JP2993779B2 - Ｆｍ−ｃｗ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、所定の繰り返し周波数
を持つ変調波で周波数変調（ＦＭ変調）した信号を送出
して、標的からの反射波と局部発信波とのビート波の周
波数から標的までの距離および標的と観測者との相対速
度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置（周波数変調連続波
レーダ装置）に関し、特に自動車が道路上の障害物との
衝突を回避するのに用いて好適なＦＭ−ＣＷレーダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、標的（障害
物）の位置と相対速度を検出し、標的との衝突を回避す
るのに用いられるレーダ装置であり、簡単に回路が構成
できるため、比較的小型で低価格に実現できるものであ
る。かかるＦＭ−ＣＷレーダ装置の原理は次のとおりで
ある。すなわち、発振器からの出力で搬送波をＦＭ変調
して送信し、このＦＭ変調波を局部発振波とし、標的か
らの反射波と局部発振波とのビート波を取って、ビート
波の周波数にそれぞれ含まれる距離に依存する距離周波
数と速度に依存する速度周波数とを信号処理器を用いて
測定することにより、標的の位置と速度を検出するよう
になっている。

【０００３】この場合、標的からの反射波は標的までの
距離による遅延と標的との相対速度によるドップラシフ
トを受けているので、送信波にＦＭ変調を施しておくこ
とにより、位置と速度がビート波の周波数から検出可能
となる。そして、観測されるビート波の周波数は検出し
たい上記の距離周波数と速度周波数の和及び差の絶対値
に等しいので、ビート波の周波数に加算や減算などを行
なって、上記の距離周波数と速度周波数を求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置では、ビート波の周波
数に加算や減算などを行なって、距離周波数と速度周波
数を求めているので、標的が複数の場合には、限られた
場合にしか個々の標的の正確な速度と距離を検出できな
いという課題がある。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、安価な手法により、標的が複数の場合でも、
個々の標的の正確な速度と距離を検出できるようにし
た、ＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図で、この図１において、１は周波数変調波発生回
路、１ＡはＲＦ信号発生回路で、周波数変調波発生回路
１は、繰り返しの周波数変調波を発生するもので、ＲＦ
信号発生回路１Ａは、送信信号に周波数変調を施すもの
である。

【０００７】この場合、繰り返しの周波数変調波として
三角波を用いることことが好ましい。また、この周波数
変調に際しては、後述のビート波の周波数中の速度に依
存する速度周波数（検出対象速度周波数）よりも、少な
くとも２倍以上高い繰り返し周波数で周波数変調するこ
とが好ましい。

【０００８】さらに、ビート波の周波数中の距離に依存
する距離周波数（検出対象距離周波数）が周波数変調波
の繰り返し周波数の２倍よりも高く、ビート波の周波数
中の速度に依存する速度周波数（検出対象速度周波数）
が周波数変調波の繰り返し周波数の１／２倍よりも低く
なるように、周波数変調波の繰り返し周波数および変調
幅のうち少なくとも一方を設定しておくとよい。

【０００９】２は方向性結合器で、この方向性結合器２
は、周波数変調波発生回路１からの繰り返しの周波数変
調波により変調された信号を、送信アンテナ３のほか、
ミキサ６側へ局部発振波として取り出すものである。３
は周波数変調波発生回路１からの繰り返しの周波数変調
波により変調された信号を複数の標的４−１〜４−Ｍ
（Ｍは２以上の整数）へ送出する送信アンテナである。

【００１０】上記の周波数変調波発生回路１，ＲＦ信号
発生回路１Ａ，方向性結合器２および送信アンテナ３
で、検出対象距離情報を有する検出対象距離周波数が検
出対象速度情報を有する検出対象速度周波数よりも高い
周波数となるように設定された周波数変調信号を送出す
る周波数変調信号送出手段を構成することになる。 さら
に、５は各標的４−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）からの反射波を受
信する受信アンテナである。

【００１１】６はミキサで、このミキサ６は、受信アン
テナ５からの反射波と、方向性結合器２からの局部発振
波とを混合して、各標的４−ｉからの反射波と局部発信
波とのビート波を出力するものである。７はＡ／Ｄ変換
器で、このＡ／Ｄ変換器７は、ミキサ６からのアナログ
ビート波信号をディジタル変換するものである。

【００１２】８はウインドウ処理回路で、このウインド
ウ処理回路８は、受信ビート波にデジタル化したウイン
ドウ処理を施すものである。９は２回離散フーリエ変換
回路で、この２回離散フーリエ変換回路９は、ウインド
ウ処理回路８において受信ビート波にデジタル化したウ
インドウ処理を施したものについて、２回離散フーリエ
変換、すなわち、２段階の離散フーリエ変換を施すこと
により、各標的４−ｉまでの距離および各標的４−ｉと
観測者との相対速度を検出するものである。なお、以降
の記述においては、２回離散フーリエ変換における第１
段階および第２段階のフーリエ変換を、それぞれ、１回
目（最初）および２回目のフーリエ変換と呼ぶものとす
る。

【００１３】なお、検出対象距離周波数が周波数変調波
の繰り返し周波数の２倍よりも高く、検出対象速度周波
数が周波数変調波の繰り返し周波数の１／２倍よりも低
くなるように、周波数変調波の繰り返し周波数および変
調幅のうち少なくとも一方を設定しておいた場合は、最
初の離散フーリエ変換で距離周波数を求め、この距離周
波数についての離散フーリエ変換を複数回行なった結果
として得られた距離周波数ごとの時系列データに対し、
２回目の離散フーリエ変換を行なって該速度周波数を求
めることにより、複数の標的までの距離と複数の標的と
観測者との相対速度とを検出することが行なわれる。

【００１４】また、周波数変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、周
波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換
を施すこともできる。上記の受信アンテナ５，ミキサ
６，Ａ／Ｄ変換器７，ウインドウ処理回路８および２回
離散フーリエ変換回路９で、周波数変調信号送出手段か
ら送出された周波数変調信号に起因する受信ビート波に
２回離散フーリエ変換を施すことにより、複数の標的ま
での距離および複数の標的と観測者との相対速度を検出
する検出手段を構成することになる。

【００１５】

【作用】上述の本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置では、周
波数変調波発生回路１からＲＦ信号発生回路１Ｒを経た
繰り返しの周波数変調波（この繰り返しの周波数変調波
は、検出対象距離周波数が検出対象速度周波数よりも高
い周波数となるように設定された周波数変調信号であっ
て、三角波が好ましい）によって変調された信号を送信
アンテナ３から送出し、受信アンテナ５で受信した各標
的４−ｉからの反射波と、方向性結合器２からの局部発
信波とのビート波をミキサ６で得て、このビート波をＡ
／Ｄ変換器７でディジタル化して、これにウインドウ処
理回路８でウインドウ処理を施してから、２回離散フー
リエ変換回路９で２回離散フーリエ変換を施すことによ
り、複数の標的４−ｉまでの距離および複数の標的４−
ｉと観測者との相対速度を検出する。

【００１６】このとき、検出対象距離周波数が周波数変
調波の繰り返し周波数の２倍よりも高く、検出対象速度
周波数が該周波数変調波の繰り返し周波数の１／２倍よ
りも低くなるように、該周波数変調波の繰り返し周波数
および変調幅のうち少なくとも一方を設定しておいた場
合は、最初の離散フーリエ変換で距離周波数を求め、こ
の距離周波数についての離散フーリエ変換を複数回行な
った結果として得られた距離周波数ごとの時系列データ
に対し、２回目の離散フーリエ変換を行なって速度周波
数を求めることにより、複数の標的までの距離と複数の
標的と観測者との相対速度とを検出する。

【００１７】また、周波数変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、周
波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換
を施すことが行なわれる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図２は本発明の一実施例を示すブロック図で、こ
の図２に示すＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波発生器
（三角波発振器）１０，ＲＦ信号発生回路１１，方向性
結合器１２，送信アンテナ１３，受信アンテナ１５，ミ
キサ１６，Ａ／Ｄ変換器１７，ウインドウ処理回路１
８，２回離散フーリエ変換回路１９，同期信号発生回路
２０をそなえて構成されている。

【００１９】ここで、三角波発生器１０は三角波を発生
するもので、ＲＦ信号発生回路１１は、三角波により周
波数変調（ＦＭ変調）された信号を発生するものであ
る。この場合において、繰り返しのＦＭ変調波として三
角波が用いられる。すなわち、この場合は、三角波を使
って、時間軸に対して周波数が増える方向（昇り勾配）
と減る方向（下り勾配）の２方向のＦＭ変調を繰り返し
行なうのである。

【００２０】また、このＦＭ変調に際しては、後述のビ
ート波の周波数中の速度に依存する速度周波数ｆ _d （検
出対象速度周波数）よりも、少なくとも２倍以上高い繰
り返し周波数で周波数変調を行なう。さらに、ビート波
の周波数ｆ_b中の距離に依存する距離周波数ｆ_r （検出対
象距離周波数）が三角波の繰り返し周波数の２倍よりも
高くなるように、三角波の繰り返し周波数，変調幅等を
設定しておく。

【００２１】すなわち、検出対象距離情報を有する検出
対象距離周波数が検出対象速度情報を有する検出対象速
度周波数よりも高い周波数となるように、周波数変調波
のパラメータとしての繰り返し周波数や変調幅等が設定
されているのである。方向性結合器１２は、三角波によ
り周波数変調されたＲＦ信号を、送信アンテナ１３のほ
か、ミキサ１６側へ局部発振波として取り出すものであ
る。

【００２２】送信アンテナ１３は、ＲＦ信号発生回路１
１からの繰り返しのＦＭ変調波を複数の標的（障害物）
１４−１〜１４−Ｍ（Ｍは２以上の整数）へ送出するも
ので、受信アンテナ１５は、各標的１４−ｉ（ｉ＝１〜
Ｍ）からの反射波を受信するものである。ミキサ１６
は、受信アンテナ１５からの反射波と、方向性結合器１
２からの局部発振波とを混合して、各標的１４−ｉから
の反射波と局部発信波とのビート波を出力するものであ
る。

【００２３】Ａ／Ｄ変換器１７は、ミキサ１６からのア
ナログビート波信号をディジタル変換するものである。
ウインドウ処理回路１８は、受信ビート波にデジタル化
したウインドウ処理（このウインドウ処理には、図５に
示すハニング窓や図７に示す三角窓を用いる）を施すも
のである。

【００２４】２回離散フーリエ変換回路１９は、ウイン
ドウ処理回路１８で、受信ビート波にデジタル化したウ
インドウ処理を施したものについて、２回離散フーリエ
変換を施すことにより、標的１４−ｉまでの距離および
標的１４−ｉと観測者との相対速度を検出するものであ
るが、このために、この２回離散フーリエ変換回路１９
は、フーリエ変換処理回路（ＦＦＴ処理回路）１９−
１，メモリ１９−２，データ制御回路１９−３をそなえ
ている。

【００２５】ここで、ＦＦＴ処理回路１９−１は、フー
リエ変換処理を施すもので、専用のＤＳＰが使用され
る。メモリ１９−２は、処理済のデータ（例えば１回目
の離散フーリエ変換結果）を記憶するものである。デー
タ制御回路１９−３は、ＦＦＴ処理回路１９−１，メモ
リ１９−２との間のデータの遣り取りを制御するもので
ある。

【００２６】そして、この場合、ビート波の周波数ｆ_b
中の距離に依存する距離周波数ｆ_rがＦＭ変調波の繰り
返し周波数の２倍よりも高く、ビート波の周波数ｆ_b中
の速度に依存する速度周波数ｆ_dがＦＭ変調波の繰り返
し周波数の１／２倍よりも低くなるように、ＦＭ変調波
の繰り返し周波数，変調幅等を設定しているので、最初
の離散フーリエ変換で距離周波数ｆ_rを求め、この距離
周波数についての離散フーリエ変換を複数回行なった結
果として得られた距離周波数ごとの時系列データに対
し、２回目の離散フーリエ変換で速度周波数ｆ_dを求め
ることにより、複数の標的１４−ｉまでの距離および複
数の標的１４−ｉと観測者との相対速度を検出すること
が行なわれる。

【００２７】さらに、ＦＭ変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、Ｆ
Ｍ変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換を
施すことが行なわれる（図１２参照）。同期信号発生回
路２０は、ＲＦ信号発生回路１１，Ａ／Ｄ変換器１７，
ウインドウ処理回路１８，２回離散フーリエ変換回路１
９のための同期信号を発生するものである。

【００２８】つぎに、変調波として三角波を用いた場合
のＦＭ−ＣＷレーダ装置の原理を図３、図４を用いて説
明する。まず、ＦＭ変調を受けた送信波は標的で反射を
受けたのち、受信用のアンテナ１５で受信され受信波と
なる。受信波は標的までの距離による遅延と標的と観測
者との相対速度によるドップラシフトの分だけ送信波と
周波数がずれている。この受信波と局部波とをミキサ１
６でミキシングすると、ずれた周波数成分（ビート波）
が検出される。

【００２９】すなわち、変調を受けた局部発振信号の位
相は、周波数変調の１周期Ｔごとに周期変動する。標的
とレーダとの間に相対速度がない場合は、レーダに受信
される反射信号の位相も、同じ周期で周期変動する。局
部発振信号と受信信号のビート信号の位相もまた、同じ
変調三角波の周期で周期変動する。これは、距離周波数
が三角波の半周期ごとに、絶対値一定のまま符号反転す
るためである。

【００３０】これに対し、速度周波数はドップラーシフ
トによるものなので、変調幅（周波数の最大変調幅、す
なわち最大周波数偏移）ΔΩが中心周波数ｆ ₀ に比べて
十分小さければ、変調信号によらず一定である。すなわ
ち、標的とレーダとの間に相対速度がある場合は、受信
反射信号の位相は変調三角波の周期ごとに、速度周波数
に相当する分だけ偏移していくので、局部発振信号との
ビート信号の位相も変調三角波の周期ごとに、速度周波
数に相当する分だけ偏移していくのである。

【００３１】さらに、この周波数成分から距離周波数ｆ
_rと速度周波数ｆ_dを分離する方法について述べる。三角
波によってＦＭ変調した場合は、距離周波数ｆ_rと速度
周波数ｆ_dは次式のように表され、距離周波数ｆ_rは変調
波の周期Ｔおよび変調幅（最大周波数偏移）ΔΩに依存
するが、速度周波数ｆ_dは変調波の周期Ｔおよび変調幅
ΔΩに依存しない。

【００３２】 ｆ_r＝（４ΔΩＴ／ｃ）Ｒ ｆ_d＝（２ｆ₀ ／ｃ）ｖ ここで、ｃは光速、Ｒは障害物（標的）までの距離、ｆ
₀は送信中心周波数、ｖは障害物（標的）との相対速度
である。なお、上式から、検出したい距離Ｒの範囲や検
出したい相対速度ｖの範囲が分かっていれば、変調波の
周期Ｔおよび変調幅ΔΩを所定の値に設定することによ
り、検出したい距離周波数ｆ _r の範囲を規定することが
できるとともに、送信中心周波数ｆ ₀ を所定の値に設定
することにより、検出したい速度周波数ｆ _d の範囲を規
定することができる。

【００３３】具体的には、以下のような手法を講じてい
る。いま、距離分解能に対応する距離周波数ｆ_r （ビー
ト波の周波数のうち距離に依存する検出距離周波数：具
体的には、検知したい速度範囲に対応してとりうる周波
数範囲の絶対値の最大値）がこの繰り返し周波数の１／
２倍よりも高く、ビート波の周波数のうち速度に依存す
る速度周波数ｆ_d （検出対象速度周波数：具体的には、
検知したい距離範囲に対応してとりうる周波数範囲の絶
対値の最小値）が繰り返し周波数の２倍よりも低くなる
ように、変調幅（最大周波数偏移）ΔΩと変調波の周期
Ｔ（１／Ｔ＝繰り返し周波数）等を設定している、すな
わちｆ_r＞２／Ｔ，（１／２Ｔ）＞ｆ_dとなっているか
ら、標的が１個の場合の受信波Ｓ_rは次のようになる。

【００３４】 Ｓ_r＝Ａｃｏｓ［２π（ｆ_r−ｆ_d）ｔ］ この受信波に区間〔（ｎ−１）Ｔ，（ｎ−１）Ｔ＋Ｔ／
２〕で１回目の離散フーリエ変換を施すと、速度周波数
ｆ_dの範囲がサンプリングする区間の逆数の１／２より
も低いため、距離周波数ｆ_rのみ検出される。速度周波
数ｆ_dは位相成分として検出される。

【００３５】すなわち、ＤＦＴ｛Ａｃｏｓ［２π（ｆ_r
−ｆ_d）ｔ］−２πｆ_dｎＴ｝は、ｆ＝ｆ_rのときｅｘｐ
（ｊ２πｆ_dｎＴ）となり、ｆ＝−ｆ_rのときｅｘｐ（ｊ
２πｆ_dｎＴ）となり、ｆ≠±ｆ_rのとき０となる。ま
た、１回目の離散フーリエ変換を各ｎ＝０，．．．，Ｎ
_d−１について行なうと、各距離周波数ｆ_rについて、そ
の位相成分の時系列が得られるが、これは速度周波数ｆ
_dを周波数とする信号をサンプリング間隔Ｔでサンプリ
ングしたサンプル値列と等しくなっている。このサンプ
ル値列は、検出対象距離周波数についての離散フーリエ
変換を複数回（Ｎ _d 回）行なった結果として得られる各
距離周波数ごとの時系列データと等価である。

【００３６】また、ｆ＝−ｆ_rについてのデータは不要
であるので、図１１に示すように、ｆ_r＜０の領域にあ
る半分のデータは捨てることができ、このことにより計
算時間を半分にすることができる。残りのデータについ
て、各ｆ＝ｆ_r（ｆ_r＞０）に対応する位相成分の時系列
に対して２回目の離散フーリエ変換を施すと、各ｆ＝ｆ
_r に対応する標的の速度周波数ｆ_dが検出される。

【００３７】すなわち、ＤＦＴ（ＤＦＴ｛Ａｃｏｓ［２
π（ｆ_r−ｆ_d）ｔ］−２πｆ_dｎＴ｝）は、ＤＦＴ｛ｅ
ｘｐ（ｊ２πｆ_dｎＴ）｝となり、又このＤＦＴ｛ｅｘ
ｐ（ｊ２πｆ_dｎＴ）｝は、ｆ＝（ｆ_r，ｆ_d）のとき１
となり、ｆ≠（ｆ_r，ｆ_d）のとき０となる。同様にし
て、本実施例のように、複数の標的１４−ｉがある場合
の受信波は次のようになっている。

【００３８】 Ｓ_r＝ΣＡ_k ｃｏｓ［２π（ｆ_rk −ｆ_dk ）ｔ］ なお、上式はｋ＝１〜Ｍについて演算するものとする。
したがって、この信号に同様の操作を行なうと、各標的
１４−ｉについて距離周波数と速度周波数を求めること
ができる。以上の説明をさらに補足するかたちで説明す
ると、以下のようになる。

【００３９】即ち、標的が１個の場合に、第１番目の三
角波に対する受信ビート信号Ｓ ₍₀₎ (t)は、次のような複
素正弦波で表すことができる。 Ｓ ₍₀₎ (t)＝Ａｅｘｐ［ｊ２π（ｆ _r −ｆ _d ）ｔ＋ｊφ］ 第ｎ＋１番目の三角波に対する受信ビート信号Ｓ _(n) (t)
は Ｓ _(n) (t)＝Ａｅｘｐ［ｊ２π（ｆ _r −ｆ _d ）ｔ＋ｊ２πｆ _d ｎＴ＋ｊφ］ となる。なぜなら前述のように、距離周波数にかかわる
位相の部分は三角波の周期ごとに上り下り区間で変化が
相殺されるが、速度周波数にかかわる位相の部分は速度
周波数に対応する分だけ偏移していくからである。

【００４０】この受信波に対して、各三角波ごとにＭ点
の１回目の離散フーリエ変換を施すと、速度周波数ｆ _d
の範囲がサンプリングする区間の逆数１／Ｔよりも低い
ため、距離周波数ｆ _r のみ検出される。また、第ｎ＋１
番目の三角波に対する離散フーリエ変換の第ｋ周波数成
分Ｘ _k は Ｘ _k ⁽ⁿ⁾ ＝Ｘ _k ⁽⁰⁾ ｅｘｐ［ｊ２πｆ _d ｎＴ］ と表されるが、これは距離周波数に関するスペクトルと
なっている。

【００４１】各第ｎ番目の三角波（ｎ＝０,．．．,Ｎ _d
−１）についての離散フーリエ変換の結果から、各周波
数成分ごとに時系列データを生成することができる。例
えば、ｋ番目の周波数成分については ｛Ｘ _k ⁽⁰⁾ ,Ｘ _k ⁽¹⁾ ,...Ｘ _k ^(N-1) ｝ という時系列データができる。この各周波数ごとの時系
列データはそれぞれ、速度周波数ｆ _d を周波数とする複
素正弦波信号のサンプリング間隔Ｔのサンプリングデー
タに等しい。よって、この各周波数ごとの時系列の各々
に対して２回目の離散フーリエ変換を行なうと、各周波
数に相当する距離に存在する標的の速度周 波数スペクト
ルが計算される。

【００４２】本実施例のように、複数の標的１４−ｉ
（ｉ＝１,..., Ｍ）がある場合の受信波は次のようにな
っている。 Ｓ ⁽ⁱ⁾ _(t) ＝ΣＡ ⁽ⁱ⁾ ｅｘｐ［ｊ２π（ｆ _r ⁽ⁱ⁾ −ｆ _d ⁽ⁱ⁾ ）ｔ＋ｊφ ⁽ⁱ⁾ ］ なお、上式はｋ＝１〜Ｍについて演算するものとする。
ここで、離散フーリエ変換により複数の周波数を弁別す
ることが可能なので、この信号に同様の操作を行うと、
各標的１４−ｉについて距離周波数と速度周波数を求め
ることができる。なお、以上の２回離散フーリエ変換の
アルゴリズムはｓｉｎ、ｃｏｓであらわされる、実数の
正弦波信号についても同様に適用可能である。

【００４３】したがって、この信号に同様の操作を行な
うと、各標的１４−ｉについて距離周波数と速度周波数
を求めることができる。ところで、有限区間でサンプリ
ングしたデータにＦＦＴを施すと信号が歪む。これは暗
黙のうちに矩形窓（図９参照）がかけられているためで
ある。このように矩形窓をフーリエ変換したものは、図
１０に示すように、大きなサイドローブを持っており、
有限区間でサンプリングしたデータにＦＦＴを施すこと
は、真のスペクトルと矩形窓のスペクトルとのコンボリ
ューションを取ることに等しいから、各スペクトル成分
の周囲にサイドローブを生じ信号が歪むのである。

【００４４】しかし、ウインドウ処理を施すことによ
り、ＦＦＴをかけたときのサイドローブは軽減され、よ
り精密な距離と相対速度の検出を行なうことができる。
例えば矩形窓では、ピークのレベルに対する一番大きな
サイドローブのレベルは−１３ｄＢであるが、図７に示
す三角窓では、−２６ｄＢであり、図５に示すハニング
窓では、−３１ｄＢと小さい（図６，図８）。従って三
角窓やハニング窓等を用いてウインドウ処理を施すと、
ウインドウ処理を施さない時（矩形窓を用いたことに相
当する）に比べて信号のサイドローブは大きく軽減され
る。

【００４５】上述の構成により、三角波で周波数変調さ
れたＲＦ信号発生回路１１からの信号を送信アンテナ１
３から送出し、受信アンテナ１５で受信した標的１４−
ｉからの反射波と、方向性結合器１２からの局部発信波
とのビート波をミキサ１６で得て、このビート波をＡ／
Ｄ変換器１７でディジタル化して、これにウインドウ処
理回路１８で変調波に同調させてＴ／２ごとにウインド
ウ処理を施す。このようにウインドウ処理を施してか
ら、２回離散フーリエ変換回路１９で２回離散フーリエ
変換を施すことにより、複数の標的１４−ｉまでの距離
および複数の標的１４−ｉと観測者との相対速度を検出
することが行なわれる。

【００４６】このとき、最初の離散フーリエ変換で距離
周波数ｆ_rを求め、２回目の離散フーリエ変換で速度周
波数ｆ_dを求めることにより、複数の標的１４−ｉまで
の距離と複数の標的１４−ｉと観測者との相対速度とを
検出するのである。すなわち、図１３に示すように、複
数の標的１４−ｉからのビート波について、最初の離散
フーリエ変換で、図１４に示すように、距離周波数ｆ_r
（図ではｆ₁，ｆ₂，ｆ₃）を求め、２回目の離散フーリ
エ変換で、図１５に示すように、速度周波数ｆ_d（図で
はＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃）を求めるのである。

【００４７】そして、この２回離散フーリエ変換回路１
９では、変調三角波の上り（あるいは下り）勾配の区間
に入ってきたデジタルデータをＦＦＴ処理装置に送って
下り（あるいは上り）勾配の区間でＦＦＴ処理を行な
う。下り（あるいは上り）勾配の区間でＦＦＴ処理装置
にデータを送らない（図１２参照）。また、一度ＦＦＴ
処理を行なったデータは順次メモリ１９−２に蓄えてお
く。Ｎ_d回ＦＦＴ処理を行なった後、メモリ１９−２に
蓄えておいたデータを各距離周波数ごとに取り出して、
ＦＦＴ処理を行ない、それぞれの標的の距離周波数およ
び速度周波数を得る。そして、最後に、距離周波数と速
度周波数から各標的の距離と相対速度を得るのである。

【００４８】このようにして、複数の標的１４−ｉが存
在しているときにも、各距離と相対速度を正確に検出す
ることができる。また、この装置では、デジタル回路を
使用しているため、回路構成が簡単で、且つ低価格化を
実現でき、これにより、車載用のレーダに適するのであ
る。なお、本発明の手法を用いて、複数（１０個）の標
的についての距離と相対速度とを得たシミュレーション
結果を示すと、図１６のようになる。ここで、１つの標
的の部分に、複数の計算結果（複数本のライン）が出て
いるのは、周波数がデータに対して粗く離散化されてい
るためである。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置によれば、検出対象距離周波数が検出対象
速度周波数よりも高い周波数となるように周波数変調信
号を設定している、好ましくは、検出対象速度周波数よ
り少なくとも２倍以上高い繰り返し周波数で周波数変調
したり、もしくは、検出対象距離周波数が周波数変調波
の繰り返し周波数の２倍よりも高く、検出対象速度周波
数が周波数変調波の繰り返し周波数の１／２倍よりも低
くなるように、周波数変調波の繰り返し周波数，変調幅
を設定したりしているので、このように設定した周波数
変調信号に起因する受信ビート波に２回離散フーリエ変
換を施すことにより、好ましい形態として、最初の離散
フーリエ変換で該距離周波数を求め、この距離周波数に
ついての離散フーリエ変換を複数回行なった結果として
得られる距離周波数ごとの時系列データに対し、２回目
の離散フーリエ変換を行なって該速度周波数を求めるこ
とにより、複数の標的までの距離および複数の標的と観
測者との相対速度を正確に検出できる利点がある。

【００５０】また、繰り返しの周波数変調波として三角
波を用いたり、受信ビート波にデジタル化したウインド
ウ処理を施してから２回離散フーリエ変換を施したりす
ることもできるので、簡単に正確な距離や相対距離の検
出が可能となる。さらに、周波数変調波の繰り返し周期
の前半で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込
み、周波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリ
エ変換を施すこともでき、このようにすれば、処理時間
の短縮化を図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図３】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の原理を説明する図であ
る。

【図４】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の原理を説明する図であ
る。

【図５】ハニング窓特性図である。

【図６】ハニング窓によるサイドローブ特性図である。

【図７】三角窓特性図である。

【図８】三角窓によるサイドローブ特性図である。

【図９】矩形窓特性図である。

【図１０】矩形窓によるサイドローブ特性図である。

【図１１】２回離散フーリエ変換後の周波数領域を説明
する図である。

【図１２】ＦＦＴデータの取り込みとＦＦＴ処理との関
係を説明する図である。

【図１３】複数標的識別の原理を説明するため、ドプラ
シフトにより位相が変化した様子を示す図である。

【図１４】複数標的識別の原理を説明するため、１回目
のフーリエ変換を説明する図である。

【図１５】複数標的識別の原理を説明するため、２回目
のフーリエ変換を説明する図である。

【図１６】複数の標的についての距離と相対速度とを得
たシミュレーション結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 周波数変調波発生回路 １Ａ ＲＦ信号発生回路 ２ 方向性結合器 ３ 送信アンテナ ４−ｉ 標的 ５ 受信アンテナ ６ ミキサ ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ ウインドウ処理回路 ９ ２回離散フーリエ変換回路 １０ 三角波発生器（三角波発振器） １１ ＲＦ信号発生回路 １２ 方向性結合器 １３ 送信アンテナ １４−ｉ 標的 １５ 受信アンテナ １６ ミキサ １７ Ａ／Ｄ変換器 １８ ウインドウ処理回路 １９ ２回離散フーリエ変換回路 １９−１ フーリエ変換処理回路（ＦＦＴ処理回路） １９−２ メモリ １９−３ データ制御回路 ２０ 同期信号発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 民雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大橋 洋二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河▲崎▼ 義博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 伊佐治 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通一丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−154888（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−18784（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−263877（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/96

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の繰り返し周波数を持つ変調波で周
   波数変調した周波数変調信号を送出し、標的からの反射
   波と局部発信波とのビート波の周波数にそれぞれ含まれ
   る距離に依存する距離周波数と速度に依存する速度周波
   数とから該標的までの距離と該標的と観測者との相対速
   度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、検出対象距離情報を有する検出対象距離周波数が検出対
   象速度情報を有する検出対象速度周波数よりも高い周波
   数となるように設定された周波数変調信号を送出する周
   波数変調信号送出手段と、 該周波数変調信号送出手段から送出された周波数変調信
   号に起因する 受信ビート波に２回離散フーリエ変換を施
   すことにより、複数の標的までの距離および複数の標的
   と観測者との相対速度を検出する検出手段とをそなえて
   構成されたことを特徴とする、ＦＭ−ＣＷレーダ装置。
2. 【請求項２】 該周波数変調信号送出手段が、該検出対
   象速度周波数よりも、少なくとも２倍以上高い繰り返し
   周波数を持つ変調波で周波数変調するように構成された
   ことを特徴とする、請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ装
   置。
3. 【請求項３】 該周波数変調信号送出手段が、該検出対
   象距離周波数が周波数変調波の繰り返し周波数の２倍よ
   りも高く、該検出対象速度周波数が該周波数変調波の繰
   り返し周波数の１／２倍よりも低くなるように、該周波
   数変調波の繰り返し周波数および変調幅のうち少なくと
   も一方を設定するように構成されるとともに、該検出手段が、 最初の離散フーリエ変換で該検出対象距
   離周波数を求め、該検出対象距離周波数についての離散
   フーリエ変換を複数回行なった結果として得られる各距
   離周波数ごとの時系列データに対し、２回目の離散フー
   リエ変換を行なって該検出対象速度周波数を求めること
   により、複数の標的までの距離および複数の標的と観測
   者との相対速度を検出するように構成されたことを特徴
   とする、請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
4. 【請求項４】 該周波数変調信号送出手段が、繰り返し
   の周波数変調波として三角波を用いるように構成された
   ことを特徴とする、請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ装
   置。
5. 【請求項５】 該検出手段が、受信ビート波にデジタル
   化したウインドウ処理を施してから２回離散フーリエ変
   換を施すように構成されたことを特徴とする、請求項１
   記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
6. 【請求項６】 該検出手段が、該周波数変調波の繰り返
   し周期の前半で、離散フーリエ変換を施すべきデータを
   取り込み、該周波数変調波の繰り返し周期の後半で、離
   散フーリエ変換を施すように構成されたことを特徴とす
   る、請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。