JP3365196B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波、光、超音波
等の送出パルスを空間に放射し、送出パルスの物標によ
る反射信号を検知するレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光等の送出パルスを車両の前方空
間に拡散放射して、先行車両等の物標による送出パルス
の反射信号を検知する車両用レーダ装置が開発されてい
る。車両用レーダ装置では、微弱な反射信号を検知して
受信信号を形成し、デジタル信号処理またはアナログ信
号処理によりノイズ成分を相殺して反射信号の振幅を抽
出する。そして、抽出された反射信号の振幅に基づいて
反射信号のピーク位置が演算され、反射信号のピークと
送出パルスの位相差に基づいて物標までの距離が演算さ
れる。

【０００３】特開平７−０７２２３７号公報には、車両
用レーダ装置における受信信号の処理方法の例が示され
る。一つの例では、送出パルスに同期した複数の位相位
置で受信信号を二値化して所定桁数のシフトレジスタに
蓄積し、蓄積されたサンプリングデータを連続した多数
の送出パルスについて加算する。そして、演算素子を用
いて物標までの距離を演算する判定回路から独立させた
専用の論理回路を設けて受信信号を処理させることで、
１個のパルス状の信号に対応する一連の処理を数μ秒の
レベルで実行させ、１万回程の加算を含んでも１００ｍ
秒以下の繰り返し速度で刻々と物標までの距離を計測す
る。また、ピークを挟む前後２個づつの加算値を補間処
理して、サンプリング間隔よりも高い分解能でピーク位
置を求める。

【０００４】別の例では、複数の積分回路を用いて、等
しい長さで連続したそれぞれ異なる複数の位相位置で受
信信号を積分する。この積分は、ノイズ成分の平均値を
原点とみなして多数の送出パルスにまたがって継続的に
実行される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】所定桁数のシフトレジ
スタを用いて送出パルスごとの受信信号の振幅データを
形成する車両用レーダ装置では、サンプリング間隔に送
出パルスが伝達する距離をシフトレジスタの桁数（サン
プリングデータ数）に乗じた距離が計測範囲に相当す
る。従って、サンプリング間隔を短くしてピーク位置を
より正確に求めようとすると、シフトレジスタの桁数が
同じであれば、計測範囲が短くなって遠くの物標を検知
できなくなる。また、シフトレジスタの桁数で制約され
る計測範囲の外側に物標が位置していると、送出パルス
の反射信号がピーク検出に十分な強度（ＳＮ比）を備え
ていても、物標までの距離はおろか物標の有無すら識別
できない。

【０００６】一方、サンプリング間隔を拡大すればシフ
トレジスタの桁数を乗じた計測範囲は延長されるが、サ
ンプリング間隔を送出パルスの長さ以上に拡大すると複
数の位相位置の振幅を補間処理してピーク位置を求める
ことが困難になる。送出パルスの長さ以下であっても、
サンプリング間隔の増大は、補間処理によるピーク位置
の検出精度を損なわせる。

【０００７】ここで、シフトレジスタの桁数を増せば、
計測範囲を維持してサンプリング間隔を短くしたり、補
間処理によるピーク位置の検出精度を損なうことなく計
測範囲を延長できるが、サンプリングと加算を行う抽出
回路を全体的に作り直す必要がある。また、シフトレジ
スタの桁数を増すと、シフトレジスタにおけるデータ蓄
積を始めとする個々の処理時間が少しづつ伸びて、一定
時間内に繰り返せるサンプリングデータの加算回数が減
少する。そして、加算回数が減少すると、特開平７−７
２２３７号公報に説明されるようにノイズ成分の相殺が
不完全となって、反射信号のピーク位置の検出精度が低
下する。しかし、処理時間が伸びたまま加算回数を維持
すると、１回の距離計測の所用時間が伸びて、目で見た
物標位置の変化に対して距離計測値の追従性が損なわれ
る結果となる。

【０００８】ところで、送出パルスの送出と同時にシフ
トレジスタによるサンプリングを開始させる車両用レー
ダ装置では、トリガーから送出パルスが出力されるまで
の時間、送出パルスが受信されて受信信号となるまでの
時間、および受信信号がサンプリングされてシフトレジ
スタに蓄積されるまでの時間に起因してシフトレジスタ
の先頭側の数ビットのデータが無駄になる問題がある。

【０００９】例えば、サンプリングに要する時間は、い
くつかのスイッチ素子の出力の反転時間を含んでいるた
め数１０ｎ秒にも達する場合があり、この時間がサンプ
リング間隔の２個分に相当すれば、前方０ｍの距離に存
在する物標による反射信号の振幅は、シフトレジスタの
先頭から３個目以降のビットに現れる。この結果、シフ
トレジスタの先頭側の２ビットを除いた残りのビット数
が距離計測範囲となり、シフトレジスタの全ビット数を
有効に活用した場合に比較して計測範囲が短くなる。

【００１０】本発明は、シフトレジスタの全ビット数を
計測範囲として有効に活用でき、シフトレジスタの桁数
を増すことなく計測範囲を拡大してもピーク位置の検出
精度が損われないレーダ装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、間隔
を置いて継続的に送出パルスを空間に送出するパルス信
号送出手段と、前記送出パルスの物標による反射信号を
検知して受信信号を形成する反射パルス信号受信手段
と、前記送出パルスに同期した複数の位相位置で前記受
信信号を検知し、それぞれの位相位置で複数の送出パル
スにまたがる加算または積分を行って、前記複数の位相
位置における反射信号の振幅を抽出する抽出手段と、抽
出された前記反射信号の振幅に基づいてそのピーク位置
を演算する判定手段とを有するレーダ装置において、前
記物標が検出された場合に前記複数の位相位置の相互間
隔を短くして前記ピーク位置の検出精度を高めさせる調
整手段を設けたものである。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の構成におけ
る抽出手段が、前記送出パルスごとに入力される連続し
た等間隔のサンプリングパルスによりサンプリングデー
タを転送する所定桁数のシフトレジスタを含み、第２調
整手段は、サンプリング周波数を増加させると同時に、
演算された前記ピーク位置に応じた個数だけ前記サンプ
リングパルスを増して、前記ピーク位置に向かって前記
振幅の抽出範囲を誘導するものである。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成における調整手段が、前記物標が検知されない場合に
前記複数の位相位置の相互間隔を長くして、前記振幅の
抽出範囲を拡大するものである。

【００１４】

【作用】請求項１のレーダ装置では、受信信号の振幅を
送出パルスに同期した複数の位相位置で検知して、連続
した多数の送出パルスについて加算または積分を行うこ
とにより、ノイズ成分を相殺して反射信号の振幅を抽出
する。そして、その計測範囲に物標が検知された場合
に、調整手段により、より細かい刻みの位相位置で受信
信号を検知し直して、ピーク位置をより精度高く特定す
る。

【００１５】請求項２のレーダ装置では、シフトレジス
タに蓄積された所定桁数の二値信号による計測範囲がサ
ンプリングパルスの周波数の増加に伴って短くなると、
調整手段がサンプリングパルスの個数を調整して計測範
囲を遠方側にシフトさせて計測範囲からピーク位置が外
れないようにする。また、請求項３のレーダ装置では、
その計測範囲に物標が検知されない場合に、より粗い刻
みによる連続した遠い位置まで受信信号を検知して、物
標の有無を確認する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１、図２を参照して第１実施例
の車両用レーダ装置を説明する。図１は車両用レーダ装
置の構成の説明図、図２は受信信号の処理のタイムチャ
ート、図３はサンプリングパルスの制御のタイムチャー
トである。

【００１７】図１に示すように、パルス信号送出部１１
は、４μ秒の間隔でレーザ光の送出パルスを車両前方の
空間に送出し続ける。反射パルス信号受信部１２は、送
出パルスの先行車両等による反射信号を受信して受信信
号を形成する。反射パルス信号受信部１２は、受信信号
を所定の増幅ゲインで増幅して一定以上の振幅成分を除
去し、さらに、コンパレータ処理を通じて二値化されて
サンプリング回路１４に入力される。二値化された受信
信号は、サンプリング回路１４および加算回路１５を通
じた信号処理によってノイズ成分を相殺され、反射信号
に対応する信号成分を抽出される。

【００１８】判定回路１６は、マイコン回路で構成さ
れ、１００ｍ秒ごとのタイミングで反射信号に対応する
信号成分を取り込み、物標の有無を判断して物標までの
距離を演算する。制御回路１３は、パルス信号送出部１
１をトリガー制御して所定のタイミングで送出パルスを
発生させる。また、各種の同期信号を形成して、サンプ
リング回路１５、加算回路１６、および判定回路１７を
通じた一連の信号処理を送出パルスの送出タイミングに
同期させている。

【００１９】パルス信号送出部１１、反射パルス信号受
信部１２、サンプリング回路１５、加算手段１６、判定
回路１７、および制御回路１３の詳細は、特開平７−０
７２２３７号公報に示される回路と基本的に同様に構成
され、同様な制御と信号処理が実行される。図２の
（ｂ）に示すように、受信信号は、反射パルス信号受信
部１２の受光素子の熱雑音等に起因するノイズ成分ＲＮ
を含む。また、物標までの距離に対応した位相位置に、
物標で反射された送出パルスの反射光に対応する成分
（以下反射信号ＨＳ）を有する。

【００２０】サンプリング回路１４は、制御回路１３か
ら入力されるサンプリングパルスによって駆動される１
６ビットのシフトレジスタを有する。反射パルス信号受
信部１２で二値化された受信信号は、シフトレジスタに
サンプリングパルスが入力されるごとにフリップフロッ
プＡ１にサンプリングされ、フリップフロップＡ２〜１
６を順番に転送される。図２の（ａ）、（ｃ）に示すよ
うに、制御回路１３は、１個目のサンプリングパルスを
送出パルスのトリガーと同時に発生させる。サンプリン
グ回路１４のシフトレジスタが１６桁であるから、１６
個目のサンプリングパルスによってフリップフロップＡ
１がサンプリングを終えた時点で、最初にサンプリング
されたデータは１６番目のフリップフロップＡ１６に転
送されている。

【００２１】加算回路１６は、サンプリング回路１５で
形成された１６ビットのサンプリングデータをＮ回（数
１００〜数千回）加算して１６個のサンプリング加算値
を形成する。ノイズ成分における１、０の現れる確率は
５０％であるから、反射信号が存在しない位相位置のサ
ンプリング加算値は一律にＮ／２となる。図２の（ｄ）
に示すように、サンプリングデータごとのノイズ成分が
相殺されると、確かなバイアス成分である反射信号が浮
かび上がり、１６個の位相位置における反射信号の振幅
データが抽出される。

【００２２】判定回路１７は、１００ｍ秒ごとに加算回
路１６からサンプリング加算出力を読み込んで、Ｎ／２
を差し引く。そして、図２の（ｅ）に示すように、最大
値と２番目を含んで前後に連続した４個のサンプリング
加算値を抽出し、２個づつのサンプリング加算出力を直
線で結んで交点を求める。この補間処理によりピーク検
出がなされ、送出パルスの立上がりとピーク位置の位相
差（時間ＴＤ）の１／２に光速度を乗じて物標までの距
離が求められる。連続したサンプリングパルスの相互間
隔は光速による１０ｍの距離に相当しているが、補間処
理を通じて１ｍの単位で物標までの距離が特定される。
判定回路１７によってサンプリング加算値が読み込まれ
ると、加算回路１６のサンプリング加算値がリセットさ
れて、次の１００ｍ秒間を通じたＮ回の加算は０から再
び開始される。

【００２３】ところで、図３の（ｃ）に示すように、制
御回路１３が１個の送出パルスごとに１６個のサンプリ
ングパルスを出力する場合、１個目のサンプリングパル
スから１６個目のサンプリングパルスまでの１６個の位
相位置についてサンプリング加算値が得られる。

【００２４】しかし、距離Ｏｍの物標で実験した結果、
図３の（ｂ）に示すように、距離Ｏｍの物標による反射
信号ＨＳ０は、３個目のサンプリングパルスで始めて立
上がり、そのピーク位置が４個目と５個目のサンプリン
グパルスの間となって、送出パルスの立上がりから時間
Ｔｏｆｆだけ遅れることが判明した。従って、１６個の
サンプリング加算値のうち、最初から４個目までは距離
計測範囲に対応せず、残り１２個のサンプリングパルス
に対応する１２０ｍしか距離計測範囲として確保できな
い。

【００２５】つまり、受信した反射信号から受信信号を
形成し、受信信号を二値化してフリップフロップＡ１に
読み込んで転送する過程は、サンプリングパルス２個分
の遅れとなる。そして、３個目と４個目のサンプリング
パルスに対応するサンプリング加算値は、反射信号ＨＳ
０のピークの手前に位置する（５個目と６個目のサンプ
リング加算値とともにピーク位置を求める補間処理に使
用される）から、距離計測範囲の外となる。

【００２６】そこで、第１実施例では、図３の（ｄ）に
示すように、送出パルスごとに制御回路１３からサンプ
リング回路１４に入力されるサンプリングパルスの個数
を４個増して２０個とすることで、最初から４個目まで
のサンプリングパルスに対応するデータを１６ビットの
シフトレジスタから押し出して、１６ビットの全桁が距
離計測範囲となるようにしている。

【００２７】サンプリング回路１４に１７個目のサンプ
リングパルスが入力されると、１個目のサンプリングパ
ルスで取り込んだ二値信号がフリップフロップＡ１６か
ら失われて、１６個目のサンプリングパルスよりも１０
ｍ遠方に対応する受信信号がフリップフロップＡ１に取
り込まれる。１８個目のサンプリングパルスでは、２個
目のサンプリングパルスで取り込んだ二値信号がフリッ
プフロップＡ１６から失われて、１６個目のサンプリン
グパルスよりも２０ｍ遠方に対応する受信信号がフリッ
プフロップＡ１に取り込まれる。このようにして、距離
計測範囲の外側に位置する４個の二値信号を捨てて新た
に４個のサンプリングデータが確保され、１６個のサン
プリングパルスを使用した場合における１２０ｍの距離
計測範囲が４０ｍ遠方の１６０ｍまで拡大されている。

【００２８】ただし、４０ｍ以内に物標が検知された場
合、判定回路１６は、制御回路１３から出力される２０
個のサンプリングパルス数を１６個まで減らして、図３
に示される３個目と４個目のサンプリングパルスに対応
するサンプリング加算値を復活させ、前方２０ｍの範囲
でも、図２に示した補間処理によるピーク検出を可能に
している。判定回路１６は、制御回路１３から出力させ
るサンプリングパルスを１６個に減らした場合に、加算
回路１５のサンプリング加算出力から演算したピーク位
置をサンプリングパルス４個分に対応する距離４０ｍだ
け減じる補正を行い、表示出力される距離の連続性を確
保する。

【００２９】さらに、１００ｍ以内に物標が検知されな
い場合、判定回路１６は、サンプリングパルス数を２０
個と２５個で交互に変化させる。サンプリングパルス数
を２５個に増すと、図３の（ｅ）に示すように、２０個
の場合の距離計測範囲が全体的に５０ｍ遠方へシフトし
て２１０ｍまでの物標を検知できる。サンプリングパル
ス数を２０個に戻すと、２５個の場合に距離計測範囲か
ら外れる０〜５０ｍまでの直近の範囲が距離計測範囲に
含まれる。

【００３０】サンプリングパルス数が２５個に増加した
とき、サンプリング回路１４のフリップフロップＡ１６
を通じて、２０個の場合よりもさらに５個の二値信号が
捨てられて、フリップフロップＡ１〜Ａ５にサンプリン
グパルス５個分（０〜５０ｍの範囲）の二値信号が確保
される。判定回路１６は、制御回路１３から出力させる
サンプリングパルスを２５個に増加した場合には、加算
回路１５のサンプリング加算出力から演算したピーク位
置をサンプリングパルス５個分に対応する距離５０ｍだ
け加算して、表示する距離を補正する。

【００３１】なお、シフトレジスタの１５桁目と１６桁
目に対応するサンプリング加算出力を結んで補間処理で
きるのは１４桁目と１５桁目に対応するサンプリング加
算出力の間となるから、図３の（ｂ）に反射信号ＨＳ
１、ＨＳ２、ＨＳ３として示すように、サンプリングパ
ルスが１６個、２０個、または２５個のいずれの場合で
も最終的な距離検出範囲は上述の数値よりも２個分、２
０ｍづつ短くなる。

【００３２】図４は、第１実施例の車両用レーダ装置に
おける一連の処理のフローチャートである。ステップ１
１１では、制御回路１３によってトリガーされたパルス
信号送出部１１から送出パルスが出力される。ステップ
１１２では、反射パルス信号受信部１２によって受信信
号が形成される。ステップ１１３では、サンプリング回
路１４によって受信信号がサンプリングされる。ステッ
プ１１４では、加算回路１５によってサンプリングデー
タがＮ回加算される。ステップ１１５では、判定回路１
６によってサンプリング加算値に基づく物標までの距離
が算出される。

【００３３】ステップ１１６では、物標が検知されたか
否かが識別される。物標が検知されていればステップ１
１７へ進んで、物標までの距離が２つのしきい値（４０
ｍと１００ｍ）と比較される。一方、物標が検知されな
い場合にはステップ１２０へ進む。物標までの距離が４
０ｍ以下であれば、ステップ１１８へ進み、制御回路１
３から出力されるサンプリングパルスの個数が２０個か
ら１６個に減らされる。物標までの距離が４０ｍから１
００ｍの範囲であれば、ステップ１２０へ進み、サンプ
リングパルスの個数が２０個に維持される。物標までの
距離が１００ｍ以上であれば、ステップ１１９へ進み、
サンプリングパルスの個数が２０個から２５個へと増加
される。ステップ１１８、１１９、１２０の後、ステッ
プ１１１ヘ戻って次のサイクルに移る。図４に示すフロ
ー中、ステップ１１１が本発明のパルス信号送出手段、
ステップ１１２が本発明の反射パルス信号受信手段、ス
テップ１１３、１１４が本発明の抽出手段、ステップ１
１５が本発明の判定手段にそれぞれ相当する。

【００３４】第１実施例の車両用レーダ装置によれば、
サンプリングパルスの個数を４個増して２０個としたか
ら、スイッチ素子の出力反転や補間処理に起因して距離
計測範囲から外れる二値信号をシフトレジスタから捨て
て、遠方の４個の位相位置の二値信号を新たに利用でき
るようになった。従って、１６個のサンプリングパルス
を使用する場合よりもシフトレジスタの１６桁を有効に
活用でき、実質的な距離計測範囲が４０ｍ拡大される。

【００３５】また、物標が４０ｍ以内に接近するとサン
プリングパルスの個数を１６個に減らして、直前位置の
物標でも通常の補間処理を可能にするから、直近の物標
に対する距離計測誤差が拡大する心配が無い。また、物
標が１００ｍ以内に存在しなければ、サンプリングパル
スの個数を２５個まで増してさらに遠くの物標でも距離
計測できるようにするから、装置の全体としての距離計
測可能な範囲は、実質的に０〜２１０ｍの範囲にまで拡
大されている。

【００３６】具体的に説明すれば、図３の（ｂ）に示さ
れるように、サンプリングパルス１６個の場合に送出パ
ルスからの位相差ＴＢに対応する反射信号ＨＳ１がピー
ク検出の限界であったのに対し、２０個の場合には位相
差ＴＣに対応する反射信号ＨＳ２、２５個の場合には位
相差ＴＤに対応する反射信号ＨＳ３までがピーク検出の
可能な範囲となる。また、パルス信号送出部１１、反射
パルス信号受信部１２、サンプリング回路１４、および
加算回路１５については１６個のサンプリングパルスを
使用する場合の回路をそのまま転用でき、制御回路１３
におけるわずかな回路追加と判定回路１６におけるわず
かなプログラム追加だけで実施できるから、小型軽量で
信頼性の高いレーダ装置を安価に提供できる。

【００３７】なお、第１実施例では、サンプリングパル
スの個数を１６個から２０個、２０個から２５個へと増
加して、距離計測範囲を遠方側へシフトさせたが、後述
する第４実施例のように、それぞれサンプリングパルス
の４個、５個に対応する時間だけ送出パルスのトリガー
から遅らせて１６個のサンプリングパルスを制御回路１
３からサンプリング回路１４に入力させる構成としても
よい。

【００３８】図５は第２実施例の車両用レーダ装置の構
成の説明図、図６はピーク検出処理の説明図、図７は受
信信号の処理のフローチャートである。第２実施例で
は、自車両に近い位置に物標が検知されると、サンプリ
ング回路１４に入力されるサンプリングパルスの周波数
を高めてピーク検出の精度を高めている。

【００３９】図５に示すように、第２実施例では、図１
に示される第１実施例のパルス送出部１１、反射パルス
信号受信部１２、サンプリング回路１４、加算回路１５
をそのまま使用する。制御回路２１は、パルス信号送出
部１１をトリガー制御して送出パルスの発生タイミング
を制御する。制御回路２１は、サンプリング回路１４に
入力されるサンプリングパルスを始めとする各種の同期
信号を形成する。これにより、サンプリング回路１４、
加算回路１５、判定回路２２における受信信号の処理の
各段階が送出パルスに同期する。判定回路２２は、マイ
コン回路で構成され、１００ｍ秒ごとに加算回路１５か
らサンプリング加算出力を読み込んでピーク検出を行
う。

【００４０】図６の（ｅ）、（ｈ）に示すように、判定
回路２２は、反射信号のピーク前後に位置する４個のサ
ンプリング加算値を用いて第１実施例と同様な補間処理
を行い、図６の（ａ）に示す送出パルスに対応して受信
信号に現れる図６の（ｂ）に示す反射信号のピーク位置
を算出する。そして、距離計測範囲に物標が検知されな
い場合には、サンプリング周波数を低下させて距離計測
範囲の長さを引き伸ばし、通常のサンプリング周波数の
場合よりも遠方まで物標を検知可能にする。

【００４１】また、物標が距離計測範囲の３／８（６０
ｍ）までに存在して、８個目までのサンプリング加算値
でピークが演算される場合（例えば、７個目と８個目の
サンプリング加算値を結ぶ直線が６個目と５個目のサン
プリング加算値の間のピーク位置を補間する場合）、図
６の（ｆ）に示すように、次のサンプリング加算値を求
める過程では、制御回路２１から出力されるサンプリン
グパルスの周波数を通常の２倍の値とする。

【００４２】これにより、通常の状態では図６の（ｄ）
に示すように１６個のサンプリングパルスに対応して１
０ｍごとに得られたサンプリング加算値が、図６の
（ｇ）に示すように５ｍごとに得られることとなり、図
６の（ｈ）に示すように連続した４個のサンプリング加
算値を用いた補間処理を通じて求められるピーク位置の
精度が高まる。

【００４３】図７に示す第２実施例の処理中、ステップ
１１１〜１１６の処理は、図４に示すステップ１１１〜
１１６の処理とそれぞれ同じであるから、詳細な説明は
省略する。ステップ１１６では、判定回路２２によって
距離計測範囲に物標が検知されたか否かが識別される。
物標が検知されない場合はステップ１２４に進み、サン
プリングパルスの周波数を低下させて、サンプリングパ
ルスの相互間隔を送出パルスの長さまで拡大させる。こ
れにより、距離計測範囲の長さが拡大され、通常の周波
数の場合よりもはるかに遠い位置まで物標を検知可能と
なる。物標が検知されている場合にはステップ１２１へ
進む。

【００４４】ステップ１２１では、ステップ１１５で求
めた物標までの距離がしきい値の６０ｍと比較される。
物標までの距離が６０ｍ以下であれば、ステップ１２２
で次回のＮ回の加算処理におけるサンプリングパルスの
周波数として通常の２倍の値が選択される。６０ｍを越
えている場合には、サンプリング周波数を通常の２倍と
すると距離計測範囲にピーク位置を捕捉できなくなるか
らステップ１２３へ進み、次のＮ回の加算処理における
サンプリングパルスの周波数が通常の値に維持される。
なお、図７に示すフロー中、ステップ１１６、１２４、
およびステップ１２１、１２２、１２３が発明の調整手
段に対応する。

【００４５】第２実施例の車両用レーダ装置によれば、
自車両の近くに物標が存在する場合にはサンプリングパ
ルスの周波数を高めて距離計測の精度を高めるから、直
近の物標と自車両の距離の増減等、重要度の高い情報が
誤り無く得られる。また、自車両の近くに物標が存在す
る場合には、距離計測範囲を実質的に半分に制限して遠
方の物標を検知させないから、重要度の低い遠方の物標
までの距離が誤って計測される事態が回避される。さら
に、通常の周波数のサンプリングパルスによる距離計測
範囲に物標が検知されない場合には、サンプリング周波
数を低下させて、さらに遠くの物標でも検知可能とする
から、物標による反射信号が十分に検知可能なレベル
（ＳＮ比）であるにもかかわらずシフトレジスタの桁数
の制約によって距離計測範囲から外れてしまう事態が回
避されて、レーダ装置から得られる情報量が増す。

【００４６】図８は第３実施例の車両用レーダ装置の構
成の説明図、図９は受信信号の処理のフローチャートで
ある。第３実施例では、距離計測範囲の遠い側に物標が
存在する場合、高い周波数に切り替えて物標までの距離
の計測精度を高めると同時にサンプリングパルスの個数
を増して距離計測範囲を物標の位置にシフトさせる。

【００４７】図８に示すように、第３実施例では、図１
に示される第１実施例のパルス送出部１１、反射パルス
信号受信部１２、サンプリング回路１４、加算回路１５
をそのまま使用する。制御回路２３は、パルス信号送出
部１１をトリガー制御して送出パルスの発生タイミング
を制御する。制御回路２３は、サンプリングパルスを始
めとする各種の同期信号を形成し、サンプリング回路１
４、加算回路１５、および判定回路２４の各段階におけ
る処理を送出パルスに同期させる。判定回路２４は、マ
イコン回路で構成され、加算回路１５から定期的にサン
プリング加算出力を読み込んで、第１実施例や第２実施
例と同様な補間処理によりピーク検出を行う。

【００４８】判定回路２４は、通常の周波数のサンプリ
ングパルスを制御回路２３から出力させて、サンプリン
グ回路１４の１６桁のシフトレジスタによる距離計測範
囲で物標を検知する。判定回路２４は、通常の周波数の
サンプリングパルスを用いた処理を通じて物標が検知さ
れると、次のＮ回の加算を行う過程では、制御回路２３
から出力されるサンプリングパルスの周波数を通常の２
倍に高めるとともに、送出パルスごとのサンプリングパ
ルスの個数を物標までの距離に応じて変化させ、距離計
測範囲が物標の位置をカバーするように調整する。

【００４９】例えば、図６に示すタイムチャートにおい
て、通常周波数のサンプリングパルスの１２〜１６個目
の位相位置に反射信号のピークが検知された場合、サン
プリング周波数が２倍に切り替えられると、サンプリン
グパルスの間隔が１／２となって全体の距離計測範囲も
１／２となり、反射信号のピークが距離計測の範囲外と
なる。しかし、このとき、判定回路２４は、制御回路２
３から送出パルスごとに出力されるサンプリングパルス
数を１６個から３２個に増加させて、サンプリング回路
１４の１６ビットのシフトレジスタから１６個の二値信
号を押し出して捨てさせる。この結果、第１実施例で説
明したように距離計測範囲が遠方側にシフトされて、反
射信号のピーク前後におけるサンプリング値をシフトレ
ジスタに確保させ得ることとなる。つまり、１７個目か
ら３２個目までのサンプリングパルスの位相位置におけ
る受信信号の振幅がシフトレジスタに蓄積され、これら
の位相位置で反射信号の振幅に対応するサンプリング加
算値がそれぞれ形成される。

【００５０】判定回路２４は、１６個のサンプリング加
算値を読み込んで第１実施例と同様な補間処理によりピ
ーク位置を求める。そして、シフトレジスタから押し出
された１６個の二値信号に対応する距離計測範囲のシフ
ト量を補正して物標までの距離を演算する。

【００５１】図９に示す第３実施例の処理中、ステップ
１１１〜１１６の処理は、図４に示すステップ１１１〜
１１６の処理とそれぞれ同じであるから、詳細な説明は
省略する。ステップ１１６で物標が非検知の場合、一連
のフローが終了されてサンプリング周波数は変化されな
い。物標が検知された場合、次のステップ１２６以下の
処理を通じて、サンプリング周波数とサンプリングパル
スの個数の両方が調整される。ステップ１２６では、ス
テップ１１５で求めた物標までの距離を２つのしきい値
と比較する。物標までの距離が通常の距離計測範囲の３
／８以下であれば、第２実施例と同様な操作となり、ス
テップ１２７からステップ１２８へ進む。制御回路２３
から出力されるサンプリングパルスの周波数が２倍とさ
れる一方で、サンプリングパルスの個数は１６個のまま
維持される。

【００５２】物標までの距離が通常の距離計測範囲の３
／８から６／８の範囲であれば、ステップ１３１からス
テップ１３２へ進み、制御回路２３から出力されるサン
プリングパルスの周波数が２倍とされ、同時にサンプリ
ングパルスの個数が８個追加されて２４個とされる。物
標までの距離が通常の距離計測範囲の６／８を越えてい
れば、ステップ１２９からステップ１３０へ進み、制御
回路２３から出力されるサンプリングパルスの周波数が
２倍とされ、同時にサンプリングパルスの個数が１６個
追加されて３２個とされる。なお、図９に示すフロー
中、ステップ１２６〜１３２が発明の調整手段に対応す
る。

【００５３】第３実施例の車両用レーダ装置によれば、
物標が検知された後は、サンプリングパルスの周波数を
高めると同時に物標までの距離に応じてサンプリングパ
ルスの個数を増加させているから、通常の距離計測範囲
のどこに物標が位置していても、細かい刻みのサンプリ
ング加算値を用いて物標までの距離を正確に演算でき
る。

【００５４】図１０は第４実施例の車両用レーダ装置の
構成の説明図、図１１は受信信号の処理のタイムチャー
トである。第４実施例では、図１０に示す積分回路２７
およびＡ／Ｄ変換回路２８によってノイズ成分を相殺し
て反射信号を抽出する。特開平７−０７２２３７号公報
に示されるように、二値化されたサンプリングデータを
多数回加算するデジタル信号処理は、複数の積分回路を
用いたアナログ信号処理（複数の位相位置におけるノイ
ズの平均値を原点とした積分処理）に置き換え可能であ
る。そして、第４実施例では、積分回路２７のスイッチ
素子Ｇ１〜Ｇ１６を最初に閉じるタイミングを調整する
ことにより、第１実施例と同様に、受信信号の１６個の
振幅情報を有効に活用した距離計測がなされる。

【００５５】図１０に示すように、反射パルス信号受信
部１２Ｂは、送出パルスの物標による反射信号を検知し
て受信信号を形成する。ノイズ成分を含む受信信号は、
積分回路２７に入力されて多数の送出パルスにまたがっ
て積分される。積分回路２７に含まれる１６個の積分回
路は、図１１に示すように、１６個の長さが等しい別々
のタイミングでスイッチ素子Ｇ１〜Ｇ１６を閉じられ
る。これにより、コンデンサＣ１〜Ｃ１６には、多数の
送出パルスの同じ位相位置の受信信号が抵抗Ｒ１〜１６
を通じて充放電される。

【００５６】図１１に示すように、反射信号ＨＳがスイ
ッチ素子Ｇ５〜Ｇ８の閉じる位相範囲に存在し続けたと
する。このとき、コンデンサＣ５〜Ｃ８では、確かなバ
イアス成分である反射信号によって送出パルスごとにノ
イズ成分の平均電圧ＮＬを越えた充放電がなされ、多数
の送出パルスを経て充放電が釣り合った定常状態とな
り、第１実施例におけるサンプリング加算値に対応する
積分出力（反射信号の振幅情報）が保持される。例え
ば、コンデンサＣ７の積分出力は、スイッチ素子Ｇ７が
閉じられる位相位置における反射信号の平均電圧に保持
される。コンデンサＣ１〜Ｃ４、Ｃ９〜Ｃ１６の積分出
力は、ノイズ成分の凹凸が相殺されてノイズ成分の平均
電圧ＮＬに保持される。そして、物標が接近して反射信
号ＨＳが左側に移動すると、コンデンサＣ４の積分出力
が高まり、コンデンサＣ８の積分出力が低下する。

【００５７】ＡＤ変換回路２８は、数１０ｍ秒の間隔で
コンデンサＣ１〜Ｃ１６による１６個の積分出力（アナ
ログ電圧）を読み込んでデジタル値に変換する。判定回
路２９は、デジタル変換された積分出力によって第１実
施例のサンプリング加算値を置き換えて補間処理を行
い、反射信号のピーク位置を求めて物標までの距離を演
算する。

【００５８】シフトレジスタを使用せず積分回路で受信
信号を加算する場合でも、０ｍに位置する物標の反射信
号は、回路上の信号遅れ等に起因して送出パルスからか
なり遅れた位相位置で始めて検知される。従って、判定
回路２９は、スイッチ素子Ｇ１が閉じられる位相位置を
送出パルスの立上がりから時間Ｔｏｆｆだけ遅らせて、
コンデンサＣ１〜Ｃ１６の全部の積分出力を有効に利用
してピーク検出が行えるようにしている。

【００５９】第４実施例の車両用レーダ装置によれば、
スイッチ素子Ｇ１が閉じられる位相位置を送出パルスの
立上がりからＴｏｆｆだけ遅らせるから、回路上の信号
遅れ等に起因してコンデンサＣ１、Ｃ２等の積分出力が
無駄になる事態が回避され、１６個の積分回路を無駄無
く利用した広い距離計測範囲で物標までの距離を求める
ことが可能である。

【００６０】なお、第４実施例では、１６個の積分回路
による距離計測範囲を時間Ｔｏｆｆ分遠方側へシフトさ
せたが、さらに長い所定時間分シフトさせて、距離計測
範囲の長さを維持したまま通常の距離計測範囲よりも遠
方の物標を検知できるようにしてもよい。また、隣接す
るスイッチ素子（Ｇ１、Ｇ２等）が閉じられる位相差
は、第１実施例におけるサンプリングパルスの相互間隔
に相当するから、隣接するスイッチ素子が閉じられる位
相差を短くして通常よりも細かい刻みでピーク位置を求
めてもよく、隣接するスイッチ素子が閉じられる位相差
を長くして通常よりも長い距離計測範囲で物標を検知し
てもよい。

【００６１】以上の実施例を通じてレーザ光のパルスを
用いた車両用レーダ装置を説明したが、超音波、電波、
赤外線等のパルスを用いた車両用レーダ装置や、船舶等
他の用途のレーダ装置等でも本発明を実施できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の位相位置の相互
間隔を短くして反射信号の振幅情報を細かい刻みで求め
るから、ピーク位置を正確に特定して物標までの距離を
正確に演算できる。また、サンプリングパルスの周波数
を増加して短くなった検出範囲をピーク位置に誘導する
ことにより、通常の検出範囲のどこに物標が位置してい
ても、通常よりも正確に物標までの距離を演算できる。
そして、通常の検出範囲に物標が存在しない場合に複数
の位相位置の相互間隔を長くして検出範囲を拡張するこ
とにより、通常の検出範囲を含むさらに遠い位置まで物
標を検知できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の車両用レーダ装置の構成の説明図
である。

【図２】受信信号の処理のタイムチャートである。

【図３】サンプリングパルスの制御のタイムチャートで
ある。

【図４】第１実施例における処理のフローチャートであ
る。

【図５】第２実施例の車両用レーダ装置の構成の説明図
である。

【図６】受信信号の処理のタイムチャートである。

【図７】第２実施例における処理のフローチャートであ
る。

【図８】第３実施例の車両用レーダ装置の構成の説明図
である。

【図９】第３実施例における処理のフローチャートであ
る。

【図１０】第４実施例の車両用レーダ装置の構成の説明
図である。

【図１１】受信信号の処理のタイムチャートである。

【符号の説明】

１１ パルス信号送出部 １２、１２Ｂ 反射パルス受信部 １３、２１、２３、２６ 制御回路 １４ サンプリング回路 １５ 加算回路 １６、２２、２４、２９ 判定回路 ２７ 積分回路 ２８ Ａ／Ｄ変換回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔を置いて継続的に送出パルスを空間
   に送出するパルス信号送出手段と、 前記送出パルスの物標による反射信号を検知して受信信
   号を形成する反射パルス信号受信手段と、 前記送出パルスに同期した複数の位相位置で前記受信信
   号を検知し、それぞれの位相位置で複数の送出パルスに
   またがる加算または積分を行って、前記複数の位相位置
   における反射信号の振幅を抽出する抽出手段と、 抽出された前記反射信号の振幅に基づいてそのピーク位
   置を演算する判定手段とを有するレーダ装置において、前記物標が検出された場合に前記複数の位相位置の相互
   間隔を短くして前記ピーク位置の検出精度を高めさせる
   調整手段を設けた ことを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 前記抽出手段は、前記送出パルスごとに
   入力される連続した等間隔のサンプリングパルスにより
   サンプリングデータを転送する所定桁数のシフトレジス
   タを含み、調整手段は、サンプリング周波数を増加させると同時
   に、演算された前記ピーク位置に応じた個数だけ前記サ
   ンプリングパルスを増して、前記ピーク位置に向かって
   前記振幅の抽出範囲を誘導する ことを特徴とする請求項
   １記載のレーダ装置。
3. 【請求項３】 調整手段は、前記物標が検知されない場
   合に前記複数の位相位置の相互間隔を長くして、前記振
   幅の抽出範囲を拡大することを特徴とする請求項１また
   は２記載のレーダ装置。