JP6272703B2 - 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、各実施形態のレーダ装置の内容に至る経緯について説明する。
先ず、各実施形態のレーダ装置100〜100fに共通するゲイン設定値の基本概念について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、各実施形態のレーダ装置100〜100fにおけるゲイン設定値の基本概念を示す説明図である。図1の縦軸は信号のレベルを示す。
制御部CNTは、レーダ装置100におけるレーダ送信信号LTXの送信の実行又は停止を制御する。具体的には、制御部CNTは、例えばレーダ装置100の周囲の温度の変動が検出された場合には、送信部TXに対してレーダ送信信号LTXの送信を停止するための制御信号を出力し、ゲイン制御部GCNTに対してVGA330のゲイン設定値を調整するための制御信号を出力し、更に、受信部RXに対して熱雑音信号の検出処理を実行するための制御信号を出力する。
次に、第1の実施形態のレーダ装置100における判断部410の構成及び動作についいて、図3(A)、図3(B)、図4〜図8を参照して説明する。図3(A)は、第1の実施形態のレーダ装置100の判断部410の詳細な内部構成を示すブロック図である。図3(B)は、入力されるNビット量子化データと第1(N−1)ビット変換部510のビット変換出力と第2(N−1)ビット変換部520のビット変換出力との対応関係を示す図である。
第2の実施形態のレーダ装置100aと第1の実施形態のレーダ装置100との違いは、判断部の構成及び動作である。このため、本実施形態では、レーダ装置100aとレーダ装置100との構成及び動作の説明において、同一の内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。例えば、判断部410aの構成及び動作の説明において、判断部410の構成及び動作と異なる内容について説明する。
図10は、第2の実施形態のレーダ装置100aの判断部410aの詳細な内部構成を示すブロック図である。図10に示す判断部410aは、第1(N−1)ビット変換部510と、第2(N−1)ビット変換部520と、減算器540と、コヒーレント加算部512aと、正規化部514aと、閾値判断部530aとを有する。
第3の実施形態のレーダ装置100bと第2の実施形態のレーダ装置100aとの違いは、判断部の構成及び動作である。このため、本実施形態では、レーダ装置100bとレーダ装置100aとの構成及び動作の説明において、同一の内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。例えば、判断部410bの構成及び動作の説明において、判断部410aの構成及び動作と異なる内容について説明する。
図11(A)は、入力されるNビット量子化データと、第1(N−1)ビット変換部510のビット変換出力と、第2(N−1)ビット変換部520のビット変換出力と、第1(N−1)ビット変換部510のビット変換出力と第2(N−1)ビット変換部520のビット変換出力との差分との対応関係を示す図である。図11(B)は、第3の実施形態のレーダ装置100bの判断部410bの詳細な内部構成を示すブロック図である。図11(B)に示す判断部410bは、Nビットカウンタ550と、正規化部514bと、閾値判断部530bとを有する。
第1の実施形態では、判断部410は、レーダ装置100がレーダ送信信号LTXの送信を停止し、反射波信号RRXの受信が無い状態において、VGA330に設定されたゲイン設定値に応じて、ADC340に入力された熱雑音信号のディザリングが成功したか否かを判断した。しかし、熱雑音信号のレベルが大きすぎると、判断部410におけるコヒーレント加算結果が安定せずに変動する。
図12は、第4の実施形態のレーダ装置100cの判断部410cの詳細な内部構成を示すブロック図である。図12に示す判断部410cは、第1(N−1)ビット変換部510と、第2(N−1)ビット変換部520と、第1コヒーレント加算部512と、第2コヒーレント加算部522と、第1正規化部514と、第2正規化部524と、比較部530と、第1安定度判断部516と、第2安定度判断部526とを有する。
第1〜第4の各実施形態では、レーダ装置の周囲に他のレーダ装置が存在しないために外部からレベルの大きな信号(例えばバースト信号)が入力されない状態が前提である。
図14は、第5の実施形態のレーダ装置100dの判断部410dの詳細な内部構成を示すブロック図である。図14に示す判断部410dは、第1(N−1)ビット変換部510と、第2(N−1)ビット変換部520と、第1コヒーレント加算部512と、第2コヒーレント加算部522と、第1正規化部514と、第2正規化部524と、比較部530と、第1バースト検出部518と、第2バースト検出部528とを有する。
なお、第1バースト検出部518の説明を簡単にするために、バースト信号がレーダ装置100dに入力されておらず、熱雑音信号が入力されている状態について、以下に説明する。また、熱雑音信号の中心のレベルを100とする。
第6の実施形態のレーダ装置100eと第3の実施形態のレーダ装置100bとの違いは、判断部の構成及び動作とゲイン調整部の動作である。このため、本実施形態では、レーダ装置100eとレーダ装置100bとの構成及び動作の説明において、同一の内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。例えば、判断部410eの構成及び動作とゲイン調整部420eの動作の説明において、判断部410bの構成及び動作とゲイン調整部420bと異なる内容について説明する
図15は、第6の実施形態のレーダ装置100eの判断部410eの詳細な内部構成を示すブロック図である。図15に示す判断部410eは、第3の実施形態の判断部410bの構成、即ち、Nビットカウンタと正規化部と閾値判断部とをk個含む。
第7の実施形態のレーダ装置100fと第1の実施形態のレーダ装置100との違いは、判断部の構成及び動作とゲイン調整部の動作である。このため、本実施形態では、レーダ装置100fとレーダ装置100との構成及び動作の説明において、同一の内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。例えば、判断部410fの構成及び動作とゲイン調整部420fの動作の説明において、判断部410の構成及び動作とゲイン調整部420と異なる内容について説明する。
このため、レーダ装置100fは、熱雑音信号以外に入力された外部信号(例えばバースト信号)が飽和しているか否かを検出し、入力された外部信号が飽和している場合には、判断部410fにおける判断処理を停止させる。
210 パルス系列生成部
220 DAC
230、320 ミキサ(MIX)
240 電力増幅部(PA)
310 LNA
330 VGA
340 ADC
350 相関器
360 コヒーレント加算部
410、410a、410b、410c、410d、410e、410f 判断部
420、420a、420b、420c、420d、420e、420f ゲイン調整部
510 第1(N−1)ビット変換部
512、512a 第1コヒーレント加算部
514 第1正規化部
514a、514b、514e1、514e2、514e3、514ek 正規化部
516 第1安定度判断部
518 第1バースト検出部
520 第2(N−1)ビット変換部
522 第2コヒーレント加算部
524 第2正規化部
526 第2安定度判断部
528 第2バースト検出部
530 比較部
530a、530b、530e1、530e2、530e3、530ek 閾値判断部
540 減算器
550、5501 Nビットカウンタ
5502 (N−1)ビットカウンタ
5503 (N−2)ビットカウンタ
550k (N−k+1)ビットカウンタ
560 飽和検出部
At−rx 受信アンテナ
At−tx 送信アンテナ
CNT 制御部
GCNT ゲイン制御部
RX 受信部
TX 送信部
Claims (9)
- 高周波のレーダ送信信号を送信アンテナから送信する送信部と、
前記レーダ送信信号の送信の実行又は停止を制御する制御部と、
前記レーダ送信信号の送信の停止中に、所定のゲイン値を用いて、入力された熱雑音信号を増幅して量子化する受信部と、
前記熱雑音信号の量子化出力を基に、前記所定のゲイン値を、前記熱雑音信号をディザリングさせるためのゲイン値に調整するゲイン制御部と、を備え、
前記ゲイン制御部は、
前記熱雑音信号の量子化出力を基に、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かを判断する判断部と、
前記判断結果に応じて、前記所定のゲイン値を、前記熱雑音信号をディザリングさせるためのゲイン値に調整するゲイン調整部と、を含む、
レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記熱雑音信号の量子化出力の最下位ビットを1又は0としてカウントする最下位ビットカウンタと、
前記最下位ビットカウンタのカウンタ出力を前記最下位ビットのカウンタ回数によって正規化する正規化部と、
前記正規化部の出力と所定の第1閾値との比較結果に応じて、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かを判断する閾値判断部と、を有し、
前記ゲイン調整部は、
前記正規化部の出力が前記所定の第1閾値を超えると判断された場合に、前記所定のゲイン値に対して、所定のゲイン値増加量を加算する、
レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記熱雑音信号の量子化出力の第k番目(k:N−k+1〜N、k及びNは2以上の整数、k<N)のビットを1又は0としてカウントするk個のkビットカウンタと、
各前記kビットカウンタのカウンタ出力を前記第k番目のビットのカウンタ回数によって正規化するk個の正規化部と、
前記k個の正規化部の出力と所定の第2閾値との比較結果に応じて、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かを判断するk個の閾値判断部と、を有し、
前記ゲイン調整部は、
前記熱雑音信号の量子化出力の第N番目のビットをカウントするkビットカウンタのカウンタ出力に対応する正規化出力が前記所定の第2閾値を超えると判断された場合に、前記所定のゲイン値に対して、所定のゲイン値増加量を加算する、
する、
レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記熱雑音信号の量子化出力を、前記熱雑音信号の量子化出力と同一値又は1小さい偶数値に変換する第1のビット変換部と、
前記熱雑音信号の量子化出力を、前記熱雑音信号の量子化出力と同一値又は1小さい奇数値に変換する第2のビット変換部と、
前記第1のビット変換部の出力を所定回数、コヒーレント加算する第1のコヒーレント加算部と、
前記第2のビット変換部の出力を前記所定回数、コヒーレント加算する第2のコヒーレント加算部と、
前記第1のコヒーレント加算部の出力を前記所定回数によって正規化する第1の正規化部と、
前記第2のコヒーレント加算部の出力を前記所定回数によって正規化する第2の正規化部と、
前記第1、第2の正規化部の出力の差分と所定の第3閾値との比較結果に応じて、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かを判断する比較部と、を有し、
前記ゲイン調整部は、
前記第1、第2の正規化部の出力の差分が前記所定の第3閾値を超えると判断された場合に、前記所定のゲイン値に対して、所定のゲイン値増加量を加算する、
レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記熱雑音信号の量子化出力を、前記熱雑音信号の量子化出力と同一値又は1少ない偶数値に変換する第3のビット変換部と、
前記熱雑音信号の量子化出力を、前記熱雑音信号の量子化出力と同一値又は1少ない奇数値に変換する第4のビット変換部と、
前記第3、第4のビット変換部の出力の差分を演算する減算部と、
前記減算部の出力を、所定回数、コヒーレント加算する第3のコヒーレント加算部と、
前記第3のコヒーレント加算部の出力を前記所定回数によって正規化する第3の正規化部と、
前記第3の正規化部の出力と所定の第4閾値との比較結果に応じて、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かを判断する第2の比較部と、を有し、
前記ゲイン調整部は、
前記第3の正規化部の出力が前記所定の第4閾値を超えると判断された場合に、前記所定のゲイン値に対して、所定のゲイン値増加量を加算する、
レーダ装置。 - 請求項4に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記第1の正規化部の出力と所定の安定度判断閾値を超えるか否かを判断する第1の安定度判断部と、
前記第2の正規化部の出力と前記所定の安定度判断閾値を超えるか否かを判断する第2の安定度判断部と、を更に有し、
前記ゲイン調整部は、
少なくとも前記第1、第2の正規化部の出力が前記所定の安定度判断閾値を超えると判断された場合に、前記所定のゲイン値に加算するゲイン値増加量を小さい値に調整する、
レーダ装置。 - 請求項4に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記第1の正規化部の出力と所定のバースト信号検出閾値を超えるか否かを判断する第1のバースト信号検出部と、
前記第2の正規化部の出力と前記所定のバースト信号検出閾値を超えるか否かを判断する第2のバースト信号検出部と、を更に有し、
前記ゲイン調整部は、
少なくとも前記第1、第2の正規化部の出力が前記所定のバースト信号検出閾値を超えると判断された場合に、前記比較部における判断結果を無効化する、
レーダ装置。 - 請求項4に記載のレーダ装置であって、
前記判断部は、
前記熱雑音信号の量子化出力が前記受信部のダイナミックレンジ内であるか否かを判断する飽和検出部、を更に有し、
前記制御部は、
前記熱雑音信号の量子化出力が飽和していると判断された場合に、前記熱雑音信号がディザリングされたか否かの判断処理を前記判断部に再度開始させる、
レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記受信部は、
前記レーダ送信信号の送信周期毎に、前記レーダ送信信号が物体により反射された反射波信号と前記レーダ送信信号との相関を演算する相関演算部と、
前記相関演算部における相関演算結果を所定回数の前記送信周期にわたって加算するコヒーレント加算部と、を更に含む、
レーダ装置。
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