JP3492199B2 - Fm−cwレーダの信号処理装置 - Google Patents
Fm−cwレーダの信号処理装置Info
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Description
−CW(連続波)方式レーダの信号処理装置に関し、特
に、受信信号と送信信号とのビート信号が周波数分析さ
れ、ターゲットに対して得られた三角波状のFM−CW
波の上昇時及び下降時のピーク周波数のペアリング処理
に関する。
れ、三角波状の周波数変調された連続の送信波を出力し
てターゲットである前方の車両との距離を求めている。
即ち、レーダからの送信波が前方の車両で反射され、反
射波の受信信号と送信信号とのビート信号(レーダ信
号)を得る。このビート信号を高速フーリエ変換して周
波数分析を行う。周波数分析されたビート信号はターゲ
ットに対してパワーが大きくなるピークが生じるが、こ
のピークに対応する周波数をピーク周波数と呼ぶ。ピー
ク周波数は距離に関する情報を有し、前方車両との相対
速度によるドップラ効果のために、前記三角波状のFM
−CW波の上昇時と下降時とではこのピーク周波数は異
なる。そして、この上昇時と下降時のピーク周波数から
前方の車両との距離及び相対速度が得られる。また、前
方の車両が複数存在する場合は各車両に対して一対の上
昇時と下降時のピーク周波数が生じる。この上昇時と下
降時の一対のピーク周波数を形成することをペアリング
という。
で単にピーク周波数の低い順に行ったり、あるいは上昇
時と下降時で単にピーク周波数のパワーが大きい順に行
っている。
受信信号と送信信号とのビート信号(レーダ信号)を高
速フーリエ変換する(以下、「FFT処理」と記す)
と、実際の受信信号のピーク周波数の位置とは別の低周
波領域において図1に示されているような、FM−AM
変換雑音による虚像が発生する。図1はビート信号(レ
ーダ信号)をFFT処理した時のピークスペクトルを表
したグラフで、横軸はピーク周波数を示し、縦軸は受信
信号の強度を示す。図においてaはピーク周波数がfa
である実際の受信信号であり、x,y,zはそれぞれピ
ーク周波数がfx ,fy ,fz である虚像である。な
お、xは基準周波数成分であり、y,zはそれぞれ高次
周波数成分である。従って、これらの虚像を除去しない
とターゲットの検出を誤ってしまう恐れがある。
れらの虚像の影響を無くすために低域カットフィルタが
用いられている。図2は低域カットフィルタによりFM
−AM変換雑音を低減した状態を示したグラフである。
図2の横軸と縦軸の単位は図1と同じである。図におい
てlはフィルタ特性曲線であり、この特性曲線に沿って
虚像x,y,zの大きさは低減されている。
車間距離が近い場合は、後述のようにターゲットからの
受信信号の周波数は低くなる。そのため、実際の受信信
号のピーク周波数の強度が低域カットフィルタのフィル
タ特性曲線の減衰領域に含まれ、低減されてしまう。そ
の結果、ペアであるとの確認ができなくなり、検出した
データが削除されたり、ターゲットが無くなってしまっ
たものと判定されてしまう。
し、低域カットフィルタにより虚像の強度を低減させた
場合でも正確にペアリングを行うことができ、ターゲッ
トの有無の判定を誤らないFM−CW方式レーダの信号
処理装置を提供することである。
め、本発明では三角波状の周波数変調された連続波を送
信する送信手段と、ターゲットからの反射波を受信する
受信手段と、前記送信信号と受信信号のビート信号をF
FT処理するFFT手段と、FM−AM雑音を低減する
ために低周波領域をカットする低域カットフィルタと、
三角波状の送信信号の上昇時及び下降時のビート信号か
らそれぞれピーク周波数と強度を検出するピーク検出手
段とを備えるFM−CWレーダの信号処理装置におい
て、検出された上昇時と下降時のピーク周波数をペアリ
ングしてターゲットとの距離と相対速度を検出し、前記
低域カットフィルタにより減衰された上昇時と下降時の
ピーク周波数の強度を補正し、補正後の上昇時と下降時
のピーク周波数の強度を比較するようにしたものであ
る。そのため、ペアであるにも係わらず強度差が大とさ
れて誤ったペアリングと判断され、検出したデータが削
除されることがなくなる。
て図面を参照して説明する。図3は本発明に係るFM−
CW方式レーダ装置を用いた車間距離制御装置の構成の
概要を示した図である。図3において、レーダセンサ部
はレーダアンテナ1、走査機構2、及び信号処理回路3
を備えている。車間距離制御ECU7は、ステアリング
センサ4、ヨーレートセンサ5、車速センサ6、及びレ
ーダセンサ部の信号処理回路3からの信号を受け、警報
機8、ブレーキ9、スロットル10等を制御する。ま
た、車間距離制御ECU7はレーダセンサ部の信号処理
回路3にも信号を送る。
したものである。信号処理回路3は、走査角制御部1
1、レーダ信号処理部12、制御対象認識部13を備え
ている。レーダ信号処理部12はレーダアンテナ1から
の反射信号をFFT処理し、パワースペクトルを検出
し、ターゲットとの距離及び相対速度を算出し、制御対
象認識部13にそのデータを送信する。制御対象認識部
13は、レーダ信号処理部12から受信したターゲット
との距離、相対速度、及び車間距離制御ECU7から受
信したステアリングセンサ4、ヨーレートセンサ5、車
速センサ6等から得られた車両情報に基づいて走査角制
御部11に走査角を指示すると共に、制御対象となるタ
ーゲットを判別して車間距離制御ECU7に送信する。
走査角制御部11は、固定式レーダの場合はカーブ走行
時の走査角等を制御し、スキャン式レーダの場合はスキ
ャン走査角度を制御するものである。
示した図である。レーダアンテナ1からは実線で示され
ているように、周波数偏移幅Δfで中心周波数がfo の
三角波状のFM−CW波が送信信号として送信される。
この送信波はターゲットで反射されて、点線で示された
反射波を受信信号として受信する。そして、図4のレー
ダ信号処理部12では三角波の上昇時と下降時で送信信
号と反射信号とのビートをとり、FFD処理をして上昇
時と下降時のビート信号について周波数分析が行われ、
ターゲットに対する上昇時のピーク周波数fUPとその強
度及び下降時のピーク周波数fDNとその強度が検出さ
れ、これらピーク周波数からターゲットとの距離及び相
対速度を算出する。
FT処理により得られた周波数分析結果に基づいてピー
ク周波数のペアリングをどのように行うかを説明するた
めの図である。図の例では、3つのターゲットがあり、
上昇時には周波数fUPa,f UPb,fUPcにピーク周波
数があり、下降時には周波数fDNa,fDNb,fDNcに
ピーク周波数がある。なお、ノイズがピーク周波数とし
て検出されるのを回避するため、閾値を設けてある。
トではピーク周波数が3つずつ同じ数だけあるので、単
にピーク周波数の低いものからペアリングを行う。即
ち、ターゲットa,b,cに対してそれぞれ(a1,
a2 )、(b1,b2 )、(c1,c2)のように組み合わ
せてピーク周波数のペアリングが行われる。なお、上記
ペアリングの場合、ペアリングされたピーク周波数のう
ち、ペアとなったピーク周波数の強度の差が所定値以上
の場合には、誤ってペアリングされて異常な結果が出る
のを避けるため、ペアリングの関係を切るペアカットを
行い、そのペアのピーク周波数に関しては対象の認定か
ら削除する。
M変換雑音を低減した場合の、ターゲットとの距離が大
きい時に検出された上昇時のピーク周波数fUP及び下降
時のピーク周波数fDNとそれらの強度を表したグラフで
ある。図に示したように、車間距離が大の時には周波数
の高い領域にピーク周波数が現れるので、低域カットフ
ィルタによりカットされることはない。
M変換雑音を低減した場合の、ターゲットとの距離が小
さい時に検出された上昇時のピーク周波数fUP及び下降
時のピーク周波数fDNとそれらの強度を表したグラフで
ある。図に示したように、車間距離が小さい時には周波
数の低い領域にピーク周波数が現れるので、FM−AM
変換雑音除去用の低域カットフィルタlによりピーク周
波数fUPの強度の一部が低減され小さくなってしまう。
vは以下の式から導かれる。 r={(fUP+fDN)/2}×k v={(fUP−fDN)/2}×k (kは係数) 上記式からわかるように、相対速度vが大きい場合、ピ
ーク周波数fUPとピーク周波数fDNは大きな差を有す
る。
vを算出するため上記のようにピーク周波数fUPとfDN
を検出しなければならないが、そのためにはfUPとfDN
がペアであること、即ち、同一ターゲットからの受信信
号であることを確認しなければならない。その確認のた
めにfUPとfDNの強度の比較を行い、ほぼ同じレベルで
あれば同一ターゲットからの受信信号のピーク周波数で
あると判定し、fUPとfDNをペアであるとしている。
ーゲットとの距離が小さい時には、上昇時のピーク周波
数fUPは低域カットフィルタによりその強度を低減され
てしまい強度差が大となってペアであると確認できなく
なり、ターゲットがなくなってしまったと判定されてし
まう。図9は上記従来の場合のペアリング処理の制御及
び動作のフローチャートを示した図である。なお、この
フローチャートに示した制御及び動作は図4のレーダ信
号処理部12により行われる。
(S1)、レーダの送信信号と受信信号とのビート信号
のFFT処理が行われ(S2)、処理された信号は低域
カットフィルタにより低域周波数領域がカットされる
(S3)。次にピークの抽出が行われ、上昇時のピーク
周波数fUPと下降時のピーク周波数fDN及びその強度が
検出される(S4)。次にピーク抽出が行われたターゲ
ットが新規なものであるかどうか判断される(S5)。
この判断は検出されたピーク周波数とその強度から、前
回検出したターゲットと同じかどうか判断する。即ち、
前回と今回のピーク周波数と強度が大きく異なっている
場合は新規ターゲットと判断される(Yes)。新規タ
ーゲットでないと判断された場合(No)、前回のター
ゲットと同じターゲットから得られたとみなされた今回
のピーク周波数fUPとfDNを優先的に組み合わせ、ター
ゲットとの距離及び相対速度を算出する(S6)。次に
ピーク周波数fUPとfDNの強度が比較され(S7)、比
較の結果強度差が大かどうか判断される(S8)。強度
差が大と判断された場合(Yes)、即ち強度差が所定
の値、例えば強度差が3.4dB以上の場合、誤ったペ
アリングである恐れがあるのでこのデータ、即ち、上記
算出されたターゲットとの距離及び相対速度のデータは
削除され(S9)、距離や相対速度は更新されない。一
方、強度差が大と判断されなかった場合(No)はデー
タが更新される(S10)。S8で、強度差が大と判断
される場合には、図8に示したように低域カットフィル
タによりピーク周波数fUPの強度がカットされてしまっ
た結果強度差が大となった場合も含まれている。しか
し、この場合もデータが削除されてしまい、データを更
新することができなくなる。
された場合(Yes)、周波数の低い順に組み合わせて
ペアリングを行って距離及び相対速度を検出する(S1
1)。なお、ターゲットが複数存在したときには図6に
示したように、周波数の低い順にピークをa1,a2 、b
1,b2 、c1,c2 のように組み合わせる。次に各組み合
わせにおける強度を比較し(S12)、比較の結果強度
差が大かどうか判断される(S13)。強度差が大と判
断された場合(Yes)、例えばこの場合は新規ターゲ
ットであるため所定の強度差を大きめに設定し、例えば
8.0dB以上の場合、誤ったペアリングである恐れが
あるのでこのデータは削除され(S14)、距離や相対
速度は更新されない。一方、強度差が大と判断されなか
った場合(No)はデータが更新される(S10)。
度差であるにも係わらず、低域カットフィルタによりカ
ットされてしまってデータの更新ができなくなる問題を
解決するものである。図10は本発明の信号処理装置に
よるペアリングの際の信号処理の内容を示した図であ
る。
離が大きい時に検出された上昇時のピーク周波数fUPと
下降時のピーク周波数fDNとその強度を表したグラフで
ある。低域カットフィルタによりFM−AM雑音を低減
するようにしているが、ピーク周波数fUPとfDNは共に
低域カット領域ではないため、フィルタによる影響を受
けてはいない。しかし、車間距離が短くなるとピーク周
波数fUPとfDNは図10(b)に示した領域になる。こ
の場合上昇時のピーク周波数fUPは,図に示すように低
域カットフィルタにより強度の一部がカットされ、ピー
ク周波数fUPとfDNの強度の差ΔdBが所定値以上とな
ってしまうため、ペアリングの関係を切るペアカットが
行われ、このペアのピーク周波数に関してはターゲット
の認定から削除されてしまう。そこで、本発明ではピー
ク周波数fUPのカットされたa1の強度を図10(b)
に示すように補正してペアリングの関係が切られないよ
うにするものである。
ク周波数強度の補正マップの例を示したものである。各
周波数に対応して補正量が示されている。補正量はフィ
ルタの減衰特性に対応して周波数が低くなるに従って大
きくなり、フィルタによりカットされない周波数領域に
おいて補正量は”0”となっている。本発明では図10
(b)に示す状態になった時、その前の状態である図1
0(a)における状態での上昇時のピーク周波数fUPと
下降時のピーク周波数fDNとその時の相対速度vから、
図10(b)に示す状態でのピーク周波数fUPとfDNの
値を算出し、算出したピーク周波数に基づいて図11の
補正マップから補正量を導き出して図10(b)に示す
ように補正する。即ち、車間距離が小さいほど周波数の
低い領域にピーク周波数fUPとfDNが現れるため、図1
0(a)の時点における相対速度から図10(b)の時
点の車間距離を算出し、図10(b)の時点におけるピ
ーク周波数fUPとfDNの値を算出する。そして、図11
の補正マップからそのピーク周波数の補正量を導き出し
て補正するものである。そして、補正後にピーク周波数
fUPとfDNの強度差が所定の値以上かどうか判断するこ
とができる。またターゲットに対応したピーク周波数の
場合はfUPとfDNの強度差が大きくならないため、求め
たデータが削除されることはない。
御及び動作のフーローチャートを示した図である。な
お、このフローチャートに示した制御及び動作は図4の
レーダ信号処理部12により行われる。このフローチャ
ートは図9に示したものと殆ど同じであり、異なる部分
はピーク周波数fUPとfDNを組み合わせ、ターゲットと
の距離及び相対速度を算出した(S6)後、前述のよう
に補正マップを用いてピーク周波数の強度補正を行うこ
とである(S6−1)。
(S1)、レーダの送信信号と受信信号とのビート信号
のFFT処理が行われ(S2)、処理された信号は低域
カットフィルタにより低域周波数領域がカットされる
(S3)。次にピークの抽出が行われ、上昇時のピーク
周波数fUPと下降時のピーク周波数fDN及びその強度が
検出される(S4)。次にピーク抽出が行われたターゲ
ットが新規なものであるかどうか判断される(S5)。
この判断は検出されたピーク周波数とその強度から、前
回検出したターゲットと同じかどうか判断する。即ち、
前回と今回のピーク周波数と強度が大きく異なっている
場合は新規ターゲットと判断される(Yes)。新規タ
ーゲットでないと判断された場合(No)、前回のター
ゲットと同じターゲットから得られたと見なされた今回
のピーク周波数fUPとfDNを優先的に組み合わせ、ター
ゲットとの距離及び相対速度を算出する(S6)。な
お、この組み合わせはピーク周波数に基づいて行われる
ため、低域カットフィルタにより強度がカットされてい
ても支障はない。従来の場合は次に、ピーク周波数fUP
とfDNの強度が比較されるが、本発明では図11に示し
たような補正マップを用いてピーク周波数fUPとfDNの
強度補正がなされる(S6−1)。なお、この補正マッ
プはレーダ信号処理部12に内蔵されている。そして補
正がなされた後にピーク周波数fUPとfDNの強度比較が
なされる(S7)。比較の結果強度差が大かどうか判断
される(S8)。強度差が大と判断された場合(Ye
s)、即ち強度差が所定の値以上の場合、誤ったペアリ
ングである恐れがあるのでこのデータ、即ち、上記算出
されたターゲットとの距離及び相対速度のデータは削除
され(S9)、距離や相対速度は更新されない。一方、
強度差が大と判断されなかった場合(No)はデータが
更新される(S10)。従来の場合には、S8で強度差
が大と判断される場合には、図8に示したように低域カ
ットフィルタによりピーク周波数fUPの強度がカットさ
れてしまい、その結果強度差が大となった場合も含まれ
ている。しかし、本発明では強度補正を行った後にピー
ク周波数fUPとfDNの強度比較を行ため強度差が大きく
なることはなく、ピーク周波数の強度が低域カットフィ
ルタによりカットされた場合でもペアリングの関係が切
られることなく、従ってデータの更新をすることができ
る。
と判断された場合(Yes)のフローは、図9に示され
たフローと同じであるため説明を省略する。
と下降時のピーク周波数fUPとfDNの強度比較を行う前
に強度を補正しているので、ピーク周波数を検出する際
に低域カットフィルタにより虚像の強度を低減させた場
合でも、正確にペアリングを行うことができ、検出した
データを更新することができる。また、正確にペアリン
グをすることができるので、ターゲットがあるにも係わ
らずターゲット無しと判断されることが無くなる。
クトルを表したグラフである。
を低減した状態を示したグラフである。
た車間距離制御装置の構成の概要を示した図である。
る。
ある。
より得られた周波数分析結果に基づいてピーク周波数の
ペアリングをどのように行うか説明するための図であ
る。
を低減した場合の、ターゲットとの距離が大きい時に検
出された上昇時のピーク周波数と下降時のピーク周波数
とその強度を表したグラフである。
を低減した場合の、ターゲットとの距離が小さい時に検
出された上昇時のピーク周波数と下降時のピーク周波数
とその強度を表したグラフである。
チャートを示した図である。
の信号処理の内容を示した図である。
した図である。
のフローチャートを示した図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 三角波状の周波数変調された連続波を送
信する送信手段と、ターゲットからの反射波を受信する
受信手段と、前記送信信号と受信信号のビート信号をF
FT処理するFFT手段と、FM−AM雑音を低減する
ために低周波領域をカットする低域カットフィルタと、
三角波状の送信信号の上昇時及び下降時のビート信号か
らそれぞれピーク周波数と強度を検出するピーク検出手
段とを備えるFM−CWレーダの信号処理装置におい
て、 検出された上昇時と下降時のピーク周波数をペアリング
してターゲットとの距離と相対速度を検出する手段、前
記低域カットフィルタにより減衰された上昇時と下降時
のピーク周波数の強度を補正する手段、補正後の上昇時
と下降時のピーク周波数の強度を比較する手段、比較の
結果、強度差が所定の値以下の場合に検出したデータを
更新する手段を備えた、FM−CWレーダの信号処理装
置。 - 【請求項2】 前記検出された上昇時と下降時のピーク
周波数が新規ターゲットのものかどうか判断する手段を
備え、新規でない場合のみ前記ピーク周波数の強度を補
正する手段により強度を補正するようにした、請求項1
に記載のFM−CWレーダの信号処理装置。 - 【請求項3】 前記補正後の上昇時と下降時のピーク周
波数の強度を比較する手段による比較の結果、強度差が
所定の値以上の場合に検出したデータを削除する手段を
備えた、請求項1に記載のFM−CWレーダの信号処理
装置。 - 【請求項4】 前記検出された上昇時と下降時のピーク
周波数の強度を補正する手段は、ピーク周波数に対応し
た補正量を設定した補正マップにより行う、請求項1に
記載のFM−CWレーダの信号処理装置。 - 【請求項5】 前記補正マップは、ピーク周波数の周波
数が低くなるに従って補正量が大きくなるように設定さ
れることを特徴とする、請求項4に記載のFM−CWレ
ーダの信号処理装置。 - 【請求項6】 前回と今回のピーク周波数の比較によ
り、今回検出されたピーク周波数が新規のターゲットの
ものかどうかを判断することを特徴とする、請求項2に
記載のFM−CWレーダの信号処理装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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- 1998-06-02 JP JP15283698A patent/JP3492199B2/ja not_active Expired - Fee Related
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