KR20070096009A - Target detecting device - Google Patents

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KR20070096009A KR1020077018141A KR20077018141A KR20070096009A KR 20070096009 A KR20070096009 A KR 20070096009A KR 1020077018141 A KR1020077018141 A KR 1020077018141A KR 20077018141 A KR20077018141 A KR 20077018141A KR 20070096009 A KR20070096009 A KR 20070096009A
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다카유키 이나바
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

To shorten an observation time necessary for achieving an observation value with a two-frequency CW radar. Provided is a target detecting device (1) for calculating the relative velocity of a target by analyzing the frequency of a reception signal (25), which is obtained by modulating the frequency of a transmission sequentially into a plurality of step frequencies and irradiating the target with the frequency-modulated transmission signal (22) as a transmission wave (23), and by receiving the echo (24) of the transmission wave reflected from that target. The target detecting device (1) comprises frequency modulation means (2) for repeating the frequency modulating process of modulating the transmission signal (22) sequentially into the step frequency, a plurality of times within the minimum observation time for achieving a desired velocity resolution, and frequency analyzing means (6) for analyzing the frequency of the reception (25), which is obtained by receiving the echo (24) of the transmission signal (22) modulated into the same step frequency of the frequency modulating processes repeated by the frequency modulation means (2), over the frequency modulating processes.

Description

목표물 검출 장치{TARGET DETECTING DEVICE}Target detection device {TARGET DETECTING DEVICE}

본 발명은 전파를 목표물에 조사하여 목표물의 속도 등을 검출하는 레이더 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radar device for detecting the speed and the like of the target by irradiating the radio wave to the target.

최근, 자동차 등의 차량에 레이더 장치를 탑재하여 주위의 장해물 등을 자동 검출하고, 차량의 주행 제어에 검출 결과를 반영하여 주행의 안전성을 높이고자 하는 시도가 활발히 연구되고 있다. 차량의 주행 제어에 제공하는 레이더 장치에는, 장해물이나 다른 차량 등의 상대 속도 정보를 고정밀도로 검출하는 것이 요구된다.In recent years, attempts have been actively made to increase the safety of driving by mounting a radar device in a vehicle such as an automobile to automatically detect surrounding obstacles and the like and reflecting the detection result in the driving control of the vehicle. The radar device provided for the running control of the vehicle is required to accurately detect relative speed information such as obstacles and other vehicles.

이러한 레이더 장치에서는, 목표물로부터 도래하는 전파를 수신하여 얻은 수신 신호를 주파수 분석하여 목표물의 속도나 위치 등을 검출하지만, 수신 신호의 주파수 분해능에 있어서의 주파수 분해능을 높이기 위해서는, 수신 신호를 소정의 시간 이상 들여 수신해야 한다. 수신파의 관측에 시간을 들이면, 그 만큼 주파수의 분해능의 향상으로 이어져, 결과적으로 출력되는 관측값의 정밀도를 높이는 것으로 된다.In such a radar apparatus, the received signal obtained by receiving radio waves arriving from the target is analyzed by frequency to detect the speed, position, and the like of the target. However, in order to increase the frequency resolution in the frequency resolution of the received signal, the received signal is subjected to a predetermined time. You should listen in. Taking time to observe the received wave leads to an improvement in the resolution of the frequency, thereby increasing the accuracy of the observed value output.

소망의 속도 분해능을 달성하는 데에 요구되는 최소의 관측 시간은 채용하는 주파수 분석 방법에 의해 원리적으로 정할 수 있다. 예컨대, 파장 λ의 송신파를 이용하는 레이더 장치에 있어서, 수신 신호의 주파수 분석을 푸리에 변환에 의해 실행하는 것으로 하면, 속도 분해능 δV, 주파수 분해능 δf를 얻기 위해 필요해지는 최소 관측 시간 Tc는, 수학식 1을 만족하는 것이 알려져 있다.The minimum observation time required to achieve the desired speed resolution can be determined in principle by the frequency analysis method employed. For example, in the radar apparatus using the transmission wave of wavelength lambda, if the frequency analysis of the received signal is performed by Fourier transform, the minimum observation time T c required for obtaining the speed resolution δV and the frequency resolution δf is It is known that 1 is satisfied.

Figure 112007057235216-PCT00001
Figure 112007057235216-PCT00001

자동차 탑재용 레이더의 보급에 있어서는 저가격화가 열쇠로 되지만, 레이더 장치의 저가격화를 도모하는 데에는, 고성능인 신호 처리 회로를 요구하는 펄스 레이더나 펄스 압축 레이더(스펙트럼 확산 레이더)에 비해, 보다 저속의 신호 처리로 실현 가능한 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식이나 2주파 CW(Continuous Wave) 방식이 유리한 것으로 보고 있다.Low price is the key to the widespread use of automobile-mounted radar, but it is slower than a pulse radar or a pulse compression radar (spectrum diffusion radar) that requires a high-performance signal processing circuit to reduce the cost of the radar device. Frequency modulated continuous wave (FMCW) or two-wave continuous wave (CW) methods that can be realized by processing are considered to be advantageous.

FMCW 방식은, 주파수 상승 기간과 주파수 하강 기간이라는 2개의 관측 기간에 있어서 목표물로부터의 반사파를 수신하여 얻은 수신 신호와 송신 신호의 비트 신호를 생성하고, 주파수 상승 기간에서 얻은 비트 신호와 주파수 하강 기간에서 얻은 비트 신호를 조합하여 목표물의 상대 속도와 거리를 검출하는 방식이다. 이 경우는 주파수 상승 기간과 주파수 하강 기간의 각각으로부터 독립하여 비트 신호 주파수를 구할 필요가 있으므로, 주파수 상승 기간과 주파수 하강 기간의 모두가 Tc 이상의 길이로 되어야 한다. 따라서 FMCW 방식에서는, 소망 속도 분해능을 만족하 는 관측값을 얻기까지 적어도 2×Tc의 시간이 필요하다.The FMCW method generates a bit signal of a received signal and a transmission signal obtained by receiving reflected waves from a target in two observation periods of a frequency rising period and a frequency falling period, and in the bit signal and frequency falling period obtained in the frequency rising period. It is a method of detecting the relative speed and distance of the target by combining the obtained bit signals. In this case, since the bit signal frequency needs to be obtained independently from each of the frequency rising period and the frequency falling period, both the frequency rising period and the frequency falling period must be longer than T c . Therefore, in the FMCW method, at least 2 x T c time is required to obtain an observation that satisfies the desired speed resolution.

한편, 2주파 CW 방식은, 2개의 주파수 f1, f2의 송신파를 일정 기간씩 송신하여, 각각의 수신파의 주파수와 위상 정보로부터 목표물을 검출하는 방식이다. 이 경우에 있어서도, 주파수 f1의 송신파에 대한 수신파의 주파수 분석 처리와, 주파수 f2의 송신파에 대한 수신파의 주파수 분석 처리는 독립적이기 때문에, 주파수 f1의 송신파를 적어도 시간 Tc만큼 송신하여 수신파를 수신한 후, 주파수 f2의 송신파를 적어도 시간 Tc만큼 송신하여 수신파를 수신하는 것이 요구된다. 이로부터, 2주파 CW 방식에 있어서도 결과적으로 소망의 속도 분해능을 만족하는 관측값을 얻기 위해 적어도 2×Tc의 시간이 필요해진다.On the other hand, the two-frequency CW system is a system in which transmission waves of two frequencies f1 and f2 are transmitted at regular intervals, and a target is detected from frequency and phase information of each reception wave. Also in this case, since the frequency analysis process of the reception wave with respect to the transmission wave of frequency f1 and the frequency analysis process of the reception wave with respect to the transmission wave of frequency f2 are independent, it transmits the transmission wave of frequency f1 for at least time Tc . After receiving the reception wave, it is required to transmit the transmission wave of frequency f2 by at least time T c to receive the reception wave. From this, even in the two-frequency CW system, at least 2 x T c time is required to obtain an observation value satisfying the desired speed resolution as a result.

이와 같이, 종래의 FMCW 방식 및 2주파 CW 방식 중 어느 방식에 있어서도, 소망의 속도 분해능으로 관측값을 얻기 위해서는, 2×Tc 이상의 관측 시간이 필요하다. 2×Tc보다 짧은 시간으로 관측값을 얻는 방법으로는, FMCW 방식에 있어서의 주파수 상승 기간과 주파수 하강 기간 중 어느 한쪽의 과정에서, 다른 주파수의 송신파에 대하여 얻어지는 수신파의 비트 신호의 위상차를 조합시켜, 목표물의 상대 속도와 거리를 검출한다고 하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1).As described above, in any of the conventional FMCW system and the two-frequency CW system, an observation time of 2 × T c or more is required in order to obtain an observation value at a desired speed resolution. As a method of obtaining an observation value in a time shorter than 2 × T c , the phase difference of a bit signal of a reception wave obtained with respect to a transmission wave of another frequency in either of a frequency rising period and a frequency falling period in the FMCW method. Is combined to detect a relative velocity and distance of a target (for example, Patent Document 1).

(특허 문헌 1) 일본 특허 공표 공보 제2004-511783호 「떨어진 오브젝트의 거리 및 상대 속도를 측정하는 방법 및 장치」(Patent Document 1) Japanese Patent Publication No. 2004-511783 "Method and Apparatus for Measuring Distance and Relative Speed of a Fallen Object"

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 공보 제2002-71793호 「레이더 장치」(Patent Document 2) Japanese Patent Laid-Open No. 2002-71793 "Radar Device"

(발명이 해결하고자 하는 과제)(Tasks to be solved by the invention)

특허 문헌 1의 방법은, FMCW 방식을 기준으로 하고 있다. 자동차 탑재용 레이더에 대하여 일반적으로 요구되는 거리 분해능을 FMCW 방식으로 실현하기 위해서는, 실제로 150㎒ 정도의 대역폭으로 주파수 변조를 해야 한다. 도로 상에서, FMCW 레이더를 탑재한 복수의 차량이, 서로 간섭하지 않고 병존하기 위해서는, 각 차량의 레이더 장치에 고유의 주파수 범위를 할당하고, 그 범위 내에서 주파수 변조를 행하도록 하는 것이 이상적이다. 그러나, 자동차 탑재용 레이더에 할당 가능한 주파수 대역의 넓이는 1㎓ 정도로 볼 수 있기 때문에, 150㎒ 정도의 주파수 범위에서 주파수를 스윕 오버(sweep over)하는 FMCW 레이더는, 최대로 동시에 6대밖에 존재할 수 없는 것으로 되어, 실용적이라고는 할 수 없다.The method of patent document 1 is based on the FMCW system. In order to realize the distance resolution generally required for automobile-mounted radar by the FMCW method, it is necessary to actually perform frequency modulation with a bandwidth of about 150 MHz. In order for a plurality of vehicles equipped with FMCW radars to coexist without interference with each other on a road, it is ideal to assign a unique frequency range to the radar apparatus of each vehicle and to perform frequency modulation within that range. However, since the width of the frequency band that can be allocated to the vehicle-mounted radar is about 1 kHz, only six FMCW radars that sweep over the frequency in the frequency range of about 150 MHz can exist at the same time. It does not become and is not practical.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 2주파 CW 또는 다주파 CW 방식을 이용하여, 소망의 속도 분해능을 달성하면서 종래의 레이더 장치의 절반 이하의 관측 시간만으로 목표물을 검출할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve these problems. That is, an object of the present invention is to provide a radar device capable of detecting a target object using only a two-frequency CW or a multi-frequency CW method, and achieving a desired speed resolution with only an observation time of less than half of a conventional radar device.

(과제를 해결하기 위한 수단)(Means to solve the task)

본 발명에 따른 목표물 검출 장치는, 송신 신호의 주파수를 복수의 스텝 주파수로 순차 변조하여 주파수 변조 후의 송신 신호를 송신파로서 목표물에 조사하고, 또한 이 목표물에 반사된 상기 송신파의 에코를 수신하여 얻은 수신 신호를 주파수 분석함으로써 상기 목표물의 상대 속도를 산출하는 목표물 검출 장치에 있어서, 상기 송신 신호를 상기 스텝 주파수로 순차 변조하는 주파수 변조 과정을, 소망의 속도 분해능을 달성하는 최소 관측 시간 내에 복수회 반복하는 주파수 변조 수단과, 상기 수신 신호 중 상기 주파수 변조 과정의 동일 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호를 복수의 상기 주파수 변조 과정에 걸쳐 주파수 분석하는 주파수 분석 수단을 구비한 것이다.The target detection device according to the present invention sequentially modulates a frequency of a transmission signal into a plurality of step frequencies, irradiates a target signal as a transmission wave after the frequency modulation, and receives an echo of the transmission wave reflected on the target. A target detection device for calculating a relative speed of the target by frequency analysis of the received signal, wherein the frequency modulation process of sequentially modulating the transmission signal to the step frequency is performed a plurality of times within a minimum observation time for achieving a desired speed resolution. And repeating frequency modulation means and frequency analysis means for frequency analysis of the received signal corresponding to the same step frequency of the frequency modulation process over the plurality of frequency modulation processes.

또, 소망의 속도 분해능을 달성하는 최소 관측 시간이란, 레이더 장치에서 채용하는 주파수 분석 방법에 근거하여 원리적으로 정해지는 최소의 관측 시간을 가리키는 것이고, 푸리에 변환의 경우는, 수학식 1을 만족하는 Tc로 주어지는 것은 이미 기술했다. 푸리에 변환 이외의 방법으로 주파수 분석을 행하는 경우, 예컨대, 초분해능법(super-resolution method)을 이용하여 소망의 속도 분해능을 달성하는 경우도, 마찬가지로 관측 시간의 하한을 정할 수 있는 것으로, 그 경우에는 초분해능법에 있어서의 관측 시간의 하한이 최소 관측 시간에 상당하는 것으로 된다.The minimum observation time for achieving the desired speed resolution refers to the minimum observation time determined in principle based on the frequency analysis method employed in the radar apparatus, and in the case of Fourier transform, What is given by T c has already been described. In the case of performing frequency analysis by a method other than a Fourier transform, for example, even when a desired speed resolution is achieved by using a super-resolution method, the lower limit of the observation time can be determined. The lower limit of the observation time in the super resolution method corresponds to the minimum observation time.

또한, 상기 수신 신호 중 상기 주파수 변조 과정의 동일 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호란, 주파수 변조 수단에 의해 반복되는 복수의 주파수 변조 과정의 동일 스텝 주파수로 변조한 송신 신호의 에코를 수신하여 얻은 수신 신호를 의미하고 있다.The received signal corresponding to the same step frequency of the frequency modulation process among the received signals is a received signal obtained by receiving an echo of a transmission signal modulated by the same step frequency of a plurality of frequency modulation processes repeated by frequency modulation means. It means.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

본 발명에 따른 목표물 검출 장치에 의하면, 종래의 2주파 CW 방식 또는 다주파 CW 방식의 특성을 그대로 살리면서, 종래의 2주파 CW 방식 또는 다주파 CW 방식보다 짧은 관측 시간으로 소망의 속도 분해능을 만족한 관측값을 취득할 수 있다. 여기서 말하는 종래의 2주파 CW 방식 또는 다주파 CW 방식의 특성이란, 예컨대, 레이더 장치에 할당할 필요가 있는 주파수 변조 대역폭을 작게 할 수 있거나 또는 송신 주파수 변조 회로를 간이하게 할 수 있는 것과 같은 이점이 있다.According to the target detection device according to the present invention, the desired speed resolution is satisfied with a shorter observation time than the conventional two-frequency CW method or the multi-frequency CW method while maintaining the characteristics of the conventional two-frequency CW method or the multi-frequency CW method. One observation can be obtained. The characteristics of the conventional two-frequency CW system or the multi-frequency CW system described herein have advantages such as that the frequency modulation bandwidth that needs to be allocated to the radar device can be reduced, or the transmission frequency modulation circuit can be simplified. have.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 목표물 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도,1 is a block diagram showing the configuration of a target detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 목표물 검출 장치에 있어서의 송신 신호의 파형도,2 is a waveform diagram of a transmission signal in the target detection device according to the first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 목표물 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the target detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.

(부호의 설명)(Explanation of the sign)

2 : 송신 신호 주파수 변조부 3 : 순환 장치(circulator)2: transmission signal frequency modulator 3: circulator

4 : 송수신 안테나 5 : 수신 RF 주파수 변환기4: transmitting and receiving antenna 5: receiving RF frequency converter

6 : 주파수 분석부 7 : 거리·속도 산출부6: frequency analyzer 7: distance / speed calculator

11 : 기준 신호 발생기 12 : 송신 RF 주파수 변환기11: reference signal generator 12: transmit RF frequency converter

13 : 펄스화기 14 : A/D 변환기13 pulser 14 A / D converter

15 : 수신 신호 기억 수단 16 : 주파수 분석기15: reception signal storage means 16: frequency analyzer

71 : 속도 산출기 72 : 거리 산출기71: speed calculator 72: distance calculator

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described using drawing.

(실시예 1)(Example 1)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 목표물 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도면에 있어서, 목표물 검출 장치(1)는 송신 신호 주파수 변조부(2), 순환 장치(3), 송수신 안테나(4), 수신 RF 주파수 변환기(5), 주파수 분석부(6), 거리·속도 산출기(7)를 구비하고 있다.1 is a block diagram showing the configuration of a target detection apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the target detection device 1 includes a transmission signal frequency modulator 2, a circulator 3, a transmission / reception antenna 4, a reception RF frequency converter 5, a frequency analyzer 6, a distance and a speed. The calculator 7 is provided.

송신 신호 주파수 변조부(2)는 송신 신호를 발생시키고, 발생된 송신 신호의 주파수를 소정의 파형으로 변조하는 회로이다. 또한, 도 1에서는, 송신 신호 주파수 변조부(2)의 상세한 구성예도 나타내고 있다. 이 구성예에 의한 송신 신호 주파수 변조부(2)는 기준 신호 발생기(11), 송신 RF 주파수 변환기(12), 펄스화기(13)를 구비하고 있다.The transmission signal frequency modulation section 2 is a circuit that generates a transmission signal and modulates the frequency of the generated transmission signal into a predetermined waveform. 1, the example of the detailed structure of the transmission signal frequency modulation part 2 is also shown. The transmission signal frequency modulator 2 according to this configuration example includes a reference signal generator 11, a transmission RF frequency converter 12, and a pulser 13.

기준 신호 발생기(11)는 전압 제어 발신기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)를 구비하고 있고, 이 전압 제어 발신기에의 입력 전압을 제어함으로써, 주기적으로 주파수를 변조시킨 기준 신호(20)를 송신 신호로서 발생시킨다. 송신 신호 RF 주파수 변환기(12)는 기준 신호(20)를 RF(Radio Frequency) 대역의 송신 신호(21)로 주파수 변환하는 회로이다. 펄스화기(13)는 송신 신호(21)를 소정의 펄스 반복 시간에서 펄스화함으로써, 송신 펄스 신호(22)를 발생시킨다.The reference signal generator 11 includes a voltage controlled oscillator (VCO), and generates a reference signal 20 periodically modulated with a frequency as a transmission signal by controlling an input voltage to the voltage controlled oscillator. Let's do it. The transmission signal RF frequency converter 12 is a circuit for frequency converting the reference signal 20 into a transmission signal 21 in a radio frequency (RF) band. The pulser 13 generates the transmission pulse signal 22 by pulsing the transmission signal 21 at a predetermined pulse repetition time.

순환 장치(3)는 송신 신호 주파수 변조부(2)와 후술하는 수신 RF 주파수 변환기(5), 안테나(4)의 접속을 시분할로 전환하는 스위치이다. 즉, 송신 펄스 신호(22)를 송신파로 하여 목표물에 조사하는 타이밍에서는, 송신 신호 주파수 변조부(2)와 안테나(4)를 직결하는 한편, 송신파가 목표물에 반사되어 에코로서 안테나(4)로 되돌아오는 타이밍에서는, 수신 RF 주파수 변환기(5)와 안테나(4)를 직결하게 되어 있다. 이렇게 함으로써, 안테나(4)를 송수신 겸용으로 할 수 있고, 회로 규모를 작게 할 수 있음과 동시에 목표물 검출 장치(1)의 장치 크기를 작게 할 수 있다.The circulator 3 is a switch for switching the transmission signal frequency modulator 2, the reception RF frequency converter 5 and antenna 4 described later to time division. That is, at the timing of irradiating the target object with the transmission pulse signal 22 as the transmission wave, the transmission signal frequency modulator 2 and the antenna 4 are directly connected, while the transmission wave is reflected by the target and echoes the antenna 4 as an echo. At the timing of returning to, the reception RF frequency converter 5 and the antenna 4 are directly connected. By doing in this way, the antenna 4 can be used for both transmitting and receiving, the circuit scale can be made small, and the apparatus size of the target detection apparatus 1 can be made small.

안테나(4)는, 송신 신호 주파수 변조부(2)가 발생시킨 송신 펄스 신호(22)를 목표물에 송신파(23)로서 조사하고, 또한 목표물에 의해 반사된 송신파(23)의 에코(24)를 수신파로서 수신하여, 아날로그 수신 신호(25)로서 출력한다.The antenna 4 irradiates the target object with the transmission pulse signal 22 generated by the transmission signal frequency modulator 2 as the transmission wave 23, and further echoes the echo 24 of the transmission wave 23 reflected by the target object. ) Is received as a receive wave and output as an analog receive signal 25.

수신 RF 주파수 변환기(5)는, 보다 저속의 신호 처리 회로로 수신 신호를 처리 가능하게 하기 위해, RF 대역의 수신 신호(25)를 비디오 신호 대역의 신호로 주파수 변환하고, 또한 베이스 밴드 변환을 행하는 부분이다. 베이스 밴드 변환 후 의 수신 신호는 수신 신호(26)로서 출력된다.The reception RF frequency converter 5 converts the reception signal 25 in the RF band into a signal in the video signal band and performs baseband conversion in order to enable processing of the reception signal by a slower signal processing circuit. Part. The received signal after the baseband conversion is output as the received signal 26.

주파수 분석부(6)는 베이스 밴드 변환 후의 수신 신호(26)에 대하여 주파수 분석을 행하는 부분이다. 도 1에서는, 주파수 분석부(6)의 상세한 구성예로서, A/D 변환기(14), 수신 신호 기억 수단(15), 주파수 분석기(16)를 나타내고 있다. A/D 변환기(14)는 아날로그 신호인 수신 신호(26)를 소정의 샘플링 레이트로 디지털 신호로 변환하여 디지털 수신 신호(27)를 출력하는 회로이다. 디지털 수신 신호(27)는 수신 신호 기억 수단(15)에 기억된다.The frequency analyzer 6 is a part that performs frequency analysis on the received signal 26 after baseband conversion. In FIG. 1, the A / D converter 14, the reception signal storage means 15, and the frequency analyzer 16 are shown as a detailed structural example of the frequency analysis part 6. As shown in FIG. The A / D converter 14 is a circuit which converts the received signal 26 which is an analog signal into a digital signal at a predetermined sampling rate and outputs the digital received signal 27. The digital received signal 27 is stored in the received signal storage means 15.

수신 신호 기억 수단(15)은, 예컨대, 기억 소자를 이용하여 구성되어 있고, A/D 변환기(14)가 출력하는 디지털 수신 신호(27)를 기억하는 회로이다. 주파수 분석기(16)는 수신 신호 기억 수단(15)으로부터 수신 신호(28)를 취득하여, 수신 신호의 주파수 분석을 하게 되어 있다. 주파수 분석기(16)의 주파수 분석 결과(29)는 주파수 분석부(6)의 출력으로서 거리·속도 산출기(7)로 출력된다.The reception signal storage means 15 is, for example, a circuit configured to use a storage element and to store the digital reception signal 27 output from the A / D converter 14. The frequency analyzer 16 acquires the reception signal 28 from the reception signal storage means 15, and performs frequency analysis of the reception signal. The frequency analysis result 29 of the frequency analyzer 16 is output to the distance / speed calculator 7 as the output of the frequency analyzer 6.

거리·속도 산출기(7)는 주파수 분석 결과(29)로 되는 신호로부터 진폭값이 피크로 되는 주파수 성분을 검출하고, 검출한 주파수에 근거하여 각 목표물의 상대 속도(30)와 각 목표물까지의 거리(31)를 산출하는 회로이다.The distance / speed calculator 7 detects a frequency component whose amplitude value is a peak from the signal that results from the frequency analysis result 29, and based on the detected frequency, the distance / speed calculator 7 to the relative speed 30 of each target and each target. It is a circuit for calculating the distance 31.

계속해서, 목표물 검출 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 처음에, 목표물 검출 장치(1)에 요구되는 속도 분해능을 δV로 하고, 이 속도 분해능 δV를 만족시키기 위해 주파수 분석 처리의 원리상 필요로 되는 최소 관측 시간을 TC라고 한다.Subsequently, the operation of the target detection device 1 will be described. Initially, the speed resolution required for the target detection device 1 is δV, and the minimum observation time required for the principle of the frequency analysis process in order to satisfy this speed resolution δV is called T C.

송신 신호 주파수 변조부(2)의 기준 신호 발생기(11)는 최소 관측 시간에 Tc 내에서, 기준 신호(20)의 주파수를 Δf 씩 증가시키는 주파수 변조 과정을 M회 반복한다. 여기서, M은 2 이상의 자연수이다. 도 2는 이와 같이 하여 발생한 기준 신호(20)의 파형도이다. 기준 신호 발생기(11)에 의해 반복되는 주파수 변조 과정은 시간 TPRI마다 N 단계(단, N은 2 이상의 자연수)에 걸쳐 기준 신호(20)의 주파수를 Δf 씩 증가시키는 것이다. 1회의 주파수 변조 과정의 시간 폭 TS는 TS=TPRI×N으로 얻을 수 있다. 또한 변조되는 주파수의 범위 B는 B=Δf×N으로서 얻어진다.The reference signal generator 11 of the transmission signal frequency modulator 2 repeats the frequency modulation process of increasing the frequency of the reference signal 20 by Δf M times within T c at the minimum observation time. Here, M is a natural number of two or more. 2 is a waveform diagram of the reference signal 20 generated in this manner. The frequency modulation process repeated by the reference signal generator 11 is to increase the frequency of the reference signal 20 by Δf over N steps (where N is a natural number of 2 or more) for each time T PRI . The time width T S of one frequency modulation process can be obtained as T S = T PRI × N. In addition, the range B of the modulated frequency is obtained as B = Δf × N.

이와 같이 하여 발생한 기준 신호(20)는 송신 신호 RF 주파수 변환기(12)를 지나 RF 대역의 송신 신호(21)로 변환되고, 또한 펄스화기(13)를 경유하여, 송신 펄스 신호(22)로 변환되어 안테나(4)로부터 송신파(23)로서 목표물에 조사된다. 목표물에 조사된 송신파(23)는 그 일부가 에코(반사파)(24)로서 다시 안테나(4)에 도래한다.The reference signal 20 generated in this way is converted into the transmission signal 21 in the RF band through the transmission signal RF frequency converter 12 and further converted into the transmission pulse signal 22 via the pulseizer 13. The target object is irradiated from the antenna 4 as a transmission wave 23. Part of the transmission wave 23 irradiated to the target reaches the antenna 4 again as an echo (reflection wave) 24.

안테나(4)는 에코(24)를 수신하여 아날로그 수신 신호(25)를 출력한다. 수신 RF 주파수 변환기(5)는 아날로그 수신 신호(25)를 베이스 밴드 변환하고, 베이스 밴드 변환 후의 수신 신호(26)를 출력한다. 목표물의 개수를 I로 한 경우에, 주파수 변조 과정 m에서의 단계 n의 베이스 밴드 변환 후의 수신 신호(26)를 X(n, m)이라고 하면, X(n, m)은 수학식 2로 표시된다.The antenna 4 receives the echo 24 and outputs an analog received signal 25. The receiving RF frequency converter 5 baseband converts the analog receive signal 25 and outputs the received signal 26 after the baseband conversion. When the number of targets is I, assuming that the received signal 26 after the baseband conversion of step n in the frequency modulation process m is X (n, m), X (n, m) is represented by Equation (2). do.

Figure 112007057235216-PCT00002
Figure 112007057235216-PCT00002

여기서, σi, vi, Ri는 각 목표의 레이더 반사 단면적, 상대 속도, 거리이며, φi는 목표 개별의 정위상(定位相) 항이다.Here, σ i , v i , R i are the radar reflection cross-sectional area, relative velocity, and distance of each target, and φ i is the constant phase term of the target individual.

수신 신호(26)는 A/D 변환기(14)에 의해 디지털 수신 신호(27)로 변환되고, 수신 신호 기억 수단(15)에 기억된다. 주파수 분석기(16)는 복수의 주파수 변조 과정을 거쳐 동일한 스텝 주파수로 변조된 송신 신호의 에코로부터 얻어진 수신 신호를 수신 신호 기억 수단(15)으로부터 취득하여 주파수를 분석한다. 이 처리는 수신 신호 기억 수단(15)에 의해 기억되어 있는 수신 신호 X(n, m) 중, 단일의 n과 복수의 m에 대하여 얻어지는 X(n, m)을 취득하여 주파수 분석하는 것에 상당한다. 주파수 분석 방법으로서 푸리에 변환을 이용하는 것으로 하면, 주파수 분석 결과(29)는 수학식 3으로 표시된다.The received signal 26 is converted into the digital received signal 27 by the A / D converter 14 and stored in the received signal storage means 15. The frequency analyzer 16 obtains a received signal from the echo of the transmission signal modulated at the same step frequency through a plurality of frequency modulation processes from the received signal storage means 15 and analyzes the frequency. This process corresponds to acquiring X (n, m) obtained for a single n and a plurality of m from the received signal X (n, m) stored by the reception signal storage means 15 and performing frequency analysis. . If the Fourier transform is used as the frequency analysis method, the frequency analysis result 29 is expressed by equation (3).

Figure 112007057235216-PCT00003
Figure 112007057235216-PCT00003

또, 이하의 설명에서, 수학식 3에 있어서의 k를 주파수 성분 번호라고 부른다.In the following description, k in equation (3) is called a frequency component number.

거리·속도 산출기(7)는 수학식 3에 의해 얻어지는 주파수 분석 결과(29)로부터 목표물의 상대 속도와 거리를 산출한다. 이것에는 이하와 같은 처리를 행한다. 우선 거리·속도 산출기(7)는 수학식 3으로 표시되는 Fk(n)의 진폭값의 합을, 예컨대, 수학식 4와 같이 산출한다.The distance / speed calculator 7 calculates the relative speed and the distance of the target from the frequency analysis result 29 obtained by the equation (3). This is performed as follows. First, the distance-speed calculator 7 calculates the sum of the amplitude values of F k (n) represented by Equation 3 as shown in Equation 4, for example.

Figure 112007057235216-PCT00004
Figure 112007057235216-PCT00004

계속해서, 거리·속도 산출기(7)는 수학식 4의 Gk의 값이 피크로 되는 주파수 성분 번호 k를 구한다. 이 처리는 수학식 4의 좌변 Gk의 값을 극대로 하는 주파수 성분 번호 kpeak를 검출함으로써 이루어진다. 한편, 수학식 2로 표시되는 베이스 밴드 변환 후의 수신 신호의 피크 주파수 fpeak(n)는 수학식 5로 주어진다.Subsequently, the distance / speed calculator 7 calculates the frequency component number k at which the value of G k in the equation (4) becomes a peak. This process is performed by detecting the frequency component number k peak which maximizes the value of the left side G k of the expression (4). On the other hand, the peak frequency f peak (n) of the received signal after baseband conversion represented by Equation 2 is given by Equation 5.

Figure 112007057235216-PCT00005
Figure 112007057235216-PCT00005

그래서, 거리·속도 산출기(7)는 수학식 4를 극대로 하는 피크 주파수 번호와 수학식 5로부터 목표물의 상대 속도 vi를 구하고, 이 vi를 상대 속도(30)로 하여 출력한다.Therefore, the distance / speed calculator 7 obtains the relative speed v i of the target from the peak frequency number maximizing the equation (4) and equation (5), and outputs this v i as the relative speed 30.

또한, 거리·속도 산출기(7)는 상대 속도 vi의 목표물의 거리 R을 산출한다. 그것을 위해서는 다음과 같은 처리를 행한다. 우선 거리·속도 산출기(7)는 수학식 3으로 표시되는 주파수 성분 중, vi에 대응하는 피크 주파수의 성분으로부터 적어도 2개의 n에 대한 주파수 성분을 추출한다. 여기서는, 예로서, 소정의 n에 대한 주파수 성분 fpeak(n)과 이 n에 인접하는 주파수 성분 fpeak(n+1)을 추출하는 것으 로 한다.In addition, the distance / speed calculator 7 calculates the distance R of the target of the relative speed v i . To do this, the following processing is performed. First, the distance / speed calculator 7 extracts at least two frequency components for n from the components of the peak frequencies corresponding to v i among the frequency components represented by the equation (3). Here, for example, the frequency component f peak (n) for n and the frequency component f peak (n + 1) adjacent to n are extracted.

이들 주파수 성분의 위상 성분을 Phase(fpeak(n))과 Phase(fpeak(n+1))과 같이 나타내는 것으로 하면, 목표물까지의 거리 R은 2주파 CW 방식의 원리에 근거하여 수학식 6으로 산출된다.If the phase components of these frequency components are represented as Phase (f peak (n)) and Phase (f peak (n + 1)), the distance R to the target is expressed by Equation 6 based on the principle of the two-frequency CW method. Is calculated.

Figure 112007057235216-PCT00006
Figure 112007057235216-PCT00006

이와 같이 하여 산출된 목표물까지의 거리 R은 거리(31)로서 출력된다.The distance R to the target calculated in this way is output as the distance 31.

이상으로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1에 의한 목표물 검출 장치에 의하면, 소망의 속도 분해능 δV를 달성하기 위해 요구되는 최소 관측 시간 Tc의 사이에 주파수 변조 과정을 복수 회 반복하여 목표물에 조사하고, 그 에코로부터 얻어지는 수신 신호 중 동일 스텝 주파수에 대한 수신 신호를 다른 주파수 변조 과정 사이에서 주파수 분석하는 것에 의해, 최소 관측 시간 Tc만의 관측으로 목표물의 상대 속도와 거리를 산출할 수 있는 것이다.As is apparent from the above, according to the target detection apparatus according to the first embodiment, the target modulation is repeatedly irradiated to the target a plurality of times between the minimum observation time T c required to achieve the desired speed resolution δV. By analyzing the received signal for the same step frequency among the received signals obtained from the echo between different frequency modulation processes, the relative speed and distance of the target can be calculated by observing only the minimum observation time T c .

또, 상술한 설명에 있어서는 주파수 분석 방법으로서 푸리에 변환을 예로 들어 설명했지만, 초분해능법으로 주파수 분석을 하도록 변경하는 것은 이 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 사람에게 있어서 용이하다.In the above description, the Fourier transform has been described as an example of the frequency analysis method. However, it is easy to change the frequency analysis by the super resolution method to those skilled in the art.

또한, 주파수 변조 과정에서, 송신 신호 주파수 변조부(2)는 기준 신호의 주파수를 Δf 씩 단계적으로 단조 증가시키는 구성으로 했다. 그러나 여기서 요구되 는 구성으로서는, 복수의 주파수로 변조시키는 것뿐이기 때문에, 주파수를 단조 감소시키는 구성이나 임의적인 주파수로 변조시키는 구성 등의 다른 방법으로 주파수 변조를 하여도 좋다.In the frequency modulation process, the transmission signal frequency modulator 2 is configured to monotonically increase the frequency of the reference signal stepwise by Δf. However, since the configuration required here is only modulated by a plurality of frequencies, the frequency modulation may be performed by other methods such as a monotonically decreasing frequency or an arbitrary frequency modulation.

(실시예 2)(Example 2)

종래의 2주파 CW 방식의 레이더 장치에서는, 상대 속도가 동일한 목표물이 복수 존재하는 경우에, 각각의 목표물에 대한 거리를 정확하게 분리할 수 없다고 하는 문제가 있다. 자동차 탑재용 레이더 장치의 주된 사용 장소로 되는 도로상에서는, 복수의 자동차가 동일 방향으로 거의 등속으로 주행하는 상황이 지극히 빈번히 나타난다. 그러나 종래의 2주파 CW 방식의 레이더 장치에서는, 이러한 경우에 목표물의 거리를 분리할 수 없다고 하는 문제를 갖고 있고, 실용화의 방해로 되고 있었다.In the conventional two-frequency CW radar device, there is a problem in that the distance to each target cannot be accurately separated when there are a plurality of targets having the same relative speed. On the road which is the main use place of the on-vehicle radar device, a situation in which a plurality of cars travel at substantially constant speed in the same direction appears very frequently. However, the conventional two-frequency CW radar apparatus has a problem that the distance of a target cannot be separated in such a case, and it has hindered practical use.

그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 2주파 CW 방식의 레이더에 있어서의 송신파의 주파수 변조 구간의 일부에 리니어 변조 부분을 마련하여 FMCW 방식과 동일한 신호 처리를 실시해, 등속으로 주행하는 복수 목표의 거리를 분리하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 2).Therefore, in order to solve such a problem, the linear modulation part is provided in a part of the frequency modulation section of the transmission wave in the two-frequency CW system radar, and the same signal processing as that of the FMCW system is performed, and the distance of the plurality of targets traveling at constant speed. A method of separating is known (for example, patent document 2).

그러나, 이 방법에서는, 보다 복잡한 송신파의 변조 회로가 요구된다. 이 때문에 2주파 CW 방식 레이더 채용의 주요한 목적의 하나인 저가격화를 충분히 달성할 수 없다. 그래서, 본 발명의 실시예 2에서는, 실시예 1과 동일한, 간이한 송신 신호 변조 회로에 의한 스텝 주파수 변조만을 실시한 송신파를 이용하여, 등속 으로 주행하는 복수 목표의 거리를 분리하는 것을 가능하게 하는 레이더 장치에 대하여 설명한다.However, this method requires a more complicated transmission wave modulation circuit. For this reason, the cost reduction which is one of the main objectives of employing a 2 frequency CW system radar cannot fully be achieved. Therefore, in the second embodiment of the present invention, it is possible to separate a plurality of target distances traveling at constant speed by using the transmission wave that performs only step frequency modulation by the simple transmission signal modulation circuit as in the first embodiment. The radar apparatus will be described.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 레이더 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도면에 있어서, 실시예 1에 의한 레이더 장치와 비교해서 특징적인 부분은 속도 산출기(71)와 거리 산출기(72)를 마련한 점에 있다. 속도 산출기(71)는 실시예 1에 있어서의 속도·거리 산출기(7)와 마찬가지의 속도 산출 처리를 행하여 속도(30)를 출력하고, 또한 속도(30)의 산출에 이용한 주파수 분석 정보(32)를 출력하는 부분이다. 한편, 거리 산출기(72)는 초분해능 주파수 추정법을 이용하여 주파수를 분석하고, 이 주파수 분석에 근거하여 거리를 산출하는 부분이다. 그 외에, 도 1과 동일한 부호를 부여한 구성 요소에 대해서는 실시예 1과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.3 is a block diagram showing the configuration of a radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the characteristic part compared with the radar apparatus by Example 1 is that the speed calculator 71 and the distance calculator 72 are provided. The speed calculator 71 performs speed calculation processing similar to the speed / distance calculator 7 in Embodiment 1, outputs the speed 30, and further uses frequency analysis information (used for calculating the speed 30 ( 32). On the other hand, the distance calculator 72 analyzes the frequency using a super resolution frequency estimation method and calculates the distance based on the frequency analysis. In addition, since the component which carried the same code | symbol as FIG. 1 is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.

계속해서, 본 발명의 실시예 2에 따른 레이더 장치의 동작에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예 2에 따른 레이더 장치(1)에 있어서도, 기준 신호 발생기(11)에 의해 도 2에 표시되는 파형으로 되는 것과 같은 기준 신호(20)가 생성되고, 또한 거기에서 주파수 분석부(6)에 이르기까지의 처리는 실시예 1과 마찬가지이다.Subsequently, the operation of the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Also in the radar apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention, the reference signal generator 11 generates a reference signal 20 such as a waveform shown in FIG. 2, and therein, a frequency analyzer ( Processing up to 6) is the same as that of the first embodiment.

계속해서, 속도 산출기(71)는 실시예 1의 속도·거리 산출기(7)와 마찬가지로 하여 진폭값이 피크로 되는 주파수를 검출하고, 수학식 5에 근거하여 목표물의 상대 속도를 산출하여, 속도(30)로서 출력한다. 또한, 이 상대 속도의 산출에 이용한 피크 주파수의 정보를 주파수 분석 정보(32)로서 출력한다. 주파수 분석 정 보(32)란, 예컨대, 주파수 분석기(16)가 출력하는 주파수 분석 결과(29)(수학식 3으로 표시됨)와 이 주파수 분석 결과(29)의 진폭값의 피크로 되는 주파수 성분 번호(수학식 4의 값을 극대로 하는 k)를 포함하는 정보이다.Subsequently, the speed calculator 71 detects the frequency at which the amplitude value becomes a peak in the same manner as the speed / distance calculator 7 of the first embodiment, calculates the relative speed of the target based on Equation 5, Output as speed 30. In addition, the peak frequency information used for calculating the relative speed is output as the frequency analysis information 32. The frequency analysis information 32 is, for example, a frequency component number that becomes a peak of the frequency analysis result 29 (expressed by Equation 3) output by the frequency analyzer 16 and the amplitude value of the frequency analysis result 29. Information containing (k to maximize the value of Equation 4).

거리 산출기(72)는 수학식 3에 있어서의 하나의 n에 대하여 구해진 복수의 주파수 변조 과정에 걸치는 피크 주파수를 다른 n에 대해서도 구하고, 각각의 피크 주파수의 위상간 변위(변화의 정도, 변화율)에 근거하여 등속 복수 목표의 거리를 분리하는 부분이다. 이 처리는, 주파수 변조 과정에서 스텝 주파수를 단조 증가, 또는 단조 감소시키는 경우에는, n방향에 대한 피크 주파수의 위상 구배를 구하는 것에 상당한다.The distance calculator 72 obtains the peak frequencies across the plurality of frequency modulation processes obtained for one n in Equation 3 for the other n, and the phase-to-phase displacement of each peak frequency (degree of change, rate of change). It is the part which separates the distance of a plurality of constant velocity targets based on. This process corresponds to obtaining a phase gradient of the peak frequency in the n direction when monotonically increasing or monotonically decreasing the step frequency in the frequency modulation process.

구체적으로는, 거리 산출기(72)는 송신 신호 주파수 변조부(2)에 의해 반복되는 복수의 주파수 변조 과정의 동일 스텝 주파수로 변조한 송신파(23)의 에코(24)를 수신하여 얻은 수신 신호(28)를 수신 신호 기억 수단(15)으로부터 취득하여, 초분해능 주파수 추정법에 의해 주파수 분석한다. 이러한 초분해능 주파수 추정법으로는, MUSIC(Multiple Signal Classification)법, ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)법, ML(Maximum Likelihood)법, Capon법, 최대 엔트로피법, 선형 예측법, 최소 기준(minimum norm)법을 이용할 수 있지만, 여기서는 MUSIC 법을 구체적인 처리의 예를 들어 설명한다.Specifically, the distance calculator 72 receives and receives the echo 24 of the transmission wave 23 modulated at the same step frequency in a plurality of frequency modulation processes repeated by the transmission signal frequency modulation section 2. The signal 28 is acquired from the received signal storage means 15 and subjected to frequency analysis by the super resolution frequency estimation method. Such super-resolution frequency estimation methods include MUSIC (Multiple Signal Classification), ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique), ML (Maximum Likelihood), Capon, Maximum Entropy, Linear Prediction, and Minimum Criteria ( minimum norm) method can be used, but the MUSIC method will be described as an example of specific processing.

우선, 속도 산출기(71)에 의해 구해진 주파수 분석기(16)에 의한 푸리에 변 환 출력에서의 진폭값이 피크로 되는 주파수의 하나를 주파수 번호 kpeak라고 한다. 거리 산출기(72)는, 주파수 분석 결과(29)에 있어서, 주파수 번호 kpeak에 대응하는 주파수 성분과, 이 주파수 성분 전후의 몇 개인가의 주파수 성분을 조합하여, 주파수 평균 처리를 행한다.First, one of frequencies at which the amplitude value at the Fourier transform output by the frequency analyzer 16 obtained by the speed calculator 71 becomes a peak is referred to as frequency number k peak . In the frequency analysis result 29, the distance calculator 72 combines a frequency component corresponding to the frequency number k peak with some frequency components before and after this frequency component, and performs a frequency averaging process.

이하의 설명에서는, 예로서, 주파수 번호 kpeak에 대응하는 주파수 성분과 이 주파수 성분의 전후의 주파수 성분을 하나씩 이용하는 것으로 한다. 즉, 주파수 번호 kpeak-1에 대응하는 주파수 성분, 주파수 번호 kpeak에 대응하는 주파수 성분, 주파수 번호 kpeak+1에 대응하는 주파수 성분의 3개를 이용한다.In the following description, for example, the frequency components corresponding to the frequency number k peak and the frequency components before and after the frequency components are used one by one. That is, three frequency components corresponding to frequency number k peak -1, frequency components corresponding to frequency number k peak , and frequency components corresponding to frequency number k peak +1 are used.

주파수 번호 kpeak의 주파수 성분에 복수의 목표가 존재하는 경우에, 각각의 목표 거리를 분리하기 위해서는, 송신 신호 주파수 변조부(2)의 주파수 변조 과정의 각 스텝 주파수 부분 사이에서, 수신 신호 사이의 주파수를 분리해야 한다. 주파수 변조 과정의 스텝 주파수 n(n=1∼N)이 다른 주파수를 분리 가능하게 하기 위해, 우선 스텝 주파수 번호 n이 다른 데이터 샘플링을 Ns로 이루어지는 서브행렬 Fq로 하여,In the case where a plurality of targets exist in the frequency component of the frequency number k peak , in order to separate each target distance, the frequency between the received signals between each step frequency portion of the frequency modulation process of the transmission signal frequency modulator 2 Must be separated. In order to make it possible to separate frequencies with different step frequencies n (n = 1 to N) in the frequency modulation process, first, a data matrix having different step frequency numbers n is defined as a sub-matrix Fq consisting of N s

Figure 112007057235216-PCT00007
Figure 112007057235216-PCT00007

를 정의하고, 이 서브행렬 Fq의 상관 행렬의 평균 처리를 수학식 8과 같이 실행한다.Next, the average processing of the correlation matrix of this sub-matrix Fq is performed as shown in Equation (8).

Figure 112007057235216-PCT00008
Figure 112007057235216-PCT00008

여기서, H는 행렬의 복소 전치(comples transpose), <*>는 q에 관한 평균 조작을 나타낸다.Where H denotes the complex transpose of the matrix and <*> denotes an average operation on q.

계속해서 거리 산출기(72)는 수학식 8에 의해 주파수 평균하여 얻어진 상관 행렬 R의 고유 전개를 하여, 잡음의 고유값에 대응하는 고유벡터 eα(α=1, …, NS-L)로 이루어지는 잡음 공간 E=[e1 … eNs -L]을 구한다. 여기서, L은 신호수이며, 예컨대, 잡음의 고유값보다 큰 고유값 수로부터 얻어진다.Subsequently, the distance calculator 72 intrinsically expands the correlation matrix R obtained by frequency-averaging by Equation 8, and the eigenvectors e α (α = 1, ..., N S -L) corresponding to the eigenvalues of the noise. Noise space consisting of E = [e 1 … e Ns -L ] Where L is the number of signals and is obtained from, for example, an eigenvalue number greater than the eigenvalue of noise.

이 후, 거리 산출기(72)는 주파수 추정 처리를 행하여 복수의 목표 거리를 각각 산출한다. 이 주파수 추정 처리는 다음과 같은 것이다. 즉, 거리 산출기(72)는, 수학식 9와 같이, 모드 벡터 a(R)와 잡음 공간 E에 의해 표시되는 평가 함수 MUSIC(R)의 값을 극대로 하는 모드 벡터를 산출한다.Thereafter, the distance calculator 72 performs frequency estimation processing to calculate a plurality of target distances, respectively. This frequency estimation process is as follows. That is, the distance calculator 72 calculates a mode vector that maximizes the value of the evaluation function MUSIC (R) represented by the mode vector a (R) and the noise space E, as shown in Equation (9).

Figure 112007057235216-PCT00009
Figure 112007057235216-PCT00009

여기서 모드 벡터 a(R)은 수학식 10에 의해 주어진다.Here, the mode vector a (R) is given by equation (10).

즉, 평가 함수 MUSIC(R)(수학식 9)을 극대로 하는 모드 벡터 a(R)(수학식 10)을 부여하는 R을 복수 산출하고, 그들을 등속으로 주행하는 복수의 각 목표물의 거리(31)로서 출력한다.In other words, a plurality of Rs that give the mode vector a (R) (Equation 10) that maximizes the evaluation function MUSIC (R) (Equation 9) is calculated, and the distances of the plurality of targets that run them at constant speed (31). Output as

이와 같이, 본 발명의 실시예 2에 의하면, 종래의 2주파 CW 방식에서는 분리할 수 없던 등속 복수 목표의 거리를 초분해능 주파수 추정법을 이용하여 분리할 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, distances of a plurality of constant velocity targets that cannot be separated in the conventional two-frequency CW system can be separated using the super resolution frequency estimation method.

본 발명은 레이더 장치 일반에 적용하는 것이 가능하고, 특히 자동차 탑재용 레이더 장치의 저가격화와 성능 개선을 도모하는 데에 있어서 유용하다.The present invention can be applied to the radar device in general, and is particularly useful for reducing the cost and performance of the on-vehicle radar device.

Claims (4)

송신 신호의 주파수를 복수의 스텝 주파수로 순차 변조하고, 주파수 변조 후의 송신 신호를 송신파로 하여 목표물에 조사하고, 또한 이 목표물에 반사된 상기 송신파의 에코를 수신하여 얻은 수신 신호를 주파수 분석함으로써 상기 목표물의 상대 속도를 산출하는 목표물 검출 장치에 있어서,By sequentially modulating the frequency of the transmission signal into a plurality of step frequencies, irradiating the target object with the transmission signal after frequency modulation as a transmission wave, and frequency analysis of the received signal obtained by receiving an echo of the transmission wave reflected by the target object. In the target detection device for calculating the relative speed of the target, 상기 송신 신호를 상기 스텝 주파수로 순차 변조하는 주파수 변조 과정을, 소망의 속도 분해능을 달성하는 최소 관측 시간 내에 복수회 반복하는 주파수 변조 수단과,Frequency modulation means for repeating a frequency modulation process of sequentially modulating the transmission signal to the step frequency within a minimum observation time for achieving a desired speed resolution; 상기 수신 신호 중 상기 주파수 변조 과정의 동일 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호를 복수의 상기 주파수 변조 과정에 걸쳐 주파수 분석하는 주파수 분석 수단Frequency analysis means for frequency analysis of the received signal corresponding to the same step frequency of the frequency modulation process of the received signal over a plurality of the frequency modulation process 을 구비한 것을 특징으로 하는 목표물 검출 장치.Target detection apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 주파수 분석 수단은, 주파수 변조 과정의 제 1 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호를 복수의 상기 주파수 변조 과정에 걸쳐 주파수 분석하여 제 1 주파수 분석 결과 신호를 생성하고, 또한 상기 제 1 스텝 주파수와는 다른 제 2 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호를 복수의 상기 주파수 변조 과정에 걸쳐 주파수 분석하여 제 2 주파수 분석 결과 신호를 생성하며,The frequency analyzing means performs frequency analysis on the received signal corresponding to the first step frequency of the frequency modulation process through a plurality of the frequency modulation processes to generate a first frequency analysis result signal, and further comprises a first signal different from the first step frequency. Generating a second frequency analysis result signal by performing frequency analysis on a received signal corresponding to a two step frequency over a plurality of frequency modulation processes; 상기 제 1 주파수 분석 결과 신호의 진폭값이 피크로 되는 주파수 성분을 제 1 피크 주파수로서 검출하고, 또한 상기 제 2 주파수 분석 결과 신호의 진폭값이 피크로 되는 주파수 성분을 제 2 피크 주파수로서 검출하며, 검출한 제 1 피크 주파수와 제 2 피크 주파수 사이의 신호 위상차로부터 목표물의 거리를 산출하는 거리 산출 수단Detecting a frequency component at which the amplitude value of the first frequency analysis result signal becomes a peak as a first peak frequency, and detecting a frequency component at which the amplitude value of the second frequency analysis result signal becomes a peak as a second peak frequency; Distance calculating means for calculating the distance of the target from the signal phase difference between the detected first peak frequency and the second peak frequency 을 더 구비한 것을 특징으로 하는 목표물 검출 장치. The target detection device further comprising. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 주파수 분석 수단은, 주파수 변조 수단이 송신 신호를 변조하는 복수의 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호를, 복수의 주파수 변조 과정에 걸쳐 스텝 주파수를 고정하여 주파수 분석함으로써, 상기 복수의 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호의 주파수 분석 결과 신호를 생성하며,The frequency analyzing means receives the signals corresponding to the plurality of step frequencies by analyzing the received signals corresponding to the plurality of step frequencies at which the frequency modulating means modulates the transmission signal by fixing the step frequencies over a plurality of frequency modulation processes. Frequency analysis of the signal produces a signal, 상기 복수의 스텝 주파수에 대응하는 수신 신호의 주파수 분석 결과 신호의 진폭값이 피크로 되는 주파수 성분을 검출하여, 검출한 주파수 성분으로부터 목표물의 상대 속도를 산출하는 속도 산출 수단과,Speed calculating means for detecting a frequency component at which an amplitude value of the signal becomes a peak as a result of frequency analysis of the received signal corresponding to the plurality of step frequencies, and calculating a relative speed of the target from the detected frequency component; 상기 속도 산출 수단이 검출한 주파수 성분을 상기 복수의 스텝 주파수에 걸쳐 주파수 분석함으로써, 상기 복수의 스텝 주파수의 위상 성분의 변위를 산출하여, 산출한 위상 성분의 변위에 근거해 상기 목표물의 거리를 산출하는 거리 산출 수단By frequency analyzing the frequency component detected by the speed calculating means over the plurality of step frequencies, the displacement of the phase components of the plurality of step frequencies is calculated, and the distance of the target is calculated based on the calculated displacement of the phase components. Distance calculating means 을 더 구비한 것을 특징으로 하는 목표물 검출 장치.The target detection device further comprising. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 거리 산출 수단은, 속도 산출 수단이 검출한 주파수 성분을 주파수 변조 과정의 복수의 스텝 주파수에 걸쳐 초분해능법(super-resolution method)을 이용해 주파수 분석함으로써, 상기 복수의 스텝 주파수의 위상 성분의 변위를 산출하는 것을 특징으로 하는 목표물 검출 장치.The distance calculating means performs frequency analysis on the frequency components detected by the speed calculating means over a plurality of step frequencies in a frequency modulation process using a super-resolution method, thereby determining the displacement of the phase components of the plurality of step frequencies. The target detection device characterized by calculating.
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