JP2008286647A - Peak position extraction device, peak position extraction method, and radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピーク位置抽出装置およびピーク位置抽出方法ならびにレーダ装置に関する。 The present invention relates to a peak position extraction apparatus, a peak position extraction method, and a radar apparatus.
ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などの信号解析を行う際、信号のピーク点を検出し、様々な処理を行うことがある。ピーク点の抽出方法としては、２次近似などの近似式を用いる方法、内挿法などが挙げられる。これらの方法では、波形の形状が理想状態に近い場合には、精度よくピーク点を計算することができる。しかしながら、波形の形状が理想状態からはずれて変形した形状では、波形上のピーク点しか検出することができない。したがって本来必要な信号とは、ずれた結果になることがある。そのため、これらの信号を制御などに用いた場合、ピーク変動を吸収できずにばらつきによってハンチングなどの誤制御につながるおそれがある。 When performing signal analysis such as FFT (Fast Fourier Transform), the peak point of the signal may be detected and various processes may be performed. Examples of peak point extraction methods include a method using an approximate expression such as quadratic approximation, an interpolation method, and the like. In these methods, when the waveform shape is close to the ideal state, the peak point can be calculated with high accuracy. However, if the waveform shape deviates from the ideal state, only the peak point on the waveform can be detected. Therefore, the result may deviate from the originally required signal. For this reason, when these signals are used for control or the like, peak fluctuations cannot be absorbed and there is a risk of erroneous control such as hunting due to variations.
ミリ波レーダ装置では、レーダのアンテナから左右にビームを出力し、前方の物標からの反射波を受信して、反射点および跳ね返りの大きさから、角度、距離および相対速度を算出している。このようなミリ波レーダ装置では、受信した信号の波形が、信号が最も大きくなるピーク点から横に広がるにつれて小さくなる理想状態の場合は、精度よく角度および距離を算出することができる。しかしながら、信号の波形が、極大となるピーク点が複数存在する形状、すなわち波形の山が複数存在する形状である場合は、角度および距離を精度よく算出することができない。このため、繰返して信号を受信して、受信した信号を処理する際に、信号の波形が理想状態から、極大となるピーク点が複数存在する形状に変化してしまうと、算出される物標の角度および距離にばらつきが発生してしまい、物標の検知遅れなど、レーダ装置から得られる物標の角度および距離に関する情報を用いる装置において、制御に影響を及ぼす。 The millimeter wave radar device outputs a beam from the radar antenna to the left and right, receives the reflected wave from the front target, and calculates the angle, distance, and relative velocity from the reflection point and the size of the bounce. . In such a millimeter wave radar apparatus, when the waveform of the received signal is in an ideal state that decreases as it spreads laterally from the peak point where the signal is the largest, the angle and distance can be calculated with high accuracy. However, when the signal waveform has a shape having a plurality of maximum peak points, that is, a shape having a plurality of waveform peaks, the angle and the distance cannot be accurately calculated. For this reason, when the signal is repeatedly received and the received signal is processed, if the waveform of the signal changes from an ideal state to a shape having a plurality of maximum peak points, the calculated target is calculated. Variation in the angle and distance of the target, and affects the control in an apparatus that uses information regarding the angle and distance of the target obtained from the radar device, such as detection delay of the target.
第１の従来の技術では、スキャン式レーダ装置において、反射されたビームのパワーのピークの数が複数であり、複数のピークが形成する山の数が複数である場合、ピークの両端の角度の幅の中心角度を物体の中心位置として検出している（たとえば特許文献１参照）。 In the first conventional technique, in the scanning radar apparatus, when the number of reflected power peaks is plural and the number of peaks formed by the plural peaks is plural, the angle of both ends of the peak is changed. The center angle of the width is detected as the center position of the object (see, for example, Patent Document 1).
第２の従来の技術では、レーダ装置において、探知用電波のビーム方向を探知角度範囲にわたって変化させるとともに、所定単位角度毎の反射信号強度のデータを検出し、同一距離における所定角度幅を平均化幅として、反射信号強度データを移動平均している。そして、反射強度信号分布データを求め、そのうち反射信号強度が最大となる方向を物標の方位として検知している（たとえば特許文献２参照）。 In the second conventional technique, in the radar device, the beam direction of the detection radio wave is changed over the detection angle range, the reflected signal intensity data for each predetermined unit angle is detected, and the predetermined angular width at the same distance is averaged. As the width, the reflected signal intensity data is moving averaged. Then, the reflection intensity signal distribution data is obtained, and the direction in which the reflection signal intensity is maximum is detected as the azimuth of the target (see, for example, Patent Document 2).
第３の従来の技術では、物標特定装置において、信号分布の最大値ピークを中心に２次近似式を算出し、この２次近似式に含まれる信号を１つの物標信号として特定している（たとえば特許文献３参照）。 In the third conventional technique, the target specifying device calculates a quadratic approximate expression around the maximum value peak of the signal distribution, and specifies a signal included in the quadratic approximate expression as one target signal. (For example, refer to Patent Document 3).
本来は１つのピークを有すべき波形の信号が、不所望に複数のピークを有する波形の信号に変化してしまったときに、前述の第１〜第３の従来の技術を用いるよりも、変化してしまった信号から、本来の信号のピークを精度よく求めることができる技術が望まれている。 When a waveform signal that should originally have one peak is undesirably changed to a waveform signal having a plurality of peaks, rather than using the first to third conventional techniques described above, There is a demand for a technique that can accurately determine the peak of an original signal from a signal that has changed.
したがって本発明の目的は、１つのピークを有すべき波形から不所望に複数のピークを有する波形に変化した信号について、本来の信号のピークを精度よく求めることができる波形解析におけるピーク抽出装置およびピーク抽出方法、ならびにこのピーク抽出装置を備えるレーダ装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a peak extraction apparatus in waveform analysis that can accurately determine the peak of an original signal for a signal that has changed from a waveform that should have one peak to a waveform that has an undesirably multiple peaks. It is an object of the present invention to provide a peak extraction method and a radar apparatus including the peak extraction device.
本発明（１）に従えば、ピーク位置抽出装置は、予め定める複数の測定位置において測定される信号について、３つの測定位置の組合せであり、かつ少なくとも１つの測定位置が他の組合せとは異なる複数の組合せについて、各組合せにおける測定位置の信号の強度の２次近似を行って、この２次近似における近似ピーク位置を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出した複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求めるピーク位置算出手段とを備える。
According to the present invention (1), the peak position extraction device is a combination of three measurement positions for signals measured at a plurality of predetermined measurement positions, and at least one measurement position is different from other combinations. Extraction means for performing a second order approximation of the intensity of a signal at a measurement position in each combination and extracting an approximate peak position in the second order approximation for a plurality of combinations;
Peak position calculating means for obtaining a position obtained by averaging a plurality of approximate peak positions extracted by the extracting means as a peak position.
本発明（３）に従えば、ピーク位置抽出方法は、予め定める複数の測定位置において測定される信号について、３つの測定位置の組合せであり、かつ少なくとも１つの測定位置が他の組合せとは異なる複数の組合せについて、各組合せについて測定位置における信号の強度の２次近似を行って、この２次近似における近似ピーク位置を抽出し、
抽出した複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求めるピーク位置算出手段とを備える。
According to the present invention (3), the peak position extraction method is a combination of three measurement positions for signals measured at a plurality of predetermined measurement positions, and at least one measurement position is different from other combinations. For a plurality of combinations, perform a second order approximation of the signal intensity at the measurement position for each combination, and extract an approximate peak position in this second order approximation,
Peak position calculating means for obtaining a position obtained by averaging a plurality of extracted approximate peak positions as a peak position.
本発明（５）に従えば、レーダ装置は、時間経過に伴って周波数が増加および減少する電磁波である送信波を放射方向を角変位させつつ送信し、送信波が目標物によって反射された反射波を受信し、送信波と反射波とを混合した混合信号に基づいて目標物の位置に関する情報を求めるレーダ装置であって、
送信波の周波数が増加する増加期間および送信波の周波数が減少する減少期間の混合信号の周波数に基づいて、相対距離および相対速度を求める手段と、
相対速度、相対距離、および予め定める基準方向と送信波の放射方向との成す角度に対する混合信号の信号レベルの分布を求める手段と、
相対速度と相対距離とが等しい混合信号の信号レベルの角度に対する分布を表す信号を出力する手段と、
前記出力手段からの信号が前記抽出手段に与えられる。
According to the present invention (5), the radar apparatus transmits a transmission wave, which is an electromagnetic wave whose frequency increases and decreases with the passage of time, while angularly changing the radiation direction, and the transmission wave is reflected by the target. A radar device that receives a wave and obtains information on the position of a target based on a mixed signal obtained by mixing a transmission wave and a reflected wave,
Means for determining a relative distance and a relative velocity based on the frequency of the mixed signal in an increase period in which the frequency of the transmission wave increases and a decrease period in which the frequency of the transmission wave decreases;
Means for determining a relative velocity, a relative distance, and a signal level distribution of the mixed signal with respect to an angle formed by a predetermined reference direction and a radiation direction of the transmission wave;
Means for outputting a signal representing a distribution with respect to the angle of the signal level of the mixed signal in which the relative velocity and the relative distance are equal;
A signal from the output means is supplied to the extraction means.
本発明に（１）よれば、抽出手段およびピーク位置算出手段における処理が実行されるので、信号の強度が不所望に変化したときであっても、１つのピーク位置を求めることができる。したがって、求めたピーク位置を用いた制御を行うときには、この制御を安定して行うことができるようになる。また抽出手段が、３つの測定位置の組合せであって、複数の組合せについて２次近似を行って近似ピーク値を抽出して、ピーク位置算出手段が複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求める。１つの２次近似によって、ピーク位置を求めるのではなく、複数の２次近似によってそれぞれ求めた近似ピーク位置を平均化することによってピーク位置を求めるので、信号の強度が不所望に変化したとしても結果としてピーク位置を精度よく求めることができる。 According to the present invention (1), since the processing in the extracting means and the peak position calculating means is executed, one peak position can be obtained even when the intensity of the signal changes undesirably. Therefore, when performing control using the obtained peak position, this control can be stably performed. The extraction means is a combination of three measurement positions, performs a second approximation for a plurality of combinations to extract approximate peak values, and the peak position calculation means peaks the positions obtained by averaging the plurality of approximate peak positions. Find as position. Since the peak position is obtained by averaging the approximate peak positions obtained by a plurality of secondary approximations instead of obtaining the peak position by one secondary approximation, even if the signal intensity changes undesirably. As a result, the peak position can be obtained with high accuracy.
また本発明（３）によれば、信号の強度が不所望に変化したときであっても、１つのピーク位置を求めることができる。したがって、求めたピーク位置を用いた制御を行うときには、この制御を安定して行うことができるようになる。また３つの測定位置の組合せであって、複数の組合せについて２次近似を行って近似ピーク値を抽出して、複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求める。１つの２次近似によって、ピーク位置を求めるのではなく、複数の２次近似によってそれぞれ求めた近似ピーク位置を平均化することによってピーク位置を求めるので、信号の強度が不所望に変化したとしても結果としてピーク位置を精度よく求めることができる。 Further, according to the present invention (3), even when the signal intensity changes undesirably, one peak position can be obtained. Therefore, when performing control using the obtained peak position, this control can be stably performed. Moreover, it is a combination of three measurement positions, a secondary approximation is performed on a plurality of combinations to extract approximate peak values, and a position obtained by averaging the plurality of approximate peak positions is obtained as a peak position. Since the peak position is obtained by averaging the approximate peak positions obtained by a plurality of secondary approximations instead of obtaining the peak position by one secondary approximation, even if the signal intensity changes undesirably. As a result, the peak position can be obtained with high accuracy.
また本発明に（５）よれば、まず相対距離と相対速度とを求め、次いで相対距離と相対速度と角度とに対する混合信号の信号レベルの分布を求め、この分布に基づいて目標物の位置または大きさを求める。送信波の電界強度が一定である場合、混合信号の信号レベルは、反射波の受信電界強度が増減するのに伴って増減する。ゆえに、上述のように混合信号の信号レベルに基づいて処理を行うことは、反射波の受信電界強度に基づいて処理を行うことと等しい。前記分布は、たとえば、同じ相対速度の目標物によって反射された反射波と送信波との混合信号を集め、相対距離および角度に対するこの混合信号の信号レベルの分布を求めることによって作成される。相対速度と相対距離とが等しい混合信号の信号レベルの角度に対する分布を表す信号を、前記抽出手段に与えることによって、不所望に前記分布を表す信号が変化しても、ピーク位置、すなわち目標物の位置を精度よく求めることができる。 According to the invention (5), first, the relative distance and the relative speed are obtained, and then the signal level distribution of the mixed signal with respect to the relative distance, the relative speed and the angle is obtained, and the position of the target or Find the size. When the electric field strength of the transmission wave is constant, the signal level of the mixed signal increases and decreases as the reception electric field strength of the reflected wave increases and decreases. Therefore, performing the processing based on the signal level of the mixed signal as described above is equivalent to performing the processing based on the received electric field strength of the reflected wave. The distribution is created, for example, by collecting mixed signals of reflected and transmitted waves reflected by a target of the same relative velocity and determining the signal level distribution of this mixed signal with respect to relative distance and angle. Even if the signal representing the distribution changes undesirably by providing the extraction means with a signal representing the distribution with respect to the angle of the signal level of the mixed signal having the same relative velocity and relative distance, the peak position, that is, the target Can be obtained with high accuracy.
図１は、本発明の実施の一形態のレーダ装置１の電気的構成を示すブロック図であり、図２は、車両１０にレーダ装置１を取り付けた状態を示す模式図である。レーダ装置１は、いわゆるＦＭ−ＣＷレーダ装置であり、レーダ装置１は、たとえば車両１０のフロントグリル内に設置される。レーダ装置１は、後述する送信アンテナ３から、指向性のある予め定める波長の電磁波を、送信波として、その放射方向を時間経過に伴って水平方向に角変位させつつ放射し、送信波が、先行車両などの目標物２０で反射されて戻ってきた反射波を、後述する受信アンテナ４によって受信して、目標物２０などを検出する。レーダ装置１は、オートクルーズコントロール（ＡＣＣ）装置およびブレーキアシストシステムにおいて先行車両を検出するために用いられたり、プリクラッシュセーフティ（ＰＳＣ）装置において先行、側方および後方車両などを検出するために用いられる。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a
レーダ装置１は、送信アンテナ３、受信アンテナ４、ＲＦ（Radio Frequency）モジュール５、変位装置６および信号処理装置７を含んで構成される。ＲＦモジュール５は、発振回路１１、局部発振器１２、方向性結合器１３、混合回路１４および増幅回路１５を含んで構成される。信号処理装置７は、ＦＦＴ回路２２、処理回路２３を含んで構成される。送信および受信アンテナ４およびＲＦモジュール５は、センサ装置８として、単一筺体に収納される。レーダ装置１から出力される信号は、このレーダ装置１に関連して設けられるアプリケーション装置のＥＣＵ（Electrical Control Unit）６に与えられる。
The
送信および受信アンテナ４は、指向性の強いアンテナであり、送信アンテナ３の主ローブのビーム幅θｂはたとえば約２度〜３度である。送信アンテナ３は、たとえば車両の進行方向前方に電磁波を放射することができる位置に設置される。また受信アンテナ４は、車両の進行方向前方からの電磁波を受信することができる位置に設置される。このような位置は、たとえば、車両の車体前方のフロントグリル内である。この送信および受信アンテナ３，４は、単一のアンテナを共用する構成によって実現されてもよい。
The transmitting and receiving
発振回路１１は、約７５０ＨｚのＦＭ周波数に応じて電圧が増減する発振信号を生成して、局部発振器１２に与える。局部発振器１２は、発振信号の電圧に対応した周波数の局部発振信号を生成する。局部発振信号は、局部発振器１２から方向性結合器１３を介して送信アンテナ３に与えられる。局部発振信号は、たとえば周波数が経時的に偏移する交流電力信号であり、その強度は常に一定である。送信アンテナ３は、局部発振信号と同一周波数の電磁波である送信波をビーム状に放射する。この送信波は、車両の走行方向前方の目標物によって反射されて、反射波として戻る。反射波は、目標物とレーダ装置１との相対距離に対応して遅延し、また目標物とレーダ装置１との相対速度に対応して周波数が偏移する。
The oscillation circuit 11 generates an oscillation signal whose voltage increases or decreases according to the FM frequency of about 750 Hz, and supplies the oscillation signal to the
受信アンテナ４は、反射波および雑音成分を含む電磁波を受信して、その電磁波の受信電界強度を表す受信信号を混合回路１４に導出する。受信信号の信号レベルは、受信電界強度のレベルに比例して増加する。混合回路１４には、受信信号の他に、局部発振器１２からの局部発振信号が、方向性結合器１３を介して与えられる。混合回路１４は、局部発振信号と受信信号とを混合して、両信号の混合信号であるビート信号を生成する。このビート信号は、増幅回路１５で増幅された後に、ＦＦＴ回路２２に与えられる。
The receiving
ＦＦＴ回路２２は、まず、予め定める観測開始時刻から、ビート信号の信号レベルを、時間経過に伴って予め定める回数Ｎ（Ｎは、自然数）だけサンプリングして、Ｎ個の信号レベル値Ｌ１〜ＬＮを得る。このサンプリングは、予め定める周期で繰返される。したがって、予め定める複数の測定位置における信号の強度を繰り返して測定することによってビート信号が得られることとなり、前記信号の強度は、信号のレベル値Ｌ１〜ＬＮで表されることとなる。上述のサンプリングの回数Ｎは、たとえば１２８回に選ばれる。次いで、ビート信号の信号レベル値Ｌ１〜ＬＮを周波数変換することによって、観測開始時刻でのビート信号の信号レベルの周波数成分を、周波数軸上のＮ点の観測点の周波数ｆ１〜ｆＮ毎に得る。前記観測点は、測定位置である。ＦＦＴ回路２２は、たとえば周波数変換の演算を行う演算回路で実現され、上述のビート信号の周波数成分は、ビート信号の信号レベル値Ｌ１〜ＬＮを用いたフーリエ変換によって得られる。各周波数の周波数成分は、処理回路２３に与えられる。
First, the
変位装置６は、送信波が予め定める走査速度で予め定める走査範囲θｓを走査するように、送信波の放射方向を周期的に角変位させる。送信波は、たとえば、地表に平行に角変位され、走査範囲θｓを周期的に走査するものとする。走査範囲θｓは、たとえば、基準方向から測定角度が増加する方向および減少する方向にそれぞれ１０度〜１５度の範囲であり、全体で２０度〜３０度の範囲であるとする。測定角度は、送信波の放射方向と予め基準方向との成す角度である。
The
たとえば、変位装置６は、センサ装置８全体をモータ等を用いて機械的に角変位させることによって、送信波の放射方向を角変位させる。また、変位装置６は、送信および受信アンテナ３，４だけを機械的に角変位させる構造であってもよい。さらにまた、送信波の放射方向の角変位は、上述の機械的手法だけでなく、電気的手法を用いてもよい。電気的手法としては、たとえば、送信アンテナ３としてフェイズドアレイアンテナを用い、フェイズドアレイアンテナの各アンテナ素子から放射される電磁波の位相差を変更することによって、放射ビームの方向を変更する手法が挙げられる。
For example, the
処理回路２３には、ＦＦＴ回路２２から、ビート信号の信号レベルの各周波数の周波数成分が与えられ、変位装置６から、送信波の測定角度が与えられる。本実施形態では、基準方向を、車両の車軸に垂直であってかつ地表と平行な前方方向であるとする。処理回路２３は、測定角度と周波数とに対するビート信号の信号レベルの分布を求め、その分布に基づいて、目標物の位置および大きさを算出する。さらに、ビート信号の周波数に基づいて、目標物と車両との相対距離および相対速度を算出する。処理回路２３は、ピーク抽出装置であり、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって実現され、演算処理装置とメモリとを含んで構成される。前記メモリには、予め定める処理プログラムが記憶され、演算処理装置によって前記処理プログラムを実行することによって、処理回路２３は抽出手段およびピーク位置算出手段として機能して、本発明の実施の一形態のピーク抽出方法を実行する。
A frequency component of each frequency of the signal level of the beat signal is given from the
ＥＣＵ９は、処理回路２３から目標物の位置および大きさが与えられ、それらに基づいて、車両の挙動を制御する。たとえば、ＥＣＵ９は、目標物が車両の走行の妨げになるか否かを判定し、妨げになると判定されたとき、車両の部品を制御して、目標物を回避するための回避動作を行う。
The ECU 9 is given the position and size of the target from the
図３は、送信および受信アンテナ３，４の指向性を表すグラフである。このグラフの縦軸は電界強度（単位ｄＢ）であり、横軸は放射方向である。このグラフでは、放射方向を、アンテナの最大放射方向を０度として、時計まわりに増加するものとする。送信および受信アンテナ３，４は、主ローブ４１が副ローブ４２の数倍以上に大きくなるような指向特性を有する。送信波のビーム幅θｂは、主ローブ４１を表す曲線上で、最大放射方向の電界強度Ｅｐから３ｄＢ低い電界強度Ｅｍに相当する点ｐｂ１，ｐｂ２間の幅である。
FIG. 3 is a graph showing the directivity of the transmitting and receiving
以下に、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の挙動を説明するために、送信波および反射波ならびにビート信号の挙動を詳細に説明する。図４（１）は、送信波および反射波の周波数の経時偏移を説明するためのグラフである。実線５１は送信波の周波数の経時偏移を表し、実線５２は、実線５１の送信波が目標物によって反射されて戻った反射波の周波数の経時偏移を表す。
In the following, in order to explain the behavior of the FM-CW radar device, the behavior of the transmitted wave, the reflected wave, and the beat signal will be described in detail. FIG. 4A is a graph for explaining the temporal shift of the frequency of the transmitted wave and the reflected wave. A
送信波の周波数は、予め定める中心周波数Ｆ０を中心として、予め定める変調幅δｆだけ、予め定める掃引周期Ｗ１で周期的に増減するように偏移される。この偏移形態としては、三角波スイープ、鋸波スイープ、およびｓｉｎ波スイープが挙げられる。本実施形態では、三角波スイープさせている。具体的には、送信波の周波数は、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの増加期間Ｗ２で予め定める最小周波数ｆｍｉｎから予め定める最大周波数ｆｍａｘまで時間経過に比例して増加し、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの減少期間Ｗ３で最大周波数ｆｍａｘから最小周波数ｆｍｉｎまで時間経過に比例して減少する。最大および最小周波数ｆｍａｘ，ｆｍｉｎは、それぞれ中心周波数Ｆ０から変調幅δｆの半分の周波数だけ増加および減少した周波数である。中心周波数Ｆ０はたとえば６０ＧＨｚであり、変調幅δｆは、たとえば７５ＭＨｚである。このときの送信波の振動周波数はたとえば７５０Ｈｚであり、掃引周期Ｗ１はたとえば１．３ｍ秒である。増加および減少期間Ｗ２，Ｗ３の長さは同一であって掃引周期Ｗ１の半分の時間である。また周波数の増加および減少の各時間変化率の絶対値は等しい。 The frequency of the transmission wave is shifted around the predetermined center frequency F0 so as to periodically increase or decrease by a predetermined modulation width δf with a predetermined sweep period W1. Examples of the shift form include a triangular wave sweep, a sawtooth wave sweep, and a sin wave sweep. In this embodiment, a triangular wave is swept. Specifically, the frequency of the transmission wave increases in proportion to the passage of time from a predetermined minimum frequency fmin to a predetermined maximum frequency fmax in an increase period W2 from time t0 to time t2, and from time t2 to time t4. In the decrease period W3, the frequency decreases from the maximum frequency fmax to the minimum frequency fmin in proportion to the passage of time. The maximum and minimum frequencies fmax and fmin are frequencies increased and decreased from the center frequency F0 by a half frequency of the modulation width δf, respectively. The center frequency F0 is, for example, 60 GHz, and the modulation width δf is, for example, 75 MHz. At this time, the vibration frequency of the transmission wave is, for example, 750 Hz, and the sweep cycle W1 is, for example, 1.3 milliseconds. The lengths of the increase and decrease periods W2 and W3 are the same and are half the time of the sweep cycle W1. Also, the absolute values of the rate of time change of frequency increase and decrease are equal.
上述の送信波の放射時刻から該送信波の反射波の受信時刻までの遅延時間Ｗ４は、目標物とレーダ装置１との相対距離に比例して増加する。また、送信波の最大および最小周波数ｆｍａｘ，ｆｍｉｎと、反射波の最大および最小周波数ｆｍａｘａ，ｆｍｉｎａとの周波数差δｆｃｗは、目標物とレーダ装置１との相対速度に比例して増加する。ゆえに、反射波の周波数偏移の挙動は、周波数の偏移タイミングが遅延時間Ｗ４だけ送信波の周波数の偏移タイミングから遅延する点と、最大および最小周波数ならびに中心周波数が周波数差δｆｃｗだけ変化する点が異なり、周波数の時間変化率、変調幅δｆ、および掃引周期Ｗ１は等しい。ゆえに反射波は、周波数増加の開始時刻ｔ１から時刻ｔ２を経て減少開始時刻ｔ３まで時間経過に比例して増加し、減少開始時刻ｔ３から時刻ｔ４を経て減少終了時刻ｔ５まで時間経過に比例して減少する。時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５は、それぞれ送信波の周波数偏移の時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４から遅延時間Ｗ４だけ遅れた時刻である。
The delay time W4 from the transmission time of the transmission wave to the reception time of the reflected wave of the transmission wave increases in proportion to the relative distance between the target and the
図４（２）は、図４（１）に示す送信波および反射波を混合して生成されるビート信号を表すグラフである。ビート信号のビート周波数は、反射波の周波数増加の開始時刻ｔ１から送信波の周波数減少の開始時刻ｔ２まで、増加期間Ｗ２のビート周波数Ｆｕｐを保ち、反射波の周波数減少の開始時刻ｔ３から送信波の周波数減少の終了時刻ｔ１４まで、減少期間Ｗ３のビート周波数Ｆｄｎを保つ。増加期間Ｗ２に得られるビート信号をビート信号Ｂｕｐｎ、減少期間Ｗ３に得られるビート信号をビート信号Ｂｄｎｎとする。ｎは、１以上の任意の整数である。 FIG. 4 (2) is a graph showing a beat signal generated by mixing the transmission wave and the reflected wave shown in FIG. 4 (1). The beat frequency of the beat signal is maintained at the beat frequency Fup of the increase period W2 from the start time t1 of the frequency increase of the reflected wave to the start time t2 of the frequency decrease of the transmission wave, and is transmitted from the start time t3 of the frequency decrease of the reflected wave. The beat frequency Fdn of the decrease period W3 is maintained until the frequency decrease end time t14. The beat signal obtained during the increase period W2 is referred to as a beat signal Bupn, and the beat signal obtained during the decrease period W3 is referred to as a beat signal Bdnn. n is an arbitrary integer of 1 or more.
ビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎのビート周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎは、送信波と反射波とのうなり周波数であって、目標物とレーダ装置１との相対距離および相対速度が大きいほど大きくなる。また、局部発信信号の信号レベルは常に予め定めるレベルを保ち、受信信号の信号レベルは反射波の受信電界強度の経時変化に対応して変動する。このため、ビート信号は、反射波の受信電界強度の経時変化に対応して信号レベルが変化する脈動信号であり、信号レベルの交流成分の振幅の変化は、反射波の受信電化強度の経時変化に対応する。
The beat frequencies Fup and Fdn of the beat signals Bupn and Bdnn are beat frequencies of the transmission wave and the reflected wave, and increase as the relative distance and relative speed between the target and the
図５および図６は、測定角度および周波数に対する増加期間のビート信号Ｂｕｐｎの信号レベルの分布を表すグラフである。このグラフは、相互に直交する３本の軸線を有し、図面上で横方向の軸が測定角度を表し、奥行き方向の軸が周波数を表し、縦方向の軸がビート信号の信号レベルを表す。測定角度を表す軸と周波数を表す軸とによって規定される基準平面内の或る点から分布を表す曲面６１までの高さが、ビート信号の信号レベルの周波数成分に相当する。測定角度および周波数に対する減少期間のビート信号Ｂｄｎｎの信号レベルの分布は、雑音およびマルチパス妨害等の影響がなければ、その減少期間の直前の増加期間のビート信号Ｂｕｐｎの分布とほぼ等しい。
5 and 6 are graphs showing the signal level distribution of the beat signal Bupn in the increasing period with respect to the measurement angle and frequency. This graph has three axes orthogonal to each other. In the drawing, the horizontal axis represents the measurement angle, the depth axis represents the frequency, and the vertical axis represents the signal level of the beat signal. . The height from a certain point in the reference plane defined by the axis representing the measurement angle and the axis representing the frequency to the
信号レベルは局部的に増加しており、信号レベルの極大点を含む部分が、目標物によって反射された反射波に対応する。この部分を、注目部分５５と称する。目標物が１つであるときには、図５に示すように注目部分５５は１つであり、目標物が２つであれば、注目部分５５は図６に表すように２つある。すなわち、反射波に干渉等がない場合、分布を表す曲面には、注目部分５５が、目標物の数と同数だけある。注目部分の角度範囲内には、レーダ装置１から見て目標物の中心がある方向と基準方向との成す角度がある。
The signal level increases locally, and the portion including the maximum point of the signal level corresponds to the reflected wave reflected by the target. This part is referred to as a
このように、測定角度および周波数を変数として受信電界強度の分布を求めると、ビート信号の信号レベルは、レーダ装置１から目標物の中心に向かう方向およびビート信号の周波数によって定められる範囲で局部的に増加する。したがって、この分布を表す曲面６１の注目部分５５の位置および形状に基づいて、目標物の中心の位置および目標物の大きさを求めることができる。
As described above, when the distribution of the received electric field strength is obtained using the measurement angle and the frequency as variables, the signal level of the beat signal is locally within a range determined by the direction from the
以下に、ビート信号の周波数の偏移と送信波の放射方向の角変位との関係を説明する。図７は、送信波の周波数の経時変化を表すグラフである。ビート信号の周波数に送信波の放射方向の角変位の影響が加わらないようにするために、ＦＦＴ回路２２によってサンプリングするべきビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎを得る間、送信波の放射方向は固定されていることが好ましい。このために、たとえば、掃引周期Ｗ１の整数倍の期間Ｗ１１内に、変位装置６によって送信波の放射方向を角変位させ、期間Ｗ１１終了後の期間Ｗ１２に、受信アンテナ４と混合回路１４と増幅回路１５とによって、ビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎを得る。送信波は、期間Ｗ１１，Ｗ１２にわたって連続して放射されていてもよく、期間Ｗ１２だけ放射されるようにしてもよい。
Hereinafter, the relationship between the frequency shift of the beat signal and the angular displacement in the radial direction of the transmission wave will be described. FIG. 7 is a graph showing the change over time of the frequency of the transmission wave. In order to prevent the influence of the angular displacement in the radiation direction of the transmission wave from being added to the frequency of the beat signal, the radiation direction of the transmission wave is fixed while the beat signals Bupn and Bdnn to be sampled are obtained by the
本実施形態では、期間Ｗ１１は掃引周期Ｗ２の４倍であり、期間Ｗ１２は掃引周期Ｗ２と等しいとする。前述のサンプリングの観測開始時刻は、たとえば期間Ｗ１２の開始時刻に相当し、観測開始時刻の周期は、期間Ｗ１１，Ｗ１２の和と等しい。期間Ｗ１１内の放射方向の角変位量は、たとえば送信波のビーム幅θｂよりも小さく、たとえば１．７度である。送信波の放射方向を電気的手法によって変更する場合は、このような手順で送信波の放射方向を変更するとよい。 In the present embodiment, the period W11 is four times the sweep cycle W2, and the period W12 is equal to the sweep cycle W2. The above-described sampling observation start time corresponds to, for example, the start time of the period W12, and the period of the observation start time is equal to the sum of the periods W11 and W12. The amount of angular displacement in the radial direction within the period W11 is, for example, 1.7 degrees smaller than the beam width θb of the transmission wave, for example. In the case where the radiation direction of the transmission wave is changed by an electrical method, the radiation direction of the transmission wave may be changed by such a procedure.
また、送信波の放射方向をモータなどを用いた機械的手法によって変更する場合、モータを停止させるときにモータに負荷がかかる。このため、モータにかかる負荷を減少させるために、送信波の周波数の偏移に影響を与えない程度の角速度で、送信波の放射方向を常に角変位させてもよい。たとえば、送信波の周波数が最小周波数から最大周波数に至り再び最初周波数に戻るまでの掃引を複数回繰返す間に、送信波の放射方向を前記角変位量だけ角変位させる。受信アンテナ４と混合回路１４と増幅回路１５とは、この複数回の掃引のうちのいずれか１回において、ビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎを取得する。本実施形態では、掃引の回数をたとえば５回とする。これによって、モータに負荷をかけることなく、ビート信号に送信波の放射方向の角変位に起因する影響が加わることを防止することができる。
In addition, when the radiation direction of the transmission wave is changed by a mechanical method using a motor or the like, a load is applied to the motor when the motor is stopped. Therefore, in order to reduce the load applied to the motor, the radiation direction of the transmission wave may always be angularly displaced at an angular velocity that does not affect the frequency shift of the transmission wave. For example, the radiation direction of the transmission wave is angularly displaced by the amount of angular displacement while the sweep of the transmission wave from the minimum frequency to the maximum frequency and returning to the initial frequency is repeated a plurality of times. The
図８は、レーダ装置１の信号処理動作を説明するためのフローチャートである。レーダ装置１が起動されると、ステップａ１からステップａ２に進む。ステップａ２では、まず、変位装置６が、送信波の放射方向を、基準方向から測定角度θｎだけずれた方向に変更する。ｎは、０以上の任意の整数である。次いで、発振回路１１と局部発振器１２と送信アンテナ３とによって、送信波を放射させる。ステップａ３では、受信アンテナ４が電磁波を受信して受信信号を生成し、受信信号を混合回路１４に与えて、ビート信号を生成させる。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the signal processing operation of the
ステップａ４では、ＦＦＴ回路２２が、ビート信号のサンプリング処理および周波数変換処理を行い、ビート信号の信号レベルの周波数ｆ１〜ｆＮの周波数成分を求める。周波数変換処理は、サンプリング時刻を変数とする信号レベルＬ１〜ＬＮを、周波数を変数として並べ直し、分布を求めるための処理である。周波数変換処理には、具体的には、たとえばＮ点の高速フーリエ変換法が用いられる。フーリエ変換の点数Ｎは、たとえば１２８点である。式（１）は、測定角度が角度θｎである観測開始時刻ｔａｍにおける周波数変換処理において、周波数ｆ１〜ｆＮのうちの任意の周波数ｆｎの周波数成分ｃｎ（ｔａｍ）を得るための高速フーリエ変換法の変換式である。得られた周波数成分ｃ１（ｔａｍ）〜ｃＭ（ｔａｍ）と測定角度θｎとは、相互に対応づけられて、たとえば処理回路２３内部のメモリに記憶される。
In step a4, the
ステップａ５では、ステップａ２〜ａ４の動作がＮ回実行されたか否かを判定する。実行回数がＮ回未満であるとき、ステップａ５からステップａ２に戻り、変位装置６によって測定角度θｎを予め定める前記角変位量だけ増加させて、ステップａ２〜ａ４の処理を繰返す。実行回数Ｎは、たとえば２２回である。実行回数がＮ回以上であるとき、ステップａ５からステップａ６に進む。ステップａ２〜ａ５の処理動作は、この処理動作中に目標物が移動したために相対距離を補正しなければならなくなることを防止することができる程度の時間内に実行される。この時間は、たとえば０．１秒である。
In step a5, it is determined whether or not the operations in steps a2 to a4 have been executed N times. When the number of executions is less than N, the process returns from step a5 to step a2, and the
ステップａ６，ａ７では、処理回路２３が、ビート信号の信号レベルの分布の極大点を検出する手段として動作する。この動作を、図９を用いて説明する。図９は、図５に示す分布を表すグラフを簡略化して表したものである。まずステップａ６で、処理回路２３は、増加期間および減少期間のビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎそれぞれについて個別に、ステップａ２〜ａ５の処理によって得られた全ての信号レベルの周波数成分のうちで、測定角度が等しい周波数成分を用いて、周波数に対するビート信号の信号レベルの分布を表す曲線の極大点の周波数を求める。
In steps a6 and a7, the
この処理は、模式的には、まず、基準平面に垂直で奥行き方向の軸に平行でありかつ横方向の軸上で測定角度θｘを表す点を通る平面によって、分布を表す曲面６１を切取り、その断面を表す曲線６２を求める。図１０は、或る測定角度θｘにおける周波数に対するビート信号の信号レベルの分布を表すグラフであり、上述の断面に相当する。次いで、この曲線６２の極大点の信号レベルＬｐを探す。極大点の信号レベルＬｐは、たとえば、予め定める基準レベル以上であって、その信号レベルに対応する測定角度を中心とした予め定める角度範囲内の測定角度に対応する信号レベルのうちで最大のものであるとする。最後に、得られた信号レベルＬｐの点の周波数を、極大点の周波数ｆｐとして取得する。この処理を、たとえば前記角変位量単位で測定角度θｘを増減させて、各測定角度毎に行う。
In this process, first, a
次いで、ステップａ７では、増加期間および減少期間のビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎそれぞれについて個別に、ステップａ２〜ａ５の処理によって得られた全ての信号レベルの周波数成分のうちで、ステップａ６で得られた極大点の周波数ｆｐに対応する周波数成分を用いて、測定角度に対するビート信号の信号レベルの分布を表す曲線の極大点の測定角度を求める。この処理は、模式的には、まず、前記分布を表す曲面６１を、基準平面に垂直で横方向の軸に平行でありかつ奥行き方向の軸上で極大点の周波数ｆｐを表す点を通る平面で切取り、その断面を表す曲線５３を求める。図１１は、極大点の周波数ｆｐにおける測定角度に対するビート信号の信号レベルの分布を表すグラフであり、上述の断面に相当する。次いで、この曲線５３上で、信号レベルが前記信号レベルＬｐである点を探し、その点の測定角度を取得する。ステップａ７の処理は、極大点が複数得られている場合、各極大点毎に行う。
Next, in step a7, the maximum obtained in step a6 among the frequency components of all signal levels obtained by the processing in steps a2 to a5 individually for each of the beat signals Bupn and Bdnn in the increase period and the decrease period. Using the frequency component corresponding to the frequency fp of the point, the measurement angle of the maximum point of the curve representing the distribution of the signal level of the beat signal with respect to the measurement angle is obtained. In this process, first, a
ステップａ８では、処理回路２３が、ビート信号の信号レベルの分布を表す曲面の注目部分を抽出する手段として動作する。このために処理回路２３は、目標物が存在する角度範囲を求める。レーダ装置１から見て目標物が存在する角度範囲は、レーダ装置１と対面する目標物の面の水平方向の一方端部に送信波が当たったときの測定角度θＬと、前記面の水平方向の他方端部に送信波が当たったときの測定角度θＲとを両端とする範囲であるとする。この角度範囲は、図５，図６および図９のグラフの注目部分の角度範囲に相当する。
In step a8, the
具体的には、まず、処理回路２３は、増加期間および減少期間のビート信号Ｂｕｐｎ，Ｂｄｎｎそれぞれについて個別に、ステップａ６で得られた極大点の周波数ｆｐにおける測定角度に対する信号レベルの分布に基づいて、角度範囲の両端の測定角度θＬ，θＲを探す。この測定角度θＬ，θＲは、具体的には、図１１に示すように、極大点の信号レベルＬｐよりも予め定める基準レベルΔＬだけ小さい信号レベルＬｂに対応する測定角度であるとする。基準レベルΔＬは、たとえば１０ｄＢ〜２０ｄＢである。
Specifically, first, the
次いで、処理回路２３は、角度範囲の角度幅Δθａを求める。角度幅Δθａは、たとえば式（２）に示すように、測定角度θＲから測定角度θＬを減算した差である。さらに、処理回路２３は、角度範囲の中心角度θｍを求める。中心角度θｍは、たとえば式（３）に示すように、測定角度θＬ，θＲの中間の角度である。角度幅Δθａと中心角度θｍとは、その算出に用いられた極大点の信号レベルＬｐおよび周波数ｆｐに対応づけられて、処理回路２３が備えるメモリに記憶される。ステップａ８の処理は、極大点が複数ある場合、各極大点毎に行う。
Δθａ＝θＲ−θＬ …（２）
θｍ＝（θＲ−θＬ）／２＋θＬ …（３）
Next, the
Δθa = θR−θL (2)
θm = (θR−θL) / 2 + θL (3)
角度幅Δθａがビーム幅θｂ未満である場合、角度幅Δθａは、送信アンテナ３のアンテナ特性に基づいて定められる基準角度幅θｃを変数として増減する値になると考えられる。基準角度幅θｃは、図３の主ローブ４１を表す曲線上で、最大放射方向の電界強度Ｅｐから予め定める電界強度ΔＬだけ低い電界強度Ｅｎに相当する点ｐｂ３，ｐｂ４間の幅である。実験的には、角度幅Δθａは、基準角度幅θｃとほぼ等しくなった。
When the angular width Δθa is less than the beam width θb, the angular width Δθa is considered to be a value that increases or decreases using the reference angular width θc determined based on the antenna characteristics of the transmission antenna 3 as a variable. The reference angle width θc is a width between points pb3 and pb4 corresponding to an electric field intensity En lower by a predetermined electric field intensity ΔL than the electric field intensity Ep in the maximum radiation direction on the curve representing the
再び図８を参照して、ステップａ９では、処理回路２３が判定手段として働き、増加期間および減少期間のビート信号の信号レベルの分布毎に、ステップａ８で求められた角度範囲が相互に重複するか否かを判定する。角度範囲が重複するとき、ステップａ９からステップａ１０に進み、重複しないとき、ステップａ９からステップａ１１に進む。ステップａ１０では、処理回路２３は、重複する複数の角度範囲の極大点に基づいて、角度範囲を再設定し、前記複数の角度範囲を１つにする。再設定後、ステップａ１０からステップａ１１に進む。
Referring to FIG. 8 again, in step a9, the
ステップａ６〜ａ１０の処理によって、増加期間および減少期間のビート信号それぞれについて、該ビート信号の分布の極大点のデータの変数として、極大点の周波数ｆｐおよび信号レベルＬｐならびに該極大点を含む角度範囲の角度幅Δθａおよび中心角度θｍが得られる。この極大点のデータは、その極大点を含む注目部分を極大点を通り角度を表す軸に平行に切取った断面を表す曲線形状を表すものである。表１は、増加期間および減少期間のビート信号の極大点Ｐｕｐ１〜Ｐｕｐ３，Ｐｄｎ１〜Ｐｄｎ３のデータの一例を表す。 As a result of the processing of steps a6 to a10, for each of the beat signals in the increase period and the decrease period, the frequency fp and the signal level Lp of the maximum point and the angular range including the maximum point are used as the variables of the maximum point data of the beat signal distribution. The angle width Δθa and the center angle θm are obtained. The data of the local maximum point represents a curved shape representing a cross section obtained by cutting a target portion including the local maximum point through the local maximum point and parallel to the axis representing the angle. Table 1 shows an example of data of the maximum points Pup1 to Pup3 and Pdn1 to Pdn3 of the beat signal during the increase period and the decrease period.
ステップａ１１では、処理回路２３は、同じ目標物からの反射波を表す増加および減少期間の分布の注目部分を組合せる。このために処理回路２３は、増加期間のビート信号Ｂｕｐｎの各極大点Ｐｕｐｉのデータと、減少期間のビート信号Ｂｄｎｎの各極大点Ｐｄｎｉのデータとを比較して、基準平面上でほぼ同じ位置にありかつ形状がほぼ等しい注目部分の極大点のデータの組合せを、同じ目標物から反射波を表す注目部分の極大点のデータとして選ぶ。ｉは任意の自然数である。
In step a11, the
たとえば、まず、任意の極大点Ｐｕｐｉ、Ｐｕｐｉを選択し、その周波数ｆｐの差、信号レベルＬｐの差、角度範囲の中心角度θｍの差、および角度幅Δθａの差をそれぞれ求める。次いで、周波数ｆｐの差が予め定める第１基準値未満であるか否か、信号レベルＬｐの差が予め定める第２基準値未満であるか否か、角度範囲の中心角度θｍの差が予め定める第３基準値未満であるか否か、および角度幅Δθａの差が予め定める第４基準値未満であるか否かをそれぞれ調べる。 For example, first, arbitrary maximum points Pupi and Pupi are selected, and a difference in frequency fp, a difference in signal level Lp, a difference in center angle θm of an angle range, and a difference in angle width Δθa are obtained. Next, whether the difference in the frequency fp is less than a predetermined first reference value, whether the difference in the signal level Lp is less than a predetermined second reference value, or the difference in the center angle θm of the angle range is determined in advance. Whether the difference is less than the third reference value and whether the difference in the angle width Δθa is less than a predetermined fourth reference value are checked.
全ての差がその基準値未満であるとき、極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉを個別に含む２つの注目部分の形状が類似しているとみなし、それら注目部分が同じ目標物からの反射波を表するものであると判定する。いずれか１つの差がその基準値以上であるとき、極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉを個別に含む２つの注目部分の形状が異なると見なし、それら注目部分が同じ目標物からの反射波を表していないと判定する。 When all the differences are less than the reference value, it is considered that the shapes of the two target portions including the maximum points Pupi and Pdni are similar to each other, and the target portions represent the reflected waves from the same target It is determined that When any one of the differences is equal to or greater than the reference value, it is considered that the shapes of the two target portions individually including the local maximum points Pupi and Pdni are different, and the target portions do not represent the reflected wave from the same target. judge.
この判定を、たとえば、極大点の周波数ｆｐの差が予め定める値未満である極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉの全ての組合せを網羅するように、極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉの組合せを変えて繰返し、その注目部分が同じ目標物からの反射波を表すと判定された極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉのデータを前記メモリに記憶させる。また、これら両極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉの各変数の値を平均値を求め、その平均値も併せて前記メモリに記憶させるようにしてもよい。 This determination is repeated, for example, by changing the combinations of maximum points Pupi and Pdni so as to cover all combinations of maximum points Pupi and Pdni where the difference in frequency fp between the maximum points is less than a predetermined value. Are stored in the memory as data of local maximum points Pupi and Pdni determined to represent reflected waves from the same target. Further, an average value may be obtained from the values of the variables of these maximum points Pupi and Pdni, and the average value may be stored in the memory together.
また、この判定によって、全ての前記差がその基準値未満である組合せが複数得られた場合、これら組合せのうちで、周波数ｆｍの差が最小である組合せの極大点Ｐｕｐｉ，Ｐｄｎｉを、同じ目標物からの反射波に対応するものとして選択する。またこの選択の基準は、信号レベルのＬｐの差、中心角度θｍの差、または角度幅Δθａの差を用いてもよく、これら４種類の差のうちの２つ以上のものが最小であるものを選択するようにしてもよい。また、注目部分の形状および位置を比較することができる変数であれば、他の変数を用いてもよい。 In addition, when a plurality of combinations having all the differences less than the reference value are obtained by this determination, the maximum points Pupi and Pdni of the combination having the smallest difference in the frequency fm among these combinations are set to the same target. Select the one corresponding to the reflected wave from the object. Further, as a selection criterion, a difference in signal level Lp, a difference in central angle θm, or a difference in angle width Δθa may be used, and two or more of these four types of differences are the smallest. May be selected. Further, other variables may be used as long as the shape and position of the target portion can be compared.
たとえば表１の例で、極大点Ｐｕｐ１，Ｐｄｎ１を組合せた場合と、極大点Ｐｕｐ２，Ｐｄｎ１を組合せた場合とを考えると、前者の方がデータの各変数の差が小さい。ゆえに、前者の組合せを選択する。極大点Ｐｕｐ１，Ｐｕｐ２は、その中心角度と角度幅とから、角度範囲が重複していることが分かる。ゆえに、この極大点Ｐｕｐ１，Ｐｕｐ２を個別に含む２つの注目部分は、たとえば反射波の干渉によって単一の目標物からの反射波の信号レベルが局所的に減少したために、本来単一の注目部分になる筈のものが分割されたものであると考えられる。ゆえに、この組合せ処理によって、上述の理由で複数に分割された注目部分を１つの注目部分と考え、その極大点を以後の処理に用いることができる。 For example, in the example of Table 1, considering the case where the local maximum points Pup1 and Pdn1 are combined and the case where the local maximum points Pup2 and Pdn1 are combined, the former has a smaller difference between the data variables. Therefore, the former combination is selected. It can be seen that the angle ranges of the local maximum points Pup1 and Pup2 overlap from the central angle and the angular width. Therefore, the two attention portions individually including the local maximum points Pup1 and Pup2 are originally a single attention portion because the signal level of the reflected wave from a single target is locally reduced due to interference of the reflected waves. It is thought that the things that become 筈 are divided. Therefore, by this combination process, the attention part divided into a plurality of parts for the reason described above can be considered as one attention part, and the maximum point can be used for the subsequent processes.
また、表１の例で、極大点Ｐｕｐ３，Ｐｄｎ２を組合せた場合と、極大点Ｐｕｐ３，Ｐｄｎ３を組合せた場合とを考えると、両者のデータの各変数の差がほぼ等しい。極大点Ｐｄｎ２，Ｐｄｎ３を比較すると、その極大点の周波数および信号レベルがほぼ一致し、角度範囲も重複していることが分かる。このため、この２つの極大点を個別に含む２つの注目部分も、本来単一の注目部分になる筈のものが分割されたものであると考えられる。この場合、処理回路２３は、極大点Ｐｄｎ２，Ｐｄｎ３の各変数の値に基づいて、新たに極大点のデータを作成し、この極大点のデータと極大点Ｐｕｐ３のデータとを組合せて、以後の処理に用いる。新たな極大点のデータの各変数の値は、たとえば極大点Ｐｄｎ２，Ｐｄｎ３の各値の平均値であり、表１の例では、周波数が７５Ｈｚ、中心角度が６度、角度幅が２．８度である。この組合せ処理によっても、上述の理由で複数に分割された注目部分を１つの注目部分と考え、その極大点を以後の処理に用いることができる。
Further, in the example of Table 1, considering the case where the local maximum points Pup3 and Pdn2 are combined and the case where the local maximum points Pup3 and Pdn3 are combined, the difference between the variables of the two data is almost equal. When the local maximum points Pdn2 and Pdn3 are compared, it can be seen that the frequency and signal level of the local maximum points are substantially the same and the angular ranges are also overlapped. For this reason, it is considered that the two attention portions including these two maximum points individually are also divided from the one that is originally a single attention portion. In this case, the
再び図８を参照する。ステップａ１２では、処理回路２３は、目標物の相対距離および相対速度を算出する手段として動作する。具体的には、処理回路２３は、ステップａ１１で組合せられた極大点のデータのうちの周波数を式（４）および式（５）に代入して、レーダ装置１と目標物との相対距離Ｒおよび相対速度ｖを算出する。相対距離Ｒは、車両に設けられたレーダ装置１のアンテナと、目標物の送信波を反射する面とを両端とし、基準方向に平行な線分の長さであるとする。相対速度ｖは、レーダ装置１に目標物が近付く方向への速度を正の値で表し、遠ざかる方向への速度を負の値で表す。
Refer to FIG. 8 again. In step a12, the
式（４），（５）において、「ｆｕｐ」は、増加期間のビート信号Ｂｕｐｎの極大点Ｐｕｐｉの周波数ｆｐであり、「ｆｄｎ」は、減少期間のビート信号Ｂｄｎｎの極大点Ｐｄｎｉの周波数ｆｐである。係数Ｋｒは、式（６）で示すように、送信波の中心周波数Ｆ０と変調幅δｆとを変数とする予め定める関数Ｆ（）によって求められる。また、係数Ｋｖは、式（７）に示すように規定される。ｃは光速度である。
In equations (4) and (5), “fup” is the frequency fp of the maximum point Pupi of the beat signal Bupn in the increasing period, and “fdn” is the frequency fp of the maximum point Pdni of the beat signal Bdnn in the decreasing period. is there. The coefficient Kr is obtained by a predetermined function F () using the
Ｋｒ＝Ｆ（Ｆ０，δｆ） …（６）
Ｋｖ＝２Ｆ０／ｃ …（７）
この算出処理で用いられる極大点のデータは、それを組合せるときに角度範囲の中心角度θｍおよび角度幅Δθａを参照している。これによって、極大点を含む注目部分の形状を比較していることになるので、異なる目標物に対応する増加および減少期間の分布の注目部分の極大点を組合せることを未然に防止することができる。したがって、ステップａ１１で組合わされたデータを用いて相対距離Ｒおよび相対速度ｖを算出する場合、その精度を従来技術のレーダ装置によって算出された相対距離および相対速度よりも向上させることができる。
Kr = F (F0, δf) (6)
Kv = 2F0 / c (7)
The local maximum data used in this calculation process refers to the central angle θm and the angular width Δθa of the angle range when combining them. As a result, the shapes of the target portions including the local maximum points are compared, and thus it is possible to prevent the combination of the local maximum points of the distribution of the increasing and decreasing periods corresponding to different targets. it can. Therefore, when the relative distance R and the relative speed v are calculated using the data combined in step a11, the accuracy can be improved more than the relative distance and the relative speed calculated by the conventional radar device.
ステップａ１３では、処理回路２３は、注目部分の位置および形状に基づいて、目標物の中心位置を算出する手段として働く。目標物の中心位置は、ピーク位置である。処理回路２３は、注目部分の位置が、前回の注目部分の位置と異なっているときは、基準方向と成す角度が前記中心角度θｍになる方向に目標物の中心があると見なして、目標物の中心位置を、ステップａ１２で求められた相対距離Ｒと、ステップａ１１で組合せられた極大点のデータのうちの角度幅Δθａおよび中心角度θｍとに基づいて算出する。次式で「（θＲ−θＬ）／２＋θＬ」は、目標物の中心がある方向と基準方向とのなす角度を表す。
In step a13, the
具体的には、ｘｙ直交座標系のｘ座標軸が基準方向と平行であり、ｙ座標軸が基準方向に垂直でかつ地表に平行であり、原点がレーダ装置１と一致すると仮定すると、目標物の中心の位置のｘ座標は相対距離Ｒと等しい値になり、ｙ座標は以下の式によって求められる。これによって、送信波のビーム幅を狭くすることなく、目標物の中心の位置を求めることができる。また、分布を表す曲線の極大点をそのまま中心の位置のｙ座標とするときよりも、目標物の中心位置を正確に求めることができる。
中心位置＝Ｒ×ｔａｎ｛（θＲ−θＬ）／２＋θＬ｝
＝Ｒ×ｔａｎ｛Δθａ／２＋θＬ｝ …（８）
Specifically, assuming that the x coordinate axis of the xy orthogonal coordinate system is parallel to the reference direction, the y coordinate axis is perpendicular to the reference direction and parallel to the ground surface, and the origin coincides with the
Center position = R × tan {(θR−θL) / 2 + θL}
= R × tan {Δθa / 2 + θL} (8)
また処理回路２３は、注目部分の範囲が、前回測定された注目部分の範囲と同じときには、図１３のフローチャートに示す処理を行う。図１３は、処理回路２３の目標物の位置を求める動作処理を示すフローチャートである。注目部分の位置が、前回の注目部分と同じときには、フローチャートのステップｂ１からステップｂ２に移る。ステップｂ２では、注目部分について、波形が変化しているか否かを判断する。注目部分の波形が変化していると判断すると、ステップｂ３に移る。
The
図１４（１）および（２）は、注目部分における波形、すなわち注目部分における信号レベルが変化した状態の例を示す図である。図１４（１）および（２）について、横軸は、測定角度を表し、縦軸は、信号レベルを表す。ここで、注目部分の測定角度の角度範囲は、角度ｄ１〜ｄ７の範囲であるとする。角度ｄ１〜ｄ７は、それぞれ測定位置を表し、その間隔は予め定められており、前述した１．７度である。処理回路２３は、注目部分に含まれる測定位置を、隣接する３つの測定位置ごと、言い換えれば隣接する３つの測定角度ごとに組合せて、各組合せについて、信号レベルが最大または最小となる測定角度をメモリに記憶しておく。表１は、図１４（１）に示す信号について、隣接する３つの測定位置ごとに組合せについて、処理回路２３が作成するテーブルを示す。表２は、図１４（２）に示す信号について、隣接する３つの測定位置ごとに組合せについて、処理回路２３が作成するテーブルを示す。表１および表２には、測定位置の組合せと、各組合せの信号レベルを結ぶ曲線のうち最大となる位置（最大位置）および信号レベルが最小となる位置（最小位置）と、各組合せの信号レベルを結ぶ曲線が山となっているのか、谷となっているのかを判断した結果が記憶される。
FIGS. 14 (1) and 14 (2) are diagrams showing an example of a state in which the waveform at the target portion, that is, the signal level at the target portion has changed. 14 (1) and 14 (2), the horizontal axis represents the measurement angle, and the vertical axis represents the signal level. Here, the angle range of the measurement angle of the target portion is assumed to be a range of angles d1 to d7. Each of the angles d1 to d7 represents a measurement position, and the interval is predetermined and is 1.7 degrees as described above. The
処理回路２３は、各組合せについて、３つの測定位置のうちの真ん中の測定位置、すなわち真ん中の測定角度における信号レベルが最も大きいときに、その組合せが山であると判断し、３つの測定位置のうちの真ん中の測定位置の信号レベルが最も小さいときに、その組合せが谷であると判断する。表１および表２では、山または谷であると判断した組合せに対応して、○印を付し、山または谷ではないと判断した組合せに対応して、×印を付している。処理回路２３は、メモリに記憶される測定位置の組合せに基づいて、前回の測定位置の組合せと山および谷の位置が一致するか否かを判断し、一致していると判断すると、ステップｂ３に移る。
For each combination, the
ステップｂ３では、注目部分における左端の角度、すなわち図１４（１）および（２）に示すような注目部分における波形の左端の測定位置をＳＴとして定義し、現在位置をＳＴにして、ステップｂ４に移る。 In step b3, the angle at the left end in the target portion, that is, the measurement position at the left end of the waveform in the target portion as shown in FIGS. 14 (1) and (2) is defined as ST, the current position is set as ST, Move.
ステップｂ４では、注目部分における測定位置が4つ以上あるか否かを判断する。ステップｂ４で、測定位置が４つ以上あると判断すると、ステップｂ５に移る。 In step b4, it is determined whether there are four or more measurement positions in the target portion. If it is determined in step b4 that there are four or more measurement positions, the process proceeds to step b5.
ステップｂ５では、現在位置を含めて、隣接する３つの測定位置を選択可能か否か、すなわち、現在位置の測定角度と、この現在位置よりも右側で隣接する位置する２つの測定角度とを選択か否かを判断する。ステップｂ５において、現在位置の測定角度と、現在位置よりも右端側に位置する２つの測定位置の測定角度とを取得可能であると判断すると、ステップｂ６に移る。 In step b5, whether or not three adjacent measurement positions including the current position can be selected, that is, the measurement angle of the current position and two measurement angles adjacent to the right side of the current position are selected. Determine whether or not. If it is determined in step b5 that the measurement angle at the current position and the measurement angles at the two measurement positions located on the right end side from the current position can be acquired, the process proceeds to step b6.
ステップｂ６では、現在いちの測定角度と、この現在位置の右端側で隣接する２つの測定角度を含む3つの測定角度を取得して、ステップｂ７に移る。 In step b6, three measurement angles including the current measurement angle and two measurement angles adjacent on the right end side of the current position are acquired, and the process proceeds to step b7.
ステップｂ７では、ステップｂ６で取得した３つの測定角度およびそれらの測定角度における信号レベルを用いて、測定角度および信号レベルを変数とする２次近似を行って、求めた2次近似曲線のピーク位置である近似ピーク位置を算出する。ここで、近似ピーク位置は、角度および信号レベルを含む。またステップｂ７では、算出した近似ピーク位置の角度を加算する。ステップｂ７が終了すると、ステップｂ８に移る。 In step b7, using the three measurement angles acquired in step b6 and the signal levels at those measurement angles, a quadratic approximation using the measurement angle and the signal level as variables is performed, and the peak position of the obtained secondary approximation curve is obtained. The approximate peak position is calculated. Here, the approximate peak position includes an angle and a signal level. In step b7, the calculated approximate peak position angle is added. When step b7 ends, the process proceeds to step b8.
ステップｂ８では、現在の測定位置を右端側に１つずらしてステップｂ５に移る。たとえば、現在位置の測定角度がが、図１４のｄ１であれば、ステップｂ８において現在位置の測定角度をｄ２とする。 In step b8, the current measurement position is shifted by one to the right end side, and the process proceeds to step b5. For example, if the measurement angle of the current position is d1 in FIG. 14, the measurement angle of the current position is set to d2 in step b8.
前述したステップｂ５において、現在位置の測定角度と、現在の測定位置よりも右端側に位置する２つの測定位置の測定角度とを取得可能ではないと判断すると、ステップｂ９に移る。 If it is determined in step b5 described above that the measurement angle at the current position and the measurement angles at the two measurement positions located on the right end side from the current measurement position cannot be acquired, the process proceeds to step b9.
上述した処理を、図１４の場合に当てはめると、表３の１〜５に示す順番で処理が行われることとなる。 If the above-described processing is applied to the case of FIG. 14, the processing is performed in the order shown in Tables 1 to 5.
ステップｂ９では、近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求め、具体的には、ステップｂ７で算出された角度を加算した値から、全体の各角度平均を算出する。すなわち、ｋ（ｋは自然数）個の近似ピーク位置の角度を加算していれば、この値をｋで除算することによって、目標物の角度を得る。目標物の角度を得ると、動作処理を終了する。 In step b9, a position obtained by averaging the approximate peak positions is obtained as a peak position. Specifically, an average of all angles is calculated from a value obtained by adding the angles calculated in step b7. That is, if the angles of k approximate peak positions (k is a natural number) are added, the angle of the target is obtained by dividing this value by k. When the angle of the target is obtained, the operation process is terminated.
前述したステップｂ２において、波形が変形していないと判断すると、動作処理を終了する。また前述したステップｂ４において、測定位置が４つ以上ではないと判断すると、動作処理を終了する。 If it is determined in step b2 described above that the waveform is not deformed, the operation process is terminated. If it is determined in step b4 described above that there are not four or more measurement positions, the operation process is terminated.
ステップｂ１３のように、目標物の位置を算出することによって、信号レベルが不所望に変化したときであっても、注目部分において、１つのピーク位置を求めることができる。したがって、求めたピーク位置である中心位置を用いた制御を行うときには、この制御を安定して行うことができるようになる。処理回路２３が、１つの２次近似によって、ピーク位置を求めるのではなく、３つの測定位置の組合せであって、複数の組合せについて２次近似を行って近似ピーク値を抽出して、複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求めるので、信号レベルが不所望に変化したとしても結果としてピーク位置を精度よく求めることができる。
By calculating the position of the target as in step b13, it is possible to obtain one peak position in the target portion even when the signal level changes undesirably. Therefore, when the control using the center position which is the obtained peak position is performed, this control can be stably performed. The
ステップａ１４では、処理回路２３は判定手段として働き、相対距離Ｒが予め定める基準距離Ｒｔｈを越えるか否かを判定する。相対距離Ｒが基準距離Ｒｔｈを越えるとき、ステップａ１５に進み、相対距離Ｒが基準距離Ｒｔｈ以下であるとき、ステップａ１６に進む。ステップａ１５，ａ１６では、処理回路２３は、注目部分の位置および形状に基づいて、目標物の走査方向に平行な方向の幅を算出する手段として働く。具体的には、ステップａ１５では、前記幅が角度幅Δθａを変数として増減するものと考えて、前記幅を、相対距離Ｒとステップａ１１で組合せられた極大点のデータの角度範囲の測定角度θＲ，θＬとに基づいて、式（９）によって算出する。ステップａ１６では、前記幅は角度幅Δθａとビーム幅θｂとの差分を変数として増減するものと考えて、相対距離Ｒと前記測定角度θＲ，θＬとに基づいて、式（１０）によって算出する。
幅＝Ｒ×ｔａｎθＲ−Ｒ×ｔａｎθＬ …（９）
幅＝Ｒ×ｔａｎ（θＲ−θｂ／２）−Ｒ×ｔａｎ（θＬ−θｂ／２） …（10）
In step a14, the
Width = R × tan θR−R × tan θL (9)
Width = R × tan (θR−θb / 2) −R × tan (θL−θb / 2) (10)
相対距離に応じて幅の算出手法を変更するのは、以下の理由からである。角度幅Δθａは、目標物がレーダ装置から遠ざかるほど小さくなる。ゆえに、或る相対距離だけレーダ装置１から離れた目標物が存在する角度幅Δθａとビーム幅θｂとが等しい場合でも、その目標物がレーダ装置１から或る相対距離以上に遠ざかれば、角度幅Δθａがビーム幅θｂ未満になり、目標物がレーダ装置１に或る相対距離未満まで近付けば、角度幅Δθａがビーム幅θｂを越える。このため、角度幅Δθａと相対距離Ｒと目標物の大きさとの関係が、相対距離Ｒに応じて変化する。上述の目標物の走査方向の幅を式（９）によって求める場合、角度幅Δθａがビーム幅θｂを越えるである場合には誤差が少ないが、角度幅Δθａがビーム幅以下である場合には誤差がでることがある。この誤差を少なくするために、本実施形態のレーダ装置１では、相対距離Ｒと基準距離Ｒｔｈとの大小関係に応じて、幅を算出するための式を変更する。これによって、幅の誤差を小さくすることができる。ステップａ１５，ａ１６にいずれかで幅を算出すると、処理回路２３の処理動作を終了して、ステップａ１７に進む。
The reason why the width calculation method is changed according to the relative distance is as follows. The angle width Δθa decreases as the target moves away from the radar apparatus. Therefore, even if the angle width Δθa where the target object that is separated from the
ステップａ１７では、アプリケーション装置のＣＰＵ９が判定手段として働き、ステップａ６〜ａ１６の処理によって求められた目標物の中心位置および幅に基づいて、目標物が車両の走行を妨げる可能性があるか否かを判定する。目標物が車両の走行の妨げになる場合は信号処理動作を終了し、レーダ装置１に電力の供給が停止されるまではステップａ２に移り、上述した処理を繰り返す。
In step a17, the CPU 9 of the application device functions as a determination unit, and based on the center position and width of the target obtained by the processing in steps a6 to a16, whether or not the target may hinder the traveling of the vehicle. Determine. When the target object hinders the traveling of the vehicle, the signal processing operation is terminated, and the process proceeds to step a2 until the supply of power to the
目標物が車両の走行を妨げるか否かの判定は、たとえば、車両の中心を通り前方方向に平行な仮想軸線を考え、まず、その仮想軸線と目標物の中心位置との位置関係を調べる。目標物の中心の位置が仮想軸線上にあれば、その目標物は車両の走行を妨げる可能性があると見なす。目標物の中心の位置が仮想軸線から離れた位置にある場合、次いで、その目標物の幅に基づいて、目標物の端部が仮想軸線上に至るか否かを調べる。たとえば、目標物の中心の位置が仮想軸線に極めて近い位置にある場合でも、目標物の幅が中心の位置と仮想軸線との距離未満であれば、その目標物は、車両の走行を妨げない。逆に、目標物の中心の位置が仮想軸線から遠ざかった位置にある場合でも、目標物の幅が中心の位置と仮想軸線との距離以上である場合、目標物の端部が仮想軸線上にくるので、その目標物は車両の走行を妨げるおそれがあるとみなす。このように、本実施形態のレーダ装置１では、目標物の正確な位置と大きさとが分かっているので、目標物が車両の走行の妨げになるか否かを確実に求めることができる。
To determine whether or not the target object prevents the vehicle from traveling, for example, a virtual axis passing through the center of the vehicle and parallel to the forward direction is considered, and first, the positional relationship between the virtual axis and the center position of the target is examined. If the position of the center of the target is on the imaginary axis, it is considered that the target may interfere with the traveling of the vehicle. If the position of the center of the target is at a position away from the virtual axis, it is then checked whether the end of the target reaches the virtual axis based on the width of the target. For example, even if the position of the center of the target is very close to the virtual axis, if the width of the target is less than the distance between the center and the virtual axis, the target does not interfere with the vehicle. . Conversely, even when the center position of the target is far from the virtual axis, if the width of the target is equal to or greater than the distance between the center and the virtual axis, the end of the target is on the virtual axis. Therefore, it is considered that the target may interfere with the traveling of the vehicle. Thus, in the
また、上述の判定は、目標物と車両との位置関係だけでなく、車両の走行状態、および車両の走行している道路の交通状態を加味して行ってもよい。車両の走行状態は、たとえば、車速センサ、ヨーレイトセンサおよびステアリングセンサを含む各種のセンサによって計測された情報に基づいて、求められる。道路の交通状態は、ナビゲーション装置およびそれに備えられたセンサによって計測された情報に基づいて、求められる。 Further, the above-described determination may be performed in consideration of not only the positional relationship between the target and the vehicle but also the traveling state of the vehicle and the traffic state of the road on which the vehicle is traveling. The traveling state of the vehicle is obtained based on information measured by various sensors including a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a steering sensor, for example. The traffic state of a road is calculated | required based on the information measured by the navigation apparatus and the sensor with which it was provided.
ステップａ１８では、ＥＣＵ９は、車両の部品を制御して、目標物を回避するための回避動作を行わせる。たとえば、車両に警報機を取付ておき、車両の走行を妨げる目標物があるときは、警報機によって警告音を発生させる。これによって、車両の運転者が車両の走行の妨げとなる目標物があることを認識することができ、車両の走行方向を変更することができる。したがって、車両が目標物に接近する前に、目標物を避けることができる。また、ハンドルのシャフトに電気的に制御可能な動力源を取付け、車両の走行を妨げる目標物があるときには、動力源によってハンドルが回転されて、目標物を避けることができる方向に車両の進行方向を変化させるようにしてもよい。これによって、目標物に車両が接近する前に、目標物を避けることができる。 In step a18, the ECU 9 controls the parts of the vehicle to perform an avoidance operation for avoiding the target. For example, an alarm device is attached to the vehicle, and a warning sound is generated by the alarm device when there is a target that prevents the vehicle from traveling. Accordingly, the driver of the vehicle can recognize that there is a target that hinders the traveling of the vehicle, and the traveling direction of the vehicle can be changed. Therefore, the target can be avoided before the vehicle approaches the target. In addition, when a power source that can be electrically controlled is attached to the shaft of the handle and there is a target that prevents the vehicle from running, the steering direction is rotated by the power source so that the target can be avoided. May be changed. Thus, the target can be avoided before the vehicle approaches the target.
さらにまた、車両のブレーキに電気的に制御可能な動力源を取付け、車両の走行を妨げる目標物があるときには、動力源によってブレーキを作動させて、車両の走行速度を減少させる。これによって、車両の走行の妨げとなる目標物に車両が急接近することを未然に防止することができる。さらにまた、車両のスロットル弁に電気的に制御可能な動力源を取付け、車両の走行を妨げる目標物があるときには、動力源によってスロットル弁の弁開度を減少させて、車両の走行速度を減少させる。これによっても、車両の走行の妨げとなる目標物に車両が接近することを未然に防止することができる。また、これらの回避動作では、車両が停止する程度まで車両の走行速度を減少させてもよく、また目標物との相対距離が縮まらない程度の速度で目標物を追尾させてもよい。これら４種類の回避動作は例示であり、他の回避動作を行ってもよい。また、これらの回避動作は、個別に実行してもよく、一部の動作を組合せて実行してもよく、すべての動作を同時に実行してもよい。 Furthermore, an electrically controllable power source is attached to the brake of the vehicle, and when there is a target that prevents the vehicle from traveling, the brake is actuated by the power source to reduce the traveling speed of the vehicle. As a result, the vehicle can be prevented from suddenly approaching a target that hinders the vehicle from traveling. Furthermore, an electrically controllable power source is attached to the throttle valve of the vehicle, and when there is a target that prevents the vehicle from running, the throttle opening of the throttle valve is reduced by the power source to reduce the vehicle traveling speed. Let This also prevents the vehicle from approaching a target that hinders vehicle travel. Further, in these avoidance operations, the traveling speed of the vehicle may be decreased to the extent that the vehicle stops, and the target may be tracked at a speed that does not reduce the relative distance to the target. These four types of avoidance operations are examples, and other avoidance operations may be performed. These avoiding operations may be executed individually, a part of the operations may be combined, or all the operations may be executed simultaneously.
物体の回避動作が終了すると、信号処理動作を終了し、レーダ装置１に電力の供給が停止されるまではステップａ２に移り、上述した処理を繰り返す。この一連の動作によって、レーダ装置１では、送信波のビーム幅に拘わりなく、目標物の位置および大きさを精密に算出することができる。また、送信波のビーム幅が限定されないので、ビーム幅を第２の従来技術のレーダ装置よりも広げることによって、従来のレーダ装置と同等の精度で目標物の位置および大きさを算出することができレーダ装置を、容易に小型化することができる。
When the object avoiding operation is completed, the signal processing operation is terminated, and the process proceeds to step a2 until the supply of power to the
ステップａ９の判定は、以下の第１および第２の理由のために行われる。第１の理由は、以下の通りである。反射波の受信電界強度が受信アンテナ４によって受信される雑音成分に近い場合、雑音成分が増加したことに起因して信号レベルが増加したために生じた前記極大点を含む部分を、注目部分であると誤認して、その角度範囲を求めていることがある。このために、処理回路２３は、重複する角度範囲のうちから目標物の反射波を表す注目部分の角度範囲だけを選択する。
The determination in step a9 is made for the following first and second reasons. The first reason is as follows. When the received electric field strength of the reflected wave is close to the noise component received by the receiving
第２の理由は、以下の通りである。目標物表面の送信波を反射する面に凹凸等があり複雑であると、この面内の複数の箇所からの反射波が干渉し、その受信電界強度が低下することがある。このために、目標物からの反射波の受信電界強度は、本来送信波が反射する面のどこに当たってもほぼ同一の値になる筈にも拘わらず、局部的に低下することがある。また、反射する面の複数の箇所で反射率が異なることがあり、この場合にも、反射波の受信電界強度が局部的に低下することがある。このことは、たとえば、送信波のビーム幅が、目標物が存在する角度範囲未満であるときによく起こる。このとき、目標物が１つであるにも拘わらず、分布を表す曲面に注目部分が複数できる。したがって、この場合、処理回路２３は、ステップａ１１で、複数の注目部分を１つの目標物を表すものとして統合し、統合された注目部分に基づいて角度範囲を再設定する。
The second reason is as follows. If the surface of the target surface that reflects the transmitted wave is uneven and complex, the reflected wave from a plurality of locations within the surface may interfere and the received electric field strength may decrease. For this reason, the received electric field strength of the reflected wave from the target object may be locally reduced despite the fact that it will have almost the same value no matter where it hits the surface where the transmitted wave is originally reflected. Further, the reflectance may be different at a plurality of locations on the reflecting surface, and in this case, the received electric field strength of the reflected wave may be locally reduced. This often occurs, for example, when the beam width of the transmitted wave is less than the angular range in which the target exists. At this time, although there is only one target, a plurality of attention portions can be formed on the curved surface representing the distribution. Therefore, in this case, in step a11, the
角度範囲の再設定処理を、図１２を参照して説明する。図１２は、目標物が１つだけ存在する場合の極大点の周波数ｆｐにおける測定角度に対するビート信号の信号レベルの分布を表すグラフである。分布を表す曲線８０の極大点のうち、信号レベルが基準レベルの極大点８１，８２の角度範囲が重複している。極大点８１，８２の角度範囲の角度幅を、角度幅Δθａ１、Δθａ２とする。角度範囲の再設定手法は、２種類ある。
The angle range resetting process will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a graph showing the distribution of the signal level of the beat signal with respect to the measurement angle at the frequency fp at the local maximum when only one target exists. Among the maximum points of the
角度範囲の再設定の第１の手法では、角度範囲が重複する極大点８１，８２のうちから信号レベルが最大である極大点８１を選択し、その極大点８１の角度範囲だけを採用して、残余の極大点８２の角度範囲を以後の処理に用いないようにする。角度幅と中心角度とは、極大点８１の角度範囲に基づいて算出する。この手法を用いた場合、第１の理由によって角度範囲が重複していたときに、雑音成分に起因する角度範囲を以後の処理に用いないようにすることができる。
In the first method of resetting the angle range, the
角度範囲の再設定の第２の手法では、まず、角度範囲が重複する極大点８１，８２のうちから信号レベルが最大である極大点８１を選択する。次いで、重複する角度範囲全体の信号レベルの分布のうちで、選択された極大点８１の信号レベルよりも予め定めるレベルΔＬだけ信号レベルが小さい点を検出する。図１２の例では、点８３〜８８が検出される。最後に、検出された点のうちで最も外側の２点の角度を、測定角度θＲ，θＬとして取得する。図１２の例では、測定角度が最小の点８３と測定角度が最大の点８８とが選択され、これら２点８３，８８の測定角度が、測定角度θＲ，θＬとして取得される。これらの測定角度θＲ，θＬを用いて、式（２），（３）によって角度幅Δθａと中心角度θｍとを求め、その角度幅Δθａと中心角度θｍとを、選択された極大点８１の信号レベルおよび周波数に対応付けてメモリに記憶させる。
In the second method of resetting the angle range, first, the local
また、測定角度θＲ，θＬを求めるとき、複数の極大点８１，８２の包絡線を求め、この包絡線上で受信電界強度が極大点の受信電界強度よりも電界強度ΔＬだけ受信強度が小さい点を検出し、これら点に対応する角度を測定角度θＲ，θＬとしてもよい。この手法を用いた場合、第２の理由によって角度範囲が重複していたときに、それら角度範囲をまとめて、１つの目標物に対応する角度範囲を得ることができる。また、重複する角度範囲全体をそのまま１つの角度範囲としてもよい。
Further, when the measurement angles θR and θL are obtained, the envelopes of the plurality of local
また前述したステップｂ７において、求めた全ての近似ピーク位置の角度を加算しているが、求めた近似ピーク位置のうち、極大となっている近似ピーク位置のみを加算してもよい。このような構成とすることによって、不所望に変化した波形部分に基づいて求められる近似ピーク位置を加味することなく、ピーク位置を求めることができるので、ピーク位置の精度を向上させることができる。 In step b7 described above, the angles of all obtained approximate peak positions are added, but only the approximate peak positions that are maximum among the obtained approximate peak positions may be added. By adopting such a configuration, the peak position can be obtained without taking into account the approximate peak position obtained based on the undesirably changed waveform portion, so that the accuracy of the peak position can be improved.
また前述したステップｂ２において、注目部分について波形が変化しているか否かを判断し、注目部分の波形が変化していると判断するとステップｂ３に移るが、このステップｂ２では、複数回波形が変化しなかった後で、波形が変化したときに、ステップｂ３に移ると判断してもよい。このように処理回路２３において判断が行われると、不所望に波形が変化してしまったと考えるべきときに、前述したステップｂ３以降の処理が行われるので、無駄な処理を抑制することができる。
In step b2, it is determined whether or not the waveform of the target portion has changed. If it is determined that the waveform of the target portion has changed, the process proceeds to step b3. In this step b2, the waveform changes a plurality of times. After that, when the waveform changes, it may be determined to move to step b3. When the determination is made in the
各実施の形態のレーダ装置は、主要な動作が等しければ、他の様々な形で実施することができる。特に各回路および装置の詳細な動作は、その目的が達成されれば、これに限らず他の動作によって実現されてもよい。また、上述したレーダ装置における信号処理方法は、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置以外のレーダ装置に用いられてもよい。さらにまた、レーダ装置の処理動作は、コンピュータの記憶媒体に上述の信号処理方法を実行するためのソフトウエアをレーダ装置の制御を行うコンピュータにインストールすることによって実現してもよい。この記憶媒体には、ＣＤ−ＲＯＭおよびフレキシブルディスクなどが挙げられる。 The radar apparatus of each embodiment can be implemented in various other forms as long as the main operations are equal. In particular, the detailed operation of each circuit and device may be realized by other operations as long as the object is achieved. Further, the signal processing method in the above-described radar apparatus may be used for a radar apparatus other than the FM-CW type radar apparatus. Furthermore, the processing operation of the radar apparatus may be realized by installing software for executing the signal processing method described above in a computer that controls the radar apparatus in a storage medium of the computer. Examples of the storage medium include a CD-ROM and a flexible disk.
１ レーダ装置
３ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
５ ＲＦモジュール
６ 変位装置
７ 信号処理装置
８ センサ装置
１０ 車両
１１ 発振回路
１２ 局部発振器
１３ 方向性結合器
１４ 混合回路
１５ 増幅回路
２０ 目標物
２２ ＦＦＴ回路
２３ 処理回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記抽出手段によって抽出した複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求めるピーク位置算出手段とを備えることを特徴とするピーク位置抽出装置。 For signals measured at a plurality of predetermined measurement positions, a combination of three measurement positions, and for a plurality of combinations in which at least one measurement position is different from the other combinations, the signal strength of the measurement position in each combination Extraction means for performing a second order approximation and extracting an approximate peak position in the second order approximation;
A peak position extraction device comprising: a peak position calculation means for obtaining a position obtained by averaging a plurality of approximate peak positions extracted by the extraction means as a peak position.
抽出した複数の近似ピーク位置を平均化した位置をピーク位置として求めるピーク位置算出手段とを備えることを特徴とするピーク位置抽出方法。 For signals measured at a plurality of predetermined measurement positions, a combination of three measurement positions, and for a plurality of combinations in which at least one measurement position is different from the other combinations, the strength of the signal at the measurement position for each combination Perform quadratic approximation to extract the approximate peak position in this quadratic approximation,
A peak position extraction method comprising: peak position calculation means for obtaining a position obtained by averaging a plurality of extracted approximate peak positions as a peak position.
送信波の周波数が増加する増加期間および送信波の周波数が減少する減少期間の混合信号の周波数に基づいて、相対距離および相対速度を求める手段と、
相対速度、相対距離、および予め定める基準方向と送信波の放射方向との成す角度に対する混合信号の信号レベルの分布を求める手段と、
相対速度と相対距離とが等しい混合信号の信号レベルの角度に対する分布を表す信号を出力する手段と、
前記出力手段からの信号が前記抽出手段に与えられる請求項１または２記載のピーク位置抽出装置とを含むことを特徴とするレーダ装置。 Transmits a transmission wave, which is an electromagnetic wave whose frequency increases and decreases with time, while changing the radiation direction, receives the reflected wave reflected by the target, and mixes the transmitted wave and the reflected wave. A radar device that obtains information on the position of a target based on the mixed signal,
Means for determining a relative distance and a relative velocity based on the frequency of the mixed signal in an increase period in which the frequency of the transmission wave increases and a decrease period in which the frequency of the transmission wave decreases;
Means for determining a relative velocity, a relative distance, and a signal level distribution of the mixed signal with respect to an angle formed by a predetermined reference direction and a radiation direction of the transmission wave;
Means for outputting a signal representing a distribution with respect to the angle of the signal level of the mixed signal in which the relative velocity and the relative distance are equal;
A radar apparatus comprising: a peak position extraction device according to claim 1 or 2, wherein a signal from the output means is supplied to the extraction means.
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2007
- 2007-05-17 JP JP2007132113A patent/JP2008286647A/en not_active Withdrawn
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