は前記目標物が前記送信アン
テナおよび前記受信アンテナに対して特定の速度で遠ざ
かる時に、他方は前記目標物が前記送信アンテナおよび
前記受信アンテナに対して特定の速度で接近する時に、
それぞれ相関強度が最大となるように設定したことを特
徴とする。

【００１３】また、本発明のレーダー装置は、前記複数
の相関信号に含まれる相関ピークの２乗和から前記目標
物のサイズを検出するサイズ検出器を有することを特徴
とする。

【００１４】このように構成することにより、本発明の
レーダー装置は、複数の目標物に対して同時に距離や相
対速度やサイズを求めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のレーダー装置の
一実施例を示す。ここで、図７と同一もしくは同等の部
分には同じ記号を付し、その説明は省略する。

【００１６】図１において、レーダー装置２０は図６の
レーダー装置１に加えて、信号分配器２１、第１のマッ
チドフィルタ２２、第２のマッチドフィルタ２３、第１
の相関ピーク検出器２４、第２の相関ピーク検出器２
５、ピーク比検出器２６、２乗和検出器２７、サイズ検
出器２８を有する。第１のマッチドフィルタ２２の中心
キャリア周波数は、目標物が特定の相対速度で遠ざかる
時に相関強度（マッチドフィルタの場合は自己相関強
度）が最大となるように、キャリア信号発生器から出力
されるキャリア信号の周波数より少し低く設定されてお
り、逆に第２のマッチドフィルタ２３の中心キャリア周
波数は、目標物が特定の相対速度で接近する時に相関強
度が最大となるように、キャリア信号発生器から出力さ
れるキャリア信号の周波数より少し高く設定されてい
る。

【００１７】ここで、ダウンコンバータ９の出力は信号
分配器２１に接続され、信号分配器２１の２つの出力
は、一方は第１のマッチドフィルタ２２を介して第１の
相関ピーク検出器２４に接続され、他方は第２のマッチ
ドフィルタ２３を介して第２の相関ピーク検出器２５に
接続されている。第１の相関ピーク検出器２４は３つの
出力を持ち、１つは時間差検出器１２に接続され、１つ
はピーク比検出器２６に接続され、最後の１つは２乗和
検出器２７に接続されている。また、第２の相関ピーク
検出器２５は２つの出力を持ち、１つはピーク比検出器
２６に接続され、もう１つは２乗和検出器２７に接続さ
れている。そして、ピーク比検出器２６の出力は相対速
度検出器１４に接続され、２乗和検出器２７の出力はサ
イズ検出器２８に接続されている。

【００１８】このように構成されたレーダー装置２０に
おいて、受信アンテナ８で受信され、ダウンコンバータ
９で周波数の低い信号に周波数変換された信号は信号分
配器２１で２つに分配され、一方は第１のマッチドフィ
ルタ２２に、他方は第２のマッチドフィルタ２３に入力
される。第１のマッチドフィルタ２２および第２のマッ
チドフィルタ２３では、入力された信号と拡散符号との
相関が取られ、その出力の相関信号はそれぞれ第１の相
関ピーク検出器２４および第２の相関ピーク検出器２５
に入力される。

【００１９】ここで、図２に、第１のマッチドフィルタ
２２および第２のマッチドフィルタ２３の自己相関強度
とキャリア信号の周波数との関係を示す。図２におい
て、ｃ１は第１のマッチドフィルタ２２の自己相関強度
を、ｃ２は第２のマッチドフィルタ２３の自己相関強度
を示している。第１のマッチドフィルタ２２の自己相関
強度ｃ１は、キャリア信号の周波数がキャリア信号発生
器２から出力されるキャリア信号の周波数（ｆｏ）より
低い周波数ｆ１の時に最大（中心キャリア周波数）とな
るように設定されており、ｆ１から離れるにしたがって
低下する。一方、第２のマッチドフィルタ２３の自己相
関強度ｃ２は、キャリア信号の周波数がキャリア信号発
生器２から出力されるキャリア信号の周波数（ｆｏ）よ
り高い周波数ｆ２の時に最大（中心キャリア周波数）と
なるように設定されており、ｆ２から離れるにしたがっ
て低下する。このように、その中心キャリア周波数をず
らした２つのマッチドフィルタを用いることにより、１
つの目標物に対して２つの異なる自己相関強度を持つ相
関信号を得ることができる。

【００２０】例えば、レーダー装置２０の送信アンテナ
７および受信アンテナ８から遠ざかる目標物Ａと接近す
る目標物Ｂを考える。目標物Ａはレーダー装置２０から
遠ざかるため、目標物Ａで反射したキャリア信号はドッ
プラーシフトによって周波数がわずかに低くなる。その
ため、低い中心キャリア周波数に設定した第１のマッチ
ドフィルタ２２での自己相関強度１Ａの方が、高い中心
キャリア周波数に設定した第２のマッチドフィルタ２３
での自己相関強度２Ａよりも大きくなっている。一方、
目標物Ｂはレーダー装置２０の送信アンテナ７および受
信アンテナ８に接近しているため、目標物Ｂで反射した
キャリア信号はドップラーシフトによって周波数がわず
かに高くなる。そのため、高い中心キャリア周波数に設
定した第１のマッチドフィルタ２２での自己相関強度１
Ｂの方が、高い中心キャリア周波数に設定した第２のマ
ッチドフィルタ２３での自己相関強度２Ｂよりも小さく
なっている。

【００２１】このときの２つのマッチドフィルタから出
力される相関信号を図３および図４に示す。このうち、
図３は第１のマッチドフィルタ２２から出力される相関
信号で、図４は第２のマッチドフィルタ２３から出力さ
れる相関信号である。図３に示すように、第１のマッチ
ドフィルタ２２から出力される信号では、目標物Ａによ
る相関ピークｐ１Ａのレベルが１Ａとなり、目標物Ｂに
よる相関ピークｐ１Ｂのレベルが１Ｂとなっている。ま
た、第２のマッチドフィルタ２３から出力される信号で
は、目標物Ａによる相関ピークｐ２Ａのレベルが２Ａと
なり、目標物Ｂによる相関ピークｐ２Ｂのレベルが２Ｂ
となっている。

【００２２】第１の相関ピーク検出器２４に入力された
相関信号からは目標物の数だけの相関ピークが検出さ
れ、その出力は時間差検出器１２に入力される。時間差
検出器１２においては、従来例と同様に、拡散符号発生
器３から出力される拡散符号と相関ピークとのタイミン
グのずれから目標物との間の距離が計算される。

【００２３】また、第１の相関ピーク検出器２４と第２
の相関ピーク検出器２５の出力はともにピーク比検出器
２６に入力され、２つのマッチドフィルタで得られた相
関信号の同じ目標物に対する相関ピークのレベルの比が
計算される。例えば目標物Ａの場合、相関ピークｐ１Ａ
のレベル１Ａと相関ピークｐ２Ａのレベル２Ａの比は、
１Ａ／２Ａ＞１となる。一方、目標物Ｂの場合、相
関ピークｐ１Ｂのレベル１Ｂと相関ピークｐ２Ｂのレベ
ル２Ｂの比は、１Ｂ／２Ｂ＜１となる。

【００２４】ピーク比検出器２６の出力は相対速度検出
器１４に入力される。ここで、ピーク比とレーダー装置
２０と目標物の相対速度との関係を図５に示す。このよ
うに、ピーク比が１の時に相対速度が０となり、ピーク
比が１より大きくなると相対速度がプラス、つまり目標
物がレーダー装置２０から遠ざかる傾向を示し、ピーク
比が１より小さくなると相対速度がマイナス、つまり目
標物がレーダー装置２０に接近する傾向を示す。そし
て、ピーク比と相対速度はほぼ比例関係にある。これよ
り目標物との間の相対速度を計算することができ、例え
ば目標物Ａの場合はレーダー装置２０の送信アンテナ７
および受信アンテナ８から遠ざかりつつあり、目標物Ｂ
の場合はレーダー装置２０の送信アンテナ７および受信
アンテナ８に接近しつつあることが分かる。

【００２５】このように、２つのマッチドフィルタの中
心キャリア周波数のずれと自己相関強度の変化をあらか
じめ知っておくことにより、２回の測定をしなくても、
相関ピークの比によって目標物のサイズにかかわらず、
目標物との相対速度を計算することができる。また、複
数の目標物に対応する相関ピークを同時に検出すること
ができるため、複数の目標物に対する相対速度を同時に
検出することができる。

【００２６】さらに、第１の相関ピーク検出器２４と第
２の相関ピーク検出器２５の出力はともに２乗和検出器
２７にも入力される。２乗和検出器２７では、２つのマ
ッチドフィルタで得られた相関信号の相関ピークの２乗
和（たとえば目標物Ａの場合、ＳＱＲＴ（１Ａ×１Ａ＋
２Ａ×２Ａ）となる）が各目標物ごとに計算され出力さ
れる。

【００２７】目標物で反射される信号の大きさは目標物
のサイズ（主としてみかけの面積）に比例する。そのた
め、相関ピークの大きさも目標物の大きさに比例する。
しかし、１つのマッチドフィルタしかない場合には、ド
ップラーシフトによって周波数がずれた場合に相関ピー
クのレベルが変化し、目標物のサイズを求めるときの誤
差となる。そこで、２つのマッチドフィルタを用いて相
関ピークの２乗和を計算することによって、ドップラー
シフトによる相関ピークのレベルの変化を補償し、ドッ
プラーシフトの影響を除いて目標物で反射される信号の
大きさを求めることができる。

【００２８】２乗和検出器２７から出力された相関ピー
クの２乗和は、サイズ検出器２８に入力される。サイズ
検出器２８では、相関ピークの２乗和と距離検出器１３
で求められる目標物との距離より、目標物のサイズを求
めることができる。

【００２９】なお、上記の実施例においては２つのマッ
チドフィルタの中心キャリア周波数が、キャリア信号の
周波数に対して一方は高く、他方は低くなるように設定
しているが、これは中心キャリア周波数が異なってさえ
いればともに高くなったり低くなったりしていても構わ
ない。ただし、その場合は相関ピークの比が小さくなる
傾向にあるため、目標物の相対速度の測定の分解能が小
さくなる場合がある。

【００３０】また、上記の実施例においてはマッチドフ
ィルタを２つとしたが、これは２つに限るものではな
く、３つ以上でも良い。マッチドフィルタの数が多いほ
ど、目標物に関して得られる情報が増え、内部処理の時
間は増えるが、距離や相対速度、サイズなどの測定精度
がアップする。

【００３１】さらに、上記の実施例においてはダウンコ
ンバータ用の局部発振器をアップコンバータ用の局部発
振器と同一にして、マッチドフィルタに入力される信号
の周波数をキャリア信号の周波数と同一の周波数（ドッ
プラーシフトによるずれは無視する）にしているが、別
の局部発振器を用いてマッチドフィルタに入力する信号
およびマッチドフィルタの中心キャリア周波数の周波数
をキャリア信号の周波数帯とは異なるようにしても構わ
ない。これによって、例えば受信した信号の周波数をマ
ッチドフィルタを作りやすい周波数に設定することによ
ってマッチドフィルタの低価格化を図ることができる。

【００３２】以上の実施例においては、相関器としてマ
ッチドフィルタを使用する場合について説明してきた
が、相関器としてはマッチドフィルタと同様の機能を有
するコンボルバで置き換えて使用することもできる。図
６にマッチドフィルタの代わりにコンボルバを使用した
レーダー装置３０のブロック図を示す。この場合は、２
つのコンボルバ（第１のコンボルバ３１と第２のコンボ
ルバ３２）の中心キャリア周波数を互いに異なるものと
するのとともに、第１のコンボルバ３１と第２のコンボ
ルバ３２自身には拡散符号の情報が含まれていないの
で、両者を拡散符号発生器３と接続して、両者に拡散符
号を入力する構成をとる。ただ、コンボルバには時間軸
を反転させた拡散符号を入力する必要があるため、拡散
符号発生器３から第１のコンボルバ３１および第２のコ
ンボルバ３２へは、コード長毎に時間軸を反転させた拡
散符号を出力している。なお、図６において、基本的な
構成および動作は図１のレーダー装置２０と同様なの
で、その説明は省略する。これによって、レーダー装置
３０は、相関器としてマッチドフィルタを使用する場合
と同様に機能し、同様の効果を得ることができる。しか
も、この場合は拡散符号発生器のみの変更で拡散符号を
変更することも可能となり、より柔軟なシステムとする
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のレーダー装置によれば、目標物
で反射したキャリア信号を互いに中心キャリア周波数の
異なる複数のマッチドフィルタまたはコンボルバで相関
を取ることにより、拡散符号発生器から出力される拡散
符号と相関ピークとのタイミングのずれから目標物との
間の距離を求めることができる。また、２つの相関信号
に含まれる相関ピークのピーク比からレーダー装置の送
信アンテナおよび受信アンテナと目標物との間の相対速
度を求めることができる。さらに、２つの相関信号に含
まれる相関ピークの２乗和から目標物のサイズを求める
ことができる。

【００３４】また、複数のマッチドフィルタまたはコン
ボルバのうちの２つの中心キャリア周波数を、キャリア
信号の周波数に対して一方は高く、他方は低くなるよう
に設定することによって、目標物との相対速度の測定の
分解能を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーダー装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１のレーダー装置における２つのマッチドフ
ィルタの自己相関強度とキャリア信号の周波数との関係
を示す図である。

【図３】図１のレーダー装置の第１のマッチドフィルタ
から出力される相関信号の例を示す図である。

【図４】図１のレーダー装置の第２のマッチドフィルタ
から出力される相関信号の例を示す図である。

【図５】図１のレーダー装置における、相関信号に含ま
れる相関ピークのピーク比と目標物との相対速度の関係
を示す図である。

【図６】本発明のレーダー装置の別の実施例を示すブロ
ック図である。

【図７】従来のレーダー装置のブロック図である。

【符号の説明】

２…キャリア信号発生器３…拡散符号発生器４…スペクトル拡散器５…局部発振器６…アップコンバータ７…送信アンテナ８…受信アンテナ９…ダウンコンバータ１２…時間差検出器１３…距離検出器２０…レーダー装置２１…信号分配器２２…第１のマッチドフィルタ２３…第２のマッチドフィルタ２４…第１の相関ピーク検出器２５…第２の相関ピーク検出器２６…ピーク比検出器２７…２乗和検出器２８…サイズ検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中裕明京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者川端宏京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア信号を発生するキャリア信号発
生器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記拡
散符号で前記キャリア信号をスペクトル拡散するスペク
トル拡散器と、前記スペクトル拡散されたキャリア信号
を目標物に送信する送信アンテナと、前記目標物で反射した前記キャリア信号を受信する受信
アンテナと、前記受信したキャリア信号と前記拡散信号
との相関を取って複数の相関信号を出力するための互い
に中心キャリア周波数の異なる複数のマッチドフィルタ
またはコンボルバを有することを特徴とするレーダー装
置。
【請求項２】前記複数の相関信号のうちの少なくとも
１つの相関信号に含まれる相関ピークと前記拡散符号発
生器から出力される前記拡散符号とのタイミングのずれ
から前記目標物との間の距離を求める距離検出器を有す
ることを特徴とする、請求項１に記載のレーダー装置。
【請求項３】前記複数の相関信号に含まれる相関ピー
クのレベル比から前記目標物との相対速度を求める相対
速度検出器を有することを特徴とする、請求項１または
２に記載のレーダー装置。
【請求項４】前記複数のマッチドフィルタまたはコン
ボルバのうちの２つの中心キャリア周波数を、一方は前
記目標物が前記送信アンテナおよび前記受信アンテナに
対して特定の速度で遠ざかる時に、他方は前記目標物が
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナに対して特定
の速度で接近する時に、それぞれ相関強度が最大となる
ように設定したことを特徴とする、請求項１ないし３の
いずれかに記載のレーダー装置。
【請求項５】前記複数の相関信号に含まれる相関ピー
クの２乗和から前記目標物のサイズを検出するサイズ検
出器を有することを特徴とする、請求項１ないし４のい
ずれかに記載のレーダー装置。