KR20030012861A - Ｆｍ-ｃｗ 레이더 장치 - Google Patents

Ｆｍ-ｃｗ 레이더 장치

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KR20030012861A
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기시다마사유키
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후지쓰 텐 가부시키가이샤
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Abstract

FM-CW 레이더 장치는, FM-CW파의 변조 신호를 전환하는 변조 신호 발생 수단, 송신 신호와 수신 신호의 비트 신호를 고속 퓨리에 변환하여 검출 처리를 행하고 목표 물체와의 거리 및 상대 속도를 산출하는 산출 수단, 및 산출 거리에 기초하여 검출 범위를 결정함으로써 변조 신호의 전환을 제어하는 제어 수단을 가지며, 송신파의 변조 주파수, 삼각파 주파수, 송신파 중심 주파수 중 어느 하나의 값을 변경한 변조 신호로 전환한다. 산출된 최단 거리에 소정 거리를 가산한 거리, 또는 고정 물체의 거리로부터 소정 거리를 감산한 거리를 검출 범위로 한다.

Description

ＦＭ-ＣＷ 레이더 장치{FM-CW RADER APPARATUS}
FM-CW 방식에 의한 레이더 장치는, 예를 들면, 도로를 주행하는 차량 등에 탑재되는 것으로, 그 FM-CW 레이더 장치에서는, 삼각파 형상의 주파수변조된 연속 송신파를 출력하고, 목표 물체인 전방의 차량 등과의 거리, 혹은 상대 속도를 구하고 있다. 그 거리 혹은 상대 속도는, 다음과 같은 순서에 의해 구해진다.
먼저, 레이더로부터의 송신파가 전방의 차량에서 반사되어, 반사파의 수신 신호와 송신 신호의 비트 신호(레이더 신호)를 얻는다. 이 비트 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT 처리)하여 주파수 분석을 행한다. 주파수 분석된 비트 신호는 목표 물체에 대해서 강도가 커지는 피크가 생긴다. 이 피크에 대응하는 피크 주파수는, 거리에 관한 정보를 가지며, 전방 차량 등과의 상대 속도에 의한 도플러 효과 때문에, 상기 삼각파 형상의 FM-CW파의 업 구간과 다운 구간에서는 이 피크 주파수가 달라진다.
그리고, 이 삼각파의 업 구간과 다운 구간의 피크 주파수로부터, 전방의 차량과의 거리 및 상대 속도를 얻을 수 있다. 또, 전방의 차량이 복수 존재하는 경우는, 각 차량에 대해서 각각 한 쌍의 업 구간과 다운 구간의 피크 주파수가 생긴다. 이 업 구간과 다운 구간의 한 쌍의 피크 주파수에 대해서 각 차량에 대응하여 페어링이 행해진다.
이상 같이 하여, 종래의 FM-CW 레이더 장치에서는, 그 송수신 비트 신호가 신호 처리되어 얻어진 피크 주파수에 기초하여 페어링 처리가 행해져서, 대응하는 목표 물체와의 거리 및 상대 속도가 구해지지만, 실제로는, 목표 물체가 다수 검출되고, 이들의 전부에 대해서 신호 처리를 행하려고 하면, 처리 시간도 많이 요구되고, 게다가, 기억부의 메모리 용량도 큰 것을 구비할 수 밖에 없다.
또, 레이더 장치로부터의 목표 물체의 검출 출력 수는, 장치내에서의 데이터의 갱신 레이트나, 통신의 보우 레이트(baud rate)에 의해 제한된다. 그 때문에, 다른 시스템, 예를 들면, 속도 제어 시스템에 필요한 데이터를 장치 내부에서 선택하여 출력하는 것이 되지만, 그 선택에는 복잡한 처리가 필요하다.
이와 같이, 메모리 용량에도 제한이 있으므로, 본래 필요한 목표 물체에 관한 데이터가, 조건에 의해서는 폐기될 가능성이 있어, 예를 들면, 속도 제어 시스템에 대한 영향이 커진다.
종래에는, 이 문제에 대처하기 위해서, FM-CW 레이더 장치의 검출 거리를 제한하고 있고, 속도 제어 시스템에서 필요한 거리로 설정하게 하고 있다. 이 검출 거리를 제한함으로써, 레이더 장치로서의 목표 물체와의 거리 및 상대 속도의 검출 정밀도에 큰 영향을 주고 있다.
그런데, 본 발명은, 목표 물체의 검출 범위를 가변 설정할 수 있도록 하여, 장치 내부의 메모리 용량을 작게 하고 목표 물체의 검출 정밀도를 개선 할 수 있는 FN-CW 레이더 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은, FM(주파수 변조)-CW(연속파) 방식에 의한 레이더 장치에 관한 것으로, 특히, 목표 물체의 검출 범위를 가변 설정하여, 목표 물체와의 거리 및 상대 속도에 관련하는 검출 처리를 행하는 FM-CW 레이더 장치에 관한 것이다.
본 발명을 첨부의 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.
도 1은 종래의 FM-CW 레이더 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)및 (b)는 종래의 FM-CW 레이더 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 차량이 직선 도로를 주행하고 있는 경우 FM-CW 레이더 장치의 검출 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 차량이 곡선 도로를 주행하고 있는 경우 FM-CW 레이더 장치의 검출 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 FM-CW 레이더 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 FM-CW 레이더 장치에서 이용되는 삼각파 형상의 FM-CW파의 구체적 파형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 FM-CW 레이더 장치에서의 검출 범위 처리의 제어 및 동작의 플로우차트를 나타낸 도면이다.
이상의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, FM-CW파를 송신하고, 목표 물체로부터의 반사파를 수신하는 FM-CW 레이더 장치에 있어서, 상기 FM-CW파의 변조 신호를 전환할 수 있는 변조 신호 발생 수단과, 상기 FM-CW파의 송신 신호와 상기 반사파의 수신 신호의 비트 신호를 고속 퓨리에 변환하여 상기 목표 물체의 검출 처리를 행하고 상기 목표 물체와의 거리 또는 상대 속도를 산출하는 산출 수단과, 상기 산출 수단에서 산출된 거리에 기초하여 검출 범위를 결정하고 상기 변조 신호 발생 수단에서의 상기 변조 신호의 전환을 제어하는 제어 수단을 구비했다. 그리고, 상기 변조 신호 발생 수단은, 상기 FM-CW파에 관한 변조 주파수, 삼각파 주파수, 송신파 중심 주파수 중 어느 하나의 값을 변경한 변조 신호로 전환할 수 있도록 하였다.
또, 상기 제어 수단은, 목표 물체가 1이상 검출되었을 때, 상기 산출 수단에 의해서 산출된 상기 목표 물체와의 거리 중 최단 거리를 선택하고 그 거리에 소정의 거리를 가산한 거리를 상기 검출 범위로 하는 상기 변조 신호로 전환하도록 하고, 상기 제어 수단은, 차량이 커브를 주행하고 있고 검출된 목표 물체가 길가의 고정 물체라고 판정할 수 있을 때, 상기 산출 수단에 의해서 산출된 상기 목표 물체와의 거리로부터 소정의 거리를 감산한 거리를 상기 검출 범위로 하는 상기 변조신호로 전환하도록 하였다.
또한, FM-CW 레이더 장치로부터 송신되는 상기 FM-CW파의 복수 빔은, 소정 주사각으로 송신되어, 소정 빔마다 상기 검출 범위를 변경한 상기 변조 신호로 전환되는 것으로 하였다.
본 발명에 의해 얻어지는 효과를 명확하게 하기 위해서, 먼저, 본 발명이 적용되지 않은 일반적인 FM-CW 레이더 장치에서 목표 물체와의 거리 및 상대 속도에 관한 검출 처리에 대해서 설명한다.
여기서, 도 1에, 일반적인 FM-CW 레이더 장치의 구성을 나타냈다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 전압 제어 발진기(4)에 변조 신호 발생기(3)로부터 변조용 신호를 가하여 FM 변조하고, FM 변조파를 레이더 안테나(1)로부터 외부로 송신한다. 그리고, 송신 신호의 일부를 분기하여 혼합기(MIX)와 같은 주파수 변환기(5)에 가(加)한다.
한편, 선행 차량 등의 목표 물체에서 반사된 반사 신호는, 레이더 안테나(1)를 통하여 수신되며, 주파수 변환기(5)에서 전압 제어 발진기(4)의 출력 신호와 믹싱하여 비트 신호를 생성한다. 이 비트 신호는, 베이스밴드(base band) 필터(6)를 경유하여 A/D 변환기(7)에서 A/D 변환한 후, CPU(8)에서 고속 퓨리에 변환 등에 의해 신호 처리되어, 목표 물체와의 거리 및 상대 속도가 구해진다.
CPU(8)에는 기억부(9)가 접속되어 있어, 신호 처리 결과나 신호 처리에 필요한 데이터를 기억한다.
또한, 레이더 안테나(1)에는, 1안테나 방식 혹은 2안테나 방식의 것도 채용할 수 있지만, 도 1에서는, 스캔 방식의 예로 나타내고 있으며, 그 때문에 레이더 안테나(1)에 주사 기구(2)를 구비하고 있다. 주사 기구(2)는, 주사각 제어부(10)에 의해서 제어되는 주사각에 따라 송신 빔의 스캔을 행한다.
이 FM-CW 레이더 장치에 관한 송신파와 수신파의 관계에 대해서 도 2의 (a) 및 (b)에 그 모양을 나타내었다.
FM-CW 레이더 장치에서는, 변조용 신호로서 삼각파가 이용되는 경우가 많으며, 이하의 기재에서는 변조파 신호로서 삼각파를 이용한 경우에 대해서 설명하지만, 삼각파 이외에도 톱니파나 사다리꼴파 등의 삼각파 이외의 변조파를 이용할 수 있다.
예를 들면, 삼각파 등에 의해 FM 변조하여 FM 변조파를 송신파로서 송신하고, 목표 물체로부터 반사한 수신파를 수신하고, FM 변조파를 로컬로 하여 수신 신호를 FM 검파한다. 목표 물체로부터의 수신파는, 레이더 안테나(1)와 목표 물체간의 거리에 따라 또 상대 속도에 의한 도플러 시프트에 따라 송신파와의 어긋남(비트)이 발생한다. 따라서, 이 주파수의 어긋남으로부터 목표 물체와의 거리와 상대 속도를 계측할 수 있다.
도 2의 (a)에서는, 목표 물체와의 상대 속도가 0인 경우에 있어서의 종래의 FM-CW 레이더 장치의 송신파와 수신파의 관계를 나타내고 있다. 송신파를 실선으로 그리고 수신파를 파선으로 나타내고 있다. 송신파의 송신중심 주파수를 f0, 변조 주파수를 △f, 반복 주기를 Tm으로 나타내었다. 삼각파 주파수를 fm이라 하면, fm = l/Tm가 된다. 이 송신파는, 목표 물체에서 반사되어 레이더 안테나(1)로 수신되며, 도 2의 (a)에서 파선으로 나타내는 수신파가 된다. 목표 물체와의 사이의 전파의 왕복 시간 T는, 목표 물체와의 사이의 거리를 R이라 하고 전파의 전파 속도를 C라 하면, T = 2r/C가 된다.
이 수신파는 레이더와 목표 물체간의 거리에 따라 송신 신호와의 주파수의 어긋남(비트)이 발생한다. 이 비트 주파수 성분 fb는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
fb = (4·△f/C·Tm) r (1)
한편, 목표 물체와의 상대 속도가 v인 경우, 종래의 FM-CW 레이더 장치에서의 송신파와 수신파의 관계를 도 2의 (b)에 나타내었다.
실선으로 나타낸 송신파는 목표 물체에서 반사되어 레이더 안테나(1)에서 수신되며, 파선으로 나타낸 수신파가 된다. 이 수신파는 레이더 장치와 목표 물체간의 거리에 따라 송신파 신호와의 주파수의 어긋남(비트)이 발생한다. 이 경우, 목표 물체와의 사이에 상대 속도 v를 가지므로 도플러 시프트가 되어, 비트 주파수 성분 fb는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
fb = fr ±fd
= (4·△f/C·Tm) r ± (2·f0/C) v (2)
상기 식 (1) 및 (2)에서, 각 기호는 이하를 의미한다.
fb: 송수신 비트 주파수
fr: 거리 주파수
fd: 속도 주파수
f0: 송신파의 중심 주파수
△f: 변조 주파수
Tm: 변조파의 주기
C: 광속(전파의 속도)
T: 목표 물체까지의 전파의 왕복 시간
r: 목표 물체까지의 거리
v: 목표 물체와의 상대 속도
이상 같이 하여, 송수신 비트 신호가, CPU(8)에서 고속 퓨리에 변환 등에 의해 신호 처리된 후, 그 피크 주파수에 대해서 페어링 처리가 행해져서, 목표 물체와의 거리 및 상대 속도가 구해진다.
전술한 바와 같이, 종래의 FM-CW 레이더 장치에서는, 실제로 목표 물체가 다수 검출된 경우, 이들 전부에 대해서 신호 처리를 행하기 위해서는 처리 시간이 많이 필요하며, 게다가, 기억부의 메모리 용량도 큰 것이 된다. 그 때문에, 다른 시스템, 예를 들면 속도 제어 시스템에 필요한 데이터를 장치 내부에서 선택하여 출력하는 것도 채용되지만, 그 선택에는 복잡한 처리가 필요하게 되어, 메모리 용량도 제한된다. 이 경우, 본래 필요한 목표 물체에 관한 데이터가 조건에 의해서는 폐기될 가능성이 있어, 예를 들면 속도 제어 시스템에 대한 영향도 커진다.
종래에는, 이 문제에 대처하기 위해서, FM-CW 레이더 장치의 검출 거리를 제한하고 있으며, 속도 제어 시스템에서 필요한 거리로 설정하게 하고 있다. 그러나, 이 검출 거리를 제한하는 것은, 레이더 장치로서의 목표 물체와의 거리 및 상대 속도의 검출 정밀도에 큰 영향을 주게 된다.
그런데, 본 발명에 의한 FM-CW 레이더 장치에서는, 목표 물체의 검출 범위를 가변 설정할 수 있게 하여, 장치 내부의 메모리 용량을 작게 하고, 목표 물체의 검출 정밀도를 개선할 수 있도록 했다.
이하, 본 발명에 의한 FM-CW 레이더 장치의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 3에는 FM-CW 레이더 장치를 탑재한 차량(A)이 도로를 속도 v1로 주행하고 있는 상태가 나타나 있다. 또, 도로상에는 차량 A의 전방으로 속도 v2로 주행하는 차량 B 및 C가 존재하고 있는 것으로 한다. 차량 A의 속도 v1은 차량 B 및 C의 속도 v2보다 빨라서, 차량 A와 차량 B 및 C와의 차간거리가 작아지는 상태를 나타내고 있다.
여기서, 차량 A에 탑재된 FM-CW 레이더 장치의 목표 물체의 검출 범위로서, 그 검출 거리가 R0로 설정되어 있는 것으로 한다. 그렇게 하면, 레이더 장치는, 차량 A로부터 거리 R0 전방의 범위 내에 존재하는 물체를 전부 검출하는 것이 되므로, 차량 B 및 C의 양쪽 모두가 검출된다.
그러나, 속도 제어 시스템 상에서는, 차량 B와 차량 C의 양쪽 모두가 검출되어도, 안전 대책을 고려하면, 차량 C보다 차량 A에 가까운 차량 B 쪽이 중요하여, 차량 C를 검출할 필요성이 낮다. 그 때문에, 차량 B만 이 목표 물체로서 검출되면 충분하다. 차량 B만 검출할 수 있도록 검출 처리를 행할 수 있으면, 메모리 용량도 더 작은 것으로 충분하게 된다.
그런데, 차량 C에 대한 검출 처리를 행하지 않도록 하여도, 차량 B에 대해서는, 차량 C보다 가깝기 때문에, 안전상 보다 자세하게 검출할 필요가 있다. 검출 거리 R0로 설정되어 있으면, 차량 B에 대한 검출 정밀도가 낮게 된다. 이 검출 정밀도에 대해서 다음에 설명한다.
목표 물체에 대한 거리 및 상대 속도의 산출 처리에서, 페어링 처리에 의해서 페어링한 피크의 피크 주파수에 대하여, 업 구간의 피크 주파수를 fUP, 다운 구간의 피크 주파수를 fDN으로 했을 때, 전술한 식 (1) 및 (2)로부터, 거리 r, 상대 속도 v는 다음과 같이 표시된다.
r = [(fUP+ fDN)/2]/(4·△f·fm/C) (3)
v = (fUP±fDN) / (2·f0/C) (4)
이들 식에 의해, 전파 속도 C는 알려져 있으며, 변조 주파수 △f와 삼각파 주파수 fm이 고정값이면, 피크 주파수 fUP와 피크 주파수 fDN에 기초하여, 거리 r 및 상대 속도 v를 구할 수 있다.
이들 식에 의하면, 거리 v 및 상대 속도의 검출 정밀도는, 피크 주파수 fUP및 피크 주파수 fDN, 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 그리고 중심 주파수 f0에 의해서 정해진다. 이들 값을 변화시킴으로써, 그 검출 정밀도를 변경할 수 있다.
도 3의 예에 의하면, 설정되어 있는 검출 거리 R0에서는, 차량 C를 검출할 수 없지만, 차량 B에 대해서는 검출할 수 있는 거리 R로 검출 거리로서 변경하게 한다. 차량 A의 레이더 장치가, 차량 B까지의 거리 R1을 검출했을 때, 그 거리 R1에 대한 검출 정밀도는, R0/R 배가 된다. 거리에 대한 검출 정밀도를 변경하기 위해서는 변조 주파수 △f 또는 삼각파 주파수 fm의 값을 바꾸도록 한다.
검출 상대 속도에 대해서도 이와 같이 검출 정밀도를 변경할 수 있으며, 상대 속도의 검출 정밀도를 변경하기 위해서는, 중심 주파수 f0의 값을 바꾸도록 한다.
또한, 피크 주파수 fUP및 피크 주파수 fDN은 A/D 변환시의 샘플링 주파수로 정해지며, 이 샘플링 주파수를 변화시키기 위해서는 복잡한 처리가 되므로, 본 실시형태에서는 변화시키지 않는 것으로 한다.
설정되어 있는 검출 거리 R0를 변경할 때에는, 검출 거리 R0에서 검출된 목표 물체 중 가장 가까운 목표 물체, 즉 도 3의 예에서는 차량 B까지의 거리 R1을 구한다. 여기서, 차량 B를 목표 물체로서 포함하지 않으면, 차량 B를 검출할 수 없기 때문에, 차량 B를 검출 범위에 포함하도록 소정의 거리 α를 예상하여, 검출 거리로서 R = R1+α가 되도록 변조 주파수 △f 또는 삼각파 주파수 fm의 값을 바꾼다.
또한, 스캔 방식의 FM-CW 레이더 장치인 경우에는, FM-CW파의 빔 주사 각도마다 검출 거리를 변경하게 하여도 좋다.
또, 검출 거리 R0로 설정해 두어도 목표 물체가 검출되지 않을 때에는, 변조 주파수 △f 또는 삼각파 주파수 fm을 작은 값으로 바꾸어 가며, 검출 범위에 목표 물체가 검출되도록 검출 거리를 길게 한다. 그리고, 일단 검출 범위에 목표 물체가 검출되었다면, 이 목표 물체의 산출 거리에 기초하여 변조 주파수 △f 또는 삼각파 주파수 fm의 값이 커지도록 바꾸어 간다. 이와 같이 하면, 목표 물체가 검출될 때까지는 검출 정밀도가 낮아도 문제가 없고, 목표 물체가 가까워지면 검출 정밀도를 높일 수 있다.
이상에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 차량 A가 직선 도로를 주행하고 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 곡선 도로를 주행하고 있는 경우에 대해서 설명한다.
여기서, 차량 A는 오른쪽으로 굽은 도로를 속도 v1로 주행하고 있다고 한다. 이 때, 차량 A에 탑재된 FM-CW 레이더 장치는 차량 A의 전방을 향해 FM-CW파의 빔을 송신하고 있다. 그리고, 목표 물체의 검출 범위를 검출 거리 R0로 설정하고 있는 것으로 한다.
그렇게 하면, 차량 A가 오른쪽으로 굽은 도로를 주행하고 있는 경우에는, 차량 A의 전방에 존재하는 정지 물체, 예를 들면 길가에 있는 가드 레일, 길 옆에 정지하고 있는 차량 등을 목표 물체로서 검출하는 것이 된다. 이들 목표 물체는 다수 검출되며, 그들에 대해서 검출 처리를 행하기 위해서는, 메모리 용량을 많이 필요로 하고 있고, 또, 가드 레일 등의 고정 물체는 속도 제어 시스템상 그다지 중요한 정보가 아니기 때문에, 이 고정 물체의 검출을 가능한 한 불필요한 것으로서 제외할 필요가 있다.
다만, 안전의 관점에서, 길가에 있는 고정 물체 모두를 소용없게 할 수는 없다. 그 때문에, 고정 물체에 대해서 속도 제어가 필요하다고 여겨지는 검출 거리로 변경하거나, 혹은, 스캔 방식의 레이더 장치에서는 고정 물체를 검출한 주사 각도에 있어서 검출 거리를 변경하게 한다.
도 4에 나타난 예에 의하면, 차량 A에 탑재된 레이더 장치의 검출 거리가 R0인 경우, 차량 A의 전방에 존재하는 물체 X가 검출된다. 이 때, 물체 X까지의 거리는 R1으로 검출된다. 동시에, 물체 X와의 상대 속도가 산출되는 것에 의해 물체 X가 정지 물체인 것을 검출한다. 그리고, 핸들의 회전 위치, 횡방향 가속도 카센서 등으로부터 차량이 곡선으로 주행하고 있음을 파악하고, 물체 X가 길가에 존재하는 고정 물체라고 판정한다.
여기서, 물체 X가 길가의 고정 물체라고 판정할 수 있을 때에는, 물체 X가 검출되지 않는 검출 범위로 하기 위해, 검출한 거리 R1로부터 소정의 거리 β만큼 짧은 검출 거리로 변경한다. 검출 거리로서 R = R1-β가 되도록, 변조 주파수 △f 또는 삼각파 주파수 fm의 값을 바꾼다.
또한, 도 4에서는 오른쪽으로 굽은 도로의 경우를 나타냈지만, 왼쪽으로 굽은 도로의 경우에도 마찬가지이다. 게다가, 주행중에 차량 자체가 곡선 주행할 때에도 마찬가지이다.
그리고, 차량 A에 탑재된 FM-CW 레이더 장치가 스캔 방식인 경우에는, 물체 X가 길가에 존재하는 고정 물체라고 판정할 수 있으면 도로의 커브 방향에 따라 도로의 어느 쪽에 존재하는지를 특정할 수 있으므로, 주사 각도의 모든 빔에 대해서 그 검출 범위를 변경하는 것은 아니고, 필요한 한쪽만의 주사 각도의 빔에 대해서 검출 범위를 변경할 수 있다.
이상과 같이 목표 물체의 검출 범위를 변경한 FM-CW파를 송신할 수 있는 FM-CW 레이더 장치의 구성을 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타난 FM-CW 레이더 장치의 구성에서, 도 1의 종래 FM-CW 레이더 장치의 구성과 다른 곳은 변조 신호 발생기제어부(9)를 구비한다는 것이다. 다른 구성은 도 1의 FM-CW 레이더 장치와 동일하며 같은 부분에는 같은 부호를 붙이고 있다.
이 변조 신호 발생기 제어부(9)는 CPU(8)의 지시 타이밍에 따라 변조 신호 발생기(3)를 제어하는 것이며, 그 타이밍에서, 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0를 변화시키고 FN-CW파를 레이더 안테나(1)로부터 송신한다.
도 6의 (a) 내지 (d)에, 목표 물체의 검출 범위를 변경하기 위해서 레이더 안테나(1)로부터 송신되는 FM-CW의 송신파에서 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm 또는 송신파의 중심 주파수 f0를 변화시킨 상태를 나타냈다.
도 6의 (a)는 변화시키기 전의 FM-CW파를 나타내고 있다. 도 6의 (b)에서는 도 6의 (a)에 나타낸 FM-CW파의 변조 주파수 △f를 k배로 한 경우를, 도 6의 (c)에서는 FM-CW파의 삼각파 주파수 fm을 작게, 즉 변조파 주기 Tm을 n배로 한 경우를, 그리고, 도 6의 (d)에서는 FM-CW파의 중심 주파수 f0를 f01로 변화시킨 경우를 각각 삼각파 파형으로 나타냈다.
다음에, 도 7의 플로우차트를 참조하여 본 실시형태에 의한 FM-CW 레이더 장치에서의 제어 및 동작에 대해서 설명한다. 이 플로우차트에 나타낸 제어 및 동작은 도 5에 나타낸 주로 CPU(6)의 레이더 신호 처리에 의해 행해진다.
도 7에서 동작이 개시되면 먼저 소정의 변조 주파수 △f, 소정의 삼각파 주파수 fm, 소정의 송신파 중심 주파수 f0를 갖는 삼각파에 의한 FM-CW파를, 레이더안테나(1)로부터 목표 물체를 향해 송신한다(스텝 S1). 여기서, FM-CW 레이더 장치가 스캔 방식인 경우에는, 주사 기구(2)에 의해서 소정 각도로 복수의 FM-CW파의 빔이 송신된다. 그리고, 각 빔의 각도를 산출해 둔다.
그 다음에, 송신파가 목표 물체에 의해서 반사되어 레이더 안테나(1)에 의해서 반사파가 수신된다(스텝 S2).
여기서, 송신 신호와 수신 신호의 비트 신호가 생성되며, 이 비트 신호에 대해서 각 빔의 업 구간 및 다운 구간마다 FFT 처리가 행해진다(스텝 S3).
그리고, FFT 처리된 피크 데이터로부터 각 빔의 업 구간 및 다운 구간마다 피크 주파수와 그 강도를 추출한다(스텝 S4).
다음에, 업 구간 및 다운 구간마다 각 빔의 안에서 가까운 주파수 데이터를 그룹화하고, 그 그룹의 각도를 산출한다. 그런데, 업 구간과 다운 구간 사이에서, 각 그룹 각도, 주파수, 강도에 근거해 페어링 대상을 검색한다. 페어링된 피크에 대하여 업 구간의 피크 주파수 fUP과 다운 구간의 피크 주파수 fDN을 구한다(스텝 S5).
구해진 피크 주파수 fUP및 피크 주파수 fDN에 기초하여, 전술한 식 (3) 및 식 (4)로부터 거리 r1 및 상대 속도 v1을 산출하고 기억해 둔다(스텝 S6).
여기서, 산출된 상대 속도 v1에 기초하여 목표 물체가 정지하고 있는지 여부를 판단하고, 정지 물체인 경우에는 차량이 곡선 주행하고 있음을 검출하여 길가에 존재하는 고정 물체인지 여부가 판단된다(스텝 S7).
길가에 존재하는 고정 물체가 아닌 경우, 즉, 차량이 직선 주행하고 있는 경우에는(N), 스텝 S6에서 산출된 거리 r1에 소정의 거리 α를 가산한 거리 R = r1+α를 산출한다(스텝 S8).
이어서, 검출 범위가 산출된 거리 R이 되도록, 송신하는 FM-CW파에 관한 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값을 바꾼다(스텝 S8). 이후, 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값이 바뀌어 변화한 FM-CW파가 레이더 안테나(1)로부터 송신된다.
또, 목표물로터 검출된 거리 r1이 검출될 때마다 변화되면, 그 변화에 따른 검출 범위를 변경하게 된다. 그 때문에, 목표 물체가 근접하는 경우에는 다음 검출 정밀도를 높여가게 된다.
또한, 지금까지 포착해온 목표 물체 외에 다른 목표 물체가 검출 범위에 들어왔기 때문에 복수의 목표 물체가 검출된 때에는 가장 가까운 목표 물체를 선택한다. 다른 목표 물체가 포착해온 목표 물체보다 가까워진 경우에는 다른 목표 물체와의 거리에 기초하여 검출 범위가 설정된다.
한편, 스텝 S7에서, 검출된 목표 물체가 길가에 존재하는 고정 물체인 것으로 판정한 경우, 즉, 차량이 곡선 주행하고 있는 경우에는 (Y), 스텝 S6에서 산출된 거리 r1로부터 소정의 거리 β를 감산한 거리 R = r1 - β를 산출한다(스텝 10).
다음으로, 검출 범위가 산출된 거리 R이 되도록, 송신하는 FM-CW파에 관한 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값을 바꾼다(스텝 11). 이후, 변조 주파수 △f, 삼각 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값이 바뀌어 변화한 FM-CW 파가, 레이더 안테나(1)로부터 송신된다.
여기서, 차량 A에 탑재된 FM-CW 레이더 장치가 스캔 방식인 경우에는, 목표 물체가 길가에 존재하는 고정 물체라고 판정함으로써 도로의 곡선 방향에 따라 도로의 어느 한쪽을 특정하여, 필요한 한쪽만의 주사 각도의 빔에 대해서 검출 범위를 변경할 수 있다.
그리고, 차량이 곡선 주행으로부터 직선 주행으로 이행함을 검출하고, 직선 주행시의 검출 범위가 되도록, 전환된 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값을 바꾸어 되돌려도 좋다.
이상 같이, 본 발명에 의하면, 목표 물체의 검출 상태에 따라, FM-CW파에 관한 변조 주파수 △f, 삼각파 주파수 fm, 또는 송신파의 중심 주파수 f0중 어느 값이 바뀐 FM-CW파가 송신되므로, 목표 물체의 검출 범위를 간단하게 변경할 수 있다.
이 검출 범위를 변경하는 것에 의해, 복수 존재하는 목표 물체중 필요로 하는 목표 물체의 선택이 용이해진다. 이것에 의해, 불필요한 목표 물체가 검출 대상으로부터 제외되어 검출 처리에 필요한 메모리 용량을 작게 할 수 있다.
그리고, 복수 존재하는 목표 물체중 가장 가까이에 존재하는 목표 물체와의 거리에 기초하여 검출 범위를 설정하게 했으므로, 목표 물체가 가까워짐에 따라 검출 정밀도를 높일 수 있다.
게다가, 특정 각도의 빔에 대해서만 검출 범위를 변경할 수 있으므로, FM-CW 레이더 장치를 탑재한 차량이 곡선 주행하고 있는 때는 길가에 존재하는 고정 물체를 검출 대상으로부터 제외할 수 있다.

Claims (5)

  1. FM-CW파를 송신하고 목표 물체로부터의 반사파를 수신하는 FM-CW 레이더 장치로서,
    상기 FM-CW파의 변조 신호를 전환할 수 있는 변조 신호 발생 수단과,
    상기 FM-CW파의 송신 신호와 상기 반사파의 수신 신호의 비트 신호를 고속 퓨리에 변환하여 상기 목표 물체의 검출 처리를 행하고 상기 목표 물체와의 거리 또는 상대 속도를 산출하는 산출 수단과,
    상기 산출 수단에서 산출된 거리에 기초하여 검출 범위를 결정하여 상기 변조 신호 발생 수단에서의 상기 변조 신호의 전환을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조 신호 발생 수단은, 상기 FM-CW파에 따른 변조 주파수, 삼각파 주파수, 송신파 중심 주파수 중 어느 하나의 값을 변경한 변조 신호로 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 목표 물체가 1이상 검출되었을 때, 상기 산출 수단에 의해서 산출된 상기 목표 물체와의 거리 중 최단 거리를 선택하고 그 거리에 소정의거리를 가산한 거리를 상기 검출 범위로 하는 상기 변조 신호로 전환하는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 차량이 커브를 주행하고 있고 검출된 목표 물체가 길가의 고정 물체라고 판정할 수 있을 때, 상기 산출 수단에 의해서 산출된 상기 목표 물체와의 거리로부터 소정의 거리를 감산한 거리를 상기 검출 범위로 하는 상기 변조 신호로 전환하는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 FM-CW파의 복수의 빔은, 소정 주사각으로 송신되어, 소정 빔마다 상기 검출 범위를 변경한 상기 변조 신호로 전환되는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더 장치.
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