JPS62123379A - ドプラレ−ダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 藍五分互 本発明は車載用レーダ装置に係り、特にドプラ効果を利
用して移動物体の検知を行なわせるようにしたドプラレ
ーダに関する。

従】Ｕ支で− 最近、自動車にレーダを搭載して前方走行車両などの障
害物を検知して自動ブレーキ装置を作動させるなどのシ
ステムが開発されているが、レーダによって前方走行車
両などの目的とする対象物のみを検知させることが難し
く、路面および側帯にあるガードレールなどの静止物を
も検知してしまい、レーダ出力から対象物の検知信号を
ねり出すことが困難になっている。

ｌ煎 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ドプラレ
ーダを用いて物体の検知を行なわせる際、路面および側
帯にある静止物からの反射信号を除去して移動する物体
のみを検知することができるようにしたドプラレーダを
提供するものである。

１處 本発明はその目的達成のため、基本周波数をもったビー
ムを目標に向けて発射させたときの物体からの反射ビー
ムと予め基本周波数を車速に応じてドプラ周波数シフト
させたビームとを合成させることによって移動物体から
の反射ビーム分のみをとり出すようにしている。

また本発明はその目的達成のため、予め基本周波数を車
速に応じてドプラ周波数シフトさせたビームを目標に向
けて発射させたときの物体からの反射ビームと基本周波
数をもったビームとを合成させ、その合成されたビーム
を静止物からの反射成分を除去するように予めしゃ断層
波数が設定されたフィルタに通して処理させるようにし
ている。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

本発明によるドプラレーダにあっては、第１図に示すよ
うに、基本周波数ｆＯによって周波数変調されたレーザ
ビームＢｏを発射するレーザ装置１と、その発射された
レーザビームＢＯを２方向に分配する分配器２と、その
一方向に分配されたレーザビームＢｏを所定の方向に照
射される送光光学系３と、物体４からのドプラ周波数シ
フトされた周波数ｆｒをもった反射ビームＢｒを受光す
る受光光学系５と、分配器２により他方に分配された基
本周波数ｆＯをもったレーザビームＢＯに基づいて自車
の走行速度に応じたドプラ周波数シフ］〜を行なわせる
ドプラシフタ６と、その自車の走行速度に応じてドプラ
周波数シフトされた周波数ｆｔをもったレーザビームＢ
ｔと受光された物体４からの反射ビームＢｒとを合成す
る光合成器７と、その光合成されたビームＢｍを電気信
号Ｓｍに変換する光電変換器８と、その変換された電気
信号Ｓｍの周波数ｆｍ成分をろ波するとともに信号増幅
するフィルタおよび増幅器９と、その処理信号Ｓｍ’に
基づいて周波数ｆｏの計測を行なって自車と物体４との
相対速度に応じた信号Ｓｖを出力する周波数計測器１０
とによって構成されている。

第２図はドプラシフタ６の具体的な構成例を示すもので
、ここではレーザビームＢｏを集光レンズ６１を通して
回転ドラム６２上に照射させたときの反射ビームＢｔを
受光レンズ６３を通して受光するようにしている。また
回転ドラム６２は、タイヤの回転に比例した回転を変速
機後端部から取り出したスピードケーブル６５を駆動源
とした調速器６４によって回転数が制御されて、そのと
きの自動車の走行速度Ｖｏ（ｍ／ｓ）に応じた回転数に
保持されるようになっている。

この場合、回転ドラム６２の半径をｒ　（ｍ）　。

その回転速度をＮ（ｒ／ｓ）とし、光速をｃ　（ｍ／　
ｓ　）とすると、回転ドラム６２の回転に応じて次式に
したがうドプラ周波数ｆｄ（Ｈｚ）が生ずる。

ｆ　ｄ＝　　（２Ｘ２πｒＸＮ／ｃ）　　＋　　ｆ　ｏ
−（１）しかして、回転ドラム６２上に照射された基本
周波数ｆｏをもったレーザビームＢＯがドプラ周波数シ
フトを受け、次式によって与えられる周波数ｆｔをもっ
た反射ビームＢｔが得られることになる。

ｆ　ｔ　＝ｆ　ｏ＋ｆ　ｄ　　　　・・・（２）このよ
うなドプラシフタ６において、特に次式の関係を満足さ
せるようなドプラ周波数シフトを生じさせるようにする
。

ｆ　ｔ＝ｆ　ｏ　（１＋２Ｖｏ／ｃ）　　・・・（３）
すなわち、タイヤの回転数をＭ（ｒ／ｓ）、タイヤの半
径をＬ（ｍ）としたとき、Ｖ　ｏ　＝　２πＬＭとなる
ため、（１）式との関係からして、Ｎ＝ＬＭ／ｒを満足
するように調速器６４により回転ドラム６２の回転速度
Ｎを設定させる。

以上のように構成されたものにあって、いま送光光学系
３を通してレーザビームＢｏが発射され。

それが物体４により反射されると、ドプラ効果によりド
プラ周波数シフトを受けて、そのとき受光光学系５を通
して受光される反射ビームＢｒの周波数ｆｒが次式によ
って与えられるようになる。

ｆｒ＝ｆｏ（１＋２ｖａ／ｃ）・・・（４）ここで、Ｖ
ａは物体４の移動速度（ｍ／ｓ）である。

次いで、その受光された反射ビームＢｒとドプラシフタ
６によって山車の走行速度ｖＯに応じてドプラ周波数シ
フトを受けたレーザビームＢｔとが光合成器７において
合成され、その合成されたレーザビームＢｍが光電変換
器８において電気信号Ｓｍに変換される。

その際、電気信号Ｓｍにおける周波数ｆｍが次式によっ
て与えられるように光合成器７において各ビー１％Ｂ　
ｒ　、　Ｂ　ｔの合成を行なわせるようにしている。

ｆｍ　＝　ｌ　　ｆ　　ｔ−ｆ　ｒ　　Ｉ　　　　−（
５）したがって、（３）、（４）式から、 ｆ　ｍ＝２　ｆ　ｏ／ｃ　・Ｉ　Ｖｏ−Ｖａ　Ｉ　　・
＝　（６）が与えられる。

最終的に、その変換された電気信号Ｓｍがフィルタおよ
び増幅器９に与えられて周波数ｆｍ成分をろ波および信
号増幅の処理がなされ、その処理信号Ｓｍ’が周波数計
測器ＩＯに与えられ、そこで周波数ｆＯの計測を行なっ
て（６）式にしだがう山車と物体４との相対速度に応じ
た信号Ｓｖを出力する。

具体的には、その出力信号Ｓｖにもとづいて表示器に速
度表示を行なわせるなどする。

また物体４が静止物（Ｖ　ａ　＝　０　）の場合には。

送光光学系３を通してレーザビームＢＯが発射され、そ
わが物体４により反射されて受光光学系５を通して受光
されたときの反射ビームＢｒの周波数ｆｒが次式によっ
て与えられる。

ｆ　ｒ＝ｆ　ｏ　（ｆ＋２Ｖｏ／ｃ）−（７）したがっ
てこの場合には、（３）式に示すように、ドプラシフタ
６において山車の走行速度Ｖ。

に応じてドプラ周波数シフトを受けたレーザビームＢｔ
の周波数ｆｔと等しくなり、（５）式の関係からｆ　ｒ
＝ｆ　ｔのときｆｍ＝ｏとなって、周波数計測器１０か
らは何ら出力が生ずることがない。

このように本発明によるドプラレーダにあっては、それ
を自動車に搭載して前方走行車両などの移動物体４との
間の相対速度を検出するような場合に、ノイズとなる路
面や側帯にある静止物からの反射信号成分を確実に除去
することができ、高精度での速度検出を行なわせること
ができるようになる。

また第３図は本発明の他の実施例を示すもので、この場
合はドプラシフタ６により自軍の走行速度に応じてドプ
ラ周波数シフトさせたレーザビームＢｔを送光光学系３
を通して発射させ、受光光学系５を通して受光された物
体４からの反射ビームＢｒと基本周波数ｆｏをもったレ
ーザビームＢ。

とを光合成器７において合成させるようにしている。

このように構成されたものにあって、ドプラシフタ６に
より次式を満足するようなドプラ周波数シフトを生じさ
せる。

ｆ　ｔ　＝ｆ　ｏ　　（１−２Ｖｏ／ｃ）　　　　・・
・（８）なお、ここではドプラシフタ６における回転ド
ラム６２の回転方向を第２図の場合とは逆にしている。

しかしてこの場合には、受光光学系５によって受光され
る物体４からの反射ビームＢｒの周波数ｆｒが次式によ
って与えられることになる。

ｆ　ｒ＝ｆ　ｔ　（１＋２（Ｖｏ−Ｖａ）／ｃ）　・・
・（９）また、光合成器７により合成され、光電変換器
８により変換された電気信号Ｓｍの周波数ｆｍは次式に
よって与えられることになる。

ｆｍ＝ｌｆｒ−ｆｏ−ｌ　　　・・−（ｔｏ）したがっ
て、（８）、（９）式を用いて（１０）式を変形すると
。

ｆｍ＝　ｌ　ｆｏ　（２Ｖａ／ｃ＋４Ｖｏ（Ｖｏ−Ｖａ
）／ｃ２）１・・・（１１） となる。

いま物体４が静止物（Ｖａ＝０）である場合の電気信号
Ｓｍの周波数をｆｍｓとすると、（１１）式から。

ｆｍｓ＝ｆｏ・４Ｖｏ”／ｃ２−（１２）となる。

ここで、自軍の走行速度ＶＯの条件として。

０＜Ｖｏ４５０　（ｍ／５）（１８０Ｋｍ／ｈ）を与え
、ｆｏ＝３．３３Ｘ１０　　（Ｈｚ）（光波長λ”９０
０ｎｍ）　とすると、　（１２）式からｆｍｓく３７＜
４０（Ｈｚ）　　・＝（１３）が与えられる。

すなわち、静止物体からの反射ビームＢｒにもとづいて
光電変換器８から出力される電気信号Ｓｍの周波数ｆｍ
ｓは４０　Ｈｚを越えることがなくなる。

したがって、次段のフィルタおよび増幅器９におけるフ
ィルタ部を帯域フィルタとして、その通過帯域の下限を
ｆｍｓ（４０Ｈｚ）より充分高く選定させることにより
、静止物体からの反射成分を除去させることができるよ
うになる。またその通過帯域の上限をｆｍの最大値より
やや高めに選ぶことにより、太陽光またはその他の外乱
光によるノイズの影響を抑制することができるようにな
る。具体的には、そのフィルタ部の帯域幅を２゜２２〜
１１１　Ｍｌ−１ｚ程度に設定する。

また、Ｏ＜　Ｖ　ｏ　＜　５０　（ｍ　／　ｓ　）　、
　１　＜　Ｖ　ａ　＜５０（ｍ／ｓ）としたとき、（１
１）式の関係における各項の比をとると。

＜”ｃ／２Ｘ５０　　（５０−１） ＝６．１２Ｘ１０’ となる。

しかして、（１１）式の関係にあって。

４　Ｖｏ（Ｖｏ　−Ｖａ）／　ｃ　２の項は２　Ｖ　ａ
　／　ｃの項に比べて無視できる程度に非常に小さいた
めにその項を省略することができ、（１１）式を次式の
ように近似することができるようになる。

ｆｍ：ｆＯ・２ｖａ／ｃ　　・・・（１４）すなわち、
物体４の移動速度がＬｍ／ｓ以上のときには、０．０１
％以下の誤差をもって周波数ｆｍが物体４の移動速度Ｖ
ａにほぼ比例すると近似することができる。

したがってこのような近似を行なわせれば、周波数計測
器ＩＯにおいて計測された周波数ｆｍから直接物体４の
移動速度を求めることができるようになり、自車の走行
速度の影響がほとんどなく。

走行状態のままで物体４の移動速度を測定することが可
能となる。

第４図は本発明によるドプラレーダの具体的な構成例を
示すもので、レーザ装ｊｉ！ｔとして光波長゛λ＝９０
０　ｎ　ｍをもったレーザダイオードＬＤを用い、また
分配器２．光合成器７にそれぞれハーフミラ−Ｉ−ＩＭ
　１　、　ＩｒＭ　２を使用するようにしている。また
、送光光学系３および受光光学系５に図示のようなレン
ズＬｌ、Ｌ２の組合せによるものを用い、光電変換器８
にＰＩＮ型のホトダイオードＰＤを使用するようにして
いる。図中、１１は周波数測定器（周波数カウンタ）１
０により測定さ九た値にもとづいて物体４の移動速度を
表示する表示器を示している。

なお１以上の実施例ではレーザビー１１を用いた場合に
ついて説明したが、その他にレーダ媒体として電波、超
音波などのビームを用いることができるのはいうまでも
ない。

羞求 以上、本発明によるドプラレーダにあっては。

それを自動車などに搭載し、基本周波数をもったビーム
を発射させて物体によりドプラ周波数シフトを受けた反
射ビームを受信してその周波数の変化分から前方走行車
などの物体の移動速度を測定させる際、予め自軍の走行
速度に応じて基本周波数をドプラ周波数シフトさせたビ
ームを加味させて静止物からの反射ビーム成分を除去さ
せるようにしているため、簡単な構成により、路面およ
び側帯にあるガードレールなどの静止物からの反射ビー
ムを除外して目的とする前方走行車などの移動物体のみ
の検知を確実に行なわせることができるという優れた利
点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるドプラレーダの一実施例を示すブ
ロック構成図、第２図は同実施例に用いらＪＬるドプラ
シフタの構成例を示すｎ略図、第３図は本発明の他の実
施例を示すプロツクｌ１ｆ５成図。 第４図はその光学系統の具体的な構成例を示す図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基本周波数をもったビームを発射させる手段と、物
   体からの反射ビームを受信する手段と、予め基本周波数
   を車速に応じてドプラ周波数シフトさせる手段と、受信
   された反射ビームの周波数から基本周波数を車速に応じ
   てドプラ周波数シフトさせた周波数分を減じさせる手段
   とによって構成されたドプラレーダ。 ２、基本周波数を車速に応じてドプラ周波数シフトさせ
   る手段と、その車速に応じてドプラ周波数シフトされた
   ビームを発射させる手段と、物体からの反射ビームを受
   信する手段と、受信された反射ビームの周波数から基本
   周波数分を減じさせる手段と、その処理された信号を静
   止物からの反射成分を除去するように予めしゃ断周波数
   が設定されたフィルタによってろ波させる手段とによっ
   て構成されたドプラレーダ。