JP2006047282A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 到来波数推定処理の際に、信号処理部8に記憶しておいたビート周波数ごとのスレッショルドλTH1〜λTH256に基づいて雑音を考慮したスレッショルドλTHを設定し、このスレッショルドλTHに基づいて到来波の固有値λが信号空間の固有値λ1〜λLか雑音空間の固有値λL+1〜λKかを分別する。これにより、雑音を考慮に入れた上で、信号空間の固有値の数から到来波の数を正確に推定することができる。
【選択図】 図3
Description
RxxW=λW
そして、この数式の両辺にWHを掛け合わせることで、次式が導出される。
WHRxxW=λWHW=λ
このとき、λはウェイトWを掛けたときの出力電圧Poutの2倍に相当する。つまり、到来波の方向に指向性のヌル点(零点)が向けられ、到来波の方向の出力電圧Poutが最小値となるようなWが設定できた場合、すべての到来波からの信号を打ち消すことができるため、λは雑音に等しくなる。逆に、ヌル点が向けられない到来波がある場合には、ヌル点が向けられなかった到来波からの信号を打ち消すことができず、λは値を持つ。したがって、自己相関行列Rxxの固有値λを表すと、K本のアンテナそれぞれで得た受信データから求まる固有値λ1〜λKは次のような関係となる。
本発明の一実施形態を適用した車載用のレーダ装置をブロック構成を図1に示す。以下、この図を参照して本実施形態のレーダ装置の構成について説明する。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のレーダ装置は、第1実施形態に対して信号処理部8が実行する到来波数推定処理を変更したものであり、その他は第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態のレーダ装置は、第1実施形態に対して信号処理部8が実行する到来波数推定処理を変更したものであり、その他は第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態のレーダ装置は、第3実施形態と同様に、前回のサイクルの時に得られたターゲットの履歴情報に基づいて、前回のサイクルの時に並走していなかったターゲット同士が今回のサイクルの時に並走するかを予測し、その予測に基づいて到来波数Lを求めるものであるが、ここではスレッショルドλTHを下げることで、その予測に基づく到来波数推定を行う。
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態のレーダ装置は、第3実施形態とほぼ同様であるが、到来波数を任意の初期値(L=L0、例えばL0=2、3)に固定しておき、その初期値に基づいて仮の到来波数Lを求めると共に、受信パワーに基づいて仮の到来波数Lから実際の到来波数Lを最終的に求めるものである。
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態のレーダ装置は、第5実施形態に対して、図11に示した処理に変えて図12に示す処理を実行するものである。その他に関しては第5実施形態と同様であるため、説明を省略する。
S=(AHA)-1AH(Rxx−σ2I)A(AHA)-1
ただし、Sは信号(波源)相関行列、Aは方向行列、Rxxは到来波の受信データxi(t)の自己相関行列、Iは単位行列である。
上記第1〜第4実施形態では、車載用のレーダ装置を例に挙げて説明したが、他のレーダ装置に対しても本発明を適用することができる。ただし、高速で移動する車両に搭載され、かつ、高いデバイス性能が期待できない車載用のレーダ装置に本発明を適用すると特に好適である。
Claims (16)
- 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号生成手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記ビート信号の周波数であるビート周波数ごとのスレッショルド(λTH1〜λTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記固有値(λ)のスレッショルド(λTH)を設定するスレッショルド設定手段(200、210)を有し、該スレッショルド設定手段によって設定された前記スレッショルド(λTH1〜λTHn)に基づいて前記固有値(λ)を信号空間の固有値(λ1〜λL)と雑音空間の固有値(λL+1〜λLK)に分別し、前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号生成手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記ビート信号の位相ごとのスレッショルド(λTH1〜λTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記固有値(λ)のスレッショルド(λTH)を設定するスレッショルド設定手段(200、210)を有し、該スレッショルド設定手段によって設定された前記スレッショルド(λTH1〜λTHn)に基づいて前記固有値(λ)を信号空間の固有値(λ1〜λL)と雑音空間の固有値(λL+1〜λLK)に分別し、前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号生成手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記ビート信号の遅延時間ごとのスレッショルド(λTH1〜λTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記固有値(λ)のスレッショルド(λTH)を設定するスレッショルド設定手段(200、210)を有し、該スレッショルド設定手段によって設定された前記スレッショルド(λTH1〜λTHn)に基づいて前記固有値(λ)を信号空間の固有値(λ1〜λL)と雑音空間の固有値(λL+1〜λLK)に分別し、前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 前記到来波数推定手段は、前記送信信号の出力方位エリアごとのターゲット数の最大値(Lmax1、Lmax2・・・)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記到来波の数の最大値(Lmax)を設定する到来波最大値設定手段(300、310)を有し、前記到来波数推定を行うに際し、推定された到来波の数が前記到来波最大値設定手段によって設定された最大値を超える場合には、前記最大値を前記到来波の数と推定するようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のレーダ装置。
- 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記送信信号の出力方位エリアごとのターゲット数の最大値(Lmax1、Lmax2・・・)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記到来波の数の最大値(Lmax)を設定する到来波最大値設定手段(300、310)を有し、前記到来波の数の推定を行うに際し、推定された到来波の数が前記到来波最大値設定手段によって設定された最大値を超える場合には、前記最大値を前記到来波の数と推定するようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 前記ビート信号に基づいて、前記ターゲットの距離および相対速度を求め、それらを履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を有し、
前記到来波数推定手段は、前記履歴情報記憶手段に記憶された前記履歴情報から、今回の到来波推定の際における前記ターゲットの位置を予測するターゲット位置予測手段(400)を有し、該ターゲット位置予測手段により予測される前記ターゲットの位置から前記ターゲットの複数が並ぶか否かを予測し、その予測結果に基づいて前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のレーダ装置。 - 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)と、
前記ビート信号に基づいて、前記ターゲットの距離および相対速度を求め、それらを履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を有し、
前記到来波数推定手段は、前記履歴情報記憶手段に記憶された前記履歴情報から、今回の到来波推定の際における前記ターゲットの位置を予測するターゲット位置予測手段(400)を有し、該ターゲット位置予測手段により予測される前記ターゲットの位置から前記ターゲットの複数が並ぶか否かを予測し、その予測結果に基づいて前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 前記到来波数推定手段は、前記ターゲット位置予測手段により予測される前記ターゲットの位置から今回の到来波推定の際に並ぶと予測される前記ターゲットの数を求め、この数と前回の到来波推定の際に並んでいた前記ターゲットの数との差が、前記前回の到来波推定の際に推定された到来波の数と前記今回の到来波推定の際に推定された到来波の数との差と一致していない場合には、前記前記前回の到来波推定の際に推定された到来波の数に対して、前記今回の到来波推定の際に並ぶと予測される前記ターゲットの数と前回の到来波推定の際に並んでいた前記ターゲットの数との差を加算もしくは減算することで、前記到来波の数の推定を行うようになっていることを特徴とする請求項6または7に記載のレーダ装置。
- 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号生成手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記固有値算出手段で算出された固有値(λ)に基づいて前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130)と、
前記ビート信号に基づいて、前記ターゲットの距離および相対速度を求め、それらを履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記固有値(λ)のスレッショルド(λTH)を設定するスレッショルド設定手段(200、210)を有し、該スレッショルド設定手段によって設定された前記スレッショルド(λTH)に基づいて前記固有値(λ)を信号空間の固有値(λ1〜λL)と雑音空間の固有値(λL+1〜λLK)に分別し、前記到来波の数の推定を行うと共に、前記履歴情報記憶手段に記憶された前記履歴情報から、今回の到来波推定の際における前記ターゲットの位置を予測するターゲット位置予測手段(400)を有し、該ターゲット位置予測手段により予測される前記ターゲットの位置から前記ターゲットの複数が並ぶか否かを予測し、その予測結果に基づいて前記スレッショルド設定手段が設定する前記スレッショルド(λ)の値を調整するようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 送信アンテナ(4)を通じて送信信号を送信すると共に、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナ(5a)を介して複数の方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナ毎の受信信号から、前記送信信号を反射したターゲットからの到来波の方向の推定を行うレーダ装置において、
前記送信信号と前記受信信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するビート信号生成手段(6)と、
前記ビート信号に基づいて自己相関行列(Rxx)を算出する自己相関行列算出手段(110)と、
前記自己相関行列算出手段で算出された自己相関行列から固有値(λ)を算出する固有値算出手段(120)と、
前記到来波の数の推定を行う到来波数推定手段(130〜160)とを備え、
前記到来波数推定手段は、前記到来波の数の初期値(L0)を記憶し、該初期値に基づいて前記固有値(λ)を信号空間の固有値(λ1〜λL)と雑音空間の固有値(λL+1〜λLK)に分別することで仮の到来波数を推定する仮到来波数推定手段(130)と、
前記仮到来波数推定手段によって推定された仮の到来波数に基づいて前記到来波の方位(D1〜DL)を求める到来波方位検出手段(150)と、
前記到来波方向検出手段で求められた前記到来波の各方位での受信パワー(P1〜PL)を求める受信パワー検出手段(160)と、
前記受信パワーのスレッショルド(PTH)を設定するスレッショルド設定手段(710、720)とを有し、
前記受信パワー検出手段にて求められた前記受信パワーが前記スレッショルド設定手段にて設定された前記スレッショルドを超えているか否かを判定し、前記到来波のうち前記受信パワーが前記スレッショルドを超えているものの数を実際の到来波の数として、該実際の到来波の方位と受信パワーを検出するようになっていることを特徴とするレーダ装置。 - 受信パワー検出手段は、MUSIC法に基づき算出するMUSICスペクトルから前記受信パワーを求めるようになっていることを特徴とする請求項10に記載のレーダ装置。
- 前記受信パワー検出手段は、信号相関行列をS、方向行列をA、到来波の受信データxi(t)の自己相関行列をRxx、単位行列をIとした場合に、
(数1)
S=(AHA)-1AH(Rxx−σ2I)A(AHA)-1
により求められる前記信号相関行列Sの対角成分から前記受信パワーを求めるようになっていることを特徴とする請求項10または11に記載のレーダ装置。 - 前記ビート信号の周波数であるビート周波数ごとのスレッショルド(PTH1〜PTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記スレッショルド設定手段が前記受信パワーのスレッショルド(PTH)を設定するようになっていることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1つに記載のレーダ装置。
- 前記ビート信号の位相ごとのスレッショルド(PTH1〜PTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記スレッショルド設定手段が、前記受信パワーのスレッショルド(PTH)を設定するようになっていることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1つに記載のレーダ装置。
- 前記ビート信号の遅延時間ごとのスレッショルド(PTH1〜PTHn)を記憶していると共に、この記憶内容に基づいて、前記スレッショルド設定手段が前記受信パワーのスレッショルド(PTH)を設定するようになっていることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1つに記載のレーダ装置。
- 前記ビート信号に基づいて、前記ターゲットの距離および相対速度を求め、それらを履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を備えることを特徴とする請求項10ないし15のいずれか1つに記載のレーダ装置。
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