JP5182645B2 - Radar device and obstacle detection method - Google Patents
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Description
本発明は、ミリ波等の高周波レーダを用いて障害物を検証するレーダ装置に関し、特に、電子的にアンテナビームを走査するアレーアンテナ等の電子走査アンテナを用いたレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that verifies an obstacle using a high-frequency radar such as a millimeter wave, and more particularly to a radar apparatus that uses an electronic scanning antenna such as an array antenna that electronically scans an antenna beam.
従来より、障害物を検知するために前方又は後方にレーダ装置を備える車両が実用化されている。このレーダ装置は、送信したパルス波の反射波を用いて障害物を検知して車間距離や相対速度を取得するため、車両は障害物との衝突を回避したり、また運転者へ警告することができる。 Conventionally, a vehicle including a radar device in front or rear in order to detect an obstacle has been put into practical use. This radar device detects obstacles using the reflected wave of the transmitted pulse wave and obtains the inter-vehicle distance and relative speed, so the vehicle avoids collision with obstacles and warns the driver. Can do.
この車両に用いられるレーダ装置として、例えば、送信する信号の周波数を三角波に沿って増減させる周波数変調パターンを用いるFM−CWレーダ装置や、複数の周波数を時分割で切り替えるCWレーダ装置が知られている。 As a radar apparatus used in this vehicle, for example, an FM-CW radar apparatus that uses a frequency modulation pattern that increases or decreases the frequency of a signal to be transmitted along a triangular wave, or a CW radar apparatus that switches a plurality of frequencies in a time division manner is known. Yes.
図6は、車載用レーダ装置の障害物の検出範囲を説明する図である。
図6(a)及び(c)に示す車両602、603、608、及び609では、角度領域602a、603a、608a、及び609aに示すように、検知範囲が重なり電波干渉が生じている領域は存在しないがアンテナのメインローブが狭いため障害物のレーダ検出範囲が狭くなっている。
FIG. 6 is a diagram for explaining an obstacle detection range of the in-vehicle radar device.
In the
また、図6(b)や(d)の車両605、606、611、及び612に示すように指向性アンテナのビームパターンを変更して、サイドローブの影響を抑えてメインローブの範囲を拡げたレーダ装置がある。
Also, as shown in the
ところで、位相器を用いずに、隣り合うアンテナ素子間で各アンテナ素子から送信信号の電力分配点までの経路長に差を設けることによりビーム走査を行い、また検知エリアを判断してスイッチのON、OFFをすることで指向性を制御することで、大型化を招くことなく簡単な構成でビームの指向性を変化可能とするレーダ装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, beam scanning is performed by providing a difference in path length from each antenna element to the power distribution point of the transmission signal between adjacent antenna elements without using a phase shifter. A radar apparatus is disclosed in which the directivity of the beam can be changed with a simple configuration without causing an increase in size by controlling the directivity by turning OFF (see, for example, Patent Document 1).
また、電波干渉によって発生したスパイクノイズを低減するフィルタを設けて、発生するスパイク状のノイズ成分を効率的に抑止して障害物検知能力を向上させたFM−CWレーダ装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。このFM−CWレーダ装置においては、ビート信号をデジタル変換してデータ毎の差分を取る等、複雑な処理回路が必要となる。 Further, an FM-CW radar apparatus is disclosed in which a filter for reducing spike noise generated by radio wave interference is provided to efficiently suppress the generated spike-like noise component and improve obstacle detection capability ( For example, see Patent Document 2). In this FM-CW radar apparatus, a complicated processing circuit is required, such as digitally converting a beat signal to obtain a difference for each data.
しかしながら、図6(b)や(d)の角度領域605a、606a、611a、及び612aに示すように、レーダ装置における送信アンテナのレーダ検知範囲を単純に広角化すると、検知範囲が重なる干渉領域が存在することとなり、他車からの電波干渉を招くという問題がある。
However, as shown in the
そして、電波干渉が生じるとレーダ装置の検出精度が劣化し、最悪の場合、先行車等のターゲット自体を認識できないという問題が生じる。特に、車載用レーダ装置の場合、測定された相手の車両までの距離、相対速度は相手の車両との衝突防止に使用されるが、複数のレーダ装置間で電波干渉が生じると当該距離、相対速度が正しく検出できず、衝突防止機能が正確に動作しないという問題がある。 When radio wave interference occurs, the detection accuracy of the radar apparatus deteriorates, and in the worst case, there is a problem that a target such as a preceding vehicle cannot be recognized. In particular, in the case of an on-vehicle radar device, the measured distance to the partner vehicle and the relative speed are used to prevent a collision with the partner vehicle. However, when radio wave interference occurs between a plurality of radar devices, the distance, relative There is a problem that the speed cannot be detected correctly and the collision prevention function does not operate correctly.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、アンテナの検知範囲を広角化した場合においても、受信信号に他のレーダ装置との電波干渉が生じているか否かを正確に判断し、先行車の検出性能劣化や認識レベルの低下等を適切に回避することができるレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even when the detection range of the antenna is widened, it is possible to accurately determine whether or not radio interference with other radar apparatuses has occurred in the received signal. Another object of the present invention is to provide a radar apparatus that can appropriately avoid the detection performance deterioration of the preceding vehicle and the decrease in the recognition level.
以上の課題を解決するために、本発明に係るレーダ装置は、送信部からの送信信号と受信部において受信した受信信号とに基づいて、信号検出部で演算を行い障害物を検出するレーダ装置であって、前記送信部は、所定の電波特性の異なる値を用いて複数の送信信号を生成する送信信号生成手段と、前記送信信号生成手段において生成される複数の送信信号の合成波を生成する合成波生成手段と、複数のアンテナ素子から成り、前記合成波生成手段で生成された合成波の送信信号の電波特性に基づいてビームの指向性を変化させて送信する送信アンテナ部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a radar apparatus according to the present invention is a radar apparatus that detects an obstacle by performing an operation in a signal detection unit based on a transmission signal from a transmission unit and a reception signal received in the reception unit. The transmission unit generates a transmission signal generation unit that generates a plurality of transmission signals using different values of predetermined radio wave characteristics, and generates a composite wave of the plurality of transmission signals generated by the transmission signal generation unit And a transmission antenna unit that includes a plurality of antenna elements, and that changes the directivity of the beam based on the radio wave characteristics of the transmission signal of the combined wave generated by the combined wave generation unit. It is characterized by that.
この構成により、送信部において、生成信号生成手段において電波特性の値の異なる複数の送信信号を生成して、合成波生成手段において送信信号の合成波を生成でき、送信アンテナ部において電波特性の値に対応した方向にビームを指向させることが可能となる。 With this configuration, the transmission unit can generate a plurality of transmission signals having different radio wave characteristic values in the generation signal generation unit, and can generate a synthetic wave of the transmission signal in the synthetic wave generation unit. It is possible to direct the beam in the direction corresponding to.
また、本発明に係るレーダ装置において、前記電波特性は、周波数であり、前記送信信号生成手段は、周波数の異なる複数の送信信号を生成し、前記合成波生成手段は、前記送信信号生成手段からの複数の送信信号を合成して合成波を生成し、前記送信アンテナ部は、当該合成波の送信信号の周波数に基づいてビームの指向性を変化させて前記アンテナ素子から送信することを特徴とする。 Further, in the radar apparatus according to the present invention, the radio wave characteristic is a frequency, the transmission signal generating unit generates a plurality of transmission signals having different frequencies, and the synthesized wave generating unit is connected to the transmission signal generating unit. A plurality of transmission signals are combined to generate a combined wave, and the transmission antenna unit transmits a beam from the antenna element while changing a beam directivity based on a frequency of the transmission signal of the combined wave. To do.
この構成により、生成信号生成手段において周波数の異なる複数の生成信号を生成し、合成波生成手段において複数の生成信号を合成して合成波を生成し、送信アンテナ部から周波数に応じた角度で主ビームを指向して送信できる。 With this configuration, the generated signal generating unit generates a plurality of generated signals having different frequencies, the combined wave generating unit combines the plurality of generated signals to generate a combined wave, and generates a combined wave from the transmitting antenna unit at an angle corresponding to the frequency. The beam can be directed and transmitted.
また、本発明に係るレーダ装置の前記信号検出部は、送信信号と受信信号の差信号であるビート信号を用いて、前記受信部の受信アンテナにおいて受信された受信信号の周波数を検出する周波数検出手段と、前記受信信号の受信アンテナに対する受信角度を検出する角度検出手段と、前記受信部が受信信号を受信した場合に、前記角度検出手段において検出された角度領域の送信信号の周波数と、前記周波数検出手段において検出された受信信号の周波数とを比較する周波数比較手段と、前記周波数比較手段からの出力データを用いて障害物の認識処理を行う障害物認識手段とを備え、前記周波数比較手段は、前記比較により周波数が一致しない場合には、前記受信信号を干渉信号と判断し、前記障害物認識手段の処理対象となる前記出力データから当該受信信号を除外することを特徴とする。 Further, the signal detection unit of the radar apparatus according to the present invention uses a beat signal that is a difference signal between the transmission signal and the reception signal to detect a frequency of the reception signal received at the reception antenna of the reception unit. Means, an angle detection means for detecting a reception angle of the reception signal with respect to the reception antenna, and a frequency of the transmission signal in the angle region detected by the angle detection means when the reception unit receives the reception signal; Frequency comparison means for comparing the frequency of the received signal detected by the frequency detection means, and obstacle recognition means for performing obstacle recognition processing using output data from the frequency comparison means, the frequency comparison means If the frequency does not match by the comparison, the received signal is determined as an interference signal, and the output data to be processed by the obstacle recognizing means is determined. Characterized in that the exclusion of the received signal from the data.
この構成により、周波数比較手段において、送信波の角度に割り当てられた周波数と、周波数検出手段において検出された周波数を比較して、周波数が一致していない場合には受信信号を自車からの送信でない干渉信号と判定して障害物認識手段の処理対象となるデータから除外できるため、電波干渉によって生じる先行車の検出性能劣化や認識レベルの低下等を適切に回避することができる。 With this configuration, the frequency comparison unit compares the frequency assigned to the angle of the transmission wave with the frequency detected by the frequency detection unit, and if the frequency does not match, the received signal is transmitted from the vehicle. Since it can be determined that the signal is not an interference signal and can be excluded from the data to be processed by the obstacle recognizing means, it is possible to appropriately avoid deterioration in detection performance of the preceding vehicle and reduction in recognition level caused by radio wave interference.
また、本発明に係るレーダ装置の前記送信部は、さらに、前記送信アンテナ部のアンテナ素子に供給する送信信号の位相を調整する可変位相器を備え、当該可変位相器は、隣接するアンテナ素子に供給される送信信号の位相差を大きくするように調整することを特徴とする。 The transmission unit of the radar apparatus according to the present invention further includes a variable phase shifter that adjusts the phase of a transmission signal supplied to the antenna element of the transmission antenna unit, and the variable phase shifter is connected to an adjacent antenna element. It is characterized by adjusting so as to increase the phase difference of the supplied transmission signal.
この構成により、可変位相器において隣接するアンテナ素子に供給される送信信号の位相差を大きくでき、効果的に周波数走査方式を用いてビーム方向の走査ができる。 With this configuration, it is possible to increase the phase difference between transmission signals supplied to adjacent antenna elements in the variable phase shifter, and to effectively scan in the beam direction using the frequency scanning method.
また、本発明に係るレーダ装置の送信部及び受信部のアンテナ部は、複数のアンテナ素子がアレー状に並んだアレーアンテナであり、前記レーダ装置は、CWレーダ装置、又はFM−CWレーダ装置であり、この構成により、本発明に係るレーダ装置を、アレーアンテナを用いたCWレーダ装置やFM−CWレーダ装置とできる。 The antenna unit of the transmission unit and the reception unit of the radar device according to the present invention is an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in an array, and the radar device is a CW radar device or an FM-CW radar device. With this configuration, the radar apparatus according to the present invention can be a CW radar apparatus or FM-CW radar apparatus using an array antenna.
なお、本発明に係る障害物検知方法をコンピュータ等でプログラムとして実現したり、当該プログラムをDVD、CD−ROM等の記録媒体や通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 Needless to say, the obstacle detection method according to the present invention can be realized as a program on a computer or the like, or the program can be distributed via a recording medium such as a DVD or CD-ROM or a transmission medium such as a communication network. Yes.
本発明に係るレーダ装置においては、他車のレーダ装置と電波干渉を起こしている場合においても、干渉信号であることを各角度領域に割り当てられた周波数を比較して適切に検出できるため、電波干渉によって生じる先行車の検出性能劣化や認識レベルの低下等を適切に回避することができる。 In the radar apparatus according to the present invention, it is possible to appropriately detect that an interference signal is an interference signal by comparing the frequencies assigned to each angle region even when radio interference occurs with the radar apparatus of another vehicle. It is possible to appropriately avoid the deterioration of the detection performance of the preceding vehicle and the decrease of the recognition level caused by the interference.
以下、本発明に係るレーダ装置の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。
(実施の形態)
図1は、本実施の形態に係るレーダ装置の送信部100の機能ブロック図を示す。
Hereinafter, embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram of a
本実施の形態に係るレーダ装置は、例えば、車載に搭載されるミリ波レーダ等であり、波長が1〜10mm、周波数が非常に高い30〜300GHzのミリ波を用いて、障害物までの距離を測定する距離測定機能や、障害物に対する速度を測定する速度測定機能を備える。また、レーダ装置の使用目的は、警報、表示、危険回避等を援助する制御であるプリクラッシュセーフティ(PCS:Pre-Crash Safety)や自動走行制御(ACC:Adaptive Cruise Control)などが挙げられる。なお、レーダ装置に使用される電波は上記のミリ波に限定されるものではなく、例えば24GHzや26GHz帯の電波を使用することもある。 The radar apparatus according to the present embodiment is, for example, a millimeter wave radar mounted on a vehicle, and a distance to an obstacle using a millimeter wave with a wavelength of 1 to 10 mm and a very high frequency of 30 to 300 GHz. A distance measuring function for measuring the speed and a speed measuring function for measuring the speed with respect to the obstacle are provided. The purpose of use of the radar apparatus includes pre-crash safety (PCS) and automatic cruise control (ACC), which are controls for assisting warning, display, danger avoidance, and the like. The radio wave used in the radar apparatus is not limited to the above-described millimeter wave. For example, radio waves in the 24 GHz or 26 GHz band may be used.
また、本実施の形態に係るレーダ装置は、レーダの検知エリアを拡げるために、複数の異なる周波数を用いてビームの走査を電子的に行う周波数走査方式を用いる。なお、この周波数走査方式については後述する。 Also, the radar apparatus according to the present embodiment uses a frequency scanning method in which a beam is scanned electronically using a plurality of different frequencies in order to expand the radar detection area. This frequency scanning method will be described later.
そして、本図に示すように、送信部100は、複数の送信信号生成部101〜103、合成波生成部104、1からKに対応する複数の可変位相器105、1からKに対応する複数の振幅調整器106、及び1からKに対応する複数のアンテナ素子107を備える。
As shown in the figure, the
送信信号生成部101〜103は、予め割り当てられた周波数(例えば、75.5GHz、76GHz、76.5GHz等)で障害物検知に用いる送信波の信号である送信信号を生成する。
The transmission
合成波生成部104は、送信信号生成部101から103において生成された互いに異なる周波数の送信信号の各点での変位を合成した合成波(複雑な波)を生成する。
The synthetic
可変位相器105は、所定の位相が変化された高周波信号をアンテナ素子107側に供給する。なお、位相走査方式を用いて任意の角度θに主ビームを走査する場合には、アンテナ間距離dのアンテナ素子番号(k)が増えるにつれてKdsinθだけ可変位相器105を用いて位相を遅らせれば良い。なお、図1では、下記において可変位相器105の位相を変化させることによりアンテナの指向性を変化させる方法をも説明するため、可変位相器105を示しているが、本実施の形態においては周波数走査方式を用いてビームの指向性を変化させるために、可変位相器105を用いてビーム方向の走査を行わない。
The
なお、後述する式(2)に示すように、可変位相器105において隣接するアンテナ素子107に供給される送信信号の位相差δkを大きくすることにより、効果的に周波数走査方式を用いてビーム方向の走査ができる。
As shown in equation (2) to be described later, by increasing the phase difference δ k of the transmission signal supplied to the
振幅調整器106は、可変位相器105から供給された送信信号の振幅を増幅してアンテナ素子107側に供給する。なお、本図においては送信部100における送信信号を増幅するための給電回路等の処理部は省略している。
The
アンテナ素子107は、複数(本図ではK個)設けられて直線状リニアアレーアンテナを構成しており、各アンテナ素子107としては、平面状のダイポールアンテナや、スロットアンテナとなる。このアンテナ素子から送信信号の周波数に応じた角度θの方向に主ビームが指向されて送信される。
A plurality of antenna elements 107 (K in this figure) are provided to form a linear linear array antenna, and each
ここで、アレーアンテナのビーム走査方式として一般的に用いられる周波数走査方式に関して説明する。この周波数走査方式は、送信信号の周波数を変化させることにより各アンテナ素子からのビームの指向を変化させて走査させる方式である。 Here, a frequency scanning method generally used as a beam scanning method of the array antenna will be described. This frequency scanning method is a method of scanning by changing the direction of the beam from each antenna element by changing the frequency of the transmission signal.
図1のK個のアンテナ素子で構成されている直線状リニアアレーアンテナを用いて説明すると、アレーファクタは、下記の式(1)で示される。 When described using a linear linear array antenna composed of K antenna elements in FIG. 1, the array factor is expressed by the following equation (1).
そして、このアレーアンテナのメインローブをある角度θに向けるための条件は、下記の式(2)で示される。
The condition for directing the main lobe of the array antenna to a certain angle θ is expressed by the following equation (2).
この式(2)に示すように、アンテナのメインローブが向いている角度θは位相器の位相δk、周波数f、アンテナの基準点からの距離dkの3つに依存している。そして、周波数走査方式では、式(2)からアンテナ素子間の位相δkを大きくとることで周波数fの違いによりメインローブの角度θを大きく変える電子走査方式となる。なお、ミリ波レーダ等に用いられる位相走査方式では、この中の位相δkを変えることでメインローブの角度θを変える。 As shown in this equation (2), the angle θ at which the main lobe of the antenna is directed depends on three phases: phase shifter phase δ k , frequency f, and distance d k from the antenna reference point. The frequency scanning method is an electronic scanning method in which the main lobe angle θ is greatly changed by the difference in the frequency f by increasing the phase δ k between the antenna elements from the equation (2). In the phase scanning method for use in a millimeter-wave radar or the like, changing the angle θ of the main lobe by changing the phase [delta] k in this.
そして、本発明においてはこのようなアレーアンテナによる特徴を踏まえ、複数の送信信号生成部101から103を用いて送信信号に異なる周波数を振り当てて生成することで、その周波数に割り当てられた角度に各ビームが送信される。
In the present invention, based on the characteristics of such an array antenna, the transmission signals are generated by assigning different frequencies to the transmission signals using the plurality of transmission
なお、本実施の形態においては、3つの送信信号生成部101から103で構成されるものとして説明を行ったが、生成される周波数の異なる送信信号は3つに限定されるものではなく、より複数に分割することにより、電波干渉の検出精度をより向上させることができる。
In the present embodiment, description has been made on the assumption that the
また、図1では1つの送信信号生成部から1つの周波数特性での送信信号が生成される場合について説明を行ったが、1つの送信信号生成部が複数の互いに異なる周波数の送信信号を生成して合成波生成部に出力しても良い。また、送信信号生成部及び合成波生成部を1つの処理部とすることも考え得る。 Further, FIG. 1 illustrates the case where a transmission signal with one frequency characteristic is generated from one transmission signal generation unit, but one transmission signal generation unit generates a plurality of transmission signals having different frequencies. May be output to the combined wave generator. It is also conceivable that the transmission signal generator and the synthesized wave generator are one processing unit.
また、アレーアンテナにおいては、給電源からアンテナ素子までの線路長(L)が異なる。そして、この線路長(L)が異なることにより周波数が変化し、周波数の変化に伴い位相分布が変わりアンテナの指向性が変わるという性質を有している。従って、線路長(L)を変更することでも同様に周波数走査によるビーム走査が可能となる。というのも、線路長(L)とアンテナ間隔dのL/dを大きくすれば周波数に対する走査感度を大きくできるためである。なお、走査感度を大きくするためには例えばスネーク線路を使用して長い給電線路長(L)とする必要がある。 In the array antenna, the line length (L) from the power supply to the antenna element is different. The frequency changes due to the difference in the line length (L), and the phase distribution changes with the change in the frequency to change the directivity of the antenna. Therefore, beam scanning by frequency scanning can be performed similarly by changing the line length (L). This is because the scanning sensitivity with respect to frequency can be increased by increasing the line length (L) and the L / d of the antenna interval d. In order to increase the scanning sensitivity, it is necessary to use a snake line, for example, to make the feed line length (L) long.
図2は、本実施の形態に係るレーダ装置の送信部100の動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the
最初に、送信信号生成部101〜103において3つの周波数の異なる送信信号が生成される(ステップS201)。次に、合成波生成部104において3つの送信信号の合成波が生成され(ステップS202)、増幅処理等を経て、アンテナ部のアンテナ素子107から送信信号の周波数に応じた角度の方向に主ビームが指向されて送信される(ステップS203)。
First, the transmission
図3は、本実施の形態に係るレーダ装置の受信部300及び信号処理部307の機能ブロック図を示す。
本図においては、受信部300は、受信アンテナ素子301、低雑音増幅回路302(LNA:Low Noise Amplifier)、ミキサ303、局部発振器(OSC:Oscillator)304、及びA/D変換器306を備える。
FIG. 3 is a functional block diagram of the receiving
In this figure, the receiving
また、信号処理部307は、高速フーリエ変換部(FFT:Fast Fourier Transform)307a、角度検出部307b、周波数比較部307c、及びターゲット認識部307dを備える。
The
最初に、受信部300に関して説明を行う。この受信部300は、外来の干渉信号から所望の信号を分離し、デジタル的な自動信号処理に必要な強度へ受信信号を増幅する。
受信用のアンテナ素子301は、送信部100より送信されて障害物により反射された受信波を受信する。なお、送受信切替により、送信部100のアンテナ素子107と兼用したアンテナ素子301とできる。
低雑音増幅回路302は、受信信号を増幅してミキサ303前の総合雑音指数を低くする処理を行う。
First, the receiving
The receiving
The low
ミキサ303は、送信信号の発生源として設けられた局部発信器304からの送信信号と、受信部300のアンテナで受信した低雑音増幅回路302から入力される受信信号の差分信号であるビート信号305を合成し出力する。
The
A/D変換器306は、受信信号の振幅及び位相情報をデジタル信号として出力する処理部であり、入力されたアナログ形式のビート信号を量子化処理や符号化処理を行いデジタル形式のビート信号に変換して信号処理部307側に出力する。
The A /
次に、信号処理部307に関して説明する。
高速フーリエ変換部307aは、A/D変換器306でデジタル信号に変換されたビート信号についてフーリエ変換を行い、受信信号の周波数スペクトルを算出し、また障害物までの距離や相対速度を演算する。
Next, the
The fast
角度検出部307bは、本実施の形態においては、例えば位相モノパルス方式を用いて、受信信号の方向θを各アンテナで受信した信号の位相差で求める。ここで、位相差は、到来角度、アンテナ素子間隔、搬送波の波長λより下記の式(3)で求めることができる。従って、式(3)を用いて受信信号の方向θを算出できる。
In the present embodiment, the
周波数比較部307cは、高速フーリエ変換部307aにおいて演算された受信信号の周波数と、角度検出部307bにおいて検出された受信信号の受信方向に割り当てられた周波数とを比較して、一致する場合にのみターゲット認識部307dへ演算結果を出力する。
The
なお、周波数比較部307cにおける周波数に比較においてはドップラーシフトによる周波数のずれ等を考慮する必要があるが、ドップラーシフトによる周波数のシフト量はCWレーダ装置等で高周波のミリ波を用いる場合には相対的に小さくなるために、微小な周波数のずれ量は電波干渉によるものでないと判断する。
ターゲット認識部307dは、障害物までの距離データ等を用いてターゲット認識処理を行い、データ出力部308に対して認識結果を出力する。
In comparison with the frequency in the
The
図4は、本実施の形態に係るレーダ装置の信号処理部307の動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the
最初に、A/D変換部306からデジタル信号入力があるか否かを判定する(ステップS401)。
次に、デジタル変換された信号が信号処理部307に入力された場合には(ステップS401でYES)、高速フーリエ変換部307aにおいて受信信号の周波数の検出を行う(ステップS402)。また、角度検出部307bにおいて受信信号の受信角度を検出する(ステップS403)。
First, it is determined whether or not there is a digital signal input from the A / D converter 306 (step S401).
Next, when the digitally converted signal is input to the signal processing unit 307 (YES in step S401), the fast
そして、周波数比較部307cにおいて送信した信号の角度領域に対応する周波数と受信した信号の角度領域に対応する周波数を比べるループ処理を行う。すなわち、周波数比較部307cは、角度領域毎に送信した信号の周波数と、受信した信号の周波数とを比較し(ステップS404)、周波数が一致していない場合には(ステップS405でNO)、干渉信号と判断して処理対象から除外する処理を行う(ステップS406)。一方、周波数が一致している場合には(ステップS405でYES)、演算結果をターゲット認識部307dへの出力処理を行う(ステップS407)。ここでは、全角度領域での比較のループ処理を行う。
Then, the
図5は、本実施の形態に係るレーダ装置を搭載した車両間の電波干渉時の説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram at the time of radio wave interference between vehicles on which the radar apparatus according to the present embodiment is mounted.
図5(a)は、2車線以上ある道路を複数の車両501〜503が併走している場合であり、他車が送信した信号が先行車等に反射し、その信号を自車が受信する場合を説明する図である。すなわち、車両502のレーダ装置からは、例えば3つの角度領域502a、502b、502cに対応して異なる周波数の送信信号が送信される。
FIG. 5 (a) shows a case where a plurality of
そして、車両502のレーダ装置が送信したレーダの角度領域502bに割り当てられた周波数の信号は車両501において反射して受信信号として受信する。一方、車両503のレーダ装置が送信したレーダの角度領域503aに割り当てられた送信信号は車両501において反射して車両502が受信する。すなわち、車両502のレーダ装置は、自車が送信して車両501に反射した角度領域502bに割り当てられた送信信号と、車両503が送信し車両501に反射した角度領域503aに割り当てられた送信信号を受信信号として受信することとなる。
And the signal of the frequency allocated to the radar angle area |
そして、本発明に係るレーダ装置においては、信号処理部307の周波数比較部307cにおいて、受信信号の角度領域に割り当てられた周波数と実際に受信した受信信号の周波数を比較して、その結果、周波数が一致していない場合には、干渉信号としてターゲット認識処理から除外される。すなわち、図5(a)においては、車両503の角度領域503aから車両501に反射して受信した信号の周波数は502bに割り当てられた周波数と異なるために干渉信号としてターゲット認識処理から除外される。
In the radar apparatus according to the present invention, the
このように、本図の車両502に搭載されるレーダ装置は、前方からの受信信号と斜め方向からの受信信号とは異なる周波数を割り当てていることから、自車から送信し障害物に反射した信号なのか、他車が送信して障害物に反射した信号なのかを適切に区別することができ、障害物の誤認識を適切に防止できる。
As described above, the radar apparatus mounted on the
また、図5(b)は対向車線における複数の車両504〜506に搭載されるレーダ装置の電波干渉の説明図である。車両505のレーダ装置は、角度領域505c、505b、及び505aで送信信号を送信する。
FIG. 5B is an explanatory diagram of radio wave interference of a radar device mounted on a plurality of
そして、車両505のレーダ装置が送信した角度領域505bに割り当てられた送信信号は車両504に反射して受信できる。一方、車両505のレーダ装置が送信したレーダの角度領域505cの送信信号と、車両506のレーダ装置が送信したレーダの角度領域506cの送信信号とは電波干渉が起こる。この場合、車両505のレーダ装置では同一周波数帯となるために周波数比較においてはデータを排除することはできない。しかし、車両505のレーダ装置は角度領域505bからの受信信号を使用して車両504の検出を行っているため車両504に対しては適切なブレーキ制御等を実現できる。
Then, the transmission signal assigned to the angle region 505 b transmitted by the radar device of the
以上の説明のように、本発明に係るレーダ装置の送信部100では、周波数の異なる送信信号を複数生成して、これらの送信波の合成波を生成する。また、アレーアンテナ等で近接するアンテナ間との位相を大きくする等をして、送信信号の周波数ごとにビームの指向性が異なるアンテナを用いて送信信号を送信する。さらに、信号処理部307の周波数比較部307cにおいて受信電波の角度領域に対応する周波数を比較して、周波数が一致していない場合には干渉信号としてテーゲット認識の処理データから除外する。このため、レーダ装置のアンテナの検出領域を広角化しても、電波干渉によって先行車の検出性能劣化、認識できない等の問題を適切に回避することができる。
As described above, the
また、対向車からの干渉信号である広帯域のスパイクノイズを受けるような場合でも、CWレーダ装置やパルスレーダ装置においては高速フーリエ変換を行う過程において、スパイクノイズは周波数領域において低レベルになるためスパイクノイズにより本願発明に係るレーダ装置のターゲット検出性能を劣化させることはない。 Even in the case of receiving broadband spike noise that is an interference signal from an oncoming vehicle, the spike noise becomes low level in the frequency domain in the process of performing fast Fourier transform in the CW radar device or pulse radar device, and thus spikes. The target detection performance of the radar apparatus according to the present invention is not deteriorated by noise.
本発明に係るレーダ装置は、移動体である車載用のレーダ装置として、例えば、ビーム幅が狭帯域のCWレーダ装置、FM−CWレーダ装置やパルスレーダ装置に適用できる。 The radar apparatus according to the present invention can be applied to, for example, a CW radar apparatus, an FM-CW radar apparatus, and a pulse radar apparatus having a narrow beam width as a vehicle-mounted radar apparatus that is a moving body.
100 送信部
101,102,103 送信信号生成部
104 合成波生成部
105 可変位相器
106 振幅調整器
107,301 アンテナ素子
300 受信部
302 低雑音増幅回路
303 ミキサ
304 局部発振器
305 ビート信号
306 A/D変換器
307 信号処理部
307a 高速フーリエ変換部
307b 角度検出部
307c 周波数比較部
307d ターゲット認識部
308 データ出力部
501,502,503,504,505,506 車両
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記送信部は、
周波数の異なる値を用いて複数の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号生成手段において生成される複数の送信信号の合成波を生成する合成波生成手段と、
複数のアンテナ素子から成り、前記合成波生成手段で生成された合成波の送信信号の周波数に基づいてビームの指向性を変化させて送信する送信アンテナ部と、
前記送信信号と前記受信信号に基づいて障害物を検出する信号検出部とを備え、
前記信号検出部は、
前記複数の送信信号のうち少なくとも一つの送信信号と受信信号の差信号であるビート信号を用いて、前記受信部の受信アンテナにおいて受信された受信信号の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記受信信号の受信アンテナに対する受信角度を検出する角度検出手段と、
前記受信部が受信信号を受信した場合に、前記角度検出手段において検出された角度領域の送信信号の周波数と、前記周波数検出手段において検出された受信信号の周波数とを比較する周波数比較手段と、
前記周波数比較手段の前記比較で周波数が一致したときの当該周波数比較手段の出力データから、障害物の認識処理を行う障害物認識手段とを含む、
レーダ装置。 Based on the received signal received by the receiver and the transmission signal from the transmitter, a radar device for detecting obstacles,
The transmitter is
Transmission signal generating means for generating a plurality of transmission signals using values having different frequencies ;
Combined wave generating means for generating a combined wave of a plurality of transmission signals generated in the transmission signal generating means;
A transmission antenna unit comprising a plurality of antenna elements, and transmitting by changing the directivity of the beam based on the frequency of the transmission signal of the synthesized wave generated by the synthesized wave generating means ;
A signal detection unit for detecting an obstacle based on the transmission signal and the reception signal;
The signal detector is
Using a beat signal that is a difference signal between at least one transmission signal and a reception signal among the plurality of transmission signals, a frequency detection unit that detects a frequency of the reception signal received at the reception antenna of the reception unit;
Angle detection means for detecting a reception angle of the reception signal with respect to a reception antenna;
A frequency comparison unit that compares the frequency of the transmission signal in the angle region detected by the angle detection unit with the frequency of the reception signal detected by the frequency detection unit when the reception unit receives the reception signal;
Including obstacle recognition means for performing obstacle recognition processing from output data of the frequency comparison means when the frequencies match in the comparison of the frequency comparison means,
Radar device.
請求項1記載のレーダ装置。 Before Symbol frequency comparison means, if no frequency is matched by the comparison, the received signal is judged that an interference signal, the received signal from the output data of said frequency comparison means to be processed of the obstacle recognition means excludes claim 1 radar system in accordance.
前記送信アンテナ部のアンテナ素子に供給する送信信号の位相を調整する可変位相器を備え、当該可変位相器は、隣接するアンテナ素子に供給される送信信号の位相差を大きくするように調整する
請求項1記載のレーダ装置。 The transmitter further includes:
A variable phase shifter that adjusts a phase of a transmission signal supplied to an antenna element of the transmission antenna unit, and the variable phase shifter adjusts so as to increase a phase difference between transmission signals supplied to adjacent antenna elements. Item 2. The radar device according to item 1 .
前記レーダ装置は、CW(Continuous Wave)レーダ装置、又はFM−CW(Frequency Modulation-Continuous Wave)レーダ装置である
請求項1から3のいずれか1項に記載のレーダ装置。 The antenna unit of the transmitter and the receiver of the radar device is an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in an array,
The radar device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the radar device is a CW (Continuous Wave) radar device or an FM-CW (Frequency Modulation-Continuous Wave) radar device.
周波数の異なる値を用いて複数の送信信号を生成する送信信号生成ステップと、
前記送信信号生成ステップにおいて生成される複数の送信信号の合成波を生成する合成波生成ステップと、
前記合成波生成ステップで生成された合成波の送信信号の周波数に基づいてビームの指向性を変化させて送信する送信ステップと、
前記複数の送信信号のうち少なくとも一つの送信信号と受信信号の差信号であるビート信号を用いて、前記受信部の受信アンテナにおいて受信された受信信号の周波数を検出する周波数検出ステップと、
前記受信信号の受信アンテナに対する受信角度を検出する角度検出ステップと、
前記受信部が受信信号を受信した場合に、前記角度検出ステップにおいて検出された角度領域の送信信号の周波数と、前記周波数検出ステップにおいて検出された受信信号の周波数とを比較する周波数比較ステップと、
前記周波数比較ステップの前記比較で周波数が一致したときの当該周波数比較ステップの出力データから、障害物の認識処理を行う障害物認識ステップとを備えた、
障害物検知方法。 Based on the received signal received in the transmission signal and the reception section from the transmitting unit, a obstacle detection method for use in a radar apparatus for detecting obstacles,
A transmission signal generation step of generating a plurality of transmission signals using values having different frequencies ;
A synthetic wave generating step for generating a synthetic wave of a plurality of transmission signals generated in the transmission signal generating step ;
A transmission step of transmitting by changing the directivity of the beam based on the frequency of the transmission signal of the synthetic wave generated in the synthetic wave generation step;
A frequency detection step of detecting a frequency of a reception signal received at a reception antenna of the reception unit using a beat signal which is a difference signal between at least one transmission signal and a reception signal among the plurality of transmission signals;
An angle detection step of detecting a reception angle of the reception signal with respect to a reception antenna;
A frequency comparison step of comparing the frequency of the transmission signal in the angle region detected in the angle detection step with the frequency of the reception signal detected in the frequency detection step when the reception unit receives the reception signal;
From the output data of the frequency comparison step when the frequencies match in the comparison of the frequency comparison step, an obstacle recognition step of performing an obstacle recognition process,
Obstacle detection method.
請求項5記載の障害物検知方法。 In prior Symbol frequency comparison step, if no frequency is matched by the comparison, the received signal is judged that an interference signal, the received signal from the output data of the frequency comparison step to be processed in the obstacle recognition step The obstacle detection method according to claim 5 .
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