JP2018004602A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2周波CW処理部12は、観測点が存在する観測点方位を算出する。FMCW処理部11は、少なくとも、算出した観測点方位から到来したレーダ波に基づいて生成されたビート信号のパワースペクトル(以下、方位パワースペクトル)を、上り変調区間と下り変調区間について算出する。FMCW処理部11は、上り変調区間および下り変調区間の方位パワースペクトルをそれぞれドップラーシフト周波数だけ正方向および負方向へ移動させる。FMCW処理部11は、移動された後の上り変調区間と下り変調区間の方位パワースペクトルを差分することで差分パワースペクトルを算出し、強度がピークとなるピーク周波数を検出する。
【選択図】図3
Description
移動量算出部は、車両の走行速度と、方位算出部が算出した物体方位とに基づいて、ドップラー効果による周波数の移動量を算出する。
このように構成された本開示のレーダ装置では、物体で反射した第2レーダ波を受信し、第2ビート信号の第2パワースペクトルを用いて、第2レーダ波を反射した物体が存在する物体方位を算出する。これにより、本開示のレーダ装置は、第1レーダ波を反射した物体が存在する方位を特定することができる。このため、本開示のレーダ装置は、互いに異なる複数の方位毎に、第1ビート信号に含まれる周波数と、各周波数における強度との対応関係を表すパワースペクトルを算出したとしても、算出した物体方位のパワースペクトル(すなわち、上記の方位パワースペクトル)についてのみ、移動部による処理を実行すればよくなる。これにより、本開示のレーダ装置は、移動物体を検出するための処理負荷を低減することができる。
本実施形態の車両警報システム1は、図1に示すように、警報装置2と、レーダ装置3,4,5,6と車速センサ7を備える。
レーダ装置3,4,5,6は、レーダ波を送信し、反射したレーダ波を受信する。これにより、レーダ装置3〜6は、受信したレーダ波の受信強度と、レーダ波を反射した地点(以下、観測点)までの距離(以下、観測点距離)と、観測点との相対速度(以下、観測点相対速度)と、観測点が存在する方位(以下、観測点方位)を検出する。またレーダ装置3〜6は、検出した受信強度と観測点距離と観測点相対速度と観測点方位を示す観測点情報を警報装置2へ出力する。レーダ装置3,4,5,6はそれぞれ、自車両の前方の左端、前方の右端、後方の左端および後方の右端に設置される。
図2に示すように、レーダ装置3は、自車両の前方における左側に向けてレーダ波を送信することにより、物体検出領域Rfl内に存在する周辺車両を検出する。レーダ装置4は、自車両の前方における右側に向けてレーダ波を送信することにより、物体検出領域Rfr内に存在する周辺車両を検出する。レーダ装置5は、自車両の後方における左側に向けてレーダ波を送信することにより、物体検出領域Rrl内に存在する周辺車両を検出する。レーダ装置6は、自車両の後方における右側に向けてレーダ波を送信することにより、物体検出領域Rrr内に存在する周辺車両を検出する。
FMCW処理部11は、送信回路21と、送信アンテナ22と、受信アンテナ23と、受信回路24と、信号処理部25とを備える。
受信回路24は、受信スイッチ41と、増幅器42と、ミキサ43と、フィルタ44と、A/D変換器45とを備える。
増幅器42は、受信スイッチ41から入力した受信信号Sr1を増幅してミキサ43へ出力する。
フィルタ44は、ミキサ43が生成したビート信号BT1から不要な信号成分を除去する。
信号処理部25は、CPU51、ROM52およびRAM53等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、CPU51が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROM52が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。そして信号処理部25は、ROM52が記憶するプログラムに基づく処理をCPU51が実行することにより、信号解析を行ったり、FMCW処理部11の動作の制御を行ったりする。
受信回路64は、受信スイッチ81と、増幅器82と、ミキサ83と、フィルタ84と、A/D変換器85とを備える。
増幅器82は、受信スイッチ81から入力した受信信号Sr2を増幅してミキサ83へ出力する。
フィルタ84は、ミキサ83が生成したビート信号BT2から不要な信号成分を除去する。
信号処理部65は、CPU91、ROM92およびRAM93等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、CPU91が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROM92が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。そして信号処理部65は、ROM92が記憶するプログラムに基づく処理をCPU91が実行することにより、信号解析を行ったり、2周波CW処理部12の動作の制御を行ったりする。
fb1 = (2v/c)×f1 ・・・(5)
fb2 = (2v/c)×f2 ・・・(6)
すなわち2周波CW方式では、生成したビート信号の周波数に基づいて、観測点相対速度を計測する。
この観測点情報生成処理が実行されると、信号処理部65は、図4に示すように、まずS10にて、発振器71を起動してレーダ波の送信を開始する。その後S20にて、周波数が第1変調周波数f1である第1変調区間および周波数が第2変調周波数f2である第2変調区間からなる一周期が経過するまで、A/D変換器85から出力されるビート信号BT2をサンプリングして取り込む。そして、第1変調区間および第2変調区間からなる一周期が経過すると、S30にて、発振器71を停止してレーダ波の送信を停止する。
この観測点情報生成処理が実行されると、信号処理部25は、図6に示すように、まずS210にて、発振器31を起動してレーダ波の送信を開始する。その後S220にて、周波数が漸増する上り変調区間および周波数が漸減する下り変調区間からなる一周期が経過するまで、A/D変換器45から出力されるビート信号BT1をサンプリングして取り込む。そして、上り変調区間および下り変調区間からなる一周期が経過すると、S230にて、発振器31を停止してレーダ波の送信を停止する。
次にS280にて、図8に示すように、S260で取得した観測点情報が示す観測点方位における上り変調区間のビート信号BT1のパワースペクトルをドップラーシフト周波数fΔだけ周波数軸に沿って正方向へ移動させる。同様に、S260で取得した観測点情報が示す観測点方位における下り変調区間のビート信号BT1のパワースペクトルをドップラーシフト周波数fΔだけ周波数軸に沿って負方向へ移動させる。
そしてS340にて、観測点距離と観測点相対速度と観測点方位を示す観測点情報を警報装置2へ出力し、観測点情報生成処理を一旦終了する。
レーダ装置3〜6の送信回路21と送信アンテナ22は、予め設定された変調周期Tm内に、時間が経過するにつれて周波数が漸増する上り変調区間と、時間が経過するにつれて周波数が漸減する下り変調区間とが含まれるように、周波数変調したレーダ波を送信する。
信号処理部65は、車両の走行速度と、信号処理部65が算出した観測点方位とに基づいて、式(7)により、ドップラーシフト周波数fΔを算出する。
このようにレーダ装置3〜6では、観測点で反射したレーダ波を2周波CW処理部12で受信し、ビート信号BT2のパワースペクトルを用いて、レーダ波を反射した観測点が存在する観測点方位を算出する。これにより、レーダ装置3〜6は、FMCW処理部11が送信したレーダ波を反射した観測点が存在する方位を特定することができる。このため、レーダ装置3〜6は、互いに異なる複数の方位毎に、ビート信号BT1に含まれる周波数と、各周波数における強度との対応関係を表すパワースペクトルを算出したとしても、算出した観測点方位のパワースペクトル(すなわち、上記の方位パワースペクトル)についてのみ、ドップラーシフト周波数fΔだけ移動させる処理を実行すればよくなる。これにより、レーダ装置3〜6は、移動物体を検出するための処理負荷を低減することができる。
以上説明した実施形態において、送信回路21および送信アンテナ22は第1送信部に相当し、受信アンテナ23および受信回路24は第1受信部に相当し、S240は第1スペクトル算出部としての処理に相当する。
また、S280は移動部としての処理に相当し、S290は差分スペクトル算出部としての処理に相当し、S310はピーク検出部としての処理に相当する。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、S250にて観測点方位毎かつ上り/下り変調区間毎にビート信号BT1のパワースペクトルを算出するものを示した。しかし、2周波CW処理部12から観測点情報を取得した後に、S240で得られたパワースペクトルを用いて、取得した観測点情報が示す観測点方位における上り/下り変調区間のパワースペクトルのみを算出するようにしてもよい。
Claims (4)
- 車両に搭載されて、前記車両の周辺に存在する少なくとも1つの物体を検出するレーダ装置(3,4,5,6)であって、
予め設定された第1変調周期内に、時間が経過するにつれて周波数が漸増する上り変調区間と、時間が経過するにつれて周波数が漸減する下り変調区間とが含まれるように、周波数変調した第1レーダ波を送信する第1送信部(21,22)と、
前記第1送信部から送信されて前記物体で反射した前記第1レーダ波を受信し、受信した前記第1レーダ波と、前記第1送信部が送信する前記第1レーダ波とを混合して第1ビート信号を生成する第1受信部(23,24)と、
前記第1受信部で生成された前記第1ビート信号を周波数解析することにより、前記第1ビート信号に含まれる周波数と、各周波数における強度との対応関係を表す第1パワースペクトルを算出する第1スペクトル算出部(S240)と、
予め設定された第2変調周期内に、周波数が第1変調周波数に設定された第1変調区間と、周波数が第2変調周波数に設定された第2変調区間とが含まれるように、周波数変調した第2レーダ波を送信する第2送信部(61,62)と、
前記第2送信部から送信されて前記物体で反射した前記第2レーダ波を受信し、受信した前記第2レーダ波と、前記第2送信部が送信する前記第2レーダ波とを混合して第2ビート信号を生成する第2受信部(63,64)と、
前記第2受信部で生成された前記第2ビート信号を周波数解析することにより、前記第2ビート信号に含まれる周波数と、各周波数における強度との対応関係を表す第2パワースペクトルを算出する第2スペクトル算出部(S40)と、
前記第2スペクトル算出部で算出された前記第2パワースペクトルを用いて、前記第2レーダ波を反射した前記物体が存在する方位である物体方位を算出する方位算出部(S70)と、
前記車両の走行速度と、前記方位算出部が算出した前記物体方位とに基づいて、ドップラー効果による周波数の移動量を算出する移動量算出部(S270)と、
前記第1スペクトル算出部で算出された前記第1パワースペクトルを用いて、少なくとも、前記移動量算出部が算出した前記物体方位から到来した前記第1レーダ波に基づいて生成された前記第1ビート信号に含まれる周波数と、各周波数における強度との対応関係を表す方位パワースペクトルを、前記上り変調区間と前記下り変調区間のそれぞれについて算出する方位スペクトル算出部(S250)と、
前記方位スペクトル算出部により算出された前記上り変調区間の前記方位パワースペクトルを、前記移動量算出部により算出された前記移動量だけ周波数の正方向へ移動させ、前記方位スペクトル算出部により算出された前記下り変調区間の前記方位パワースペクトルを、前記移動量算出部により算出された前記移動量だけ周波数の負方向へ移動させる移動部(S280)と、
前記移動部により移動された後の前記上り変調区間の前記方位パワースペクトルと、前記移動部により移動された後の前記下り変調区間の前記方位パワースペクトルとを差分することで得られる差分パワースペクトルを算出する差分スペクトル算出部(S290)と、
前記方位スペクトル算出部により算出された前記差分パワースペクトルにおいて強度がピークとなるピーク周波数を検出するピーク検出部(S310)と
を備えるレーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記方位算出部は、
前記車両の走行速度に対応する前記第2ビート信号の周波数である車速周波数を算出する車速周波数算出部(S50)と、
前記第2パワースペクトルにおいて、前記車速周波数算出部により算出された前記車速周波数より高い周波数の領域で、強度がピークとなるピーク周波数を検出することにより、前記物体を検出する物体検出部(S60)と
を備えるレーダ装置。 - 請求項2に記載のレーダ装置であって、
前記方位算出部は、前記物体検出部が検出した前記物体について前記物体方位を算出するレーダ装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のレーダ装置であって、
前記第2スペクトル算出部で算出された前記第2パワースペクトルを用いて、前記第2レーダ波を反射した前記物体と前記車両との距離である物体距離と、前記第2レーダ波を反射した前記物体と前記車両との相対速度である物体相対速度とを算出する距離速度算出部(S80)と、
前記上り変調区間の前記方位パワースペクトルにおいて、前記距離速度算出部が算出した前記物体距離および前記物体相対速度に対応する前記第1ビート信号の周波数である上り対応周波数を算出し、前記下り変調区間の前記方位パワースペクトルにおいて、前記距離速度算出部が算出した前記物体距離および前記物体相対速度に対応する前記第1ビート信号の周波数である下り対応周波数を算出する対応周波数算出部(S300)とを備え、
前記ピーク検出部は、前記差分パワースペクトルにおいて、前記対応周波数算出部により算出された前記上り対応周波数の付近の周波数範囲内と、前記対応周波数算出部により算出された前記下り対応周波数の付近の周波数範囲内とで、前記ピーク周波数を検出するレーダ装置。
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