JP6129094B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、物体の自機との相対距離や相対速度、物体の動きを検出するレーダ装置に関するものである。

従来から、送信信号をＦＭ変調し、送信信号と障害物から反射した受信信号との周波数差（ビート信号）を測定することで、障害物までの相対距離と相対速度を検出するＦＭＣＷレーダ装置がある。さらに、ＦＭＣＷレーダ装置において送信信号を適応的に制御するＦＭＣＷレーダ装置がある。例えば特許文献１では、遠方監視用信号と近傍監視用信号として、ＦＭ変調した信号の周期が異なる信号を準備し、それを切替えて送信する。これにより、計測範囲を広くすると共に、高精度に計測している。また、特許文献２では、ターゲットとの距離が近くなり、衝突不可避と判定した場合には、ＦＭ変調した信号をＣＷ信号に切替えて、相対速度を高精度に検出し、相対速度を積分する。これにより、近距離を高精度に計測すると共に、衝突時の相対速度を精度よく計測している。

特開２００３−２２２６７３号公報 特表２００８−５３２０００号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示されるレーダ装置において、障害物の一部が動くことで発生するドップラ成分を検出する場合、ドップラ成分が非常に微小な信号であり、熱雑音で隠れてしまうため、検出できないという課題があった。
一方、これを解決する手段として、狭帯域のフィルタで熱雑音を抑制することで微小なドップラ成分を検出する手段がある。しかしながら、レーダ装置や障害物全体が移動している場合には、相対位置や相対速度に依存したドップラ周波数に受信信号がシフトするため、狭帯域のフィルタを利用することは困難であるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、物体の一部が動くことで発生するドップラ成分を検出し、そのドップラ成分から物体を識別することができるレーダ装置を提供することを目的としている。

この発明に係るレーダ装置は、固有周波数の連続波であるＣＷ信号および周波数変調されたＦＭ信号からなる送信信号を外部に送信する送信アンテナと、送信アンテナにより送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、受信アンテナにより受信された受信信号のうち、当該周波数帯域内の受信信号を増幅する共振器型アンプと、送信アンテナにより送信された送信信号の周波数と、受信アンテナにより受信された受信信号または共振器型アンプにより増幅された受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、受信アンテナにより受信された受信信号を用いてミキサにより生成されたビート信号に対し、周波数分析を行う周波数分析回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から物体を検出する対象物検出回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から、対象物検出回路により検出された物体の自機との相対速度を算出する相対速度算出回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から、対象物検出回路により検出された物体の自機との相対距離を算出する相対距離算出回路と、対象物検出回路により検出された物体のうち、共振器型アンプで増幅対象とする受信信号に対応する物体を選定する対象物選定回路と、相対速度算出回路および相対距離算出回路による算出結果に基づいて、対象物選定回路により選定された物体の移動予測を行う移動予測回路と、移動予測回路による物体の移動予測に基づいて、受信アンテナにより受信される当該物体に対応する受信信号の周波数が共振器型アンプの周波数帯域内となるようにＣＷ信号の周波数を制御して送信信号を生成する送信信号生成回路と、共振器型アンプにより増幅された受信信号を用いてミキサにより生成されたビート信号に基づいて、物体を識別する物体識別回路とを備えたものである。

また、この発明に係るレーダ装置は、周波数変調された三角波である送信信号を外部に送信する送信アンテナと、送信アンテナにより送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、送信アンテナにより送信された送信信号の周波数と、受信アンテナにより受信された受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、ミキサにより生成されたビート信号のうち、当該周波数帯域内のビート信号を増幅する共振器型アンプと、ミキサにより生成されたビート信号に対し、周波数分析を行う周波数分析回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から物体を検出する対象物検出回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から、対象物検出回路により検出された物体の自機との相対速度を算出する相対速度算出回路と、周波数分析回路による周波数分析結果から、対象物検出回路により検出された物体の自機との相対距離を算出する相対距離算出回路と、対象物検出回路により検出された物体のうち、共振器型アンプで増幅対象とするビート信号に対応する物体を選定する対象物選定回路と、相対速度算出回路および相対距離算出回路による算出結果に基づいて、対象物選定回路により選定された物体の移動予測を行う移動予測回路と、移動予測回路による物体の移動予測に基づいて、受信アンテナにより受信される当該物体に対応する受信信号から生成されるビート信号の周波数が共振器型アンプの周波数帯域内となるように送信信号の単位時間あたりの周波数変位量を制御して送信信号を生成する送信信号生成回路と、共振器型アンプにより増幅されたビート信号に基づいて、物体を識別する物体識別回路とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、物体の一部が動くことで発生するドップラ成分を検出でき、そのドップラ成分から物体を識別することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理フロー図である。 この発明の実施の形態１における送信信号と受信信号の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるビート信号を周波数分析したスペクトルの波形を示す図である。 この発明の実施の形態１における送信信号の周波数を制御した後に取得できるビート信号を周波数分析したスペクトルの波形を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の処理フロー図である。 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図である。 この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成図である。
レーダ装置は、図１に示すように、制御電圧生成回路（送信信号生成回路）１、発振器２、送信アンテナ３、受信アンテナ４、スイッチ５、受信制御回路６、共振器型アンプ７、ミキサ８、周波数分析回路９、対象物検出回路１０、相対速度算出回路１１、相対距離算出回路１２、対象物選定回路１３、移動予測回路１４および物体識別回路１５を含んで構成されている。

制御電圧生成回路１は、任意の固有周波数の連続波であるＣＷ信号およびＦＭ変調されたＦＭ信号からなる送信信号（制御電圧）を生成するものである。また、制御電圧生成回路１は、対象物検出回路１０により物体が検出され、移動予測回路１４により物体の移動予測を示す信号が入力された場合には、当該物体の移動予測に基づいて、受信アンテナ４により受信される当該物体に対応する受信信号の周波数が共振器型アンプ７の周波数帯域内になるような送信信号を生成する。

発振器２は、制御電圧生成回路１により生成された送信信号に応じて、周波数を変化させるものである。
送信アンテナ３は、発振器２からの送信信号を外部に送信するものである。
受信アンテナ４は、送信アンテナ３により送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信するものである。

スイッチ５は、受信アンテナ４により受信された受信信号の共振器型アンプ７への出力の有無を切替えるものである。
受信制御回路６は、スイッチ５の切替え動作を制御するものである。ここで、受信制御回路６は、レーダ装置による測定開始時には受信信号を共振器型アンプ７へ出力しないようにスイッチ５を制御し、その後、対象物検出回路１０により物体が検出された場合には受信信号を共振器型アンプ７へ出力するようにスイッチ５を制御する。

共振器型アンプ７は、増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、受信アンテナ４により受信された受信信号のうち、当該周波数帯域内の受信信号を増幅するものである。
ミキサ８は、送信アンテナ３により送信された送信信号（発振器２からの送信信号）の周波数と、受信アンテナ４により受信された受信信号または共振器型アンプ７により増幅された受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成するものである。

周波数分析回路９は、受信アンテナ４により受信された受信信号を用いてミキサ８により生成されたビート信号に対し、周波数分析を行うものである。
対象物検出回路１０は、周波数分析回路９による周波数分析結果から物体を検出するものである。そして、対象物検出回路１０は、物体を検出した場合には、次回の測定での受信信号は共振器型アンプ７を通過するようスイッチ５を制御するように受信制御回路６に対して指示を行うと共に、送信信号を制御するように制御電圧生成回路１に対して指示を行う。

相対速度算出回路１１は、周波数分析回路９による周波数分析結果から、対象物検出回路１０により検出された物体の自機との相対速度を算出するものである。
相対距離算出回路１２は、周波数分析回路９による周波数分析結果から、対象物検出回路１０により検出された物体の自機との相対距離を算出するものである。

対象物選定回路１３は、対象物検出回路１０により検出された物体のうち、共振器型アンプ７で増幅対象とする受信信号に対応する物体を選定するものである。この際、対象物選定回路１３は、物体の選定条件として、相対速度算出回路１１により算出された障害物の相対速度または／および相対距離算出回路１２により算出された障害物の相対距離を用いてもよい。

移動予測回路１４は、相対速度算出回路１１および相対距離算出回路１２による算出結果に基づいて、対象物選定回路１３により選定された物体の移動予測を行うものである。
物体識別回路１５は、受信信号が共振器型アンプ７により増幅された受信信号を用いてミキサ８により生成されたビート信号に基づいて、物体を識別するものである。

次に、上記のように構成されたレーダ装置の動作について、図２〜５を参照しながら説明する。
レーダ装置の動作では、図２に示すように、測定を開始すると、まず、受信制御回路６は、共振器型アンプ７をＯＦＦにする（ステップＳＴ２０１）。すなわち、受信制御回路６は、受信アンテナ４により受信された受信信号が共振器型アンプ７を通過しないように、スイッチ５の切替え動作を制御する。

次いで、制御電圧生成回路１は送信信号を生成し、発振器２は制御電圧生成回路１からの送信信号に応じて周波数を変化させ、送信アンテナ３は発振器２からの送信信号を外部に送信する（ステップＳＴ２０２）。ここで、制御電圧生成回路１が生成する送信信号の一例を図３に示す。なお図３において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。また図３では、送信信号を実線で示し、送信信号に対する受信信号を破線で示している。制御電圧生成回路１は、図３に示すように、送信信号として、任意の固有周波数の連続波であるＣＷ信号とＦＭ変調されたＦＭ信号を生成する。但し、図３に示す送信信号はあくまでも一例であり、その波形にとらわれるものではない。例えば、ＣＷ信号の後に三角波形のＦＭ信号を生成してもよい。

次いで、受信アンテナ４は上記送信信号に対する外部からの受信信号を受信し、ミキサ８は当該送信信号の周波数と当該受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成し、周波数分析回路９は当該ビート信号の周波数分析を行い、対象物検出回路１０は当該周波数分析結果から物体検出を行う（ステップＳＴ２０３）。
以下、物体検出について、図３，４を参照しながら説明する。図３に示す状況において、ミキサ８により生成されるビート信号の周波数スペクトラムは図４のようになる。なお図４において、横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示している。この図４において、ＣＷ信号を送信した際の受信信号からは、レーダ装置と障害物との相対速度から発生するドップラ成分が検出される。その際検出されるドップラ周波数は、その相対速度Ｖと送信周波数ｆに依存した下式（１）で表されることになる。

また、ＦＭ信号を送信した際の受信信号からは、上記ドップラ成分に加えて相対距離Ｒに応じて、下式（２）の周波数が加わった信号が検出される。

ここでΔｆは送信信号の単位時間あたりの周波数変化量を示し、Ｃは光の速度を示している。ここで、図４から相対速度と相対距離は検出可能である。しかしながら、物体の一部が動くことで発生する微小なドップラ成分は、熱雑音以下であることが多く、検出することができない。

このステップＳＴ２０３において、対象物検出回路１０が物体を検出しなかった場合には、シーケンスはステップＳＴ２０２に戻り、送信信号を送信して物体検出を続ける。

一方、ステップＳＴ２０３において、対象物検出回路１０が物体を検出した場合には、相対速度算出回路１１および相対距離算出回路１２は周波数分析回路９による周波数分析結果から当該物体の自機との相対速度と相対距離を算出する（ステップＳＴ２０４）。
具体的には、相対速度算出回路１１では、ＣＷ信号を送信した際に計測できる相対速度に依存したドップラ成分を抽出し、下式（３）に代入することで相対速度を検出できる。

また、相対距離算出回路１２では、例えばＦＭ信号を送信した際に計測できる相対速度と相対距離に依存したドップラ成分を抽出し、ＣＷ信号を送信した際に計測できるドップラ成分から算出した相対速度分を減算して距離に応じた成分ｆｒｌを算出し、下式（４）に代入することで、相対距離を算出できる。

次いで、対象物選定回路１３は、対象物検出回路１０により検出された物体のうち、共振器型アンプ７で増幅対象とする受信信号に対応する物体を選定する（ステップＳＴ２０５）。ここで、対象物選定回路１３は、対象物検出回路１０により検出された物体が１つの場合には、その物体を増幅対象として選定する。また、対象物検出回路１０により検出された物体が複数の場合には、例えば、相対距離の近い物体を選定してもよいし、相対速度と相対距離から最も早く交差する物体を選定してもよいし、相対速度から最も早く接近している物体を選定してもよい。

次いで、移動予測回路１４は、相対速度算出回路１１および相対距離算出回路１２による算出結果に基づいて、対象物選定回路１３により選定された物体の移動予測（物体の位置と相対速度の推定）を行う（ステップＳＴ２０６）。
具体的には、例えばステップＳＴ２０４において算出した相対速度は、次回測定でも継続すると判断することもできるし、前々回との相対速度の変化量が継続すると判断することもできる。

次いで、受信制御回路６は、共振器型アンプ７をＯＮにする（ステップＳＴ２０７）。すなわち、受信制御回路６は、次回測定において受信アンテナ４により受信された受信信号が共振器型アンプ７を通過するように、スイッチ５の切替え動作を制御する。

次いで、制御電圧生成回路１は共振器型アンプ７で増幅できるような送信信号を生成し、発振器２は制御電圧生成回路１からの送信信号に応じて周波数を変化させ、送信アンテナ３は発振器２からの送信信号を外部に送信する（ステップＳＴ２０８）。すなわち、制御電圧生成回路１は、ステップＳＴ２０６における移動予測回路１４による上記物体の移動予測に基づいて、受信アンテナ４により受信される当該物体に対応する受信信号の周波数が共振器型アンプ７の周波数帯域内になるような送信信号を生成する。具体的には、ステップＳＴ２０４において検出されたＣＷ送信の際の受信信号の周波数と共振器型アンプ７の周波数帯域が等しくなるようにＣＷ送信の際の周波数を制御することになる。

次いで、受信アンテナ４は上記送信信号に対する外部からの受信信号を受信し、ミキサ８は当該送信信号の周波数と当該受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成し、物体識別回路１５は当該ビート信号のドップラ成分に基づいて物体を識別する（ステップＳＴ２０９）。その後、シーケンスはステップＳＴ２０１に戻る。
図５にステップＳＴ２０９において検出される周波数スペクトルを示す。なお図５において、横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示している。この図５において、実線の太線は共振器型アンプ７で増幅を行う周波数帯域を示しており、狭帯域にすることで熱雑音を抑制できる。また、共振器型アンプ７により受信信号が増幅されるため、微小なドップラ成分が熱雑音より大きな値となり、検出可能となる。そして、検出した微小なドップラ成分から物体の一部の動きが分かるため、物体識別回路１５は、その特徴から物体を識別することが可能となる。

本発明が対象とする物体の具体例としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
まず、本発明のレーダ装置を車載用レーダ装置として適用した場合には、周囲に存在する物体としては、例えば、四輪車や自動二輪車、トラック、自転車、人、周辺構造物等がある。この場合、本発明のレーダ装置を用いることで、例えば自動二輪車や自転車の車輪が回転することで発生する微小なドップラ成分を検出でき、自動二輪車や自転車と識別可能となる。また、例えば人の場合でも手の動きや足の動きなどから発生する微小なドップラ成分を検出でき、人と識別可能となる。

また、本発明のレーダ装置を防犯用の侵入検出レーダ装置として適用した場合には、周囲に存在する物体としては、例えば、人や周辺構造物等がある。この場合、本発明のレーダ装置を用いることで、例えば、人の手の動きや足の動きなどから発生する微小なドップラ成分を検出でき、人と識別可能となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、熱雑音を抑制しつつ受信信号を増幅可能な共振器型アンプ７を設け、当該共振器型アンプ７をＯＦＦにして物体検出を行って対象物を選定し、当該対象物の移動予測を行ってその受信信号が共振器型アンプ７の周波数帯域内となる送信信号を生成して、共振器型アンプ７をＯＮにするように構成したので、レーダ装置や物体が移動している場合でも、受信信号を共振器型アンプ７の周波数帯域内に制御できるため、物体の一部が動くことで発生するドップラ成分を検出でき、当該ドップラ成分から物体を識別することができる。

また、対象物選定回路１３で物体選定を行う条件として、検出された物体の相対位置を用いることで、最も接近した物体の物性を識別することができる。また、物体選定を行う条件として、検出された物体の相対速度を用いることで、最も接近する速度が早い物体の物性を識別することができる。

なお上記では、スイッチ５および受信制御回路６により受信信号を共振器型アンプ７に通過させるかを切替えるように構成したが、これに限るものではなく、切替えが可能な構成であればよい。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図である。図６に示す実施の形態２に係るレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ装置からスイッチ５、受信制御回路６および対象物選定回路１３を削除し、追跡判定回路１６を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

追跡判定回路１６は、対象物検出回路１０により検出された物体の追跡を行うか否かを判定するものである。
なお、移動予測回路１４は、対象物選定回路１３に替えて、追跡判定回路１６により物体を追跡すると判定された場合に、相対速度算出回路および相殺距離算出回路による算出結果に基づいて、当該物体の移動予測を行う。
また、共振器型アンプ７は常時ＯＮ状態となっている（受信アンテナ４により受信された受信信号が常に共振器型アンプ７を通過するように構成されている）。

次に、上記のように構成されたレーダ装置の動作について、図７を参照しながら説明する。
レーダ装置の動作では、図７に示すように、測定を開始すると、まず、制御電圧生成回路１は送信信号を生成し、発振器２は制御電圧生成回路１からの送信信号に応じて周波数を変化させ、送信アンテナ３は発振器２からの送信信号を外部に送信する（ステップＳＴ７０１）。

次いで、受信アンテナ４は上記送信信号に対する外部からの受信信号を受信し、ミキサ８は当該送信信号の周波数と当該受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成し、周波数分析回路９は当該ビート信号の周波数分析を行い、対象物検出回路１０は当該周波数分析結果から物体検出を行う（ステップＳＴ７０２）。

このステップＳＴ７０２において、対象物検出回路１０が物体を検出しなかった場合には、制御電圧生成回路１は生成する送信信号の周波数を変更する（ステップＳＴ７０３）。その後、シーケンスはステップＳＴ７０１に戻り、送信信号を送信して物体検出を続ける。

一方、ステップＳＴ７０２において、対象物検出回路１０が物体を検出した場合には、相対速度算出回路１１および相対距離算出回路１２は周波数分析回路９による周波数分析結果から当該物体の自機との相対速度と相対距離を算出する（ステップＳＴ７０４）。

次いで、物体識別回路１５は、ミキサ８により生成されたビート信号のドップラ成分に基づいて、物体を識別する（ステップＳＴ７０５）。

次いで、追跡判定回路１６は、対象物検出回路１０により検出された物体の追跡を行うか否かを判定する（ステップＳＴ７０６）。ここでは、追跡判定の条件として、物体識別回路１５による物体識別結果（物体の種別）を用いる。このステップＳＴ７０６において、追跡判定回路１６が上記物体を追跡しないと判定した場合にはシーケンスはステップＳＴ７０１に戻る。その後、再度、物体検出を続ける。

一方、ステップＳＴ７０６において、追跡判定回路１６が上記物体を追跡すると判定した場合には、移動予測回路１４は、相対速度算出回路１１および相対距離算出回路１２による算出結果に基づいて、当該物体の移動予測（障害物の位置と相対速度の推定）を行う（ステップＳＴ７０７）。

次いで、制御電圧生成回路１は、ステップＳＴ７０７における移動予測回路１４による上記物体の移動予測に基づいて、受信アンテナ４により受信される当該物体に対応する受信信号の周波数が共振器型アンプ７の周波数帯域内になるような送信信号を生成する（ステップＳＴ７０８）。その後、シーケンスはステップＳＴ７０１に戻る。

以上のように、この実施の形態２によれば、共振器型アンプ７を常時ＯＮ状態とし、物体の追跡を行うか否かを判定する追跡判定回路１６を設けるように構成したので、実施の形態１における効果に加え、周波数をサーチしながら共振器型アンプ７を利用して物体検出できるので、通常では検出できないような反射の小さな物体でも検出でき、また、物体の移動に伴って追跡できるという効果が得られる。

また、追跡判定回路１６において、追跡を行うか否かの判定条件として物体識別回路１５により識別された物体種別を用いたので、危険性の高い種別の物体を追跡することが可能となる。

また、追跡判定回路１６において、上記判定条件として、相対速度算出回路１１により算出された物体の相対速度を用いるようにしてもよい。これにより、より接近した物体を追跡することが可能となる。また、追跡判定回路１６において、上記判定条件として、相対距離算出回路１２により算出された物体の相対距離を用いるようにしてもよい。これにより、より接近した物体を追跡することが可能となる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図である。図８に示す実施の形態３に係るレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ装置のスイッチ５および共振器型アンプ７の配置をミキサ８の前段から後段に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

なお、スイッチ５は、ミキサ８により生成されたビート信号の共振器型アンプ７への出力の有無を切替える。
また、共振器型アンプ７は、増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、ミキサ８により生成されたビート信号のうち、当該周波数帯域内のビート信号を増幅する。

図８に示す構成では、送信側でＦＭ変調された三角波を送信し、その傾き（周波数変化量）や送信継続時間を制御することで、ある相対距離と相対速度を持った物体のビート信号の周波数（ミキサ８の出力）を制御することが可能となる。
具体的には、例えば、周波数変化量は下式（５）に示すような制御を行うことで、ビート信号の周波数を共振器型アンプ７の増幅可能な周波数にすることができる。

ここで、Ｃは光の速度、ｆｃは共振器型アンプ７の増幅できる周波数である。またＶ’は次回測定時の予測相対速度、ｆは送信周波数、Ｒ’は次回測定時の予測相対距離である。また、送信継続時間は、例えば２Ｒ’／Ｃ以上になるように制御する。

以上のように、この実施の形態３によれば、スイッチ５および共振器型アンプ７をミキサ８の後段に配置するように構成したので、実施の形態１に対し、ＦＭＣＷレーダのようなＦＭ信号のみを用いた場合においても、ビート信号の周波数を共振器型アンプ７の周波数帯域内に制御できるため、従来検出することができなかった物体の一部が動くことで発生する微小なドップラ成分を検出でき、当該ドップラ成分から物体を識別することができる。また、共振器型アンプ７の通過周波数を低く抑えることができるため、装置を安価に構成することができる。

また、送信信号の送信継続時間を制御して対象とする物体までの相対距離を確保しつつ、単位時間あたりの周波数変位量を制御することで遠くの物体のビート信号の周波数を共振器型アンプ７で増幅できる周波数にすることができる。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図である。図９に示す実施の形態４に係るレーダ装置は、図６に示す実施の形態２に係るレーダ装置の共振器型アンプ７の配置をミキサ８の前段から後段に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

共振器型アンプ７は、増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、ミキサ８により生成されたビート信号のうち、当該周波数帯域内のビート信号を増幅する。また、共振器型アンプ７は常時ＯＮ状態となっている（受信アンテナ４により受信された受信信号が常に共振器型アンプ７を通過するように構成されている）。

なお、実施の形態４に係るレーダ装置の動作は、図７に示す実施の形態２に係るレーダ装置の動作と基本的には同様である。ただし、共振器型アンプ７がミキサ８の後段に配置されているため、移動予測をする場合には、物体の相対速度と相対距離から算出することになる。

以上のように、この実施の形態４によれば、共振器型アンプ７をミキサ８の後段に配置するように構成したので、実施の形態２に対し、ＦＭＣＷレーダのようなＦＭ信号のみを用いた場合においても、ビート信号の周波数を共振器型アンプ７の周波数帯域内に制御できるため、従来検出することができなかった物体の一部が動くことで発生する微小なドップラ成分を検出でき、当該ドップラ成分から物体を識別することができる。また、共振器型アンプ７の通過周波数を低く抑えることができるため、装置を安価に構成することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 制御電圧生成回路（送信信号生成回路）、２ 発振器、３ 送信アンテナ、４ 受信アンテナ、５ スイッチ、６ 受信制御回路、７ 共振器型アンプ、８ ミキサ、９ 周波数分析回路、１０ 対象物検出回路、１１ 相対速度算出回路、１２ 相対距離算出回路、１３ 対象物選定回路、１４ 移動予測回路、１５ 物体識別回路、１６ 追跡判定回路。

Claims (11)

1. 固有周波数の連続波であるＣＷ信号および周波数変調されたＦＭ信号からなる送信信号を外部に送信する送信アンテナと、
   前記送信アンテナにより送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、
   増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、前記受信アンテナにより受信された受信信号のうち、当該周波数帯域内の受信信号を増幅する共振器型アンプと、
   前記送信アンテナにより送信された送信信号の周波数と、前記受信アンテナにより受信された受信信号または前記共振器型アンプにより増幅された受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、
   前記受信アンテナにより受信された受信信号を用いて前記ミキサにより生成されたビート信号に対し、周波数分析を行う周波数分析回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から物体を検出する対象物検出回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から、前記対象物検出回路により検出された物体の自機との相対速度を算出する相対速度算出回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から、前記対象物検出回路により検出された物体の自機との相対距離を算出する相対距離算出回路と、
   前記対象物検出回路により検出された物体のうち、前記共振器型アンプで増幅対象とする受信信号に対応する物体を選定する対象物選定回路と、
   前記相対速度算出回路および前記相対距離算出回路による算出結果に基づいて、前記対象物選定回路により選定された物体の移動予測を行う移動予測回路と、
   前記移動予測回路による物体の移動予測に基づいて、前記受信アンテナにより受信される当該物体に対応する受信信号の周波数が前記共振器型アンプの周波数帯域内となるように前記ＣＷ信号の周波数を制御して前記送信信号を生成する送信信号生成回路と、
   前記共振器型アンプにより増幅された受信信号を用いて前記ミキサにより生成されたビート信号に基づいて、物体を識別する物体識別回路と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記受信アンテナにより受信された受信信号の前記共振器型アンプへの出力の有無を切替えるスイッチと、
   前記スイッチの切替え動作を制御する受信制御回路と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 周波数変調された三角波である送信信号を外部に送信する送信アンテナと、
   前記送信アンテナにより送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、
   前記送信アンテナにより送信された送信信号の周波数と、前記受信アンテナにより受信された受信信号の周波数との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、
   増幅対象の周波数帯域として熱雑音を抑制可能な周波数帯域が設定され、前記ミキサにより生成されたビート信号のうち、当該周波数帯域内のビート信号を増幅する共振器型アンプと、
   前記ミキサにより生成されたビート信号に対し、周波数分析を行う周波数分析回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から物体を検出する対象物検出回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から、前記対象物検出回路により検出された物体の自機との相対速度を算出する相対速度算出回路と、
   前記周波数分析回路による周波数分析結果から、前記対象物検出回路により検出された物体の自機との相対距離を算出する相対距離算出回路と、
   前記対象物検出回路により検出された物体のうち、前記共振器型アンプで増幅対象とするビート信号に対応する物体を選定する対象物選定回路と、
   前記相対速度算出回路および前記相対距離算出回路による算出結果に基づいて、前記対象物選定回路により選定された物体の移動予測を行う移動予測回路と、
   前記移動予測回路による物体の移動予測に基づいて、前記受信アンテナにより受信される当該物体に対応する受信信号から生成される前記ビート信号の周波数が前記共振器型アンプの周波数帯域内となるように前記送信信号の単位時間あたりの周波数変位量を制御して前記送信信号を生成する送信信号生成回路と、
   前記共振器型アンプにより増幅されたビート信号に基づいて、物体を識別する物体識別回路と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
4. 前記送信信号生成回路は、光の速度をＣ、前記共振器型アンプの増幅できる周波数をｆｃ、前記移動予測回路で得られる次回測定時の物体の予測相対速度をＶ’、前記移動予測回路で得られる次回測定時の物体の予測相対距離をＲ’、送信周波数をｆとすると、前記送信信号の単位時間あたりの周波数変位量Δｆが下式となるように制御する
   ことを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
   

   
5. 前記送信信号生成回路は、前記送信信号の単位時間あたりの周波数変位量と送信継続時間を制御する
   ことを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
6. 前記対象物選定回路は、前記相対速度算出回路により検出された物体の自機との相対速度に基づいて、対象とする物体を選定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
7. 前記対象物選定回路は、前記相対距離算出回路により検出された物体の自機との相対距離に基づいて、対象とする物体を選定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
8. 前記対象物選定回路に替えて、前記対象物検出回路により検出された物体の追跡を行うか否かを判定する追跡判定回路を備え、
   前記移動予測回路は、前記対象物選定回路に替えて、前記追跡判定回路により物体を追跡すると判定された場合に、前記相対速度算出回路および前記相対距離算出回路による算出結果に基づいて、当該物体の移動予測を行う
   ことを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４または請求項５記載のレーダ装置。
9. 前記追跡判定回路は、前記物体識別回路による物体識別結果に基づいて、該当する物体の追跡を行うか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
10. 前記追跡判定回路は、前記相対速度算出回路により検出された該当する物体の自機との相対速度に基づいて、当該物体の追跡を行うか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項８または請求項９記載のレーダ装置。
11. 前記追跡判定回路は、前記相対距離算出回路により検出された該当する物体の自機との相対距離に基づいて、当該物体の追跡を行うか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項８から請求項１０のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。

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