JP6106601B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
先ず、本開示に係るレーダ装置の各実施形態を説明する前に、各実施形態の内容に至る経緯として、車両感知器にレーダ装置を用いた従来技術を、図19〜図21を参照して説明する。
図1(a)は第1の実施形態におけるレーダ装置1のYZ平面上における配置状況を示す模式図、図1(b)は第1の実施形態のレーダ装置1のXZ平面上における配置状況を示す模式図である。図2は、第1の実施形態のレーダ装置1の内部構成を簡略に示すブロック図である。図3は、第1の実施形態のレーダ装置1の内部構成を詳細に示すブロック図である。図4は、レーダ送信信号の送信区間Twと送信周期Trとの関係を示す図である。図5は、送信信号生成部2の変形例の内部構成を示すブロック図である。
なお、以下の各実施形態では、レーダ装置1の検出対象として車両TKを例示しているが、検出対象は車両TKに限定されず、例えば人でも良い。
次に、レーダ送信部Txの各部の構成を、図3を参照して詳細に説明する。
次に、レーダ受信部Rxの各部の構成を、図3を参照して説明する。
レーダ受信部Rxは、送信周期Tr毎に、信号処理部11における信号処理区間として周期的に演算する。
図10(a)は第2の実施形態のレーダ装置1AのYZ平面上における配置状況を示す模式図、図10(b)は第2の実施形態のレーダ装置1AのXZ平面上における配置状況を示す模式図である。図10(a)及び(b)において、原点、各軸(X軸,Y軸,Z軸)は図1(a)及び(b)と同様のため、説明を省略する。車高zを有する車両TKは、車速vにて+Y軸方向に走行する。
第3の実施形態では、第1の実施形態のレーダ装置1のレーダ受信部Rxに路面反射波信号検出部50を更に設ける(図13参照)。第3の実施形態でも数式(20)が成り立ち、車両TKが+Y方向に走行する場合にビーム幅θBWに含まれるθの範囲において最も車両TKが早く検出されるθは、数式(29)により示される。
第4の実施形態では、第2の実施形態のレーダ装置1Aのレーダ受信部RxAに路面反射波信号検出部50Cを更に設ける(図14参照)。図14は、第4の実施形態のレーダ装置1Cの内部構成を詳細に示すブロック図である。第4の実施形態では、第2又は第3の実施形態と異なる内容について説明し、第2又は第3の実施形態と同様な内容の説明は省略する。レーダ装置1Cは、基準信号発振器Lo、レーダ送信部Tx及びレーダ受信部RxCを含む構成である。
上述した各実施形態では、レーダ装置の検出対象となる車両の車両走行レーンは1つであった。第5の実施形態では、レーダ装置1Dの検出対象となる車両の車両走行レーンは複数(例えば2つ)である。レーダ装置1Dは、上述した各実施形態の車高車速テンプレート生成部と車高車速テンプレート相関演算部の組とを、検出対象となる車両の車両走行レーン毎に設けることで、複数の車両走行レーンに対して車両を検出できる。
以上、上述した各実施形態では、レーダ装置を、路面GNDから所定の高さHの位置に設置した場合を前提として説明したが、移動体(例えば車両)にレーダ装置が搭載された場合でも、本開示に係るレーダ装置は、ターゲットとレーダ装置との間の距離関係と、ターゲットとレーダ装置が設置された移動体との相対的な速度関係とに応じた反射波信号の位相変化のテンプレートと、送信信号とターゲットにより反射された送信信号(受信信号)との相関演算により、静止しているターゲットの距離及び方位角を推定できる。
レーダ送信部Txの構成及び動作は、上述した各実施形態と同様であるので、説明を省略する。
次に、レーダ受信部Rxの各部の構成を、図18を参照して説明する。
2 送信信号生成部
3 送信RF部
4 符号生成部
5 変調部
6 LPF
7 D/A変調部
8、13 周波数変換部
9、12 増幅器
10 受信RF部
11、11A、11B、11C、11D 信号処理部
14 直交変調部
15、16 A/D変換部
17 相関演算部
18 加算部
19 車高車速テンプレート生成部
20、20A 出力選択部
21 検出結果出力部
35 距離選択出力部
50 路面反射波信号検出部
#1、#p、#Nrep、#Npk 車高車速テンプレート相関演算部
Rx、RxA、RxB、RxC レーダ受信部
Tx レーダ送信部
Claims (13)
- 路面から所定の高さの位置に設置されたレーダ装置であって、
所定の符号系列の送信符号を高周波のレーダ送信信号に変換し、所定の俯角方向に傾けられた送信アンテナから前記高周波のレーダ送信信号を、前記所定の高さの位置から前記路面に向かって送信するレーダ送信部と、
前記路面を走行する車両にて反射された前記レーダ送信信号である反射波信号を用いて前記路面を走行する車両の高さに関するパラメータ及び車速を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記送信符号とを基に相関演算する相関演算部と、
N個の前記車両の高さに関するパラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の変化量を、N個のテンプレートとして生成するテンプレート生成部と、
前記生成された前記N個のテンプレートのいずれかと、前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値とを基に相関演算するN個のテンプレート相関演算部と、
前記N個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたN個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の高さに関するパラメータ及び車速を基に車種判別を行う出力選択部と、を有するレーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記高さに関するパラメータは、前記車両の高さ、又は、前記レーダ装置の高さと前記車両の高さとの距離であるレーダ装置。 - 請求項1又は2に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値を、所定回数加算する加算部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力と前記生成された前記N個のテンプレートのいずれかを基に相関演算するレーダ装置。 - 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記N個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える出力の最大値を推定値として選択するレーダ装置。 - 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記N個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える複数の出力を用いて補間処理し、前記補間処理後の出力を推定値として選択するレーダ装置。 - 請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記テンプレート生成部は、
N個の前記車両の高さに関するパラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の実数成分の変化量を、N個のテンプレートとして生成するレーダ装置。 - 請求項6に記載のレーダ装置であって、
前記テンプレート生成部は、
N個の前記車両の高さに関するパラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の虚数分の変化量を、N個のテンプレートとして生成するレーダ装置。 - 請求項3に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力を所定の間隔にてダウンサンプルするダウンサンプル部と、
前記ダウンサンプル後の前記加算部の出力と、前記生成された前記N個のテンプレートのいずれかを基に相関演算する相関演算部と、を含むレーダ装置。 - 請求項3に記載のレーダ装置であって、
前記所定の俯角方向は、
前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に、前記レーダ装置と前記レーダ装置の直下を走行する前記車両との間の前記レーダ送信信号の行路が含まれる方向であって、
前記テンプレート生成部は、
各々のサンプルタイミングにおけるレンジビンに前記レーダ送信信号の行路が含まれる場合の前記車両の高さに関するパラメータを用いて、前記車両の高さに関するパラメータ及び車速に応じたNp(<N)個のテンプレートを生成するレーダ装置。 - 請求項9に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記生成された前記Np個のテンプレートに応じて、前記加算部の出力を、前記Np(<N)個の前記テンプレート相関演算部に出力する距離選択出力部と、を更に有するレーダ装置。 - 請求項3に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記路面反射波信号の検出時刻以降における前記加算部の各出力を基に相関演算するレーダ装置。 - 請求項3に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミング及び通過終了タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
前記N個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたN個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の車速を推定値として選択し、前記通過開始タイミング及び前記通過終了タイミングを基に前記車両の車長を推定する出力選択部と、を有するレーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記路面から所定の高さの位置は、車両走行レーン上のポール又は道路側面の支柱であるレーダ装置。
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