JP5653726B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
受信部(20)は、送信部(10)から送信され、目標物体に反射したレーダ波を受信し、レーダ波の受信信号及び送信信号と同じ周波数を有するローカル信号に基づいてビート信号を生成する。
また、信号処理部(30)は、複数の受信器(24)の出力をサンプリングする際に、複数の受信器(24)を択一的に選択し、かつ、複数の受信器(24)を択一的に選択する際の選択時間間隔を、複数の受信アンテナ(22)のすべてを選択するサイクルごとに変更する。
一般的に、図9に示すように、ビート信号Bのサンプリングを行うと、サンプリング周波数fsに対するナイキスト周波数fnより高い周波数に対応する距離にある目標物体(図9中Qで示す)のビート信号Bが、図9中に矢印で示すように、ナイキスト周波数fnを対称軸として、ナイキスト周波数fnより低い周波数側に線対称周波数の位置に折り返してしまうエリアシング(図9中に破線Q’で示す)が発生する。したがって、実際には遠距離にある目標物体が近距離に現れることになる。
つまり、アップビート信号Buとダウンビート信号Bdの位相差X°の正負が逆となる。したがって、アップビート信号Buとダウンビート信号Bdのピークのペアマッチングが可能となるため、目標物体の位置情報を正確に得ることができる。
すなわち、αは、受信アンテナ(22)間の入力経路差からくる時間差を吸収するためにその時間差を位相に変換した場合、ナイキスト周波数より高い周波数と低い周波数との時間差により発生する位相差を意味している。
つまり、アップビート信号Buとダウンビート信号Bdのサンプリング周期Tsと複数の受信器(24)の各チャネルの選択時間間隔のサイクルごとの相関がなくなり、エリアスが発生しなくなる。
ところで、ビート信号のサンプリング周期Tsと複数の受信アンテナ(22)の各チャネルの選択時間間隔のサイクルごとの履歴を異なるものにするためには、複数の受信アンテナ(22)を任意の順に切り替えてもよいが、請求項3に記載のように、選択制御手段(28)は、複数の受信アンテナ(22)を配列順に選択するようにするとよい。
なお、「複数の受信アンテナ(22)を配列順に切り替える」とは、複数の受信アンテナ(22)が配列されている場合に、選択を開始する受信アンテナに隣接する受信アンテナを順次選択していくことを意味している。
この場合、各受信アンテナ(22)からの受信信号に基づくビート信号の強度成分及び位相成分を比較することにより、受信アンテナ(22)の法線(正面)方向及び配列方向を含む面内での目標物体の方位(例えば、正面方向を0°とした、左右方向の角度)が検出可能となるため、例えば、受信アンテナ(22)の配列方向を水平方向に一致させれば、車載用前方監視レーダ等に好適に用いることができる。
図1は、本発明が適用されたレーダ装置1の概略の構成を示すブロック図である。図1に示すように、送信部10、受信部20及び信号処理部30を備えている。
受信器24は、複数(8個)の受信アンテナ22の各々に接続された複数(8個)の装置であり、各々の受信器24は、各受信アンテナ22からの受信信号Srにローカル信号Lを混合し、これら信号の差の周波数成分であるビート信号Bを生成する高周波ミキサを備えている。
ここで、選択時間間隔tcは、受信器24の8つのチャンネルすべてを選択した場合を1サイクルとすると、図3に示すように、1サイクル(周期Tx)ごとに変化するようになっている。
ここで、信号処理部30が実行する目標物情報検出処理を、図5に示すフローチャートに沿って説明する。目標物情報検出処理は、ROMに格納されたプログラムをCPUが読み出して実行することにより実行される。なお、本処理は、送信信号Ssの一変動周期Td分のサンプリングデータが蓄積されるごとに起動される。
但し、H1=exp{−j・2π・fb・(i−1)・tc}
H2=exp{−j・δi}
そして、S140では、CPUが、すべての受信チャネルch1〜8について上述の周波数分析(S120)、位相補償(S130)が終了したか否かを判断し、すべての受信チャネルch1〜8について処理を終了するまで、上述のS120、S130を繰り返し実行する。
このように、本第1実施形態のレーダ装置1によれば、各受信チャネルch1〜8を、短い周期(ここでは、0.25μs)で順次切り替えており、連続した8個のデータは、ほぼ同時に検出したものと見なすことができるため、各受信チャネルch1〜8のビート信号の位相に基づいて方位検出を行うことができ、信号強度のみを用いる場合と比較して、方位検出の精度を向上させることができる。
つまり、アップビート信号Buとダウンビート信号Bdのサンプリング周期Tsと複数の受信器24の各チャネルの選択時間間隔のサイクルごとの相関がなくなり、エリアスが発生しなくなる。
次に、信号処理部300において各チャネルを選択周期tcで選択する代わりに、受信スイッチ26を用いたレーダ装置2について図6に基づき説明する。なお、第2実施形態におけるレーダ装置2の構成品は、第1実施形態におけるレーダ装置1の構成品と共通しているものが多いため、同じ構成品には同じ符号を付して、その説明を省略する。
送信部10は、第1実施形態におけるものと同じである。
第2実施形態において信号処理部300が実行する目標物情報検出処理は、第1実施形態における目標淵情報処理とほぼ同じ内容であるため、図5のフローチャートに基づいて異なる部分を主に説明する。
S130においては、信号強度がピークとなる周波数成分(周波数fb)の位相θi(fb)の補償の際、受信スイッチ26により受信チャネルchiが選択される時刻をtiとして、時刻t1からの経過時間ti−t1(=(i−1)・tc)と、受信チャネルchiごとに予め測定された、各受信チャネルchiの受信アンテナ22から受信器24に至る経路での受信信号Srの位相遅れ量δiとに基づき、式8を用いて、補償された位相θhi(fb)を算出する。
以上説明したように、本第2実施形態のレーダ装置2においては、各受信チャネルch1〜8の受信信号Srを、受信スイッチ26を介して時分割で受信器24に供給し、また、信号処理部300では、受信器24から供給される時分割多重されたビート信号を、サンプリングした後、受信チャネルch1〜8ごとに分離して処理する。
このように、本第2実施形態のレーダ装置2によれば、各受信チャネルch1〜8が受信器24を時分割で共用するようにされているので、高価な受信器24を多数設ける必要がなく、装置を安価かつ小型に構成できる。
このようなレーダ装置2では、第1実施形態におけるレーダ装置1と同様に、目標物体の誤検出を起こさないレーダ装置とすることができる。
次に第3実施形態について図8に基づいて説明する。第3実施形態のレーダ装置の構成は、第1実施形態のレーダ装置と同じであるので、構成等の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
Claims (4)
- 周波数が時間とともに周期的に変動する送信信号を生成し、該送信信号をレーダ波として送信する送信部と、
該送信部から送信され、目標物体に反射したレーダ波を受信し、該レーダ波の受信信号及び前記送信信号と同じ周波数を有するローカル信号に基づいてビート信号を生成する受信部と、
該受信部が生成するビート信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、前記ビート信号の上り変調信号と下り変調信号のピークのペアマッチにより、少なくとも前記目標物体の位置情報を導出する信号処理部と、
を備え、
前記受信部は、
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々に接続され、各受信アンテナからの受信信号を前記ローカル信号と混合して出力する複数の受信器を備え、、
前記信号処理部は、
前記複数の受信器の出力をサンプリングする際に、前記複数の受信器を択一的に選択し、かつ、前記複数の受信器を択一的に選択する際の選択時間間隔を、前記複数の受信アンテナのすべてを選択するサイクルごとに変更することを特徴とするレーダ装置。 - 周波数が時間とともに周期的に変動する送信信号を生成し、該送信信号をレーダ波として送信する送信部と、
該送信部から送信され、目標物体に反射したレーダ波を受信し、該レーダ波の受信信号及び前記送信信号と同じ周波数を有するローカル信号に基づいてビート信号を生成する受信部と、
該受信部が生成するビート信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、前記ビート信号の上り変調信号と下り変調信号のピークのペアマッチにより、少なくとも前記目標物体の位置情報を導出する信号処理部と、
を備え、
前記受信部は、
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナからの受信信号を前記ローカル信号と混合する受信器と、
前記複数の受信アンテナのいずれかからの受信信号を択一的に前記受信器に供給する受信スイッチと、
前記受信スイッチが前記複数の受信アンテナを択一的に選択する際の選択時間間隔を、前記受信スイッチが前記複数の受信アンテナのすべてを選択するサイクルごとに、変更するように制御する選択制御手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のレーダ装置において、
前記複数の受信アンテナを択一的に選択する際、前記複数の受信アンテナを配列順に選択することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記受信部の前記複数の受信アンテナは、
略直線上に配置されていることを特徴とするレーダ装置。
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