JP2612429B2 - レーダ装置 - Google Patents
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- G01S2013/0236—Special technical features
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、FM−CWレーダモ
ードと位相差レーダモードとを切替使用することで、至
近距離から遠距離までを探知できるようにしたレーダ装
置に関する。
ードと位相差レーダモードとを切替使用することで、至
近距離から遠距離までを探知できるようにしたレーダ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】FM−CWレーダ装置にパルスコンプレ
ッション受信機を付加し、FM−CW送信波の反射信号
を分散型遅延線フィルタを介してパルス圧縮することで
受信信号のS/Nを改善し、探知距離の増大を図るよう
にしたミリ波レーダ装置が特開平3−103789号公
報で提案されている。
ッション受信機を付加し、FM−CW送信波の反射信号
を分散型遅延線フィルタを介してパルス圧縮することで
受信信号のS/Nを改善し、探知距離の増大を図るよう
にしたミリ波レーダ装置が特開平3−103789号公
報で提案されている。
【0003】また、単独のアンテナでパルスレーダ機能
とCWレーダ機能に対応できるようにするため、アレイ
アンテナを複数のブロックに分割し、ブロック単位で送
受信経路をオンオフ制御する手段を設け、アレイアンテ
ナの全ブロックを送受信に共用させるパルスレーダモー
ドと、送信ブロックと受信ブロックを分割したCWレー
ダモードとを切替えるようにしたレーダ装置が、特開平
6−249944号公報で提案されている。
とCWレーダ機能に対応できるようにするため、アレイ
アンテナを複数のブロックに分割し、ブロック単位で送
受信経路をオンオフ制御する手段を設け、アレイアンテ
ナの全ブロックを送受信に共用させるパルスレーダモー
ドと、送信ブロックと受信ブロックを分割したCWレー
ダモードとを切替えるようにしたレーダ装置が、特開平
6−249944号公報で提案されている。
【0004】マイクロ波を低周波信号でAM(振幅)変
調した信号を送信し、物体で反射された信号を受信し増
幅した後AM検波して得た受信低周波信号と送信用の低
周波信号との位相差に基づいて物体までの距離を測定す
るマイクロ距離計が、特開昭57−142575号公
報,特開昭57−166573号公報で提案されてい
る。
調した信号を送信し、物体で反射された信号を受信し増
幅した後AM検波して得た受信低周波信号と送信用の低
周波信号との位相差に基づいて物体までの距離を測定す
るマイクロ距離計が、特開昭57−142575号公
報,特開昭57−166573号公報で提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】パルスコンプレッショ
ン受信機を付加したミリ波レーダ装置は、FM−CW受
信機を用いて近距離側の探知を行ない、パルスコンプレ
ッション受信機を用いて遠距離側の探知を行なってい
る。FM−CW受信機は、送信信号と受信信号を合成し
て得られるビート信号の周波数に基づいて対象物までの
距離を検出するものであるが、1/f特性ノイズの影響
によってビート信号の周波数が低くなる至近距離の検出
精度が低下するという問題がある。また、パルスレーダ
とCWレーダを併用するレーダ装置においても、至近距
離の対象物を精度良く検出するのは困難である。AM変
調方式では変調に用いる低周波信号の波長で測定距離範
囲が制限されるため、遠距離を探知することが困難であ
る。
ン受信機を付加したミリ波レーダ装置は、FM−CW受
信機を用いて近距離側の探知を行ない、パルスコンプレ
ッション受信機を用いて遠距離側の探知を行なってい
る。FM−CW受信機は、送信信号と受信信号を合成し
て得られるビート信号の周波数に基づいて対象物までの
距離を検出するものであるが、1/f特性ノイズの影響
によってビート信号の周波数が低くなる至近距離の検出
精度が低下するという問題がある。また、パルスレーダ
とCWレーダを併用するレーダ装置においても、至近距
離の対象物を精度良く検出するのは困難である。AM変
調方式では変調に用いる低周波信号の波長で測定距離範
囲が制限されるため、遠距離を探知することが困難であ
る。
【0006】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は至近距離から遠距離までを
精度良く検出できるレーダ装置を提供することにある。
なされたもので、その目的は至近距離から遠距離までを
精度良く検出できるレーダ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係るレーダ装置は、高周波信号の周波数を掃
引したFM−CW信号を送信し、送信した信号と受信し
た信号とを混合して得られるビート信号の周波数に基づ
いて物体までの距離を検出するFM−CWレーダモード
と、高周波信号を低周波信号で変調した信号を送信し、
物体で反射された信号を検波して得た受信低周波信号を
送信低周波信号との位相差に基づいて物体までの距離を
検出する位相差レーダモードとを有するとともに、FM
−CWレーダモードと位相差レーダモードとを切替える
レーダモード切替手段を備えたことを特徴とする。
この発明に係るレーダ装置は、高周波信号の周波数を掃
引したFM−CW信号を送信し、送信した信号と受信し
た信号とを混合して得られるビート信号の周波数に基づ
いて物体までの距離を検出するFM−CWレーダモード
と、高周波信号を低周波信号で変調した信号を送信し、
物体で反射された信号を検波して得た受信低周波信号を
送信低周波信号との位相差に基づいて物体までの距離を
検出する位相差レーダモードとを有するとともに、FM
−CWレーダモードと位相差レーダモードとを切替える
レーダモード切替手段を備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】FM−CWレーダモードと位相差レーダモード
とを切替可能にしたので、FM−CWレーダモードを用
いて中,遠距離の物体を探知し、位相差レーダモードを
用いて近距離の物体を探知することで、至近距離から遠
距離までを精度良く探知できる。
とを切替可能にしたので、FM−CWレーダモードを用
いて中,遠距離の物体を探知し、位相差レーダモードを
用いて近距離の物体を探知することで、至近距離から遠
距離までを精度良く探知できる。
【0009】
【実施例】以下この発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1はこの発明に係るレーダ装置のブロック
構成図、図2は同レーダ装置のレーダモード切替動作を
示すタイムチャートである。図1に示すようにレーダ装
置1は、送信部2と、受信部3と、信号処理部4と、レ
ーダモード切替手段5とからなる。
説明する。図1はこの発明に係るレーダ装置のブロック
構成図、図2は同レーダ装置のレーダモード切替動作を
示すタイムチャートである。図1に示すようにレーダ装
置1は、送信部2と、受信部3と、信号処理部4と、レ
ーダモード切替手段5とからなる。
【0010】送信部2は、電圧制御発振器21と、電力
分配器22と、スイッチング手段23と、送信用アンテ
ナ24とを備える。受信部3は、受信用アンテナ31
と、高周波増幅器32と、混合器33と、検波器34と
を備える。信号処理部4は、ビート周波数検出手段41
と、位相差検出手段42と、距離演算手段43とを備え
る。レーダモード切替手段5は、レーダモード指定手段
51と、発振周波数指定電圧発生手段52と、低周波変
調信号発生手段53とを備える。
分配器22と、スイッチング手段23と、送信用アンテ
ナ24とを備える。受信部3は、受信用アンテナ31
と、高周波増幅器32と、混合器33と、検波器34と
を備える。信号処理部4は、ビート周波数検出手段41
と、位相差検出手段42と、距離演算手段43とを備え
る。レーダモード切替手段5は、レーダモード指定手段
51と、発振周波数指定電圧発生手段52と、低周波変
調信号発生手段53とを備える。
【0011】このレーダ装置1は、レーダモード指定手
段51から出力されるレーダモード指定信号51aによ
ってレーダモードの切替を行なう。図2(a)に示すよ
うに、レーダモード指定手段51は、FM−CWレーダ
モードを位相差レーダモードを時分割指定するレーダモ
ード指定信号51aを時分割で出力する。
段51から出力されるレーダモード指定信号51aによ
ってレーダモードの切替を行なう。図2(a)に示すよ
うに、レーダモード指定手段51は、FM−CWレーダ
モードを位相差レーダモードを時分割指定するレーダモ
ード指定信号51aを時分割で出力する。
【0012】図2(b)に示すように、発振周波数指定
電圧発生手段52は、FM−CWレーダモードが指定さ
れて場合は鋸歯波形もしくは三角波形の周波数指定電圧
信号52aを生成・出力し、位相差レーダモードが指定
された場合は一定の電圧信号52aを出力するよう構成
している。
電圧発生手段52は、FM−CWレーダモードが指定さ
れて場合は鋸歯波形もしくは三角波形の周波数指定電圧
信号52aを生成・出力し、位相差レーダモードが指定
された場合は一定の電圧信号52aを出力するよう構成
している。
【0013】図2(d)に示すように、低周波変調信号
発生手段53は、FM−CWレーダモードが指定された
場合はスイッチング手段23をオン状態に保持する信号
53aを出力し、位相差レーダモードが指定された場合
は繰り返し周期TIの矩形波からなる低周波信号53a
を生成・出力するよう構成している。
発生手段53は、FM−CWレーダモードが指定された
場合はスイッチング手段23をオン状態に保持する信号
53aを出力し、位相差レーダモードが指定された場合
は繰り返し周期TIの矩形波からなる低周波信号53a
を生成・出力するよう構成している。
【0014】FM−CWレーダモードが指定された場
合、電圧制御発振器21の周波数指定電圧入力端子21
aには電圧が時間的に変化する周波数指定電圧信号52
aが供給されるので、この周波数指定電圧信号52aに
基づいて、図2(c)に示すように周波数fLから周波
数fHまで周波数掃引されたFM信号(周波数変調信
号)21aが出力される。このFM信号21aは電力分
配器22を介してスイッチング手段23へ供給される。
合、電圧制御発振器21の周波数指定電圧入力端子21
aには電圧が時間的に変化する周波数指定電圧信号52
aが供給されるので、この周波数指定電圧信号52aに
基づいて、図2(c)に示すように周波数fLから周波
数fHまで周波数掃引されたFM信号(周波数変調信
号)21aが出力される。このFM信号21aは電力分
配器22を介してスイッチング手段23へ供給される。
【0015】FM−CWレーダモードでは、低周波変調
信号発生手段53からオン状態に保持する信号53aが
供給されているので、電力分配器22を介して供給され
た信号22aはスイッチング手段23を通過し、図2
(e)に示すFM変調された送信信号23aが送信用ア
ンテナ14から電磁波として放射される。
信号発生手段53からオン状態に保持する信号53aが
供給されているので、電力分配器22を介して供給され
た信号22aはスイッチング手段23を通過し、図2
(e)に示すFM変調された送信信号23aが送信用ア
ンテナ14から電磁波として放射される。
【0016】位相差レーダモードが指定された場合、電
圧制御発振器21の周波数指定電圧入力端子21aには
一定の電圧の信号52aが供給されるので、この電圧に
対応した周波数fIの高周波信号21aが出力され、電
力分配器22を介してスイッチング手段23へ供給され
る。
圧制御発振器21の周波数指定電圧入力端子21aには
一定の電圧の信号52aが供給されるので、この電圧に
対応した周波数fIの高周波信号21aが出力され、電
力分配器22を介してスイッチング手段23へ供給され
る。
【0017】位相差レーダモードでは、スイッチング手
段23は図2(d)に示した低周波変調信号53aに基
づいてスイッチングされるため、図2(e)に示す低周
波で矩形波状に変調された送信信号23aが送信用アン
テナ14から電磁波として放射される。
段23は図2(d)に示した低周波変調信号53aに基
づいてスイッチングされるため、図2(e)に示す低周
波で矩形波状に変調された送信信号23aが送信用アン
テナ14から電磁波として放射される。
【0018】受信アンテナ31で受信された信号は高周
波増幅器32で高周波増幅され、その増幅出力32aは
混合器33ならびに検波器34へ供給される。混合器3
3は、電力分配器22で分配された高周波信号21aの
一部の信号22bと高周波増幅出力(受信信号)32a
とを混合し、それらの信号のビート信号33aを出力す
る。検波器34は、高周波増幅出力32aを検波し、検
波出力34aを出力する。
波増幅器32で高周波増幅され、その増幅出力32aは
混合器33ならびに検波器34へ供給される。混合器3
3は、電力分配器22で分配された高周波信号21aの
一部の信号22bと高周波増幅出力(受信信号)32a
とを混合し、それらの信号のビート信号33aを出力す
る。検波器34は、高周波増幅出力32aを検波し、検
波出力34aを出力する。
【0019】ビート周波数検出手段41は、ビート信号
33aの周波数を検出し、周波数データ41aを出力す
る。位相差検出手段42は、低周波変調信号53aと検
波出力34aとの位相差を検出し、位相差データ42a
を出力する。距離検出手段43は、レーダモード指定信
号51aに基づいてFM−CWレーダモードが指定され
ている場合は周波数データ41aに基づいて対象物まで
の距離を求め、位相差レーダモードが指定されている場
合は位相差データ42aに基づいて距離を求め、求めて
距離データ43aを出力する。
33aの周波数を検出し、周波数データ41aを出力す
る。位相差検出手段42は、低周波変調信号53aと検
波出力34aとの位相差を検出し、位相差データ42a
を出力する。距離検出手段43は、レーダモード指定信
号51aに基づいてFM−CWレーダモードが指定され
ている場合は周波数データ41aに基づいて対象物まで
の距離を求め、位相差レーダモードが指定されている場
合は位相差データ42aに基づいて距離を求め、求めて
距離データ43aを出力する。
【0020】図3は位相差検出手段の一具体例を示すブ
ロック構成図、図4はその動作を示すタイムチャートで
ある。位相差検出手段42は、検波出力34aを波形整
形し2値化した波形整形出力61aを発生する波形整形
回路61と、送信信号に相当する低周波信号53aと波
形整形出力61aとの位相差を検出し、位相差に応じた
パルス幅の信号62aを出力する位相差検出回路62
と、位相差に応じたパルス幅の信号62aを平滑して直
流電圧信号を出力する平滑回路63と、平滑出力63a
をA/D変換して位相差に係るデータ42aを出力する
A/D変換器64とからなる。
ロック構成図、図4はその動作を示すタイムチャートで
ある。位相差検出手段42は、検波出力34aを波形整
形し2値化した波形整形出力61aを発生する波形整形
回路61と、送信信号に相当する低周波信号53aと波
形整形出力61aとの位相差を検出し、位相差に応じた
パルス幅の信号62aを出力する位相差検出回路62
と、位相差に応じたパルス幅の信号62aを平滑して直
流電圧信号を出力する平滑回路63と、平滑出力63a
をA/D変換して位相差に係るデータ42aを出力する
A/D変換器64とからなる。
【0021】位相差検出回路62は、例えばエクスクル
シブオア(EX−OR)回路等を用いて構成しており、
図4(e)に示す位相差に応じたパルス幅の信号62a
を出力する。そして、平滑回路63を介して図4(f)
に示すような直流電圧信号63aを得るようにしてい
る。なお、図4(f)では比較的長い充放電時定数を有
する平滑回路63を用いて平滑化された脈流電圧信号を
得る場合を示したが、充電時定数が短く放電時定数が長
い積分回路を用いて、位相差に応じたパルス幅の信号を
所定期間もしくは所定の送信断続回数分だけ積分し、そ
の積分出力電圧をA/D変換するようにしてもよい。
シブオア(EX−OR)回路等を用いて構成しており、
図4(e)に示す位相差に応じたパルス幅の信号62a
を出力する。そして、平滑回路63を介して図4(f)
に示すような直流電圧信号63aを得るようにしてい
る。なお、図4(f)では比較的長い充放電時定数を有
する平滑回路63を用いて平滑化された脈流電圧信号を
得る場合を示したが、充電時定数が短く放電時定数が長
い積分回路を用いて、位相差に応じたパルス幅の信号を
所定期間もしくは所定の送信断続回数分だけ積分し、そ
の積分出力電圧をA/D変換するようにしてもよい。
【0022】位相差検出回路62にエクスクルシブオア
(EX−OR)回路を用いた場合、送信信号の立上りか
ら受信信号の立上りまでの期間と送信信号の立下りから
受信信号の立下りの期間の2種類に期間に亘って位相差
に応じたパルス幅の信号62aが出力されるので、平滑
出力の脈動成分が少なくなるという利点がある。一方、
距離の異なる複数のターゲットが存在する場合、各ター
ゲットからの反射信号が各ターゲット間の距離に相当す
る時間差だけずれた重なり合うので、送信期間よりも検
波出力34aの出力期間(パルス幅)が長くなることが
ある。このような場合は、先に述べた立上りの時間差と
立下りの時間差が異なり、立下り時間差に対応するパル
ス幅が長くなる。このため、最短距離にあるターゲット
の距離測定結果が実際の距離よりも長くなる。そこで、
位相差検出回路62は、送信信号の立上りから受信信号
の立上りまでの位相に対応したパルス幅の信号を出力す
る構成としてもよい。
(EX−OR)回路を用いた場合、送信信号の立上りか
ら受信信号の立上りまでの期間と送信信号の立下りから
受信信号の立下りの期間の2種類に期間に亘って位相差
に応じたパルス幅の信号62aが出力されるので、平滑
出力の脈動成分が少なくなるという利点がある。一方、
距離の異なる複数のターゲットが存在する場合、各ター
ゲットからの反射信号が各ターゲット間の距離に相当す
る時間差だけずれた重なり合うので、送信期間よりも検
波出力34aの出力期間(パルス幅)が長くなることが
ある。このような場合は、先に述べた立上りの時間差と
立下りの時間差が異なり、立下り時間差に対応するパル
ス幅が長くなる。このため、最短距離にあるターゲット
の距離測定結果が実際の距離よりも長くなる。そこで、
位相差検出回路62は、送信信号の立上りから受信信号
の立上りまでの位相に対応したパルス幅の信号を出力す
る構成としてもよい。
【0023】このように、FM−CWレーダモードと位
相差レーダモードとを切替える構成としたので、FM−
CWレーダモードを用いて中,遠距離を探知し、位相差
レーダモードを用いて近距離を探知することで、至近距
離から遠距離のターゲットを探知できる。よって、この
レーダ装置1を備えた車両では、FM−CWレーダモー
ドを用いて例えば数メートル〜数10メートル先方の車
両を探知したり、位相差レーダモードを用いて例えば右
折,左折,車庫入れ時等において障害物まで何センチメ
ートルあるかを探知することができる。
相差レーダモードとを切替える構成としたので、FM−
CWレーダモードを用いて中,遠距離を探知し、位相差
レーダモードを用いて近距離を探知することで、至近距
離から遠距離のターゲットを探知できる。よって、この
レーダ装置1を備えた車両では、FM−CWレーダモー
ドを用いて例えば数メートル〜数10メートル先方の車
両を探知したり、位相差レーダモードを用いて例えば右
折,左折,車庫入れ時等において障害物まで何センチメ
ートルあるかを探知することができる。
【0024】なお、位相差レーダモードの送信変調方式
として低周波信号で断続変調を行なう例を示したが、矩
形波からなる低周波信号53aに基づいて高周波信号2
1aの振幅を2値に変調するようにしてもよい。また、
低周波変調信号発生手段53を低周波の正弦波発生器で
構成し、この低周波信号発生手段53から出力される正
弦波信号に基づいて高周波信号を振幅変調した信号を電
磁波として放射するようにしてもよい。この場合は振幅
変調器が必要となる。
として低周波信号で断続変調を行なう例を示したが、矩
形波からなる低周波信号53aに基づいて高周波信号2
1aの振幅を2値に変調するようにしてもよい。また、
低周波変調信号発生手段53を低周波の正弦波発生器で
構成し、この低周波信号発生手段53から出力される正
弦波信号に基づいて高周波信号を振幅変調した信号を電
磁波として放射するようにしてもよい。この場合は振幅
変調器が必要となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るレー
ダ装置は、FM−CWレーダモードと位相差レーダモー
ドとを切替える構成としたので、至近距離の対象物はF
M−CWレーダモードでは検出が困難であるが、位相差
レーダモードを用いることで確実に検出できるようにな
り、近距離から遠距離までの対象物を精度良く検出する
ことが可能となる。
ダ装置は、FM−CWレーダモードと位相差レーダモー
ドとを切替える構成としたので、至近距離の対象物はF
M−CWレーダモードでは検出が困難であるが、位相差
レーダモードを用いることで確実に検出できるようにな
り、近距離から遠距離までの対象物を精度良く検出する
ことが可能となる。
【図1】この発明に係るレーダ装置のブロック構成図
【図2】この発明に係るレーダ装置のレーダモード切替
動作を示すタイムチャート
動作を示すタイムチャート
【図3】位相差検出手段の一具体例を示すブロック構成
図
図
【図4】位相差検出手段の動作を示すタイムチャート
【符号の説明】 1 レーダ装置 2 送信部 3 受信部 4 信号処理部 5 レーダモード切替手段 21 電圧制御発振器 23 スイッチング手段 33 混合器 34 検波器 41 ビート周波数検出手段 42 位相差検出手段 43 距離演算手段 51 レーダモード指定手段 52 発振周波数指定電圧信号発生手段 53 低周波変調信号発生手段
Claims (1)
- 【請求項1】 高周波の信号を送信し、物体で反射され
た信号を受信し、送信信号と受信信号の時間差に基づい
て物体までの距離を検出するレーダ装置において、 高周波信号の周波数を掃引したFM−CW信号を送信
し、送信した信号と受信した信号とを混合して得られる
ビート信号の周波数に基づいて物体までの距離を検出す
るFM−CWレーダモードと、 高周波信号を低周波信号で変調した信号を送信し、物体
で反射された信号を検波して得た受信低周波信号を送信
低周波信号との位相差に基づいて物体までの距離を検出
する位相差レーダモードとを有するとともに、 前記FM−CWレーダモードと前記位相差レーダモード
とを切替えるレーダモード切替手段を備えたことを特徴
とするレーダ装置。
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