JPWO2007094064A1 - Radar equipment - Google Patents
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Abstract
道路側方に存在する静止物線に反射された虚像を測角精度に依存せずに除去する。移動体に搭載され、この移動体の進路方向を含む所定の角度範囲に向けて照射したレーダ波のエコーを複数のビーム方向から受信し、受信したエコーの受信信号に基づいてエコーの反射源までの距離とエコーの反射源の速度とを算出するとともに、ビーム方向の受信ビーム信号207を用いてエコーの反射源の方向を算出するレーダ装置において、前記エコーの反射源の距離と速度、及び前記受信ビーム信号を用いて前記移動体の進路方向の周囲に存在する静止物線の位置223を検出する静止物線検出部122と、静止物線の位置223と受信ビーム信号207の方向とに基づいて、受信ビーム信号207のビームが静止物線223による反射に起因した虚像を含むビームであるか否かを判定する判定処理を行うビーム判定部123、を備えた。The virtual image reflected by the stationary object line located on the side of the road is removed without depending on the angle measurement accuracy. A radar wave echo mounted on a moving body and irradiated toward a predetermined angle range including the course direction of the moving body is received from a plurality of beam directions, and the echo reflection source is received based on the received signal of the received echo. In the radar apparatus for calculating the distance of the echo and the velocity of the reflection source of the echo, and calculating the direction of the reflection source of the echo using the received beam signal 207 in the beam direction, the distance and velocity of the reflection source of the echo, and Based on the stationary object line detection unit 122 that detects the position 223 of the stationary object line existing around the moving body in the path direction using the received beam signal, and the position 223 of the stationary object line and the direction of the received beam signal 207. A beam determination unit 123 that performs a determination process for determining whether or not the beam of the received beam signal 207 is a beam including a virtual image caused by reflection by the stationary object line 223. It was.
Description
この発明はレーダ装置に係るものであり、特にレーダ波の不要反射波を除去する技術に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus, and more particularly to a technique for removing unnecessary reflected waves from radar waves.
自動車に搭載されたレーダは、主に車両前方に存在する先行車両などの対象物との相対距離や相対速度、方向を検出することを目的としている。自動車が走行する道路の側方には、ガードレールや歩道、建造物といった静止物が存在する。このため、自動車の前方に照射したレーダ波が検出対象物に反射された後、さらに道路側方の静止物に再反射されてレーダ装置の受信アンテナに入射する場合が生ずる。自動車搭載用レーダでは、このような入射波の方向を測定してしまうことで、対象物の位置を誤検出するという問題を抱えている。 A radar mounted on an automobile is mainly intended to detect a relative distance, a relative speed, and a direction with an object such as a preceding vehicle existing in front of the vehicle. There are stationary objects such as guardrails, sidewalks, and buildings on the side of the road on which automobiles run. For this reason, after the radar wave irradiated in front of the automobile is reflected by the object to be detected, it may be reflected again by a stationary object on the side of the road and incident on the receiving antenna of the radar apparatus. In-vehicle radars have a problem of erroneously detecting the position of an object by measuring the direction of such incident waves.
そこで、自動車搭載用レーダシステムの分野においては、道路側方の静止物による反射波を除外する技術が従来から提案されてきた。例えばこのような技術として、静止物の分布に基づいて一定の領域をゴースト(虚像)が存在する領域であると仮定した上で、像がこの領域に含まれる場合にはこの像を虚像であるとして除去する方法(例えば、特許文献1)や、車線の概念を取り入れた上で自車線と隣接車線以外に検出された物体を虚像として除外する方法(例えば、特許文献2)が知られている。 Thus, in the field of on-vehicle radar systems, techniques for excluding reflected waves from stationary objects on the side of the road have been proposed. For example, as such a technique, assuming that a certain region is a region where a ghost (virtual image) exists based on the distribution of a stationary object, if the image is included in this region, this image is a virtual image (For example, Patent Document 1) and a method for removing a detected object other than the own lane and the adjacent lane as a virtual image after incorporating the concept of a lane (for example, Patent Document 2) are known. .
従来の方法は、虚像が存在する領域を仮定しておき、反射点の位置を求めてその位置が虚像が存在する領域内に含まれる場合に、反射点を虚像とみなすものである。このような判定方法を用いて正しく実像と虚像とを区別するには、それぞれの像が正しく分離された上で各像の距離と方向を精度よく算出することが前提となる。 The conventional method assumes a region where a virtual image exists, obtains the position of a reflection point, and considers the reflection point as a virtual image when the position is included in the region where the virtual image exists. In order to correctly distinguish between a real image and a virtual image using such a determination method, it is premised that each image is correctly separated and the distance and direction of each image are accurately calculated.
ところが現実には、このような前提を常に採用することはできない。例えばマルチビームを用いて像の方向を定めようとすると、ビームの組み合わせ方によっては、本来実像が存在するはずの領域(実像領域)に虚像が現れる場合がある。このような場合に従来の方法を適用しても、虚像は実像領域に存在するために排除されない。この発明はかかる問題を解決するためになされたものであって、虚像と実像とを正しく分離できない可能性が生じる場合であっても、虚像を確実に排除することを目的とする。 In reality, however, such assumptions cannot always be adopted. For example, when trying to determine the direction of an image using a multi-beam, a virtual image may appear in a region (real image region) where a real image should originally exist depending on how the beams are combined. Even if the conventional method is applied in such a case, the virtual image is not excluded because it exists in the real image region. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to surely eliminate a virtual image even when there is a possibility that a virtual image and a real image cannot be correctly separated.
かかる課題を解決するために、この発明によるレーダ装置は、
移動体に搭載され、この移動体の進路方向を含む所定の角度範囲に向けて照射したレーダ波のエコーを複数のビーム方向から受信し、受信したエコーの受信信号に基づいて前記エコーの反射源までの距離と前記エコーの反射源の速度とを算出するとともに、前記ビーム方向の受信ビーム信号を用いて前記エコーの反射源の方向を算出するレーダ装置において、
前記エコーの反射源の距離と速度、及び前記受信ビーム信号を用いて前記移動体の進路方向の周囲に存在する静止物線の位置を検出する静止物線検出手段と、
前記静止物線検出手段が検出した静止物線の位置と前記受信ビーム信号の方向とに基づいて、この受信ビーム信号のビームが前記静止物線による反射に起因した虚像を含むビームであるか否かを判定する判定処理を行うビーム判定手段、
を備えたものである。In order to solve such a problem, a radar apparatus according to the present invention provides:
A radar wave echo mounted on a moving body and irradiated to a predetermined angle range including the traveling direction of the moving body is received from a plurality of beam directions, and the reflection source of the echo is received based on a received signal of the received echo In the radar apparatus for calculating the distance to the echo source and the velocity of the echo reflection source, and calculating the direction of the echo reflection source using the received beam signal in the beam direction,
A stationary object line detecting means for detecting a position of a stationary object line existing around the path of the moving body using the distance and speed of the reflection source of the echo and the received beam signal;
Based on the position of the stationary object line detected by the stationary object line detecting means and the direction of the received beam signal, whether or not the beam of the received beam signal is a beam including a virtual image due to reflection by the stationary object line. Beam determination means for performing a determination process for determining whether
It is equipped with.
このような判定方法を用いることで、静止物の影響を受けやすいビームを特定し、このビームを除外することが可能となる。したがって虚像の測角精度が十分に確保出来ない場合であっても、虚像を含むビーム自体を排除するため、虚像の影響を受けない測定が可能となる。 By using such a determination method, it is possible to identify a beam that is easily affected by a stationary object and to exclude this beam. Therefore, even when the angle measurement accuracy of the virtual image cannot be ensured sufficiently, the beam itself including the virtual image is excluded, so that measurement without being affected by the virtual image is possible.
2 移動体、
4 対象物、
5 静止物線、
101 発信器、
102 送信アンテナ、
103a〜103e 受信アンテナ素子、
104a〜104e 受信部、
105a〜105e A/D変換器、
106a〜106e 周波数検出部、
107 距離・速度算出部、
108 ビーム形成部、
109 ビーム有効性判定部、
110 測角処理部。2 mobile objects,
4 object,
5 stationary object line,
101 transmitter,
102 transmit antenna,
103a-103e receiving antenna element,
104a-104e receiving part,
105a-105e A / D converter,
106a-106e frequency detection part,
107 distance / speed calculator,
108 Beam forming section,
109 Beam effectiveness determination unit,
110 Angle measurement processing unit.
以下に、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
実施の形態.
まず、この発明の実施の形態によるレーダ装置の動作原理について説明する。図1はこの発明の実施の形態によるレーダ装置に到来する反射波の伝播経路を説明する図である。図1(A)において、この発明の実施の形態によるレーダ装置1は移動体2に搭載されている。この移動体2は、例えば静止物が周囲に存在する経路3上を移動する物体である。移動体2の例としては自動車が判りやすいであろう。また、移動体2が自動車であるとすれば、経路3としては、道路あるいは車線が該当することになろう。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment.
First, the operation principle of the radar apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining a propagation path of a reflected wave arriving at a radar apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, a
図1(A)では、移動体2の前方(移動方向)に対象物4が存在している。実際にはこの対象物4は所定の速度で経路3上を移動している。しかしながら、対象物4までの距離Rや対象物4との速度Vは、レーダ装置1には未知の状態にある。経路3の周囲、例えば側方には静止物線5が施設されている。この静止物線5は必ずしも一体不可分の物体で構成されているとは限らない。例えば経路3が道路であるとすれば、静止物線5を構成するものとしては、歩道の路肩やガードレール、経路3に沿って施設されている建造物などが考えられよう。
In FIG. 1A, the object 4 is present in front of the moving body 2 (moving direction). Actually, the object 4 is moving on the path 3 at a predetermined speed. However, the distance R to the object 4 and the speed V with respect to the object 4 are unknown to the
レーダ装置1が、レーダ波を対象物4の方向に照射すると、照射したレーダ波の一部は図1に示される対象物4上の反射源11において反射され、反射源11からレーダ装置1までの最短経路である直線12を通ってレーダ装置1に戻る。レーダ装置1は、この反射波を分析することで、対象物4までの距離Rや方向θ、速度Vを検出する。
When the
しかしながら、移動体2から対象物4までのレーダ波の伝播経路は、直線12だけとは限らない。反射波の一部は静止物線5に再び反射されてレーダ装置1に到来する。このような反射波の伝播経路は、例えば経路13のようになる。レーダ装置1は経路13を通って入射するエコーの方向と距離を測定すると、このエコーはみかけ上反射点14の位置にあるように観測される。
However, the propagation path of the radar wave from the moving body 2 to the object 4 is not limited to the
このような場合、従来技術では静止物線5の位置や経路3の幅(例えば車線の幅)を基準に、虚像の存在しうる領域を仮定し、反射点14が虚像の存在しうる領域に含まれる場合に、反射点14を虚像であるとしてエコーデータの中から除去することとしている。この方法は、反射点11や反射点14の位置を正しく取得できる場合には問題なく動作するものと思われる。 In such a case, in the prior art, an area where a virtual image can exist is assumed based on the position of the stationary object line 5 and the width of the route 3 (for example, the width of the lane), and the reflection point 14 becomes an area where the virtual image can exist. If included, the reflection point 14 is assumed to be a virtual image and is removed from the echo data. This method seems to work without problems if the positions of the reflection points 11 and 14 can be acquired correctly.
しかしながら、反射点14の方向は常に精度よく求められるとは限らない。ゆえに従来技術を用いたところで、反射点14の位置が精度よく特定できるとはいえない。 However, the direction of the reflection point 14 is not always obtained with high accuracy. Therefore, when the conventional technique is used, it cannot be said that the position of the reflection point 14 can be accurately identified.
そこで、この発明の実施の形態では、反射点14の位置に基づいて虚像を排除する代わりに、反射点14を含むビーム23自体を排除する。すなわち、ビーム方向と静止物線との相対的な位置関係に基づいて、ビームに静止物線による反射に起因した虚像が含まれる可能性があるか否かを判断し、実像のみを含むビームを用いて反射点の観測を行うのである。
Therefore, in the embodiment of the present invention, instead of eliminating the virtual image based on the position of the reflection point 14, the
ビームに虚像が含まれるか否かを判断する方法の具体例としては、次のような方法が考えられる。例えば、所定のビームパターン領域の中に静止物線軌跡の一部又は全部が含まれる場合はこのビームを有効でないとして排除する方法である。ビームパターン領域内に静止物線軌跡が存在すれば虚像が発生する可能性が生じるからである。 As a specific example of a method for determining whether or not a virtual image is included in the beam, the following method can be considered. For example, when a part or all of the stationary object trajectory is included in a predetermined beam pattern region, this beam is excluded as invalid. This is because there is a possibility that a virtual image is generated if a stationary object line locus exists in the beam pattern region.
また、ビームの中心軸と静止物線軌跡とが所定の交点において交わる場合に、この交点とレーダ装置との距離に基づいてビームの有効性を判断してもよい。図2はビームの中心軸と静止物線軌跡との交点とレーダ装置との距離が近い場合(図2(A))と距離が遠い場合(図2(B))を比較して示した図である。図2(A)ではビーム23の中心軸23cと静止物線軌跡5とが交点23Jで交わっている。図2(B)ではビーム22の中心軸22cと静止物線軌跡5とが交点22Jで交わっている。交点23Jは交点22Jに比べてレーダ装置に近い位置にある。
When the beam center axis and the stationary object line trajectory intersect at a predetermined intersection, the effectiveness of the beam may be determined based on the distance between the intersection and the radar apparatus. FIG. 2 shows a comparison between the case where the intersection between the beam center axis and the stationary object line locus is close to the radar apparatus (FIG. 2A) and the case where the distance is long (FIG. 2B). It is. In FIG. 2A, the central axis 23c of the
ビーム22とビーム23とで比較すれば、ビーム23はビームパターンの中央部分を静止物線軌跡5が横切っているのに対して、ビーム22はビームパターンのごく一部が静止物線軌跡5と接触しているにすぎない。したがってビーム23は、ビーム22よりも静止物線軌跡5の影響を多く受けることが予想できる。
Comparing the beam 22 with the
そこで、ビームの中心軸と静止物線との交点とレーダ装置との距離が一定値以上の場合、例えば点22J程度の距離で交わる場合は、そのビームは静止物線軌跡の影響が少ないものとして有効であると判断する。一方、一定値未満の場合、例えば点23J程度の距離でビームの中心軸と静止物線が交わる場合は、静止物線軌跡の影響が排除できないものとしてそのビームを有効でないと判断する。 Therefore, when the distance between the intersection of the center axis of the beam and the stationary object line and the radar apparatus is a certain value or more, for example, when intersecting at a distance of about 22J, the beam is assumed to be less affected by the stationary object line trajectory. Judged to be valid. On the other hand, if it is less than a certain value, for example, if the center axis of the beam intersects the stationary object line at a distance of about 23J, it is determined that the beam is not effective because the influence of the stationary object line trajectory cannot be eliminated.
またビーム形状と静止物線軌跡の相対的な関係のみで判断するのではなく、ビームから現実に得られるエコーまでの距離をも考慮してそのビームの取捨選択を行ってもよい。後に説明するように、反射点までの距離はビーム方向や測角精度に依存せずに算出できる。同一方向のビームにあっては、反射点までの距離が長くなれば静止物線よりも向こう側に存在する可能性が高くなる。また道路側方に静止物があるということを考慮すれば、ビームの方向とレーダの中心軸とのなす角が大きくなる(レーダの中心軸方向からビームがそれていく)につれて、静止物までの距離が近くなる。 In addition, the determination of the beam may be performed in consideration of the distance from the beam to the echo actually obtained instead of the determination based only on the relative relationship between the beam shape and the stationary object line trajectory. As will be described later, the distance to the reflection point can be calculated without depending on the beam direction or the angle measurement accuracy. In the case of a beam in the same direction, if the distance to the reflection point is increased, the possibility that the beam exists beyond the stationary object line increases. Also, considering that there is a stationary object on the side of the road, as the angle between the beam direction and the radar central axis increases (the beam deviates from the radar central axis direction), The distance gets closer.
そこで、ビームの方向に基づいて静止物までの距離を予め想定しておき、予め想定した距離を超えない範囲の距離の反射点のみをこのビームが含む場合は、このビームを有効であると判定する。一方、予め想定した距離を超える距離の反射点をもこのビームが含む場合は、このビームを有効でないと判定するのである。 Therefore, the distance to the stationary object is assumed in advance based on the direction of the beam, and if this beam includes only reflection points within a range that does not exceed the assumed distance, it is determined that this beam is effective. To do. On the other hand, if this beam also includes a reflection point with a distance exceeding the distance assumed in advance, it is determined that this beam is not effective.
その他にも、ビームの有効性を判断する方法は考えられるが、要すれば、まずビームの方向やビームの中心軸と静止物線との相対的な位置、あるいはエコーまでの距離に基づいて、静止物線がビームのエコーに与える影響を判定する。そして、静止物線の与える影響の大きなビームのエコー全体を用いないようにすることで、受信信号から虚像の影響を排除することが、この発明の実施の形態によるレーダ装置の動作原理である。 There are other ways to determine the effectiveness of the beam, but if necessary, based on the direction of the beam, the relative position of the center axis of the beam and the stationary object line, or the distance to the echo, Determine the effect of the stationary object line on the echo of the beam. The principle of operation of the radar apparatus according to the embodiment of the present invention is to eliminate the influence of the virtual image from the received signal by not using the entire echo of the beam having a large influence on the stationary object line.
続いて、レーダ装置1の詳細な構成と動作を、図を参照しながら説明する。図3は、レーダ装置1の構成を表すブロック図である。図3において、発振器101は所定の周波数変調を伴った送信信号201を発生する発振器である。
Next, the detailed configuration and operation of the
例えば、レーダ装置1がFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式を採用したレーダ装置である場合、発振器101は時間に対して一次関数的に周波数を上昇させていく区間(周波数上昇期間あるいはアップチャープ)と、時間に対して一次関数的に周波数を下降させていく区間(周波数下降期間あるいはダウンチャープ)を順次繰り返すような周波数変調を施した送信信号201を、VCO(Voltage Controlled Oscillator)を用いて発生する。
For example, when the
図4は、このような送信信号201の周波数の時間変化を図示する図である。図4に示されるように、送信信号201の周波数掃引区間を周波数上昇期間及び周波数下降期間ともにTcとし、周波数掃引幅をBとする。
FIG. 4 is a diagram illustrating the time change of the frequency of such a
発振器101が発生した送信信号201は送信アンテナ102により波長λの送信波として空中へ放射される。また、送信信号201の一部は、受信部104a〜104eにも入力される。
A
送信アンテナ102により放射された送信波は反射物によって反射される。その際に反射波には、反射物の速度に起因する周波数変調が発生し、また反射物までの距離に起因する時間遅延を伴ってレーダ装置1へと戻ってくる。レーダ装置1はこの周波数変調と時間遅延を解析することで、反射物の速度や反射物までの距離を算出するのである。
The transmission wave radiated from the transmission antenna 102 is reflected by the reflector. At that time, the reflected wave undergoes frequency modulation due to the speed of the reflecting object, and returns to the
反射物によって反射された反射波は、受信アンテナ素子103aから受信アンテナ素子103eまでの5つの受信アンテナ素子によって受信される。受信アンテナ素子103aは空中を伝播してくる反射波を検出すると、この反射波を受信して受信信号202aを出力する。受信アンテナ素子104b〜104eも、受信アンテナ素子103aと同様にして、それぞれ受信信号202b〜202eを出力する。
The reflected waves reflected by the reflector are received by the five receiving antenna elements from the receiving
受信アンテナ素子103aより出力された受信信号202aは、受信部104aに入力される。受信信号202b〜202eも同様にして、それぞれ受信部104b〜受信部104eに入力される。
The reception signal 202a output from the
受信部104a〜104eでは、送信信号201を用いて、それぞれ受信信号(202a〜202e)に対する受信処理を施す。具体的には、発振器101で発生された送信波と受信波を混合することにより、受信波の周波数を低周波まで周波数をダウンコンバートする。この結果、送信電波の周波数と受信電波の周波数の差の周波数を持つビート信号が生成される。さらに受信波が微弱である場合には必要に応じて受信波を増幅するような構成としてもよい。この結果、受信部104aはビート信号203aを出力する。同様に、受信部104b〜104eもビート信号203b〜203eを出力する。
The receiving units 104a to 104e use the
A/D変換器105aは、アナログ信号であるビート信号203aを所定の周期でサンプリングすることによりディジタル信号によるビート信号204aに変換する。同様に、A/D変換器105b〜105eもビート信号203b〜203eをディジタルビート信号204b〜204eに変換する。 The A / D converter 105a converts the beat signal 203a, which is an analog signal, into a beat signal 204a based on a digital signal by sampling the beat signal 203a with a predetermined period. Similarly, the A / D converters 105b to 105e also convert the beat signals 203b to 203e into digital beat signals 204b to 204e.
周波数検出部106aは、ディジタルビート信号204aにフーリエ変換を施して、ビート信号スペクトルを得た後、このビート信号スペクトル上にて所定の雑音レベルより一定値以上電力の高い値をとる振幅値のピークを検出する。
The
ディジタルビート信号204aにフーリエ変換を施して得たビート信号スペクトルには、所定の周波数において卓越した振幅値(振幅値のピーク)が現れる。この振幅値のピークを与える周波数は、反射物体の相対距離と相対速度によって決定できることが知られている。FMCW方式を採用するレーダ装置1の場合、周波数上昇期間におけるビート周波数をfup、周波数下降期間におけるビート周波数をfdnとすれば、fupとfdnは式(1)、式(2)のように与えられる。ここで、cは光速、Rは反射点までの距離、Vは反射点の相対速度である。
周波数検出部106aは、ビート信号スペクトル中に現れる振幅値のピークを検出し、この振幅値のピークを与える周波数をビート周波数として、ビート周波数とこのビート周波数とに対応する複素振幅値とをビート周波数信号205aとして出力する。
The
周波数検出部106b〜106eは、周波数検出部106aと同様にして、それぞれディジタルビート信号204b〜204eからそれぞれの受信アンテナ素子103b〜103eに対応するビート周波数信号205b〜205eを出力する。ビート周波数信号205aから205eはそれぞれ、距離・速度算出部107とビーム形成部108とに分岐して入力される。
Similarly to the
距離・速度算出部107は、順次入力されるビート周波数信号205a〜205eを所定の期間だけ記憶する。そして記憶しているビート周波数信号の中から、ある周波数上昇期間において入力されたビート周波数信号205a〜205eのビート周波数fupとこの周波数上昇期間に続く周波数下降期間において入力されるビート周波数信号205a〜205eのビート周波数fdnとを1つずつ選択する。そして、選択されたビート周波数fupとビート周波数fdnとを用いて、反射点の距離Rと相対速度Vとを算出する。ここで、反射点の距離Rと相対速度Vは式(1)、式(2)より導かれる式(3)、式(4)を用いて算出される。
距離・速度算出部107は、式(3)と式(4)を用いて算出した距離Rと相対速度Vを、これらの値の算出に用いたビート周波数fupおよびfdnと合わせて信号206として出力する。
The distance /
一方、ビーム形成部108は周波数検出部106a〜106eより入力されるビート周波数信号205a〜205eに基づいて所定の方向へのビーム形成処理を行う。ビート周波数信号205a〜205eはディジタル信号である。このように、ディジタル信号であるビート周波数信号205a〜205eに基づいて任意の方向に対するビーム形成を行う処理は、ディジタルビームフォーミング(Digital Beam Forming:DBF)処理としてレーダの技術分野では広く知られている。以下にこのビーム形成処理を具体的に説明する。
On the other hand, the
まずビーム形成部108は周波数検出部106a〜106eより入力されるビート周波数信号205a〜205eの中から同一のビート周波数を有するビート周波数信号の組を選択する。式(1)や式(2)からも明らかなように、ビート周波数はビーム方向に依存せず、反射点の距離Rと相対速度V等のみで決定される。したがって受信アンテナ素子103a〜103eからのビート周波数信号は、ビーム方向に依らず、周波数だけを基準に組み合わせることが可能となる。
First, the
そして、このようにして組み合わされた複数のビート周波数信号の元となる受信信号を出力した受信アンテナ素子の位置と素子間隔、さらには形成しようとするビームの方向φとに基づいて、組み合わされた複数のビート周波数信号の複素振幅値を補償する。 Based on the position and spacing of the receiving antenna elements that output the reception signals that are the basis of the plurality of beat frequency signals combined in this way, and the direction φ of the beam to be formed, they are combined. Compensates complex amplitude values of multiple beat frequency signals.
例えば、図5のように受信アンテナ素子間隔をdとし、同一の反射源から到来するビームが入射角θで各受信アンテナ素子に到来したものとすれば、隣接する受信アンテナ素子間に生じる経路長ΔはΔ=d×sin(θ)で与えられる。したがって、受信ビームの波長をλとすれば、隣接する受信アンテナ素子間で発生する位相ずれは式(5)で与えられる。
ビーム形成部108は所定のビーム方向(受信アンテナ素子に対する入射角)θ1、θ2、…、θM(Mは自然数)に対して式(5)で与えられる位相ずれが発生するとして、それぞれの入射角に対する位相ずれφ1、φ2、…、φMを算出し、ビート周波数信号205a〜205eの複素振幅値の位相ずれを補償して、補償した結果の複素振幅値を加算する。すなわちn番目の受信アンテナ素子の補償前の複素振幅値をA(n)とし、受信アンテナ素子の総数をN(この例では5)とすると、方向θi(i=1,2,…,M)に対して形成されたビームの複素振幅値B(θi)は式(6)で与えられる。
ビーム形成部108より出力される信号207には、ビーム形成部108において形成されたビームの情報を含まれるが、その中には少なくとも複素振幅値B(θi)とビート周波数が含まれる。The signal 207 output from the
続いて、ビーム有効性判定部109は、信号206に含まれる反射点のビート周波数と距離、速度に加えて、信号207に含まれる各方向のビームのビート周波数及び複素振幅値を用いて、ビーム形成部108で形成された各ビームの有効性を判定する。ビーム有効性判定部109が有効であると判定したビームは、有効ビーム208として測角処理部110に出力され、測角処理部110において虚像の影響のないビームとして測角処理に用いられる。
Subsequently, the beam validity determination unit 109 uses the beat frequency and complex amplitude value of the beam in each direction included in the signal 207 in addition to the beat frequency, distance, and speed of the reflection point included in the signal 206 to generate a beam. The effectiveness of each beam formed by the forming
図6は、ビーム有効性判定部109の詳細な構成を示したブロック図である。図において、反射点分離部121は、距離・速度算出部107が出力した信号206に含まれる速度に基づいて反射点を移動点と静止点とに分離する。移動点として分離された反射点の情報は移動点情報221として出力される。また静止点として分離された反射点は静止点情報222として出力される。
FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the beam validity determination unit 109. In the figure, a reflection point separation unit 121 separates a reflection point into a moving point and a stationary point based on the speed included in the signal 206 output from the distance /
なお、移動点情報221にはこれまでの処理で得られた移動点に関する情報、例えばビーム方向やビームの複素振幅値やビート周波数、速度、距離を含めるようにしてもよい他、ビーム有効性判定部209の構成要素全体から参照可能なファイル、あるいはメモリ領域に移動点の情報を保存しておき、移動点情報221としてこのファイルやメモリ領域のアドレスを渡すようにしても構わない。静止点情報222についても同様の構成を採ることが可能である。 The moving point information 221 may include information on the moving point obtained by the processing so far, for example, the beam direction, the complex amplitude value of the beam, the beat frequency, the speed, and the distance. It is also possible to store movement point information in a file or memory area that can be referenced from all the components of the unit 209 and to pass the address of this file or memory area as the movement point information 221. A similar configuration can be adopted for the stationary point information 222.
また、反射点を移動点と静止点とに分別する具体的な方法としては、例えばレーダ装置1が搭載された車両の速度を外部の速度センサから取得し、この車両速度と反射点の相対速度とを用いて反射点の中から静止点を抽出する方法が知られている。
Further, as a specific method for separating the reflection point into the moving point and the stationary point, for example, the speed of the vehicle on which the
また、この他に、反射点の速度分布の中で最も分布の度数が高い速度を有する反射点を静止点と見なす方法もある。この方法は路面や路側に存在する物体など覆域内で静止物上に存在する反射点が最も頻繁に検出されることに基づく方法である。 In addition to this, there is a method in which a reflection point having a velocity with the highest distribution frequency in the velocity distribution of reflection points is regarded as a stationary point. This method is based on the fact that reflection points existing on a stationary object in a covered area such as an object on the road surface or the road side are detected most frequently.
なお反射点分離部121は、同一のビート周波数を有する信号206と信号207とを組み合わせる。つまり、あるビート周波数から距離と速度が算出された反射点は、このビート周波数を含むビーム内にあるものと仮定することで、反射点分離部109は信号206と信号207とを統合する。 The reflection point separation unit 121 combines the signal 206 and the signal 207 having the same beat frequency. In other words, the reflection point separation unit 109 integrates the signal 206 and the signal 207 by assuming that the reflection point whose distance and velocity are calculated from a certain beat frequency is in a beam including the beat frequency.
続いて、静止物線検出部122は、静止点情報222に基づいて静止物線の抽出を行う。静止物線の抽出は、一般に静止点の座標分布に直線や曲線などを最小二乗法などの最適化手法を用いてあてはめる方法で用いられることが多い。しかしながら、このような方法を用いるには、静止点の座標値が必要になる。レーダ装置1では、距離・速度算出部107において静止点の距離の算出を行っているものの、座標値までは算出されていない。
Subsequently, the stationary object line detection unit 122 extracts a stationary object line based on the stationary point information 222. The extraction of a stationary object line is often used by a method of fitting a straight line or a curve to a coordinate distribution of stationary points using an optimization method such as a least square method. However, in order to use such a method, the coordinate value of a stationary point is required. In the
そこで、静止物線検出部122ではビーム方向と静止点との距離とを組み合わせて、静止点の大まかな座標値を仮定する。例えば、ビームの中心方向をそのまま静止点の方向をとして静止点の座標を決定するのである。そして、このように決定した静止点の座標に対して従来と同様の方法で静止物線軌跡をあてはめる Therefore, the stationary object line detection unit 122 assumes a rough coordinate value of the stationary point by combining the beam direction and the distance between the stationary point. For example, the coordinates of the stationary point are determined using the beam center direction as it is as the direction of the stationary point. Then, the stationary object line trajectory is applied to the coordinates of the stationary point thus determined in the same manner as in the past.
レーダ装置1では像(エコー)単位ではなく、ビーム単位で有効性を判定する方法を採用しているので、静止物線の軌跡を厳密に特定しなくても、十分に精度よく虚像を排除することが可能である。
Since the
また像(エコー)単位の測角処理を行わずに虚像を排除するので、演算負荷を軽減することができる。従来技術では、虚像についても測角処理を行うことで一定以上の精度で座標を特定する必要があった。虚像は最終的には除却するものであり、レーダ装置の出力値としては用いられないにも関わらず、ある程度の演算資源を費やす結果となっていた。しかしながら、このレーダ装置1ではこのような問題も生じない。
In addition, since the virtual image is eliminated without performing the angle measurement process in units of images (echoes), the calculation load can be reduced. In the prior art, it has been necessary to specify coordinates with a certain degree of accuracy by performing angle measurement processing on a virtual image. The virtual image is finally removed, and although it is not used as the output value of the radar apparatus, a certain amount of calculation resources are consumed. However, the
なお、静止物線検出部122においても、従来技術と同じようにモノパルス測角処理その他の方法を用いて静止点の方向を決定し、この方向と距離とを組み合わせて座標値を算出してもよいのはいうまでもない。 Even in the stationary object line detection unit 122, the direction of the stationary point is determined by using monopulse angle measurement processing or other methods as in the conventional technique, and the coordinate value is calculated by combining this direction and the distance. Needless to say, it is good.
このようにして得られた静止物線は静止物線軌跡情報223として出力される。ここで、静止点の分布を直線で表現した場合、静止物線軌跡情報223には直線を特定するパラメータ(例えば直線の傾きや所定の座標軸に対するx切片やy切片などの切片値)が情報として含まれる。静止点の分布を曲線で表現した場合であれば、曲率半径や曲率中心などのパラメータを静止物線軌跡情報223に情報として含めるようにしてもよい。 The stationary object line thus obtained is output as stationary object line trajectory information 223. Here, when the distribution of the stationary points is expressed by a straight line, the stationary object line trajectory information 223 includes parameters for specifying the straight line (for example, an inclination value of the straight line or an intercept value such as an x-intercept or a y-intercept with respect to a predetermined coordinate axis) as information. included. If the distribution of stationary points is expressed by a curve, parameters such as a radius of curvature and a center of curvature may be included in the stationary object line trajectory information 223 as information.
なお、静止物線軌跡223を1つに限定する必要はない。道路では左右に静止物線が存在することが普通であるから、静止物の分布を2つの直線あるいは曲線で表現するようにしてもよい。なお、以下の説明では判りやすくするために、静止物線軌跡223を直線として表現されているものとする。 It is not necessary to limit the stationary object line locus 223 to one. Since a stationary object line usually exists on the left and right on the road, the distribution of the stationary object may be expressed by two straight lines or curves. In the following description, it is assumed that the stationary object trajectory 223 is expressed as a straight line for easy understanding.
ビーム判定部123は、すでに説明したような方法を用いてビームの有効性を判断する。そして有効であると判断したビームに関する情報を信号208として出力する。信号208にはビーム方向、エコーの複素振幅値、ビート周波数、距離、速度などを含めるようにしてもよい。
The
最後に測角処理部110は、鏡像反射の影響を取り除いた有効ビーム208を用いて進行方向前方の反射点の測角を行うとともに、方向と距離、速度を適宜組み合わせて、レーダ装置1の最終出力データである運動諸元210を出力する。
Finally, the angle
このように、実施の形態のレーダ装置では、静止物線の位置とビーム中心位置の関係から測角精度の低下を予測し、そのようなビームを選択しないようにするため、鏡像反射による測角精度低下を防ぐことが可能となる。 As described above, in the radar apparatus according to the embodiment, a decrease in angle measurement accuracy is predicted from the relationship between the position of the stationary object line and the beam center position, and in order not to select such a beam, angle measurement by mirror image reflection is performed. It becomes possible to prevent a decrease in accuracy.
なお、図3に示したレーダ装置1の構成図では、受信アンテナ素子が5個備える場合で説明したが、この発明の特徴を発揮するためには、受信アンテナ素子の個数が5個でなければならないわけでないことはいうまでもない。
In the configuration diagram of the
またこの発明の実施の形態では、レーダ装置1がディジタルビームフォーミングによってビーム形成することとした。ディジタルビームフォーミングはビームの指向性を演算により細かく制御することが可能であるため、このレーダ装置1のようにエコー単位ではなくビーム単位で虚像の影響を評価する場合に好適である。ビーム方向を細かく設定することで、十分に精度よくビーム単位での取捨選択が可能となるためである。
In the embodiment of the present invention, the
しかしながら、この発明の特徴は、機械的あるいは電子的に送信ビームあるいは受信ビームの方向を変更する構成であっても、同様に発揮されることは明らかであろう。すなわち、複数方向にビームを照射し、あるいは複数方向からのビームを受信する構成であれば、各ビームにおける静止物線の影響度合いを判断した上で、それぞれのビームをビーム単位取捨選択することが可能だからである。 However, it will be apparent that the features of the present invention can be similarly achieved even when the direction of the transmission beam or the reception beam is changed mechanically or electronically. That is, if the beam is irradiated in a plurality of directions or receives a beam from a plurality of directions, it is possible to select each beam for each beam after judging the degree of influence of the stationary object line in each beam. Because it is possible.
この発明は、遠隔に存在する物体を電波によって検出するシステムに広く適用することが可能である。
The present invention can be widely applied to a system that detects a remotely existing object by radio waves.
Claims (4)
前記エコーの反射源の距離と速度、及び前記受信ビーム信号を用いて前記移動体の進路方向の周囲に存在する静止物線の位置を検出する静止物線検出手段と、
前記静止物線検出手段が検出した静止物線の位置と前記受信ビーム信号の方向とに基づいて、この受信ビーム信号のビームが前記静止物線による反射に起因した虚像を含むビームであるか否かを判定する判定処理を行うビーム判定手段、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。A radar wave echo mounted on a moving body and irradiated to a predetermined angle range including the traveling direction of the moving body is received from a plurality of beam directions, and the reflection source of the echo is received based on a received signal of the received echo In the radar apparatus for calculating the distance to the echo source and the velocity of the echo reflection source, and calculating the direction of the echo reflection source using the received beam signal in the beam direction,
A stationary object line detecting means for detecting a position of a stationary object line existing around the path of the moving body using the distance and speed of the reflection source of the echo and the received beam signal;
Based on the position of the stationary object line detected by the stationary object line detecting means and the direction of the received beam signal, whether or not the beam of the received beam signal is a beam including a virtual image due to reflection by the stationary object line. Beam determination means for performing a determination process for determining whether
A radar apparatus comprising:
前記ビーム判定手段は、前記静止物線の位置と前記受信ビーム信号のビームの方向と前記受信ビーム信号のビームに含まれるエコーの反射源までの距離とに基づいて前記判定処理を行うことを特徴とするレーダ装置。The radar device according to claim 1,
The beam determination unit performs the determination process based on a position of the stationary object line, a beam direction of the reception beam signal, and a distance to a reflection source of an echo included in the beam of the reception beam signal. Radar equipment.
前記判定処理において前記静止物線による反射に起因した虚像を含まないと判定されたビームの受信ビーム信号を用いて前記エコーの反射源の方向を算出する測角処理手段、を備えたことを特徴とするレーダ装置。The radar device according to claim 1,
Angle measuring processing means for calculating a direction of the echo reflection source using a received beam signal of a beam determined not to include a virtual image due to reflection by the stationary object line in the determination process. Radar equipment.
前記エコーを複数の受信アンテナ素子を備えるアレーアンテナを用いて受信し前記エコーに基づく出力信号を生成する受信手段と、
前記出力信号のビーム指向性を制御し、前記ビーム方向の受信ビーム信号を形成するビーム形成手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
The radar device according to claim 1,
Receiving means for receiving the echo using an array antenna including a plurality of receiving antenna elements and generating an output signal based on the echo;
Beam forming means for controlling beam directivity of the output signal and forming a received beam signal in the beam direction;
A radar apparatus comprising:
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