JP2735438B2 - 距離速度計測装置 - Google Patents
距離速度計測装置Info
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Description
に三角状の周波数変調を施し同時に目標からの反射信号
を受信して距離、速度を測定するための距離速度計測装
置に関し、特に本発明では受信信号の周波数分析に含ま
れるノイズによる誤測定を防止することを目的とする。
速度測定装置に関する技術としては、「レーダ技術」
(社団法人:電子情報通信学会)に記載されたものがあ
った。図6は従来の三角状FM−CMレーダの周波数対
時間の関係を示す図である。本図(a)に示すように、
CW方式の連続波レーダの送信信号に三角状の周波数変
調を施して、送信信号及び受信信号の周波数の上昇側
(UP)、下降側(DOWN)でビートをとり、本図
(b)に示すように、それぞれのビート信号の周波数を
組み合わせて、後述するように対象物との距離及び相対
速度を連続的に求めるものである。このようなビート信
号の周波数を得るにはビート信号の周波数分析の方法と
して、パルスカウント、FFT(Fast Fourier Transfor
mation) によるものがあるが、パルスカウントによると
マルチターゲットの時に計測結果がうまく得られない。
これに対しFFTでは複素スペクトル内挿法などを用い
ることで精度良く周波数解析ができ、マルチターゲット
に対してもうまく計測結果が得られる。ここでFM変調
の繰り返し周波数をfmとすると、対象物との距離、速
度が短時間に変化しないと仮定してビート信号の周波数
は近似的に1/2fm毎に変化するのでビート信号のF
FTによる観測時間を1/2fmとしている。
距離速度計測装置では以下のような問題がある。上記F
M変調の繰り返し周波数fmを、例えばfm=750H
zとすると、観測区間は1/2fm=666μsとな
る。FFTではこの観測区間において前述したように複
素スペクトル内挿法を使用するので精度良く周波数分析
できるが、観測区間が短いのでビート信号にノイズが含
まれているとその影響が大きく安定した計測結果が得ら
れないという問題がある。
記観測区間にノイズが含まれていても距離、速度の計測
に影響を与えない距離速度計測装置を提供することを目
的とする。
決するために、三角状の周波数変調を施した連続波送信
信号と受信信号とのビート信号を各変調サイクルの上昇
側及び下降側毎の観測区間で周波数分析して得られたピ
ーク周波数からターゲットとの距離、速度を計測する距
離速度計測装置に、ピーク周波数記憶手段、ピーク周波
数グループ化手段及び距離速度算出手段を設ける。
る観測区間を複数のブロックに分け各ブロック毎に複数
の上昇側及び下降側のピーク周波数を記憶する。ピーク
周波数グループ化手段は前記各ブロック内の観測区間毎
に前記記憶された複数の上昇側及び下降側ピーク周波数
を複数のターゲットのそれぞれに属するようにグループ
化する。前記距離速度算出手段は前記各ブロック内でグ
ループ化されたピーク周波数から各ターゲットに対する
距離、速度を算出する。
ロックを構成する最初の観測区間で得られたピーク周波
数を基準としてこの基準ピーク周波数値から一定範囲内
にあれば同一のターゲットに属するとして以降の観測区
間で得られたピーク周波数をグループ化する。前記ピー
ク周波数グループ化手段は前回ブロック内のピーク周波
数を基準周波数とする。
観測区間で得られた周波数分析の結果をアベレージング
し、このアベレージングにより得られたピーク周波数を
基準周波数とする。前記距離速度算出手段は前記ブロッ
ク内における上昇側及び下降側のピーク周波数であって
各ターゲット毎にグループ化されたものを観測区間にわ
たって平均化して距離、速度を算出する。
おける上昇側及び下降側のピーク周波数であって各ター
ゲット毎にグループ化されたものに観測区間にわたって
重みをかけて平均化し距離、速度を算出する。
ク周波数記憶手段では連続して複数連なる観測区間から
なるブロックで得られた上昇側及び下降側のピーク周波
数を記憶する。このブロックの占める時間は非常に短く
距離の精度に換算しても影響を与えず、また周波数分析
の分解能以内のビート周波数の変動にすぎない。前記ピ
ーク周波数グループ化手段は前記記憶された上昇側及び
下降側のピーク周波数を複数のターゲットのそれぞれに
属するようにグループ化する。例えば、以下のようにし
て属するか否かの判断がなされグループに属さないと判
断されたピーク周波数は除外される。また、グループ内
ピーク周波数が観測区間の数の半分以下ならピーク周波
数は存在しないとする。グループ化の方法には周波数軸
をある間隔で区切り、ヒストグラムをとってグループ化
してもよい。
段では前記ブロックを構成する最初の観測区間で得られ
たピーク周波数を基準としてこの基準ピーク周波数値か
ら一定範囲内にあれば同一のターゲットに属するとして
以降の観測区間で得られたピーク周波数をグループ化さ
れ、あるいは前記ピーク周波数グループ化手段は前回ブ
ロック内のピーク周波数を基準周波数とされ、または前
記ピーク周波数グループ化手段は各前記観測区間で得ら
れた周波数分析の結果をアベレージングし、このアベレ
ージングにより得られたピーク周波数を基準周波数とさ
れる。したがって観測区間が短くてビート信号にノイズ
が含まれていてもその影響がブロックとしては除外され
安定した計測結果が得られことになる。基準に属しない
ピーク周波数は基準周波数として以後の発生するピーク
周波数と比較されブロック内に観測区間の数の半数以上
があればターゲットに属すると判定される。
されたピーク周波数から各ターゲットに対する距離、速
度が算出される。前記距離速度算出手段は前記ブロック
内における上昇側及び下降側のピーク周波数であって各
ターゲット毎にグループ化されたものを観測区間にわた
って平均化して距離、速度が算出されることにより、ノ
イズの影響が除去されることになる。
ク内における上昇側及び下降側のピーク周波数であって
各ターゲット毎にグループ化されたものに観測区間にわ
たって重みをかけて平均化し距離、速度が算出されるこ
とによりブロックを大きく取った場合には最新のデータ
に重みを置くことができる。
説明する。図1は本発明の実施例に係る距離速度計測装
置を示す図である。本図に示す距離速度計測装置は、対
象物に三角状の周波数変調された連続波(FM−CW)
信号を送信し、同時に対象物からの反射信号を受信する
アンテナ1、該アンテナ1に接続され連続波信号を送信
するFM−CW送信機2と、アンテナ1に接続され受信
した信号を増幅する増幅器3と、該増幅器3に接続され
増幅された信号とFM−CW送信機2の連続波信号とを
混合して周波数の上昇側(UP)、下降側(DOWN)
のビート信号(図参照6)を形成する混合器4と、該混
合器4に接続され形成されたビート信号をディジタル信
号に変換するA/D変換器5(Analogto Digital Conve
rter)と、該A/D変換器5に接続されディジタル信号
の周波数分析を行う高速フーリエ変換器6(FFT)と
を具備する。
数記憶手段7と下降側ピーク周波数記憶手段8を具備す
る。該上昇側ピーク周波数記憶手段7には前記高速フー
リエ変換器6で得られた複数の観測区間における上昇側
のピーク周波数を複数のターゲットについて記憶するよ
うにしてある。前記下降側ピーク周波数記憶手段8に
は、同様に前記高速フーリエ変換器6で得られた複数の
観測区間における下降側のピーク周波数を複数のターゲ
ットについて記憶するようにしてある。ここで複数の観
測区間を束めたものをブロックと呼ぶこととし、例えば
上昇側ピーク周波数記憶手段7、下降側ピーク周波数記
憶手段8のそれぞれにおいて各ブロックが8個の観測区
間で形成されていると、ブロックを形成するのに必要な
時間は2×8×666μs≒10msである。この時間
の持つ距離的影響は、車両が相対速度100km/hで
ある場合には移動距離で換算すると100km/h×1
0ms=0.3mであり、小さい。また周波数的影響
は、周波数変調の偏移幅Δfを75MHzとすると、す
なわちこの間に及ぼすビート信号の周波数の変動Δfr
は、後述する式を用いて、4×0.3m×750Hz×
75MHz/30×10 10m/s≒220Hzであり、
FFTのサンプリング周波数を200KHz、ポイント
数を128点とすると、その分解能が約1.5KHzで
あるから、小さい。以上の検討からブロック内では測定
される距離、ビート信号の周波数に対して定常性の仮定
が成立すると考えられる。よって実際にピーク周波数が
存在しているところの周波数付近にピーク周波数が多く
抽出され、そうでないところはノイズのみであるのでう
まくノイズ成分が除去できることが予想される。このた
め以下のようにピーク周波数のグループ化を行う。
周波数記憶手段7及び下降側ピーク周波数記憶手段8に
それぞれ記憶されたピーク周波数をグループ化するため
の上昇側ピーク周波数グループ化手段9と下降側ピーク
周波数グループ化手段10を具備する。図2は図1の上
昇側ピーク周波数グループ化手段又は下降側ピーク周波
数グループ化手段10によるブロック内のピーク周波数
のグループ化を説明する図である。本図に示すように、
第0、1、2、3、…、n−1の各観測区間で得られた
ピーク周波数を周波数が近いものを同一のターゲットに
対するものだとしてグループ化する。グループ内のピー
ク周波数の個数が一定値(n/2)以上の時にピーク周
波数が存在するものとする。本図中の○印(G1、G
2、G3)はピーク周波数が存在することを示し、×印
(G4)はピーク周波数が存在しないことを示す。
ある間隔で区切りピーク周波数のヒストグラムを取って
グループ化するようにしてある。次に第2のグループ化
方法を説明する。この第2のグループ化の方法では、前
記のように区切りを予め決めておくのではなく、各区間
の時間の早いデータから順にみていき、そこまでにグル
ープ化されたデータに属すると判断されれば、グループ
に追加しどのグループにも属さなければそのデータを基
準として新たなグループを形成する。グループに属する
かどうかの判断はそのグループの基準値からある値の範
囲に入っているかどうかによる。全データ(ピーク周波
数)についてグループ化を終えた後、グループ内の個数
によってピーク周波数の存在を決定する。以下具体的に
説明する。
を説明するフローチャートである。本図に示すように、
ステップ1では第i番目の観測区間のピーク周波数をf
i(I)と置く。ここにi=0〜n−1、I=1〜ni
(グループ数すなわちターゲット数)である。ステップ
2では序数j=1を設定する。
ク周波数f0(I)をグループIの基準とする。ステッ
プ4ではf0(I’)+α≦fi(I)≦f0(I’)
−α、I’=1〜n0、I=1〜niが成立するかを判
断する。ここにαは一定値である。ステップ5におい
て、ステップ4の関係が成立すれば、f0(I’)に属
するfi(I)のグループを形成する。
を判断する。ステップ7では序数jがn−1に達してい
なければ、序数を1だけ増加してステップ3に戻る。序
数jがn−1に達していれば本処理を終了する。ステッ
プ8ではステップ4の関係が成立しない場合にはステッ
プ3のピーク周波数の基準値に上記関係を満たさないf
i(I)を追加する。そして追加した数だけステップ4
における基準となるグループI’の数n0を増加する。
のグループ化の方法では、第2案におけるピーク周波数
の基準の代わりに、予め前のブロックのピーク周波数を
基準としてグループを作っておいてから前記第2のグル
ープ化を行う。以下に具体的に説明する。図4はピーク
周波数のグループ化の第3案を説明するフローチャート
である。本図において第3図と異なるものは、ステップ
2においてj=0とし、ステップ3において前回ブロッ
クに属する最終観測区間のピーク周波数f(I’)をグ
ループI’の基準とし、ステップ4においてf(I’)
+α≦fi(I)≦f(I’)−α、I’=1〜nx、
I=1〜niが成立するかを判断し、ステップ5におい
て、ステップ4の関係が成立すれば、f(I’)に属す
るfi(I)のグループを形成するということである。
図4はピーク周波数のグループ化を説明する図である。
本図に示すように、FFT6で測定された周波数分析の
結果が、観測区間0、観測区間1、…、観測区間n−1
で得られているとすると、これをアベレージングして得
られたピーク周波数f(1)、f(2)、f(3)とす
るとこれらのピーク周波数を基準として前記第2案に用
いる。
化手段9、下降側ピーク周波数グループ化手段10によ
りグループ化されたピーク周波数からターゲットとの距
離、速度を算出する距離速度算出手段11について説明
する。前記上昇側ピーク周波数グループ化手段9で得ら
れたブロック内の上昇側の周波数ピークをターゲット
1、2、…、niに対してfiu (1)、fiu
(2)、…、fiu (ni)、(i=1〜n−1)、下
降側ピーク周波数グループ化手段10で得られた下降側
の周波数ピークをfid (1)、fid (2)、…、f
id (ni)、(i=1〜n−1)とすると、以下のよ
うにしてブロック内で統一した上昇側fu0(1)、fu0
(2)、…、fu0(ni)及び下降側のピーク周波数f
d0(1)、fd0(2)、…、fd0(ni)を求める。
(1)+、…、+fn1’u (1)〕/n1’ fu0(2)=〔f0u (2)+f1u (2)+、…、+
fn2’u (2)〕/n2’ … fu0(ni)=〔f0u (ni)+f1u (ni)+、
…、+fni’u (ni)〕/ni’ fd0(1)=〔f0d (1)+f1d (1)+、…、+
fn1’d (1)〕/n1’ fd0(2)=〔f0d (2)+f1d (2)+、…、+
fn2’d (2)〕/n2’ … fd0(ni)=〔f0d (ni)+f1d (ni)+、
…、+fni’d (ni)〕/ni’ ここにni’は基準値内にあるものだけでグループ化し
た後のピーク周波数の数である。
た上昇側fu0(1)、fu0(2)、…、fu0(ni)及
び下降側のピーク周波数fd0(1)、fd0(2)、…、
fd0(ni)を求めてもよい。 fu0(1)=〔a0・f0u (1)+a1・f1u
(1)+、…、+ani’・fn1’u (1)〕 fu0(2)=〔a0・f0u (2)+a1・f1u
(2)+、…、+ani’・fn2’u (2)〕 … fu0(ni)=〔a0・f0u (ni)+a1・f1u
(ni)+、…、+ani’・fni’u (ni〕 fd0(1)=〔a0・f0d (1)+a1・f1d
(1)+、…、+ani’・fn1’d (1)〕 fd0(2)=〔a0・f0d (2)+a1・f1d
(2)+、…、+ani’・fn2’d (2)〕 … fd0(ni)=〔a0・f0d (ni)+a1・f1d
(ni)+、…、+ani’・fni’d (ni)〕 ここでa0、a1、…、aniは重み係数であり、例え
ばブロック内の観測区間の後部に行く程重みが大きくな
るようにする。ブロックが大きいときに有効である。
は、図6に示すように、ターゲットを固定した場合のビ
ート信号の周波数fr とドップラ周波数fd とが重畳し
ているから、これらの周波数fr とドップラ周波数fd
はピーク周波数を用いて以下のようにして求められる。 fr (1)=〔fd0(1)+fu0(1)〕/2 fd (1)=〔fd0(1)−fu0(1)〕/2 fr (2)=〔fd0(2)+fu0(2)〕/2 fd (2)=〔fd0(2)−fu0(2)〕/2 … fr (ni)=〔fd0(ni)+fu0(ni)〕/2 fd (ni)=〔fd0(ni)−fu0(ni)〕/2 ここで以下の関係から距離、速度を求める。
数変調の繰り返し周波数、Δfは周波数偏移幅、Cは光
速を表す。 fd=2・f0・V/c ここにf0は送信中心周波数で、Vは目標との相対速度
を表す。
は、表示器12に表示される。
続して複数連なる観測区間からなるブロックで得られた
上昇側及び下降側のピーク周波数を複数のターゲットに
属するようにグループ化し、属しないピーク周波数が除
外される。したがって観測区間が短くてビート信号にノ
イズが含まれていてもその影響がブロックとしては除外
され安定した計測結果が得られことになる。
図である。
下降側ピーク周波数グループ手段によるブロック内のピ
ーク周波数のグループ化を説明する図である。
フローチャートである。
フローチャートである。
図である。
の関係を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 三角状の周波数変調を施した連続波送信
信号と受信信号とのビート信号を各変調サイクルの上昇
側及び下降側毎の観測区間で周波数分析して得られた複
数のピーク周波数から複数のターゲットとの距離、速度
を計測する距離速度計測装置であって、 連続して複数連なる観測区間を複数のブロックに分け各
ブロック毎に複数の上昇側及び下降側のピーク周波数を
記憶するピーク周波数記憶手段(7、8)と、前記各ブロック内の観測区間毎に 前記記憶された複数の
上昇側及び下降側ピーク周波数を複数のターゲットのそ
れぞれに属するようにグループ化するピーク周波数グル
ープ化手段(9、10)と、前記各ブロック内で グループ化されたピーク周波数から
各ターゲットに対する距離、速度を算出する距離速度算
出手段(11)とを備えることを特徴とする距離速度計
測装置。 - 【請求項2】 前記ピーク周波数グループ化手段(9、
10)は前記ブロックを構成する最初の観測区間で得ら
れたピーク周波数を基準としてこの基準ピーク周波数値
から一定範囲内にあれば同一のターゲットに属するとし
てブロック内の以降の観測区間で得られたピーク周波数
をグループ化する請求項1記載の距離速度計測装置。 - 【請求項3】 前記ピーク周波数グループ化手段(9、
10)は前回ブロック内のピーク周波数を基準周波数と
する請求項2記載の距離速度計測装置。 - 【請求項4】 前記ピーク周波数グループ化手段(9、
10)は各前記観測区間で得られた周波数分析の結果を
アベレージングし、このアベレージングにより得られた
ピーク周波数を基準周波数とする請求項2記載の距離速
度計測装置。 - 【請求項5】 前記距離速度算出手段(11)は前記ブ
ロック内における上昇側及び下降側のピーク周波数であ
って各ターゲット毎にグループ化されたものを観測区間
にわたって平均化して距離、速度を算出する請求項1記
載の距離速度計測装置。 - 【請求項6】 前記距離速度算出手段(11)は前記ブ
ロック内における上昇側及び下降側のピーク周波数であ
って各ターゲット毎にグループ化されたものに観測区間
にわたって重みをかけて平均化し距離、速度を算出する
請求項1記載の距離速度計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4234890A JP2735438B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 距離速度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4234890A JP2735438B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 距離速度計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0682551A JPH0682551A (ja) | 1994-03-22 |
JP2735438B2 true JP2735438B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=16977924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4234890A Expired - Fee Related JP2735438B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 距離速度計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2735438B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3491418B2 (ja) * | 1995-12-01 | 2004-01-26 | 株式会社デンソー | Fmcwレーダ装置 |
JP3663623B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2005-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | レーダ装置 |
EP1347306A3 (en) | 2001-11-08 | 2004-06-30 | Fujitsu Ten Limited | Scan type radar device |
JP4926155B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2778864B2 (ja) * | 1991-11-22 | 1998-07-23 | 富士通テン株式会社 | ミリ波レーダ距離速度測定装置 |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP4234890A patent/JP2735438B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0682551A (ja) | 1994-03-22 |
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