JP2941075B2 - 自動車用衝突予防レーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の走行方向に存
在する障害物を電波を用いて検出し、自動車の乗員に警
報を発する自動車用衝突予防レーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の走行方向に障害物が存在する場
合、自動車の乗員はこれを回避し安全な走行を図る。従
って、自動車の安全走行のためには、障害物の検出を自
動的に行い乗員に警報する装置があれば好ましい。この
ような用途に用いられる装置としては、例えば電波によ
り障害物を検出する装置や超音波により障害物を検出す
る装置があるが、より遠距離の障害物を検出するために
は前者、すなわち自動車用衝突予防レーダ装置が用いら
れる。

【０００３】この装置はレーダ技術の応用であり、パル
スレーダ、ＦＭ−ＣＷレーダ等の各種方式に基づく構成
が従来から検討されてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パルスレー
ダ、ＦＭ−ＣＷレーダ等の方式による装置では、例えば
送信パルスの尖頭電力が大となること、他車に搭載され
た同種装置との干渉が生じること等の問題点がある。本
願出願人は、このような問題点を解決すべく、先にスペ
クトラム拡散（spread spectrum ）を応用した装置を出
願している（特願平３−５１１３０号）。この先出願で
は、第１及び第２の疑似雑音（pseudo noise；ＰＮ）を
多重した構造のＰＮをもって、他車に搭載された同種装
置との干渉防止等を図っている。

【０００５】このように、パルスレーダ、ＦＭ−ＣＷレ
ーダ等における問題点を解決する手段はすでに提案され
ているが、一方で、マッチドフィルタ等の特殊素子を用
いているためコスト低減に一定の限界がある。すなわ
ち、先出願に係る装置もパルスレーダ、ＦＭ−ＣＷレー
ダ等に比べ、安価に実現しうる装置ではあるが、これを
さらに安価とすることができれば好ましいのはいうまで
もない。

【０００６】本発明は、先出願において得られる干渉排
除等の利点を確保しつつ、装置をより安価にかつＩＣ化
可能に実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、車両の走行方向に電波を送受信す
る空中線と、最大計測距離を電波が往復するのに要する
最大伝搬時間より十分短いチップ長及び十分長いエポッ
ク長を有する送信用ＰＮ信号を発生させる送信用ＰＮ発
生器と、送信用ＰＮ信号を二相変調し送信すべき信号と
して空中線に供給する送信部と、空中線により受信され
た反射波に係る信号を所定の周波数に変換し出力する受
信部と、送信用ＰＮ信号と同一構造を有する受信用ＰＮ
信号を発生させる受信用ＰＮ発生器と、受信部の出力と
受信用ＰＮ信号の振幅成分を積分して出力する信号検出
部と、受信用ＰＮ信号をエポック毎に所定位相Δｔづつ
遅延させる移相制御器と、移相制御器による受信用ＰＮ
信号の遅延量Δｔに対応して計数を行う距離カウンタ
と、信号検出部の出力Σ１が所定値ＴＨ１以上となった
ときに受信部の出力に含まれる送信用ＰＮ信号のエポッ
クと受信用ＰＮ信号のエポックが一致したと見なして距
離カウンタの計数値Ｍを取り込み、この計数値Ｍに基づ
き電波の反射に係る障害物との距離を求めるとともに距
離カウンタをリセットし、求めた距離が所定距離以下と
なった場合に警報器に信号を供給する演算制御器と、を
備え、受信部出力に含まれる送信用ＰＮ信号のエポック
と受信用ＰＮ信号のエポックが一致した時点における受
信用ＰＮ信号の遅延量の累計ＭΔｔに基づき距離計測を
行うことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２は、受信用ＰＮ信号を１チ
ップより短い時間だけ遅延させたうえで信号検出部に供
給する第１の遅延手段と、第１の遅延手段の出力を第１
の遅延手段と同じ時間だけ遅延させる第２の遅延手段
と、受信用ＰＮ発生器の出力に係る受信用ＰＮ信号と受
信部の出力との積を求め検波する手段、第２の遅延手段
の出力に係る受信用ＰＮ信号と受信部の出力との積を求
め検波する手段、及びこれら２種類の検波に係る信号の
差を求め積分し出力する手段を備える距離精密検出部
と、を備え、演算制御器における距離カウンタからの計
数値Ｍ取り込み条件が、距離精密検出部の出力の絶対値
｜Σ２｜が所定値ＴＨ２以下となったこと及び／又は信
号検出部の出力Σ１が所定値ＴＨ１以上となったこと、
であることを特徴とする。

【０００９】請求項３は、信号検出部が、求めた積から
送信用疑似雑音信号成分を除去する手段を含み、送信用
疑似雑音信号成分が除去された信号のドップラ周波数を
計数するドップラカウンタを備え、演算制御器が、計数
により得られるドップラ周波数に基づき障害物との相対
速度を求め、警報器に対して所定の規則に従い信号を供
給することを特徴とする。

【００１０】請求項４は、受信部が、反射波に係る信号
を増幅する増幅器を含み、距離カウンタによる計数値に
応じて増幅器の利得を制御する利得制御器を備えること
を特徴とする。

【００１１】そして、請求項５は、送信用ＰＮ発生器及
び受信用ＰＮ発生器にチップ発生に係る基準周波数の信
号を共通に供給する基準発振器を備えることを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明においては、送信用ＰＮ信号で二相変調
した信号が空中線から車両の走行方向に電波として送信
され、当該方向に障害物が存在した場合には反射波が空
中線に受信される。

【００１３】ここで、送信用ＰＮ信号は送信用ＰＮ発生
器により生成される。送信用ＰＮ信号は最大伝搬時間
（最大測定可能距離に対応する）より十分短い長さのチ
ップから構成され、複数のチップの集合であるエポック
が最大伝搬時間より十分長く設定されている。二相変調
等の送信に係る処理は、送信部により実行される。

【００１４】受信された反射波に係る信号は受信部に取
り込まれる。受信部においては当該信号が所定の周波数
に変換される。この変換後の信号は、障害物との間を電
波が往復伝搬する時間に相当する遅延時間ｔ_ｄだけ遅延
した信号であり、かつ、障害物との相対速度に対応した
ドップラ成分が含まれている。受信部の出力は、信号検
出部に取り込まれる。

【００１５】一方、信号検出部には受信用ＰＮ信号も取
り込まれる。この受信用ＰＮ信号は受信用ＰＮ発生器に
おいて生成されるものであり、送信用ＰＮ信号と同一構
造を有している。しかし、その位相は、移相制御器によ
って異なる位相となる。すなわち、本発明においては、
信号検出部に供給される受信用ＰＮ信号がリセット時を
基準としてエポック毎に所定位相Δｔづつ逐次遅延され
る。

【００１６】この遅延が複数回（Ｍ回）繰り返される
と、遅延量Δｔの累計値ＭΔｔは、いずれかの時点で受
信部の出力の遅延時間ｔ_ｄに一致する。従って、信号検
出部において、受信部の出力と受信用ＰＮ信号の積を求
め、その振幅成分を積分してやれば、ある時点で積分値
Σ１が増大する。この時点こそ、遅延量の累計値ＭΔｔ
が遅延時間ｔ_ｄに一致した時点である。

【００１７】一方で、本発明においては距離カウンタが
設けられており、この距離カウンタにより移相量（遅延
量）に係る計数が実行される。これにより、リセット時
から積分値の増大までに受信用ＰＮ信号のエポックが何
回到来したかを知ることができる。従って、計数値Ｍに
基づき遅延時間ｔ、すなわち障害物との距離を求めるこ
とができ、演算制御器によりこの演算が行われる。な
お、演算制御器はこれに応じて距離カウンタをリセット
し、次回以後の計測に備える。

【００１８】このように、本発明においては、遅延量Δ
ｔの累計により距離が計測される。マッチドフィルタ等
の特殊部材を用いないため、安価な構成となる。さらに
は、ＰＮ信号を用いるためスペクトラム拡散により他車
搭載の同種装置との干渉排除等の作用も確保され、スペ
クトル再合成により受信利得が確保され小電力化送信等
が可能となる。

【００１９】請求項２においては、このような作用が確
保された上で、さらに距離測定精度が向上するという作
用が生じる。

【００２０】まず、信号検出部に供給される受信用ＰＮ
信号に対して所定時間（例えばチップ長の１／２）だけ
進んだ受信用ＰＮ信号と同時間だけ遅れた受信用ＰＮ信
号とが遅延により生成され、これら２種類の受信用ＰＮ
信号が距離精密検出部に供給される。距離精密検出部に
おいては、これら２種類の受信用ＰＮ信号がそれぞれ受
信部の出力に乗ぜられ、それぞれ検波される。さらに、
検波して得られた信号について差が求められ、積分され
る。

【００２１】このようにすると、当該２種類の受信用Ｐ
Ｎ信号によって画定される位相範囲（例えば信号検出部
に供給される受信用ＰＮ信号に対して±１／２チップ
長）に受信部出力に含まれる送信用ＰＮ信号の位相が属
しているときに、距離精密検出部における積分値Σ２の
絶対値が小さくなる。従って、距離カウンタからの計数
値Ｍの取り込みを行う際、信号検出部における積分値Σ
１に基づくしきい値判定に加え、距離精密検出部におけ
る積分値Σ２に基づくしきい値判定を行うようにすれ
ば、距離カウンタからの計数値Ｍ取り込みをより正確な
時点ですることができる。

【００２２】このような原理に基づき、請求項２におい
ては、距離精密検出部の出力の絶対値｜Σ２｜が所定
値ＴＨ２以下となったこと、信号検出部の出力Σ１が
所定値ＴＨ１以上となったこと、の双方又は片方を条件
として、距離カウンタからの計数値Ｍ取り込みが行わ
れ、距離測定精度が向上する。

【００２３】請求項３においては、ドップラカウンタに
よりドップラ周波数が計数される。この計数は、信号検
出部において求められた積及び受信部の基本周波数出力
に基づき行われる。前者としては、信号検出部において
送信用ＰＮ信号の成分が除去されたものを用いればよ
く、後者は、例えば受信部に含まれる発振器の出力を取
り込めばよい。このようにして得られたドップラ周波数
は、演算制御器における警報信号発生に係るパラメタの
１つとして用いられる。例えば、演算制御器は、ドップ
ラ周波数に対応する相対速度が大きい場合、警報を発す
べき距離をより大きく設定する。このようにすると、よ
り実地条件に適合して好適に警報を発生させられる。

【００２４】請求項４においては、距離に応じて増幅器
の利得が制御され、受信部の出力レベルが制御される。
これにより、空中線の指向性や距離にかかわらず所定の
レベルが確保された信号について処理が行われることに
なり、安定した装置動作が確保される。

【００２５】請求項５においては、送信用ＰＮ発生器及
び受信用ＰＮ発生器における基準周波数が同一の基準発
振器により行われる。これにより、装置構成の小型化が
得られる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００２７】（１）実施例の全体構成 図１には、本発明の一実施例に係る自動車用衝突予防レ
ーダ装置の全体構成が示されている。この図に示される
ように、本実施例は、空中線１０、送信部２０及び受信
部３０を備えている。

【００２８】空中線１０は、車両の所定位置、例えば前
部に配置されている。空中線１０は、送信部２０から供
給される信号を車両前方に送信する空中線であり、所定
の指向性を有している。送信部２０は、送信すべき信号
を空中線１０に供給するが、その信号は後述するような
構造を有する擬似雑音信号により二相変調を受けた信号
である。なお、以下の説明においてこの擬似雑音信号を
送信用ＰＮ信号と呼ぶ。また、送信用ＰＮ信号は、基準
発振器１００の出力を使用して例えばシフトレジスタ等
から構成される送信用ＰＮ発生器２００により、例えば
最長符号列（Ｎ系列ともいう）として生成される。

【００２９】また、空中線１０は、送信部２０内部のサ
ーキュレータを介して信号を受信部３０に供給する。こ
の信号は、前方に存在する障害物、例えば同一車線を走
行中の他の車両から反射された電波に係る信号である。
従って、電波が障害物まで往復するのに要する時間ｔ_ｄ
だけ送信に係る信号から遅延しており、さらに、障害物
との速度差（相対速度）に起因するドップラ偏移を受け
ている。また、送信部２０の動作により、送信用ＰＮ信
号に係る変調成分を含んでいる。

【００３０】受信部３０には、局部信号発生部４０が付
設されている。局部信号発生部４０は、受信部３０に所
定周波数の信号を供給し、受信部３０は、この信号に基
づき空中線１０の出力に係る信号を異なる周波数に変換
する。

【００３１】受信部３０の後段には、信号検出部５０及
び距離精密検出部６０が設けられている。これらの回路
５０及び６０は、受信部３０の出力を取り込み本実施例
における距離及び相対速度検出の条件判断の基礎となる
積分値を出力する。また、これらの回路５０及び６０
は、積分値演算の前提として、受信用ＰＮ信号に係る擬
似雑音信号を取り込み受信部３０の出力について所定の
処理を実行する。この擬似雑音信号は、送信部２０に供
給される送信用ＰＮ信号と同一構造を有しているが、移
相制御を受け遅延している点で異なる。以下の説明にお
いては、信号検出部５０及び距離精密検出部６０に供給
される擬似雑音信号を受信用ＰＮ信号と呼ぶ。また、こ
の移相制御及び距離検出に関しては、本発明の特徴に係
る動作であるため、後に詳細に説明する。

【００３２】受信用ＰＮ信号は、送信用ＰＮ発生器２０
０と同様に基準発振器１００の出力を利用して受信用Ｐ
Ｎ発生器３００により生成される。ただし、受信用ＰＮ
発生器３００において生成された受信用ＰＮ信号がその
まま信号検出部５０等に供給されるのではなく、遅延回
路７０により所定の遅延を受けた受信用ＰＮ信号が供給
される。すなわち、信号検出部５０には受信用ＰＮ発生
器３００の出力について１／２チップ遅延が施された受
信用ＰＮ信号が、距離精密検出部６０には信号検出部５
０に供給される受信用ＰＮ信号に対して±１／２チップ
前及び後の２種類の信号（すなわち受信用ＰＮ発生器３
００の出力及びこれについて１チップ遅延された信号）
が、それぞれ供給される。なお、この図では基準発振器
１００が１個であるが、これは送受信別に２個設けても
良い。

【００３３】受信用ＰＮ発生器３００には、移相制御器
４００が付設されてる。この移相制御器４００は、受信
用ＰＮ発生器３００からエポックの発生タイミングを取
り込み、エポック発生毎に受信用ＰＮ信号を所定時間Δ
ｔづつ遅延させる。また、移相制御器４００による受信
用ＰＮ信号の遅延に対応して計数を実行する距離カウン
タ５００が設けられている。この距離カウンタ５００の
計数値は、信号検出部５０及び距離精密検出部６０の出
力が所定の条件を満たした時点において、遅延時間
ｔ_ｄ、従って障害物との距離を表している。さらに、距
離カウンタ５００の出力に応じて受信部３０における増
幅利得を制御する利得制御器８０が設けられており、局
部信号発生部４０において局部発振器が発生する周波数
を用いて信号検出部５０において生成される信号の周波
数（中間周波数とドップラ偏移分の和）からドップラ偏
移分のみを求めるドップラカウンタ９０が設けられてい
る。前者は、一般に距離の４乗に反比例する受信電力の
減衰をカバーし更に空中線１０の指向性による受信電力
の変動をカバーするものであり、後者は、相対速度演算
及びその結果による警報条件の適正化（速度に対応した
警報距離の設定）に利用される構成である。

【００３４】そして、本実施例においては演算制御器６
００が設けられている。この演算制御器６００は、信号
検出部５０及び距離精密検出部６０から積分値を取り込
み、この積分値について判定を実行し、判定の結果に応
じて距離カウンタ５００及びドップラカウンタ９０の計
数内容を取り込む。演算制御器６００は、取り込んだ計
数内容に応じて障害物との距離及び相対速度を求め、所
定の警報条件に従って警報器７００に信号を与える。警
報器７００は、音、光等の形態で、乗員に障害物の存在
を知らせ、あるいは必要な操車を報知する。演算制御器
６００は、このような動作の開始に当たって送信用ＰＮ
発生器２００、受信用ＰＮ発生器３００、距離カウンタ
５００にリセットパルスを供給し、受信用ＰＮ発生器３
００からエポック発生タイミングを演算制御開始信号と
して取り込む。

【００３５】（２）実施例の距離測定原理 次に、この実施例の詳細な構成及び動作を説明する前
に、本発明の特徴に係る距離測定原理に関して実施例に
即し説明する。

【００３６】図２には、この実施例において送受信され
る信号の構成が示されている。まず、送信部２０から空
中線１０に供給され空中線１０から車両前方に送信され
る信号は、図２（１）に示されるような構成の送信用Ｐ
Ｎ信号により変調されている。一般に、スペクトラム拡
散において用いられる擬似雑音信号は、チップを単位と
して構成されチップの集合であるエポックが繰り返す構
成を有している。この実施例における送信用ＰＮ信号
は、チップ長ＣＨ、エポック長ＥＰ、１エポック内のチ
ップ数Ｎの擬似雑音信号である。

【００３７】また、本実施例においては、チップ長ＣＨ
が最大計測距離（障害物を検出しうる最大距離）より十
分短く、エポック長ＥＰが十分長く、それぞれ設定され
ている。例えば、送信電力、使用周波数等に応じて定ま
る最大計測距離が１５０ｍである場合、この距離を電波
が往復するのに要する時間（最大伝搬時間）は１μｓｅ
ｃである。これに対応し、例えばチップ長ＣＨは０．２
μｓｅｃ、エポック長ＥＰは１ｍｓｅｃに設定される。
なお、後述するように、他車装置との干渉確率は最大伝
搬時間／エポック長ＥＰで定まり、チップ長ＣＨ及び必
要な距離分解能により基準発振器１００出力に対する分
周比ｐが定まる。

【００３８】このような送信用ＰＮ信号により変調され
た信号が送信されると、障害物からの反射波として図２
（２）に示されるような構成の信号が得られる。すなわ
ち、障害物との間を電波が伝搬するのに要する時間ｔ_ｄ
だけ遅延した信号が得られる。信号検出部５０及び距離
精密検出部６０には、このような信号が供給される。

【００３９】一方で、受信用ＰＮ信号は、送信用ＰＮ信
号と同一の構成を有しているが、エポック毎にΔｔづつ
遅延されている。すなわち、演算制御器６００によるリ
セットパルス供給タイミングを基準として、図２（３）
に示されるように、Δｔづつ遅延される。信号検出部５
０においては、図２（２）に示される信号と図２（３）
に示される信号との積が求められ、位相検波される。位
相検波の結果得られる直流信号は、両信号の位相が一致
した時点で最大レベルとなる。本実施例においては、こ
の一致時点を位相検波結果の積分により信号検出部５０
から演算制御器６００に供給される出力の大きさにより
演算制御器６００が検出している。

【００４０】この積分値をΣ１で表すこととすると、図
３（４）に示されるように、両信号の位相が一致した時
点で最大の値Ｎとなり、その前後の１チップ分だけ離れ
たところでは０となる。従って、積分値Σ１についてし
きい値判定を行えば、両信号の位相の一致を判定でき
る。この判定は演算制御器６００において行われる。判
定の結果、しきい値以上となったとされた場合には、演
算制御器６００により距離カウンタ５００の計数値が取
り込まれる。距離カウンタ５００は、リセット時点を基
準として移相制御に対応した計数を実行しており、その
計数値は現時点までの遅延量の累積値ＭΔｔに対応して
いる。ただし、Ｍはその時点までに発生したエポックの
個数である。両信号の位相が一致しているということ
は、取りも直さず、遅延時間ｔ_ｄが遅延量の累積値ＭΔ
ｔとほぼ一致していることを表している。従って、距離
カウンタ５００の計数値の取り込みにより、遅延時間ｔ
_ｄが検出され、演算制御器６００はこれに基づき障害物
との距離を演算する。

【００４１】このようにして、本実施例では距離計測が
実行されるが、その精度を向上させるためさらに距離精
密検出部６０が用いられる。距離精密検出部６０におい
ては、距離検出部５０に供給される受信用ＰＮ信号に対
して１／２チップ前後の位相を有する受信用ＰＮ信号
と、受信部３０の出力と、の積が求められ、位相検波さ
れる。従って、位相検波の結果得られる２種類の直流信
号は、距離検出部５０に供給される受信用ＰＮ信号に対
し１／２チップ進んだ信号に係る信号と、１／２チップ
遅れた信号に係る信号と、の２種類である。これらをそ
れぞれ積分した場合、図３（５）において破線で示され
る如く図３（４）の図形を前後に１／２チップづつ移動
させた値となる。本実施例においては、位相検波の結果
得られる２種類の直流信号の差が求められ、その後に積
分される。その結果、図３（５）において実線で示され
るような積分値Σ２が得られる。

【００４２】この積分値Σ２は、従って、距離検出部５
０に供給される受信用ＰＮ信号と受信部３０出力に含ま
れる送信用ＰＮ信号による変調成分との位相が一致した
時点で絶対値最小＝０となる。これを利用すれば、距離
カウンタ５００から演算制御器６００への計数値取り込
みタイミングをより正確に定めることができる。例え
ば、信号検出部５０の出力についての判定に加え、距離
精密検出部６０の出力が所定のしきい値以下となったか
否かの判定を行えばよい。

【００４３】このように、本実施例においては、距離の
精密検出が行われる。なお、以上の説明では遅延回路７
０における１／２チップ遅延分が無視されているが、チ
ップ長ＣＨは既知であるので、演算制御器６００におけ
る演算で補えばよい。

【００４４】（３）実施例の部分構成−送受信 図４には、本実施例の構成のうち特に送受信に係る構成
が示されている。

【００４５】この図に示されるように、送信用ＰＮ発生
器２００は、分周器２０１及び第１ＰＮ発生器２０２を
備えている。

【００４６】分周器２０１は、基準発振器１００から基
準周波数の信号を取り込み所定の分周比ｐで分周する。
この分周比ｐは、必要な距離分解能に応じて定められる
ものである。例えば、距離分解能１．５ｍまで計測した
い場合、チップ長ＣＨが前述のように０．２μｓｅｃで
あるとすれば、分周比ｐを０．２μｓｅｃ／０．０１μ
ｓｅｃ＝２０とすれば良い。ただし、０．０１μｓｅｃ
は１．５ｍを電波が往復するのに要する時間である。第
１ＰＮ発生器２０２は、例えばシフトレジスタを含む構
成であり、分周器２０１から出力される信号に基づき前
述したような構成の送信用ＰＮ信号を発生させる。

【００４７】送信部２０は、送信用発振器２１、位相変
調器２２及びサーキュレータ２３を有している。送信用
発振器２１の所定周波数の出力は位相変調器２２に供給
され、送信用ＰＮ信号により位相変調される。変調され
た信号は、サーキュレータ２３を介して空中線１０に供
給される。

【００４８】受信部３０は、空中線２０の受信出力をサ
ーキュレータ２３を介して取り込む第１ミクサ３１を有
している。第１ミクサ３１は、局部信号発生部４０から
の信号を当該受信出力と混合し、得られる信号を増幅器
３２に出力する。増幅器３２は、利得制御器８０による
利得制御を受けつつ、信号を増幅して信号検出部５０等
に出力する。

【００４９】局部信号発生部４０は、局部発振器４１及
び第２ミクサ４２を含む構成である。局部発振器４１
は、所定の中間周波数で発振し、発振出力を第２ミクサ
４２に与える。第２ミクサ４２は、送信部２１の送信用
発振器２１の出力を取り込み、局部発振器４１の出力と
混合する。従って、第２ミクサ４２から出力される信号
の周波数は、送信周波数＋中間周波数となる。この様な
周波数の信号が第１ミクサ３１に供給されると、第１ミ
クサ３１から出力される信号の周波数は中間周波数とな
る。ただし、障害物との相対速度に起因するドップラ偏
移分を含み、送信用ＰＮ信号による変調成分を含むこと
はいうまでもない。

【００５０】（４）実施例の部分構成−距離及び相対速
度検出 図５には、本実施例の部分構成、特に本発明の特徴に係
る距離検出等を行う構成が示されている。

【００５１】この図に示されるように、信号検出部５０
は、第３ミクサ５１、ＰＬＬ５２、第１位相検波器５３
及び第１積分器５４から構成されている。第３ミクサ５
１は、受信部３０からの出力と遅延回路７０からの出力
とを混合し、ＰＬＬ５２を介して、及び直接に、第１位
相検波器５３に供給する。遅延回路７０は、第１の１／
２チップ遅延器７１及び第２の１／２チップ遅延器７２
を縦続接続した構成である。遅延回路７０から第３ミク
サ５１に供給されるのは第１の１／２チップ遅延器７１
により１／２チップ遅延された受信用ＰＮ信号であり、
受信用ＰＮ信号は、受信部３０からの出力に含まれる送
信用ＰＮ信号と同一の構成を有しかつ位相の異なる信号
である。従って、第３ミクサの出力は、受信部３０から
の出力と遅延回路７０からの出力の位相が一致した時点
で、ＰＮ信号による変調成分が除去された信号となる。
ＰＬＬ５２は中間周波数を通過帯域に含む狭帯域フィル
タであり、これを通過することにより妨害波や受信波の
強度変動などの不要成分が除去される。第１位相検波器
５３は、第３ミクサの出力をＰＬＬ５２の出力により位
相検波し、受信部３０からの出力と遅延回路７０からの
出力が位相差が零の時点で最大の直流成分を出力する。
この出力は第１積分器５４に供給され、これにより図３
（４）に示されるような積分値Σ１が得られ、演算制御
器６００に供給される。この積分値Σ１は、演算制御器
６００における判定の基礎とされる。なお、第３ミクサ
５１の出力はドップラ成分を含んでいるため、この信号
の周波数を計測すれば、ドップラ周波数を求めることが
できる。このためドップラカウンタ９０が設けられてお
り、ドップラカウンタ９０による計数の基準となる周波
数の信号としては、局部発振器４１の出力が用いられ
る。

【００５２】また、距離精密検出部６０は、第４ミクサ
６１、第５ミクサ６２、第２位相検波器６３、第３位相
検波器６４、減算器６５及び第２積分器６６から構成さ
れている。第４ミクサ６１及び第５ミクサ６２は、共に
受信部３０の出力を取り込む一方で受信用ＰＮ信号を取
り込み、両者の積を出力する。第４ミクサ６１によって
取り込まれる受信用ＰＮ信号は、第２の１／２チップ遅
延器７２の出力であり、第３ミクサ５１に取り込まれる
受信用ＰＮ信号に比べ１／２チップ遅延している。逆
に、第５ミクサ６２によって取り込まれる受信用ＰＮ信
号は受信用ＰＮ発生器３００の出力、すなわち第１の１
／２チップ遅延器７１による遅延前の信号である。従っ
て、第４ミクサ６１及び第５ミクサ６２の出力は、第３
ミクサ５１の出力に比べそれぞれ１／２チップ前後の位
相を有する受信用ＰＮ信号に係る出力である。これらを
ＰＬＬ５２の出力により第２位相検波器６３及び第３位
相検波器６４においてそれぞれ位相検波し、その差につ
いて積分すれば、図３（５）に示されるような積分値Σ
２を得ることができる。差は減算器６５、積分値Σ２は
第２積分器６６により、それぞれ求められる。積分値Σ
２は、演算制御器６００における判定の基礎とされる。

【００５３】ところで、受信用ＰＮ信号は受信用ＰＮ発
生器３００により生成される。受信用ＰＮ発生器３００
は、送信用ＰＮ発生器２００と同様の構成を有してい
る。すなわち、基準発振器１００からの出力を取り込む
分周比ｐの分周器３０１、及び分周器３０１の出力に基
づき受信用ＰＮ信号を発生させるようシフトレジスタ等
によって構成される第２ＰＮ発生器３０２を含んでい
る。

【００５４】受信用ＰＮ発生器３００が送信用ＰＮ発生
器２００と異なる点は、移相制御器４００による移相制
御を受ける点である。この制御のため、分周器３０１に
移相量Δｔを供給する移相制御器４００が用いられ、移
相制御器４００には第２ＰＮ発生器３０２からエポック
が供給される。すなわち、第２ＰＮ発生器３０２の出力
である受信用ＰＮ信号のエポックに至った時点で、移相
制御器４００は移相量Δｔを分周器３０１に与え、受信
用ＰＮ信号を逐次遅延させる。なお、受信用ＰＮ信号の
初期のタイミングは演算制御器６００からのリセットパ
ルスにより行われる。これにより、図２（３）に示され
るような受信用ＰＮ信号が生成されることになる。

【００５５】移相制御器４００には、距離カウンタ５０
０が接続されており、距離カウンタ５００は移相制御器
４００からの移相量Δｔ出力に応じて計数を行う。例え
ば、移相器４００の動作回数を計数する。このような計
数をリセット時を基準として行うことにより、距離カウ
ンタ５００は、受信部３０の出力に含まれる送信用ＰＮ
信号と第３ミクサ５１に供給される受信用ＰＮ信号の位
相一致タイミングＭを求める。このＭと移相量Δｔとの
積は遅延時間ｔ_ｄを表しており、障害物との距離に対応
している。本実施例では、さらに、受信部３０の出力レ
ベルを障害物までの距離や空中線１０の指向性による受
信信号の変動があったとしても所定の値に維持して好適
な信号検出等の動作を行うべく利得制御器８０を設け、
増幅器３２の増幅利得を距離カウンタ５００の計数結果
に応じ制御するようにしている。 （５）距離及び相対速度検出の動作 図６には、本実施例における距離及び相対速度検出の動
作が演算制御器６００の制御フローチャートとして示さ
れている。

【００５６】まず、この実施例では、電源投入等により
動作が開始（Ｓ１）された直後に、演算制御器６００が
各部材をリセットする（Ｓ２）。すなわち、分周器２０
１及び３０１、ＰＮ発生器２０２及び３０２、移相制御
器４００並びに距離カウンタ５００にリセットッパルス
が供給される。

【００５７】この後、積分値Σ１及びΣ２が信号検出部
５０及び距離精密検出部６０から演算制御器６００に取
り込まれる（Ｓ３）。演算制御器６００は、積分値Σ１
がしきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定し（Ｓ４）、
以上であると判定した場合にはさらに積分値Σ２がしき
い値ＴＨ２以下であるか否かを判定する（Ｓ５）。

【００５８】ここで、先に図３（４）に基づき説明した
ように、積分値Σ１が大きな値をとる場合というのは距
離カウンタ５００の計数値Ｍと移相量Δｔの積が遅延時
間ｔ_ｄにほぼ等しい場合である。また、図３（５）に基
づき説明したように、積分値Σ２が小さな値をとる場合
というのも同様の場合である。ただし、ここでは積分値
Σ２の絶対値を考えている。

【００５９】従って、ステップＳ４及びＳ５の条件のい
ずれかを満たしていない場合は、未だＭΔｔがｔ_ｄに一
致していないと見なせるため、ステップＳ６及びＳ７の
実行後にステップＳ３へ戻る。ステップＳ６において
は、移相制御器４００に対して受信用ＰＮ発生器３００
出力の移相が指示され、ステップＳ７においては、距離
カウンタ５００の内容がインクリメントされる。

【００６０】ステップＳ４及びＳ５の条件を共に満たし
た場合には、計数値Ｍと移相量Δｔの積が遅延時間ｔ_ｄ
にほぼ等しい場合であると看なせるため、演算制御器６
００は距離カウンタ５００及びドップラカウンタ９０か
ら計数値を取り込む（Ｓ８）。前者の計数値は、前述の
原理に基づき障害物との距離に対応するものであり、後
者の計数値は、ドップラ周波数であり障害物との相対速
度に対応するものである。演算制御器６００は、これら
の情報を基礎として障害物が警報距離（乗員に対して警
報を発すべき距離）にあるか否かを判定し（Ｓ９）、あ
る場合には警報器７００に対する信号供給により警報を
発生させ（Ｓ１０）、ない場合にはステップＳ２に戻
る。

【００６１】なお、以上の動作において、ステップＳ８
への移行条件をステップＳ４及びＳ５のＡＮＤ条件とし
ているが、これは位相一致の検出精度を高水準とするた
めである。また、ステップＳ９における判定アルゴリズ
ムは、例えば相対速度が大の場合にはより大きな距離で
警報を発する旨のものとすればよい。

【００６２】（６）実施例の効果 このように、本実施例によれば、十分エポックの長いＰ
Ｎ信号により変調された電波をレーダ電波として用いる
ようにしたため、他車に搭載された同種装置からの干渉
を排除できる。例えば、図７に示されるように、本実施
例の装置を搭載する車両（自車）Ａの前方を他の車両
（障害物）Ｂが走行している状況で、自車Ａと平行し走
行している車両Ｃからの電波が障害物Ｂにより反射した
場合にも、この電波の受信による誤検出等を著しく抑制
する。また、前方から走行してくる車両Ｄの電波が受信
された場合も同様である。干渉確率でいえば、最大計測
距離１５０ｍ、エポック長１μｓｅｃの設定では、１μ
ｓｅｃ／１ｍｓｅｃ＝１／１０００となり、事実上、問
題とならない程度のものとなる。

【００６３】さらに、本実施例によれば、送信電力を大
きくする必要がない。これは、連続信号によるからであ
る。従って、低電力で感度の高い装置となる。また、受
信部３０の出力レベルの距離に応じた調整を行うように
しているため、距離に対応した反射レベル変動による影
響を排除できる。

【００６４】また、距離と相対速度の同時検出を行うこ
とができるため、より現実の必要に応じた条件で警報を
発生させることができる。なお、警報器７００に代え、
操舵・制動制御系に信号を供給するようにしても良い。

【００６５】そして、本実施例の装置は、ＳＡＷにより
構成したマッチドフィルタ等の特殊部品を用いずディジ
タル処理を利用して低電力で駆動するため、精度が高い
にもかかわらず簡易な構成で実現できる。例えばＩＣ化
により安価かつ小型に構成できる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、スペクトラム拡散に基
づきＰＮ信号を用いるため、先提案に係る効果、例えば
他車搭載の同種装置との干渉排除、小電力化送信等が確
保される。加えて、移相量の累計により距離計測を行う
ため、マッチドフィルタ等の特殊素子を用いること無く
構成可能であり、装置価格を安価化でき、容易にＩＣ化
できる。

【００６７】請求項２によれば、信号検出部に供給され
る受信用ＰＮ信号に対して例えば±１／２×チップ長の
位相の受信用ＰＮ信号につき差のしきい値判定を行い、
計数値取り込み条件としたため、さらに距離測定精度が
向上する。

【００６８】請求項３によれば、ドップラカウンタによ
りドップラ周波数を計数するようにしたため、距離と相
対速度の同時計測を行うことができる。また、警報信号
発生条件に係るパラメタの１つとして用いることがで
き、より好適な警報が可能になる。

【００６９】請求項４によれば、増幅器の利得制御によ
り受信部の出力レベルが制御され、安定した装置動作が
可能である。

【００７０】請求項５によれば、同一の基準発振器によ
り送信用及び受信用ＰＮ発生器における基準周波数が生
成されるため、装置構成の小型化が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車用衝突予防レー
ダ装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】この実施例における距離測定原理を示す図であ
り、図２（１）は送信波におけるＰＮ信号の構成を示す
図、図２（２）は図２（１）の送信波が伝搬により時間
ｔ_ｄだけ遅延した受信波を示す図、図２（３）は受信用
ＰＮ信号及び距離カウンタの動作を示す図である。

【図３】この実施例における距離計測の基礎となる情報
を表す図であり、図３（４）は第１積分器の出力を、図
３（５）は第２積分器の出力を示す図である。

【図４】この実施例の部分構成、特に送受信に係る構成
を示すブロック図である。

【図５】この実施例の部分構成、特に距離及び相対速度
測定に係る構成を示すブロック図である。

【図６】この実施例における距離及び相対速度測定の動
作の流れを示すフローチャート図である。

【図７】この実施例における他車干渉排除の効果を示す
図である。

【符号の説明】

１０ 空中線 ２０ 送信部 ３０ 受信部 ３２ 増幅器 ４０ 局部信号発生部 ４１ 局部発振器 ５０ 信号検出部 ５２ ＰＬＬ ５３ 第１位相検波器 ５４ 第１積分器 ６０ 距離精密検出部 ６３ 第２位相検波器 ６４ 第３位相検波器 ６５ 減算器 ６６ 第２積分器 ７０ 遅延回路 ７１ 第１の１／２チップ遅延器 ７２ 第２の１／２チップ遅延器 ８０ 利得制御器 ９０ ドップラカウンタ １００ 基準発振器 ２００ 送信用ＰＮ発生器 ２０２ 第１ＰＮ発生器 ３００ 受信用ＰＮ発生器 ３０２ 第２ＰＮ発生器 ４００ 移相制御器 ５００ 距離カウンタ ６００ 演算制御器 ７００ 警報器 ＥＰ エポック ＣＨ チップ ｔｄ 遅延時間 Δｔ 移相量 Ｍ エポック数 Σ１ 第１積分器の積分値 Σ２ 第２積分器の積分値 ＴＨ１ 信号検出部出力についてのしきい値 ＴＨ２ 距離精密検出部出力についてのしきい値

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の走行方向に電波を送受信する空中線
   と、最大計測距離を電波が往復するのに要する最大伝搬
   時間より十分短いチップ長及び十分長いエポック長を有
   する送信用疑似雑音信号を発生させる送信用疑似雑音発
   生器と、送信用疑似雑音信号を二相変調し送信すべき信
   号として空中線に供給する送信部と、空中線により受信
   された反射波に係る信号を所定の周波数に変換し出力す
   る受信部と、送信用疑似雑音信号と同一構造を有する受
   信用疑似雑音信号を発生させる受信用疑似雑音発生器
   と、受信部の出力と受信用疑似雑音信号の積の振幅成分
   を積分して出力する信号検出部と、受信用疑似雑音信号
   をエポック毎に所定位相づつ遅延させる移相制御器と、
   移相制御器による受信用疑似雑音信号の遅延量に対応し
   て計数を行う距離カウンタと、信号検出部の出力が所定
   値以上となったときに受信部の出力に含まれる送信用疑
   似雑音信号のエポックと受信用疑似雑音信号のエポック
   が一致したと見なして距離カウンタの計数値を取り込
   み、この計数値に基づき電波の反射に係る障害物との距
   離を求めるとともに、求めた距離が所定距離以下となっ
   た場合に警報器に信号を供給する演算制御器と、を備
   え、受信部の出力に含まれる送信用疑似雑音信号のエポ
   ックと受信用疑似雑音信号のエポックが一致した時点に
   おける受信用疑似雑音信号の遅延量の累計に基づき距離
   計測を行うことを特徴とする自動車用衝突予防レーダ装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動車用衝突予防レーダ装
   置において、受信用疑似雑音信号を１チップより短い時
   間だけ遅延させたうえで信号検出部に供給する第１の遅
   延手段と、第１の遅延手段の出力を第１の遅延手段と同
   じ時間だけ遅延させる第２の遅延手段と、受信用疑似雑
   音発生器の出力に係る受信用疑似雑音信号と受信部の出
   力との積を求め検波する手段、第２の遅延手段の出力に
   係る受信用疑似雑音信号と受信部の出力との積を求め検
   波する手段、及びこれら２種類の検波に係る信号の差を
   求め積分し出力する手段を備える距離精密検出部と、を
   備え、演算制御器における距離カウンタからの計数値取
   り込み条件が、距離精密検出部の出力の絶対値が所定値
   以下となったこと及び／又は信号検出部の出力が所定値
   以上となったこと、であることを特徴とする自動車用衝
   突予防レーダ装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の自動車用衝突予防レ
   ーダ装置において、信号検出部が、求めた積から送信用
   疑似雑音信号成分を除去する手段を含み、送信用疑似雑
   音信号成分が除去された信号のドップラ周波数を計数す
   るドップラカウンタを備え、演算制御器が、計数により
   得られるドップラ周波数に基づき障害物との相対速度を
   求め、警報器に対して所定の規則に従い信号を供給する
   ことを特徴とする自動車用衝突予防レーダ装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３記載の自動車用衝突予防レ
   ーダ装置において、受信部が、反射波に係る信号を増幅
   する増幅器を含み、距離カウンタによる計数値に応じて
   増幅器の利得を制御する利得制御器を備えることを特徴
   とする自動車用衝突予防レーダ装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４記載の自動車用衝突予防レ
   ーダ装置において、送信用疑似雑音発生器及び受信用疑
   似雑音発生器にチップ発生に係る基準周波数の信号を共
   通に供給する基準発振器を備えることを特徴とする自動
   車用衝突予防レーダ装置。