JP2004239644A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大容量の記憶装置を備えることなく、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶装置に記憶できるようにする。
【解決手段】ディジタルデータに変換されたビート信号を読み込み（ステップＳ１０）、読み込んだビート信号に対してフーリエ変換を実行する（ステップＳ２０）。フーリエ変換後のビット列で表現されるデータに基づいて、パワースペクトルのピーク周波数を判定し（ステップＳ３０）、そのピーク周波数に応じたビット範囲でフーリエ変換後のデータを記憶する（ステップＳ４０）。これにより、記憶装置に記憶するビット範囲が制限されるため、記憶に要する領域を減らすことができる。その結果、大容量の記憶装置を備えることなく、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶装置へ記憶することが可能となる。
【選択図】 図５
【解決手段】ディジタルデータに変換されたビート信号を読み込み（ステップＳ１０）、読み込んだビート信号に対してフーリエ変換を実行する（ステップＳ２０）。フーリエ変換後のビット列で表現されるデータに基づいて、パワースペクトルのピーク周波数を判定し（ステップＳ３０）、そのピーク周波数に応じたビット範囲でフーリエ変換後のデータを記憶する（ステップＳ４０）。これにより、記憶装置に記憶するビット範囲が制限されるため、記憶に要する領域を減らすことができる。その結果、大容量の記憶装置を備えることなく、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶装置へ記憶することが可能となる。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車に搭載され、前方の物体までの距離、相対速度、物体の方位を検出するＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダ装置において、固定ビームを機械的に走査するビーム走査機構部を有することなく、ビーム走査をディジタル信号処理によって実現したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されているレーダ装置では、ＦＭ−ＣＷレーダに対してディジタルビームフォーミング（以下、ＤＢＦと呼ぶ）技術を適用することでビーム走査を実現している。このＤＢＦとは、複数設けられたアレイアンテナの各々の受信信号をディジタル信号に変換し、その信号に対して高速フーリエ変換処理（以下、ＦＦＴ処理と呼ぶ）を施す。そして、ＦＦＴ処理されたデータを用いて、物体までの距離、相対速度、物体の方位を算出するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３３１４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＤＢＦでは、各アレイアンテナに対応する受信チャンネル毎のディジタル信号に対し、周波数増加区間（ＵＰ区間）と周波数減少区間（ＤＯＷＮ区間）毎に各々５１２ポイントのＦＦＴ処理を行い、その処理結果を記憶装置に一時的に記憶している。このＦＦＴ処理では、５１２のポイントの各々について同相成分ｉと直交成分ｑを求めるため、１区間で５１２組の（ｉ、ｑ）データが生成され、さらに、ＵＰ区間とＤＯＷＮ区間とを合わせた１０２４組の（ｉ、ｑ）データが１チャンネルにつき生成される。また、物体までの方位を算出するために８チャンネル分の（ｉ、ｑ）データを生成し、これらを全て記憶装置に記憶する必要がある。
【０００５】
このように、従来のレーダ装置に用いられる記憶装置は、膨大な（ｉ、ｑ）データを記憶する必要があるため、大容量の記憶装置を備える必要があった。そのため、安価なレーダ装置の実現が困難であった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、大容量の記憶装置を備えることなく、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶することのできるレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のレーダ装置は、基本信号に周波数変調を掛けた送信信号を生成し、この生成した送信信号を送信波として放射し、その反射波を受信信号として検出するレーダ手段と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成手段と、ビート信号に対してフーリエ変換処理を実行し、ビート信号に含まれる周波数毎のフーリエ変換データを所定ビット数からなるビット列として生成するフーリエ変換手段と、フーリエ変換データに対応する周波数に応じて、ビット列の中で記憶対象とすべき所定ビット数よりも少ないビット範囲を指定するビット範囲指定手段と、ビット範囲指定手段によって指定されたビット範囲のビット列で示されるフーリエ変換データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたフーリエ変換データに基づいて反射物体までの距離及び反射物体との相対速度を算出する算出処理とを実行する処理手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明のレーダ装置は、所定ビット数からなるビット列で示されるフーリエ変換データを記憶部に記憶する際、そのデータに対応する周波数に応じてフーリエ変換データを示すビット列のビット数よりも少ないビット範囲を指定する。すなわち、レーダ手段の仕様（例えば、検出可能な反射波の最大反射強度や検出方式）やレーダ手段の検出する対象（例えば、車両）が決定すれば、ビート信号に含まれる周波数帯域やその周波数帯域におけるパワースペクトルの受信パワーのとり得る範囲が理論上計算できる。また、受信パワーの大きさは、フーリエ変換データから算出されるものであるため、このフーリエ変換データのとり得る値の範囲を予め把握することができる。その結果、反射物体までの距離や相対速度の正確な算出に必要なフーリエ変換データのビット範囲を指定することができる。
【０００９】
これにより、反射物体までの距離や相対速度の正確な算出に必要なビット範囲に、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、過度に高精度なフーリエ変換データを記憶手段に記憶する必要がなくなる。その結果、記憶手段の記憶容量を抑えることができるため、大容量の記憶手段を備えることなく、全てのフーリエ変換データを記憶することができる。
【００１０】
請求項２に記載のレーダ装置では、レーダ手段は、反射波を受信信号として検出する複数の受信部を備え、処理手段は、各受信部の検出した受信信号から生成したビート信号の位相差に基づいて反射物体の方位を算出することを特徴とする。
【００１１】
このように、複数の受信部の受信した信号の位相差から反射物体の方位を算出する場合であっても、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、記憶部の容量を抑えつつ、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶部に記憶することができる。その結果、記憶部に記憶したフーリエ変換データから各受信チャンネル毎の位相差を算出することが可能となるため、反射物体の方位を算出することができる。
【００１２】
請求項３に記載のレーダ装置によれば、ビット範囲指定手段は、周波数が高くなるにつれて、記憶部への記憶対象とするビット範囲を上位ビットから下位ビットへ向けてシフトすることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、反射物体までの距離が長くなる、あるいは、相対速度が高くなるにつれて、ビート信号の周波数は高くなるとともに、その周波数におけるパワースペクトルの受信パワーのとり得る値が小さくなる傾向にある。そのため、パワースペクトルの受信パワーを算出する元となるフーリエ変換データの値も小さくなることから、ビット列で表現されるフーリエ変換データは、下位のビット範囲に値をもつようになる。
【００１４】
そこで、フーリエ変換データのとり得る値に対応させるため、ビート信号の周波数が高くなる場合には、記憶部へ記憶するビット範囲を上位ビットから下位ビットへ向けてシフトする。これにより、記憶されるフーリエ変換データは、各周波数領域においてパワースペクトルの受信パワーのとり得る値をカバーするものとなる。
【００１５】
請求項４に記載のレーダ装置では、フーリエ変換手段は、実数部及び虚数部の２つのビット列からなるフーリエ変換データを生成し、記憶部は、実数部及び虚数部の２つのビット列を記憶することを特徴とする。このように、実数部及び虚数部からなるフーリエ変換データを記憶部に記憶することで、両者から導かれる受信パワーや位相に基づいて、反射物体までの距離や相対速度、及び反射物体の方位を算出することができる。
【００１６】
請求項５に記載のレーダ装置によれば、ビット範囲指定手段は、ビート信号に含まれ得る周波数帯域を複数の領域に分割し、この分割された周波数領域毎に記憶部への記憶対象とすべきビット範囲を予め指定し、フーリエ変換データに対応する周波数の属する周波数領域のビット範囲を記憶部への記憶対象とするビット範囲に指定することを特徴とする。これにより、フーリエ変換データに対応する周波数の値から、記憶部へ記憶するビット範囲を容易に指定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるレーダ装置に関して、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態におけるレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。レーダ装置１は、自動車前方の車両等を検出するために用いられるものであり、同図に示すように、送受信部１０と信号処理部２０とによって構成される。送受信部１０は自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０は車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられる。
【００１９】
送受信部１０は、発振器１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、及び混合器１４によって構成される。発振器１１は、例えば、電圧の大きさを制御することによって発振周波数を変更できる電圧制御発振器等が用いられ、波形発生器２１の発生する信号に対して、所定の周波数を中心として、ある周波数幅で発振周波数を変調する。
【００２０】
送信アンテナ１２は、所定の周波数に変調された送信波を送信し、受信アンテナ１３は、送信アンテナ１２から放射された送信波に対する反射波を受信する。混合器１４は、発振器１１によって生成される送信信号と、受信アンテナ１０３によって受信される受信信号とを混合して、１つの信号（以下、ビート信号を呼ぶ）にする機器である。
【００２１】
ここで、レーダ装置１の測定原理について、図を用いて説明する。図２（ａ）は、送信波ｆｓを放射したときに、この送信波ｆｓの反射波である受信波ｆｒを受信した場合の例である。同図（ａ）に示すように、送信アンテナ１２から放射される送信波ｆｓは、周波数ｆ０を中心として変調幅ΔＦの範囲内で周波数を変調しながら、１／ｆｍ毎に繰り返し放射される。
【００２２】
一方、この送信波ｆｓの反射波を受信アンテナ１３で受信したのが受信波ｆｒであり、この受信波ｆｒは、送信波ｆｓに対して時間遅れｔｄと周波数シフトが発生する。本実施形態におけるレーダ装置１では、この時間遅れｔｄと周波数シフトから、反射物体までの距離と相対速度を導いている。
【００２３】
すなわち、反射物体との相対速度が零である場合、放射された送信波に対する反射波は、反射物体までの距離に応じた時間遅れｔｄを受ける。一方、周波数シフトは、いわゆるドップラ効果によって発生するものである。すなわち、自車両と反射物体が相対的に移動しているとき、自車両から放射される送信波ｆｓは、反射物体側では相対速度の大きさに対応して、その周波数のシフト量も大きくなる。従って、この周波数のシフト量から相対速度を導くことができる。
【００２４】
図２（ｂ）は、混合器１４によって送信波ｆｓと受信波ｆｒとが混合されたビート信号を示している。同図に示すように、ビート周波数ｆｂｕは、送信波ｆｓと受信波ｆｒの各々上昇部における周波数のシフト量を示し、また、ビート周波数ｆｂｄは、送信波ｆｓと受信波ｆｒの各々下降部における周波数のシフト量を示している。
【００２５】
この２つのビート周波数ｆｂｕ及びｆｂｄを用いることで、次式に示すように、距離の長さに相当する周波数ｆｂ、及び相対速度の大きさに相当する周波数ｆｄを求めることができる。なお、次式中のＡＢＳは絶対値を示している。
【００２６】
【数１】距離に相当する周波数ｆｂ＝［ＡＢＳ（ｆｂｕ）＋ＡＢＳ（ｆｂｄ）］／２
【００２７】
【数２】相対速度に相当する周波数ｆｄ＝［ＡＢＳ（ｆｂｕ）−ＡＢＳ（ｆｂｄ）］／２
さらに、これら周波数ｆｂ及びｆｄを次式に代入することで、反射物体までの距離及び相対速度が算出される。なお、次式中のＣは光速を示している。
【００２８】
【数３】距離＝Ｃ／（４×ΔＦ×ｆｍ）×ｆｂ
【００２９】
【数４】相対速度＝（Ｃ／２×ｆ０）×ｆｄ
また、レーダ装置１において、自車両に対する反射物体の方位は、次の原理により測定される。図３に示すように、本実施形態では、送信アンテナ１２から放射された送信波の反射波を複数（本実施形態では、８つ備えるとする）の受信アンテナ１３によって受信する。そして、各々の受信アンテナ１３で受信した受信波から、反射物体１００の自車両に対する方位を求める。
【００３０】
例えば、複数の受信アンテナ１３が自車両の幅方向に配置され、自車両の真正面に存在する反射物体から反射された反射波を受信した場合には、複数の受信アンテナ１３において、受信波の到着時間の時間差は殆ど生じない。その結果、Ａ／Ｄ変換器２２に入力されるビート信号においても、同じ時間に受信波を受信したため位相差は殆ど生じない。
【００３１】
しかし、図３に示すように、自車両の長さ方向に対して角度（ｄｉｒ）の方向に位置する反射物体１００から反射された反射波を受信した場合には、複数の受信アンテナ１３の受信する受信波の到着時間には時間差が生じ、この時間差は、Ａ／Ｄ変換器２２に入力されるビート信号の位相差となって現れる。従って、この位相差の大きさから、自車両に対する反射物体の方位を求めることができる。
【００３２】
次に、信号処理部２０の構成について説明する。信号処理部２０は、図１に示すように、三角波状の信号を発生する波形発生器２１、混合器１４からのビート信号をディジタルデータ（以下、ディジタルビート信号と呼ぶ）に変換するＡ／Ｄ変換器２２、ＦＦＴ２３、及びマイクロコンピュータ３０によって構成される。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２２は、８つの受信アンテナ１３に対応するチャンネル（ＣＨ）別に三角波の上昇部と下降部の各区間において、それぞれ５１２ポイントのサンプリングを行ってディジタルビート信号を生成する。
【００３４】
ＦＦＴ２３は、マイクロコンピュータ２６のＲＡＭ３３に記憶されるディジタルビート信号に基づいて高速フーリエ変換の演算を実行する装置であり、演算結果であるフーリエ変換データは、マイクロコンピュータ２６に送られる。このフーリエ変換データは、実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなる、各々３２ビットの整数型で表現されるものである。
【００３５】
マイクロコンピュータ３０は、周知のＣＰＵ３１を中心に、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等によって構成される。このマイクロコンピュータ３０は、波形発生器２１を動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２２によって変換されたディジタルビート信号を受信し、ＲＡＭ３３に記憶する。なお、このディジタルビート信号は、１６ビットの整数型で記憶される。
【００３６】
また、マイクロコンピュータ３０は、ＦＦＴ２３から送信される演算結果をＲＡＭ３３に記憶するとともに、このＲＡＭ３３に記憶された演算結果に基づいて、車両等の障害物までの距離、相対速度、及び方位等の算出処理を実行する。なお、マイクロコンピュータ３０は、ＦＦＴ２３から送信されるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、３２ビットからなるビット列のうち、１６ビット分のビット列のみを記憶する。
【００３７】
すなわち、前方車両までの方位を算出するためには、上述したように８ＣＨ分のビート信号のフーリエ変換データを用いる必要があるため、８ＣＨ全ての実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶しなければならない。さらに、フーリエ変換データは、高精度な３２ビットの整数型で示されるため、８ＣＨ全てのフーリエ変換データを記憶するには、大容量のＲＡＭを備える必要がある。
【００３８】
本実施形態では、大容量のＲＡＭを備えることなく、８ＣＨ全てのフーリエ変換データをＲＡＭに記憶することを目的としている。そこで、この目的を達成するために、フーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、３２ビットのビット列のうち１６ビット分のビット列のみを記憶する。
【００３９】
具体的には、ビート信号の周波数に応じて、それぞれ３２ビットで表されるフーリエ変換データの実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）について、１６ビット分のビット範囲を指定したうえでＲＡＭ３３に記憶する。
【００４０】
例えば、レーダ装置１を車両に搭載して、前方車両（例えば、乗用車や貨物車等）を検出対象とする場合、検出対象が限定されるため、レーダ装置１の検出する車両からの反射波の最大強度（言い換えれば、レーダ手段が反射波を受信したときに得る最大電力）が予め把握できる。
【００４１】
図６は、周波数−パワースペクトルの特性を示す図であり、縦軸のＰｏｗｅｒ（ｄｂ）は反射波の強度の大きさ（受信パワー）に対応するものである。従って、受信パワーの最大値が予め把握できる場合、同図中の直線▲１▼のような、パワースペクトルの最大受信パワーのラインを引くことができる。
【００４２】
また、車間距離警報（前方車両との車間距離が所定距離以下のときに警報を発生する）や車間距離制御（前方車両との車間距離を一定に保って走行する制御）にレーダ装置１を適用する場合には、レーダ装置１の検出すべき前方車両までの距離の長さの上限（例えば、１５０ｍ等）が決定される。そのため、レーダ装置１の検出する車両までの距離の変化（例えば、０〜１５０ｍ等）に伴う受信パワーの変化特性が理論上計算できる。そのため、図６中の曲線▲２▼のように、レーダ装置１の検出する車両までの距離の変化に伴って変化する受信パワーを示すことができる。
【００４３】
さらに、レーダ装置１の検出対象が車両である場合には、レーダ装置１の検出する前方車両との相対速度の上限（例えば、時速１８０キロ等）が決定されるため、ドップラ効果による送信波に対する反射波の最大シフト量が理論上計算できる。そのため、図６中の曲線▲３▼のように、相対速度が時速１８０キロの場合に検出される受信パワーの変化を示すことができる。
【００４４】
このように、レーダ装置１の検出する対象や検出方式が予め決定される場合、周波数−パワースペクトルの変化特性が理論上計算できるため、フーリエ変換データとしてとり得る実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）の値の範囲は、この変化特性から導くことができる。
【００４５】
そして、図６に示すように、本実施形態のレーダ装置１の検出すべき反射強度の範囲を受信パワーで約１００（ｄｂ）とした。その理由は以下の通りである。
【００４６】
受信パワーは、実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなるフーリエ変換データから次式により求められる。
【００４７】
【数５】Ｐｏｗｅｒ（ｄｂ）＝２０×｛ｌｏｇ１０（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）１／２｝＝１０×ｌｏｇ１０（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）
このとき、上式中の常用対数の（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）が２倍になると、Ｐｏｗｅｒ（ｄｂ）は約６倍となる。従って、１ビットで６（ｄｂ）を表現することができ、１６ビットでは約９６（ｄｂ）を表現することが可能となる。従って、１６ビットのビット列で、約１００（ｄｂ）の範囲の受信パワーをほぼカバーすることができる。
【００４８】
このように、３２ビットで表現されるフーリエ変換データのうちの１６ビットのビット列によって、レーダ装置１の検出すべき反射強度に対応するパワースペクトルの受信パワーの範囲をカバーすることができる。
【００４９】
なお、ビート信号の周波数が増加するにつれて、パワースペクトルの受信パワーのとり得る範囲が減少するため、３２ビットのフーリエ変換データのうち、記憶対象とする１６ビットのビット範囲を上位ビットから下位ビットに向けてシフトさせる。
【００５０】
先ず、本実施形態では、図６に示すように、レーダ装置１の検出可能な周波数領域を複数の領域（Ａ〜Ｃ）に分割する。そして、３２ビット整数型で示されるフーリエ変換データに対し、図７に示すように、Ａ〜Ｃの各周波数領域に対応してＲＡＭに記憶するビット範囲を設定する。なお、図６に示すように、周波数が高くなるにつれて、パワースペクトルの受信パワーが減少するため、図７に示すように、ビット範囲を上位ビットから下位ビットにシフトさせる。これにより、ＲＡＭ３３に記憶されるフーリエ変換データは、各周波数領域においてパワースペクトルの受信パワーのとり得る値をカバーするものとなる。
【００５１】
次に、本実施形態の特徴部分に係わる、信号処理部２０において実行される距離、相対速度、及び方位の算出処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１０では、８つの受信アンテナ１３に対応するチャンネル（ＣＨ）別のディジタルビート信号のうち、第１ＣＨの上昇部におけるディジタルビート信号（１６ビット整数型）を読み込む。
【００５２】
ステップＳ２０では、第１ＣＨの上昇部について、５１２ポイントのフーリエ変換を行う。これによって、５１２の周波数ポイントについて、それぞれ実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とによって示されるフーリエ変換データが求められる。このフーリエ変換データは、実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）共に３２ビットの整数型で示される。
【００５３】
ステップＳ３０では、この実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）に対応する周波数が図６に示した周波数領域（Ａ〜Ｃ）のどの領域に属するかを判定する。ステップＳ４０では、ステップＳ３０において判定されたビット範囲のフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する。ステップＳ５０では、上昇部区間及び下降部区間共に全てのポイントについて終了したか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ６０へ処理を進め、否定判定される場合には、ステップＳ２０へ処理を移行し、上述した処理を繰り返し実行する。
【００５４】
ステップＳ６０では、８ＣＨ全て終了したか否かを判定し、全てのＣＨについて終了した場合には、ステップＳ７０へ処理を進め、ＲＡＭ３３に記憶させた８ＣＨ全てのフーリエ変換データに基づいて距離、相対速度、方位の算出を行う。一方、全てのＣＨについて終了していない場合には、ステップＳ２０へ処理を移行し、上述した処理を繰り返し実行する。
【００５５】
ステップＳ７０では、実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）からなるフーリエ変換データの複素ベクトルの絶対値、即ち、その複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出して、その周波数をピーク周波数として特定する。そして、上昇部区間と下降部区間の各ピーク周波数に対する組み合わせを判定する。
【００５６】
なお、フーリエ変換データは、３２ビットのうちの１６ビット分のビット範囲を抜き出したものであるため、振幅を求める際に補正する必要がある。この補正については、フーリエ変換データに対応する周波数に基づき、３２ビットのうち、どの上位ビットから下位ビットまでを抜き出したかを判定することができる。従って、その周波数の値から実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）を補正したうえで、その周波数の振幅を求める。
【００５７】
例えば、図４（ａ）に示す上昇部区間に３つのピーク周波数、図４（ｂ）に示す下降部区間に３つのピーク周波数が存在すると仮定する。このとき、上昇部区間の３つのピーク周波数に対して周波数の低い順に１，２，３の番号をつけ、下降部区間の３つのピーク周波数に対して周波数の低い順にａ、ｂ、ｃの符号を付ける。そして、周波数の低い順にピーク周波数の組み合わせを決定し、この組み合わせのピーク周波数から、上述した原理により距離を算出する。
【００５８】
なお、このピーク周波数の組み合わせでは、ピーク周波数の低い順に組み合わせを決定しているが、振幅の大きさを考慮してもよい。すなわち、周波数と振幅とを判定して組み合わせを決定することで、組み合わせの精度を向上することができる。一方、方位については、８ＣＨ分の実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）から位相を求め、その各ＣＨ間の位相差から方位を算出する。
【００５９】
このように、本実施形態におけるレーダ装置は、３２ビットからなるビット列で示されるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、そのデータに対応する周波数に応じて記憶対象とする１６ビット分のビット範囲を指定する。
【００６０】
これにより、反射物体までの距離、相対速度、方位等の正確な算出に必要なビット範囲に、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、過度に高精度なフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶することがなくなる。その結果、ＲＡＭ３３の記憶容量を抑えることができるため、大容量のＲＡＭを備えることなく、全てのフーリエ変換データを記憶することができる。
【００６１】
（変形例）
本実施形態では、レーダ装置１の検出可能な周波数帯域を複数の領域に分割し、その分割された周波数領域毎に、ＲＡＭ３３に記憶するビット範囲を設定しているが、フーリエ変換データに対応する周波数とビット範囲との対応関係を示すマップ等を予め用意し、そのマップに周波数を当てはめてビット範囲を導くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１の全体構成を表すブロック図である。
【図２】（ａ）は、送信波ｆｓを放射したときに、この送信波ｆｓの反射波である受信波ｆｒを受信した場合の受信信号の一例を示した図であり、（ｂ）は、混合器１４によって送信波ｆｓと受信波ｆｒとが混合された信号の一例を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１において反射物体の自車両に対する方位の測定原理を説明する図である。
【図４】（ａ）は、上昇部区間における３つのパワースペクトルの例を示した図であり、（ｂ）は、下降部区間における３つのパワースペクトルの例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる、信号処理部２０において実行される距離、相対速度、及び方位の算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１の検出するパワースペクトルの範囲を示した図である。
【図７】本発明の実施形態に係わる、周波数領域毎に記憶するビット範囲の設定例を示した図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置
１０ 送受信部
２０ 信号処理部
２３ ＦＦＴ
３０ マイクロコンピュータ
３３ ＲＡＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車に搭載され、前方の物体までの距離、相対速度、物体の方位を検出するＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダ装置において、固定ビームを機械的に走査するビーム走査機構部を有することなく、ビーム走査をディジタル信号処理によって実現したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されているレーダ装置では、ＦＭ−ＣＷレーダに対してディジタルビームフォーミング（以下、ＤＢＦと呼ぶ）技術を適用することでビーム走査を実現している。このＤＢＦとは、複数設けられたアレイアンテナの各々の受信信号をディジタル信号に変換し、その信号に対して高速フーリエ変換処理（以下、ＦＦＴ処理と呼ぶ）を施す。そして、ＦＦＴ処理されたデータを用いて、物体までの距離、相対速度、物体の方位を算出するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３３１４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＤＢＦでは、各アレイアンテナに対応する受信チャンネル毎のディジタル信号に対し、周波数増加区間（ＵＰ区間）と周波数減少区間（ＤＯＷＮ区間）毎に各々５１２ポイントのＦＦＴ処理を行い、その処理結果を記憶装置に一時的に記憶している。このＦＦＴ処理では、５１２のポイントの各々について同相成分ｉと直交成分ｑを求めるため、１区間で５１２組の（ｉ、ｑ）データが生成され、さらに、ＵＰ区間とＤＯＷＮ区間とを合わせた１０２４組の（ｉ、ｑ）データが１チャンネルにつき生成される。また、物体までの方位を算出するために８チャンネル分の（ｉ、ｑ）データを生成し、これらを全て記憶装置に記憶する必要がある。
【０００５】
このように、従来のレーダ装置に用いられる記憶装置は、膨大な（ｉ、ｑ）データを記憶する必要があるため、大容量の記憶装置を備える必要があった。そのため、安価なレーダ装置の実現が困難であった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、大容量の記憶装置を備えることなく、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶することのできるレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のレーダ装置は、基本信号に周波数変調を掛けた送信信号を生成し、この生成した送信信号を送信波として放射し、その反射波を受信信号として検出するレーダ手段と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成手段と、ビート信号に対してフーリエ変換処理を実行し、ビート信号に含まれる周波数毎のフーリエ変換データを所定ビット数からなるビット列として生成するフーリエ変換手段と、フーリエ変換データに対応する周波数に応じて、ビット列の中で記憶対象とすべき所定ビット数よりも少ないビット範囲を指定するビット範囲指定手段と、ビット範囲指定手段によって指定されたビット範囲のビット列で示されるフーリエ変換データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたフーリエ変換データに基づいて反射物体までの距離及び反射物体との相対速度を算出する算出処理とを実行する処理手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明のレーダ装置は、所定ビット数からなるビット列で示されるフーリエ変換データを記憶部に記憶する際、そのデータに対応する周波数に応じてフーリエ変換データを示すビット列のビット数よりも少ないビット範囲を指定する。すなわち、レーダ手段の仕様（例えば、検出可能な反射波の最大反射強度や検出方式）やレーダ手段の検出する対象（例えば、車両）が決定すれば、ビート信号に含まれる周波数帯域やその周波数帯域におけるパワースペクトルの受信パワーのとり得る範囲が理論上計算できる。また、受信パワーの大きさは、フーリエ変換データから算出されるものであるため、このフーリエ変換データのとり得る値の範囲を予め把握することができる。その結果、反射物体までの距離や相対速度の正確な算出に必要なフーリエ変換データのビット範囲を指定することができる。
【０００９】
これにより、反射物体までの距離や相対速度の正確な算出に必要なビット範囲に、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、過度に高精度なフーリエ変換データを記憶手段に記憶する必要がなくなる。その結果、記憶手段の記憶容量を抑えることができるため、大容量の記憶手段を備えることなく、全てのフーリエ変換データを記憶することができる。
【００１０】
請求項２に記載のレーダ装置では、レーダ手段は、反射波を受信信号として検出する複数の受信部を備え、処理手段は、各受信部の検出した受信信号から生成したビート信号の位相差に基づいて反射物体の方位を算出することを特徴とする。
【００１１】
このように、複数の受信部の受信した信号の位相差から反射物体の方位を算出する場合であっても、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、記憶部の容量を抑えつつ、全ての受信チャンネルのフーリエ変換データを記憶部に記憶することができる。その結果、記憶部に記憶したフーリエ変換データから各受信チャンネル毎の位相差を算出することが可能となるため、反射物体の方位を算出することができる。
【００１２】
請求項３に記載のレーダ装置によれば、ビット範囲指定手段は、周波数が高くなるにつれて、記憶部への記憶対象とするビット範囲を上位ビットから下位ビットへ向けてシフトすることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、反射物体までの距離が長くなる、あるいは、相対速度が高くなるにつれて、ビート信号の周波数は高くなるとともに、その周波数におけるパワースペクトルの受信パワーのとり得る値が小さくなる傾向にある。そのため、パワースペクトルの受信パワーを算出する元となるフーリエ変換データの値も小さくなることから、ビット列で表現されるフーリエ変換データは、下位のビット範囲に値をもつようになる。
【００１４】
そこで、フーリエ変換データのとり得る値に対応させるため、ビート信号の周波数が高くなる場合には、記憶部へ記憶するビット範囲を上位ビットから下位ビットへ向けてシフトする。これにより、記憶されるフーリエ変換データは、各周波数領域においてパワースペクトルの受信パワーのとり得る値をカバーするものとなる。
【００１５】
請求項４に記載のレーダ装置では、フーリエ変換手段は、実数部及び虚数部の２つのビット列からなるフーリエ変換データを生成し、記憶部は、実数部及び虚数部の２つのビット列を記憶することを特徴とする。このように、実数部及び虚数部からなるフーリエ変換データを記憶部に記憶することで、両者から導かれる受信パワーや位相に基づいて、反射物体までの距離や相対速度、及び反射物体の方位を算出することができる。
【００１６】
請求項５に記載のレーダ装置によれば、ビット範囲指定手段は、ビート信号に含まれ得る周波数帯域を複数の領域に分割し、この分割された周波数領域毎に記憶部への記憶対象とすべきビット範囲を予め指定し、フーリエ変換データに対応する周波数の属する周波数領域のビット範囲を記憶部への記憶対象とするビット範囲に指定することを特徴とする。これにより、フーリエ変換データに対応する周波数の値から、記憶部へ記憶するビット範囲を容易に指定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるレーダ装置に関して、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態におけるレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。レーダ装置１は、自動車前方の車両等を検出するために用いられるものであり、同図に示すように、送受信部１０と信号処理部２０とによって構成される。送受信部１０は自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０は車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられる。
【００１９】
送受信部１０は、発振器１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、及び混合器１４によって構成される。発振器１１は、例えば、電圧の大きさを制御することによって発振周波数を変更できる電圧制御発振器等が用いられ、波形発生器２１の発生する信号に対して、所定の周波数を中心として、ある周波数幅で発振周波数を変調する。
【００２０】
送信アンテナ１２は、所定の周波数に変調された送信波を送信し、受信アンテナ１３は、送信アンテナ１２から放射された送信波に対する反射波を受信する。混合器１４は、発振器１１によって生成される送信信号と、受信アンテナ１０３によって受信される受信信号とを混合して、１つの信号（以下、ビート信号を呼ぶ）にする機器である。
【００２１】
ここで、レーダ装置１の測定原理について、図を用いて説明する。図２（ａ）は、送信波ｆｓを放射したときに、この送信波ｆｓの反射波である受信波ｆｒを受信した場合の例である。同図（ａ）に示すように、送信アンテナ１２から放射される送信波ｆｓは、周波数ｆ０を中心として変調幅ΔＦの範囲内で周波数を変調しながら、１／ｆｍ毎に繰り返し放射される。
【００２２】
一方、この送信波ｆｓの反射波を受信アンテナ１３で受信したのが受信波ｆｒであり、この受信波ｆｒは、送信波ｆｓに対して時間遅れｔｄと周波数シフトが発生する。本実施形態におけるレーダ装置１では、この時間遅れｔｄと周波数シフトから、反射物体までの距離と相対速度を導いている。
【００２３】
すなわち、反射物体との相対速度が零である場合、放射された送信波に対する反射波は、反射物体までの距離に応じた時間遅れｔｄを受ける。一方、周波数シフトは、いわゆるドップラ効果によって発生するものである。すなわち、自車両と反射物体が相対的に移動しているとき、自車両から放射される送信波ｆｓは、反射物体側では相対速度の大きさに対応して、その周波数のシフト量も大きくなる。従って、この周波数のシフト量から相対速度を導くことができる。
【００２４】
図２（ｂ）は、混合器１４によって送信波ｆｓと受信波ｆｒとが混合されたビート信号を示している。同図に示すように、ビート周波数ｆｂｕは、送信波ｆｓと受信波ｆｒの各々上昇部における周波数のシフト量を示し、また、ビート周波数ｆｂｄは、送信波ｆｓと受信波ｆｒの各々下降部における周波数のシフト量を示している。
【００２５】
この２つのビート周波数ｆｂｕ及びｆｂｄを用いることで、次式に示すように、距離の長さに相当する周波数ｆｂ、及び相対速度の大きさに相当する周波数ｆｄを求めることができる。なお、次式中のＡＢＳは絶対値を示している。
【００２６】
【数１】距離に相当する周波数ｆｂ＝［ＡＢＳ（ｆｂｕ）＋ＡＢＳ（ｆｂｄ）］／２
【００２７】
【数２】相対速度に相当する周波数ｆｄ＝［ＡＢＳ（ｆｂｕ）−ＡＢＳ（ｆｂｄ）］／２
さらに、これら周波数ｆｂ及びｆｄを次式に代入することで、反射物体までの距離及び相対速度が算出される。なお、次式中のＣは光速を示している。
【００２８】
【数３】距離＝Ｃ／（４×ΔＦ×ｆｍ）×ｆｂ
【００２９】
【数４】相対速度＝（Ｃ／２×ｆ０）×ｆｄ
また、レーダ装置１において、自車両に対する反射物体の方位は、次の原理により測定される。図３に示すように、本実施形態では、送信アンテナ１２から放射された送信波の反射波を複数（本実施形態では、８つ備えるとする）の受信アンテナ１３によって受信する。そして、各々の受信アンテナ１３で受信した受信波から、反射物体１００の自車両に対する方位を求める。
【００３０】
例えば、複数の受信アンテナ１３が自車両の幅方向に配置され、自車両の真正面に存在する反射物体から反射された反射波を受信した場合には、複数の受信アンテナ１３において、受信波の到着時間の時間差は殆ど生じない。その結果、Ａ／Ｄ変換器２２に入力されるビート信号においても、同じ時間に受信波を受信したため位相差は殆ど生じない。
【００３１】
しかし、図３に示すように、自車両の長さ方向に対して角度（ｄｉｒ）の方向に位置する反射物体１００から反射された反射波を受信した場合には、複数の受信アンテナ１３の受信する受信波の到着時間には時間差が生じ、この時間差は、Ａ／Ｄ変換器２２に入力されるビート信号の位相差となって現れる。従って、この位相差の大きさから、自車両に対する反射物体の方位を求めることができる。
【００３２】
次に、信号処理部２０の構成について説明する。信号処理部２０は、図１に示すように、三角波状の信号を発生する波形発生器２１、混合器１４からのビート信号をディジタルデータ（以下、ディジタルビート信号と呼ぶ）に変換するＡ／Ｄ変換器２２、ＦＦＴ２３、及びマイクロコンピュータ３０によって構成される。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２２は、８つの受信アンテナ１３に対応するチャンネル（ＣＨ）別に三角波の上昇部と下降部の各区間において、それぞれ５１２ポイントのサンプリングを行ってディジタルビート信号を生成する。
【００３４】
ＦＦＴ２３は、マイクロコンピュータ２６のＲＡＭ３３に記憶されるディジタルビート信号に基づいて高速フーリエ変換の演算を実行する装置であり、演算結果であるフーリエ変換データは、マイクロコンピュータ２６に送られる。このフーリエ変換データは、実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなる、各々３２ビットの整数型で表現されるものである。
【００３５】
マイクロコンピュータ３０は、周知のＣＰＵ３１を中心に、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等によって構成される。このマイクロコンピュータ３０は、波形発生器２１を動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２２によって変換されたディジタルビート信号を受信し、ＲＡＭ３３に記憶する。なお、このディジタルビート信号は、１６ビットの整数型で記憶される。
【００３６】
また、マイクロコンピュータ３０は、ＦＦＴ２３から送信される演算結果をＲＡＭ３３に記憶するとともに、このＲＡＭ３３に記憶された演算結果に基づいて、車両等の障害物までの距離、相対速度、及び方位等の算出処理を実行する。なお、マイクロコンピュータ３０は、ＦＦＴ２３から送信されるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、３２ビットからなるビット列のうち、１６ビット分のビット列のみを記憶する。
【００３７】
すなわち、前方車両までの方位を算出するためには、上述したように８ＣＨ分のビート信号のフーリエ変換データを用いる必要があるため、８ＣＨ全ての実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶しなければならない。さらに、フーリエ変換データは、高精度な３２ビットの整数型で示されるため、８ＣＨ全てのフーリエ変換データを記憶するには、大容量のＲＡＭを備える必要がある。
【００３８】
本実施形態では、大容量のＲＡＭを備えることなく、８ＣＨ全てのフーリエ変換データをＲＡＭに記憶することを目的としている。そこで、この目的を達成するために、フーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、３２ビットのビット列のうち１６ビット分のビット列のみを記憶する。
【００３９】
具体的には、ビート信号の周波数に応じて、それぞれ３２ビットで表されるフーリエ変換データの実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）について、１６ビット分のビット範囲を指定したうえでＲＡＭ３３に記憶する。
【００４０】
例えば、レーダ装置１を車両に搭載して、前方車両（例えば、乗用車や貨物車等）を検出対象とする場合、検出対象が限定されるため、レーダ装置１の検出する車両からの反射波の最大強度（言い換えれば、レーダ手段が反射波を受信したときに得る最大電力）が予め把握できる。
【００４１】
図６は、周波数−パワースペクトルの特性を示す図であり、縦軸のＰｏｗｅｒ（ｄｂ）は反射波の強度の大きさ（受信パワー）に対応するものである。従って、受信パワーの最大値が予め把握できる場合、同図中の直線▲１▼のような、パワースペクトルの最大受信パワーのラインを引くことができる。
【００４２】
また、車間距離警報（前方車両との車間距離が所定距離以下のときに警報を発生する）や車間距離制御（前方車両との車間距離を一定に保って走行する制御）にレーダ装置１を適用する場合には、レーダ装置１の検出すべき前方車両までの距離の長さの上限（例えば、１５０ｍ等）が決定される。そのため、レーダ装置１の検出する車両までの距離の変化（例えば、０〜１５０ｍ等）に伴う受信パワーの変化特性が理論上計算できる。そのため、図６中の曲線▲２▼のように、レーダ装置１の検出する車両までの距離の変化に伴って変化する受信パワーを示すことができる。
【００４３】
さらに、レーダ装置１の検出対象が車両である場合には、レーダ装置１の検出する前方車両との相対速度の上限（例えば、時速１８０キロ等）が決定されるため、ドップラ効果による送信波に対する反射波の最大シフト量が理論上計算できる。そのため、図６中の曲線▲３▼のように、相対速度が時速１８０キロの場合に検出される受信パワーの変化を示すことができる。
【００４４】
このように、レーダ装置１の検出する対象や検出方式が予め決定される場合、周波数−パワースペクトルの変化特性が理論上計算できるため、フーリエ変換データとしてとり得る実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）の値の範囲は、この変化特性から導くことができる。
【００４５】
そして、図６に示すように、本実施形態のレーダ装置１の検出すべき反射強度の範囲を受信パワーで約１００（ｄｂ）とした。その理由は以下の通りである。
【００４６】
受信パワーは、実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とからなるフーリエ変換データから次式により求められる。
【００４７】
【数５】Ｐｏｗｅｒ（ｄｂ）＝２０×｛ｌｏｇ１０（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）１／２｝＝１０×ｌｏｇ１０（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）
このとき、上式中の常用対数の（Ｒｅ２＋Ｉｍ２）が２倍になると、Ｐｏｗｅｒ（ｄｂ）は約６倍となる。従って、１ビットで６（ｄｂ）を表現することができ、１６ビットでは約９６（ｄｂ）を表現することが可能となる。従って、１６ビットのビット列で、約１００（ｄｂ）の範囲の受信パワーをほぼカバーすることができる。
【００４８】
このように、３２ビットで表現されるフーリエ変換データのうちの１６ビットのビット列によって、レーダ装置１の検出すべき反射強度に対応するパワースペクトルの受信パワーの範囲をカバーすることができる。
【００４９】
なお、ビート信号の周波数が増加するにつれて、パワースペクトルの受信パワーのとり得る範囲が減少するため、３２ビットのフーリエ変換データのうち、記憶対象とする１６ビットのビット範囲を上位ビットから下位ビットに向けてシフトさせる。
【００５０】
先ず、本実施形態では、図６に示すように、レーダ装置１の検出可能な周波数領域を複数の領域（Ａ〜Ｃ）に分割する。そして、３２ビット整数型で示されるフーリエ変換データに対し、図７に示すように、Ａ〜Ｃの各周波数領域に対応してＲＡＭに記憶するビット範囲を設定する。なお、図６に示すように、周波数が高くなるにつれて、パワースペクトルの受信パワーが減少するため、図７に示すように、ビット範囲を上位ビットから下位ビットにシフトさせる。これにより、ＲＡＭ３３に記憶されるフーリエ変換データは、各周波数領域においてパワースペクトルの受信パワーのとり得る値をカバーするものとなる。
【００５１】
次に、本実施形態の特徴部分に係わる、信号処理部２０において実行される距離、相対速度、及び方位の算出処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１０では、８つの受信アンテナ１３に対応するチャンネル（ＣＨ）別のディジタルビート信号のうち、第１ＣＨの上昇部におけるディジタルビート信号（１６ビット整数型）を読み込む。
【００５２】
ステップＳ２０では、第１ＣＨの上昇部について、５１２ポイントのフーリエ変換を行う。これによって、５１２の周波数ポイントについて、それぞれ実数部成分（Ｒｅ）と虚数部成分（Ｉｍ）とによって示されるフーリエ変換データが求められる。このフーリエ変換データは、実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）共に３２ビットの整数型で示される。
【００５３】
ステップＳ３０では、この実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）に対応する周波数が図６に示した周波数領域（Ａ〜Ｃ）のどの領域に属するかを判定する。ステップＳ４０では、ステップＳ３０において判定されたビット範囲のフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する。ステップＳ５０では、上昇部区間及び下降部区間共に全てのポイントについて終了したか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ６０へ処理を進め、否定判定される場合には、ステップＳ２０へ処理を移行し、上述した処理を繰り返し実行する。
【００５４】
ステップＳ６０では、８ＣＨ全て終了したか否かを判定し、全てのＣＨについて終了した場合には、ステップＳ７０へ処理を進め、ＲＡＭ３３に記憶させた８ＣＨ全てのフーリエ変換データに基づいて距離、相対速度、方位の算出を行う。一方、全てのＣＨについて終了していない場合には、ステップＳ２０へ処理を移行し、上述した処理を繰り返し実行する。
【００５５】
ステップＳ７０では、実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）からなるフーリエ変換データの複素ベクトルの絶対値、即ち、その複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出して、その周波数をピーク周波数として特定する。そして、上昇部区間と下降部区間の各ピーク周波数に対する組み合わせを判定する。
【００５６】
なお、フーリエ変換データは、３２ビットのうちの１６ビット分のビット範囲を抜き出したものであるため、振幅を求める際に補正する必要がある。この補正については、フーリエ変換データに対応する周波数に基づき、３２ビットのうち、どの上位ビットから下位ビットまでを抜き出したかを判定することができる。従って、その周波数の値から実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）を補正したうえで、その周波数の振幅を求める。
【００５７】
例えば、図４（ａ）に示す上昇部区間に３つのピーク周波数、図４（ｂ）に示す下降部区間に３つのピーク周波数が存在すると仮定する。このとき、上昇部区間の３つのピーク周波数に対して周波数の低い順に１，２，３の番号をつけ、下降部区間の３つのピーク周波数に対して周波数の低い順にａ、ｂ、ｃの符号を付ける。そして、周波数の低い順にピーク周波数の組み合わせを決定し、この組み合わせのピーク周波数から、上述した原理により距離を算出する。
【００５８】
なお、このピーク周波数の組み合わせでは、ピーク周波数の低い順に組み合わせを決定しているが、振幅の大きさを考慮してもよい。すなわち、周波数と振幅とを判定して組み合わせを決定することで、組み合わせの精度を向上することができる。一方、方位については、８ＣＨ分の実数部成分（Ｒｅ）及び虚数部成分（Ｉｍ）から位相を求め、その各ＣＨ間の位相差から方位を算出する。
【００５９】
このように、本実施形態におけるレーダ装置は、３２ビットからなるビット列で示されるフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶する際、そのデータに対応する周波数に応じて記憶対象とする１６ビット分のビット範囲を指定する。
【００６０】
これにより、反射物体までの距離、相対速度、方位等の正確な算出に必要なビット範囲に、記憶すべきフーリエ変換データのビット範囲が指定されるため、過度に高精度なフーリエ変換データをＲＡＭ３３に記憶することがなくなる。その結果、ＲＡＭ３３の記憶容量を抑えることができるため、大容量のＲＡＭを備えることなく、全てのフーリエ変換データを記憶することができる。
【００６１】
（変形例）
本実施形態では、レーダ装置１の検出可能な周波数帯域を複数の領域に分割し、その分割された周波数領域毎に、ＲＡＭ３３に記憶するビット範囲を設定しているが、フーリエ変換データに対応する周波数とビット範囲との対応関係を示すマップ等を予め用意し、そのマップに周波数を当てはめてビット範囲を導くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１の全体構成を表すブロック図である。
【図２】（ａ）は、送信波ｆｓを放射したときに、この送信波ｆｓの反射波である受信波ｆｒを受信した場合の受信信号の一例を示した図であり、（ｂ）は、混合器１４によって送信波ｆｓと受信波ｆｒとが混合された信号の一例を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１において反射物体の自車両に対する方位の測定原理を説明する図である。
【図４】（ａ）は、上昇部区間における３つのパワースペクトルの例を示した図であり、（ｂ）は、下降部区間における３つのパワースペクトルの例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる、信号処理部２０において実行される距離、相対速度、及び方位の算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係わる、レーダ装置１の検出するパワースペクトルの範囲を示した図である。
【図７】本発明の実施形態に係わる、周波数領域毎に記憶するビット範囲の設定例を示した図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置
１０ 送受信部
２０ 信号処理部
２３ ＦＦＴ
３０ マイクロコンピュータ
３３ ＲＡＭ
Claims (5)
- 基本信号に周波数変調を掛けた送信信号を生成し、この生成した送信信号を送信波として放射し、その反射波を受信信号として検出するレーダ手段と、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成手段と、
前記ビート信号に対してフーリエ変換処理を実行し、前記ビート信号に含まれる周波数毎のフーリエ変換データを所定ビット数からなるビット列として生成するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換データに対応する周波数に応じて、前記ビット列の中で記憶対象とすべき前記所定ビット数よりも少ないビット範囲を指定するビット範囲指定手段と、
前記ビット範囲指定手段によって指定されたビット範囲のビット列で示される前記フーリエ変換データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたフーリエ変換データに基づいて反射物体までの距離及び前記反射物体との相対速度を算出する算出処理とを実行する処理手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記レーダ手段は、前記反射波を受信信号として検出する複数の受信部を備え、
前記処理手段は、前記各受信部の検出した受信信号から生成したビート信号の位相差に基づいて前記反射物体の方位を算出することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。 - 前記ビット範囲指定手段は、前記周波数が高くなるにつれて、前記記憶部への記憶対象とするビット範囲を上位ビットから下位ビットへ向けてシフトすることを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
- 前記フーリエ変換手段は、実数部及び虚数部の２つのビット列からなるフーリエ変換データを生成し、
前記記憶部は、前記実数部及び虚数部の２つのビット列を記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーダ装置。 - 前記ビット範囲指定手段は、前記ビート信号に含まれ得る周波数帯域を複数の領域に分割し、この分割された周波数領域毎に前記記憶部への記憶対象とすべきビット範囲を予め指定し、前記フーリエ変換データに対応する周波数の属する周波数領域のビット範囲を前記記憶部への記憶対象とするビット範囲に指定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーダ装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292343A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Nec Engineering Ltd | Ｆｍ−ｃｗレーダー |
| JP2016102787A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-06-02 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | レーダ信号処理方法およびデバイス |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08160122A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | Ｆｍｃｗレーダ |
| JPH11133142A (ja) * | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Toyota Motor Corp | Ｆｍ−ｃｗレーダ |
| JP2000147101A (ja) * | 1998-11-04 | 2000-05-26 | Toyota Motor Corp | レーダ信号処理方法 |
| JP2000304848A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Japan Radio Co Ltd | 表示輝度処理装置 |
| WO2001013141A2 (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-22 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Neural network radar processor |
| JP2002014160A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Toyota Motor Corp | レーダ装置 |
| JP2002257928A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-11 | Murata Mfg Co Ltd | レーダ |
-
2003
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08160122A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | Ｆｍｃｗレーダ |
| JPH11133142A (ja) * | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Toyota Motor Corp | Ｆｍ−ｃｗレーダ |
| JP2000147101A (ja) * | 1998-11-04 | 2000-05-26 | Toyota Motor Corp | レーダ信号処理方法 |
| JP2000304848A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Japan Radio Co Ltd | 表示輝度処理装置 |
| WO2001013141A2 (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-22 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Neural network radar processor |
| JP2003507716A (ja) * | 1999-08-12 | 2003-02-25 | オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド | ニューラルネットワークレーダプロセッサ |
| JP2002014160A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Toyota Motor Corp | レーダ装置 |
| JP2002257928A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-11 | Murata Mfg Co Ltd | レーダ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292343A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Nec Engineering Ltd | Ｆｍ−ｃｗレーダー |
| JP2016102787A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-06-02 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | レーダ信号処理方法およびデバイス |
| US10416284B2 (en) | 2014-11-11 | 2019-09-17 | Infineon Technologies Ag | Method and device for processing radar signals |
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| Publication number | Publication date |
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