JPH0244274A - 物体検出用レーダ装置及び距離測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、障害物検出装置、特に、近くの対象物を検
出するための狭帯域ＦＭ連続波レーダ装置に関する。

（従来の技術） 近くの対象物の距離及び／又は警告の指示を与えるため
の障害物検出装置が提案されている。こうした装置の一
つの応用は、自動推進車両の近くにある物体の検出であ
る。例えば、近傍障害物検出装置を車両に採用して、車
両の後退中に車両後方の障害物の存在を車両操作者に警
告したり、車両操作者の視線の下方の車両前方に障害物
があることを車両操作者に警告したり、バックミラーや
サイドミラーの視野外にある車両の接近を車両操作者に
警告したりできる。

近傍障害物検出装置に望まれる特性としては、（ａ）該
検出装置に対する動きのない障害物を警告する能力、（
ｂ）複数の物体のうちの最も近接したものを検出する能
力、（ｃ）極めて近接１−た距離にある物体でも距離の
尺度を与える能力、（ｄ）あらゆる環境条件において動
作しうる能力があげられる。

近傍障害物検出用の種々の装置が提案されている。こう
した装置の一つは、装置と物体との間の相対運動に起因
するドツプラ信号に基づいている。

これは、車両に応用されると、車両操作者が後退運動を
開始するまで、車両後方の受動障害物を装置がドライバ
に警告することは不可能であることを意味する。

超音波及び赤外線近傍障害物検出装置も提案されている
。超音波装置は風雑音その他の超音波雑音源に対して感
度を有し、音速忙よって制限される。一方、赤外線装置
は、大気水象やエーロゾルだよって生じるバック・スキ
ャッタリング即ち物体の色に対する感度や光学面の汚染
の影響を受ける。

他方、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）マイクロ波レーダ
装置は、上記の望ましい特性を全部備えている。しかし
ながら、例えば米国特許第３１８２３２３号、第３８９
３１１４号及び第４６２０１９２号に開示されているよ
うな現在のＦＭＣＷ近傍障害物検出装置は、レーダ装置
に極めて近棧した物体の距離（ｒａｎｇｅ）　　を感知
するために、広い高周波（ＲＦ）帯域を必要とする。例
えば、現在のＦＭＣＷ装置では、０．３ｍの距離にある
物体を感知するために５００　ＭＨｚの帯域が必要であ
る。なお、この０，６ｍという距離は装置の距離分解能
（ｒａｎｇｅ　ｒｅｓｏｌｕｔｆｏｎ）でもある。望ま
しくは、ＦＭＣＷ近傍障害物検出装置の帯域中を減らし
、それによって、装置の最小検出距離を大きくせずに装
置の望ましい特性を保持することである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る狭帯域周波数変調レーダ装置（以下、レー
ダ装置とよぶ）及びその作動方法は、それぞれ特許請求
の範囲１及び９の特徴部分において特定された主要点に
よって特徴付けられる。

本発明によると、低減されたＲＦ帯域巾を有するレーダ
装置が近傍物体を感知するために採用される。該レーダ
装置のＲＦ帯域巾は、所与の所望最小検出距離に対し、
ＦＭＣＷレーダ装置に通常必要とされる帯域中の％に低
減される。

一般に、鋸歯信号によって変調された周波数でＲＦ倍信
号送信される。送信されたＲＦ倍信号物体から戻った信
号と混合され、送信されたＲＦ倍信号戻って来たＲＦ倍
信号の間の周波数差に等しい中間周波数を発生する。こ
のＩＦ傷信号周波数は物体の距離の尺度である。送信さ
れる被変調ＲＦ倍信号高い周波数と低い周波数との間の
差はレーダ装置のＲＦ帯域巾をなす。この周波数差〈よ
り、（ＦＭＣＷ）レーダ装置の最小距離分解能が確立さ
れる。

発生されたＩＦ傷信号フーリエ級数へ分解される。フー
リエ級数の係数はＩＦ傷信号直流成分を表す係数及びＩ
Ｆ傷信号高調波を表す係数を含んでいる。Ｌ（ＲＦ帯域
巾によって設定されるレーダ装置の最小分解能）に等し
い又はしより大きい場合の物体の距離は、高調波周波数
を表すフーリエ係数によって決定される。本発明は、フ
ーリエ級数の直流係数が表すＩＦ傷信号直流成分とフー
リエ級数の高調波係数が表すＩＦ傷信号高調波との関係
に基づいて、Ｌ／２よりも小さい距離の測定を提供する
。

特化、本発明によれば、フーリエ級数の直流成分の大き
さが所定値よりも大きいならば、目標との距離は距離Ｌ
／２　（ＦＭＣＷレーダ装置の通常の分解能の半分）以
内にある。この距離情報を用いて、所与のＲＦ帯域巾に
対して一層短距離の目標を検出するためにレーダ装置を
使用しうる。即ち、レーダ装置のＲＦ帯域巾は低減しう
る。

（実施例） 以下、発明の好ましい実施例の説明及び添付の図面を参
照しながら、例示的に発明を説明する。

本発明の衝害物検出用狭帯域周波数変調レーダ装置（以
下、レーダ装置という）は、自動推進車両１０に応用さ
れたものとして第１図に図示され、自動推進車両の後部
から距離りのところに位置する物体１２を感知する。自
動推進車両１０を後退させ℃いるときに車両操作者の視
界外にある全ての物体を検出し警告することができるよ
うに、極めて小さな値のＤのところで物体を感知するの
が望ましい。この実施例のレーダ装置は、自動推進車両
１０の後方の物体１２の距離りを示す周波数の（音響、
可視又はその両方の）信号を与える。

当該レーダ装置は、自動推進車両１０に近接した後方の
物体１２を検出するのに用いるだけでなく、車両バック
ミラーの視野外にある物体の検出にも使用できる。

上述のように、第１図の自動推進車両１０に使用される
レーダ装置は周波数変調された連続波のレーダ装置であ
る。この形式のレーダ装置においては、送信信号は周波
数変調され、物体から反射されたエコー信号の周波数は
、レーダ装置と物体との間を往復する距離により、任意
の時点での送信信号の周波数から遅れる。この周波数差
により、目標との距離の計測が可能となる。

第２図において、送信信号の周波数は、実線で示すよ５
＆Ｃ１時間と共に直線的に増加される。同図に示されて
いるように、周波数は期間Ｔの間に周波数ｆ、から周波
数ｆ、へ変わる。送信信号の変調率は（ｆｔ−ｆ１）／
Ｔである。レーダ装置から距離りのところに物体が位置
すると、当該信号の全体の往復遅延時間は２τに等しい
（τはＤ／Ｃに等しく、Ｃは光速である）。その結果の
受信信号は第２図では点線で示され、送信信号から時間
２τだけずれている。

送信信号と受信信号との間の瞬時周波数の偏差は２ｌ−
ｆ１）τ／Ｔである。この差の周波数はレーダ装置の混
合器（後述）の出力における中間周波数（ＩＦ）として
広く知られている。期間Ｔの間、混合器出力でのＩＦ傷
信号サイクル数は２（ｆ２−ｆ１）τ　である。

衝害物の距離を決定するために、レーダ装置はＩＦ傷信
号フーリエ級数に分解する。高調波の関係にある周波数
ｆｏ、　２ｆｏ、　３ｆｏ、・・・　の組を用いて完全
に識別されるフーリエ成分に対して、最小の１個の完全
サイクルがＩＦ出力に存在しなければならない。この条
件により、最小ＲＦ帯域巾（ｆ。

−ｆｌ）は式２（ｆｔ−ｆ１）τ＝１　を満足しなげれ
ばならなくなる。この帯域中は距離分解能（ｒａｎｇｅ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）　Ｌ＝Ｃ／２（ｆ２−　ｆ１）
に対応する。

例えば、５０　［］　ＭＨｚ掃引（ｆ、−ｆ１）が０．
６ｍの分解能を達成するために必要とされ、従来のＦＭ
ＣＷレーダ装置においてはレーダ装置の０．３　ｍ以内
の物体の検出を可能とするのに必要とされる。

送信信号と受信信号との間の周波数差（これは距離の尺
度である）に等しい周波数を持つＩＦ信号波形ｆ　（１
）は周波数領域のそのフーリエ成分によって表わされる
。即ち ｆ（１）＝Ｃｏ＋Σ〔Ａｎｃｏｓωｎｔ＋Ｂｎｓｉｎω
１〕ｒＦま ただし、ω。＝２πｎ／Ｔであり、ｎは高調波周波数成
分を表わす０より大きい整数である。上記の式において
、信号のサンプリングがランプ期間（ｒａｍｐ　ｔｉｍ
ｅ）Ｔ　においてＭ回行われるとき、同相成分Ａｎは下
記の離散的な形に等しい。

ただし、ｎ＝０．１．・・−、Ｍ−１であり、直角成分
Ｂｎは 尤等しい。

出力のフーリエ係数は、Ａｎ及びＢｎの二乗の和の平方
根に等しいＣｎである。ＩＦ小出力高調波周波数成分ω
ｎの１つに一致するならば、すべてのフーリエ係数Ａｎ
、　Ｂｎはｎ＝ｍの場合を除いてゼロである。この場合
、ＩＦ倍信号周波数は物体との距離の尺度である高調波
周波数−であり、距離はｍＬに等しい（ただし、Ｌは前
述のＲＦ帯域巾によって支配されるレーダ装置の距離分
解能である）。一方、ＩＦ倍信号高調波周波数成分ωｎ
のいずれとも一致しないならば、すべての整数ｎに対し
てＣｎは有限の値を持つ。この場合、フーリエ係数を吟
味してＩＦ倍信号周波数、したがって物体との距離を決
定する。一実施例においては、一定振巾に制御されたＩ
Ｆ倍信号おける所定値を越える第１高調波周波数成分Ｃ
ｎは距離ｎＬの物体を表す。

以上の説明は、距離りが距離Ｌ（ＲＦ帯域巾によって決
定される距離分解能）に等しい又はそれより大きい場合
に、フーリエ係数によって表わされるＩＦ倍信号周波数
を測定することによって第１図の物体１２との距離りの
測定を提供する。しかしながら、本発明は、フーリエ級
数の直流係数Ｑによって表わされるＩＦ倍信号直流成分
と該直流成分のフーリエ級数の高調波周波数成分Ｃｎ　
によって表わされるＩＦ倍信号高調波周波数成分との関
係に基づいて、Ｌ／２に等しいかそれより小さい距離り
の物体１２を感知する。特に、本発明は、直流係数Ｃｏ
　が一実施例においては定数である所定値よりも大きい
とき、他の実施例においてはＩＦ倍信号高調波周波数し
た係数Ｃｎの任意のものよりも大きい値であるときに、
物体との距離はＬ／２より小さいと認識する。後者の実
施例では、直流係数の大きさが残りのフーリエ係数の大
きさを越えるような直流係数の存在は、物体が受信機か
らＬ／２よりも近い距離に位置していることを示す。

Ｌ／２より小さい距離を検出できるので、所望最小距離
内の物体を検出する能力を維持しなからレーダ装置動作
帯域中をファクタ２だけ低減させることができる。例え
ば、前述のとおり、５００ＭＨｚの周波数帯域中がレー
ダ装置から０．３　ｍの物体の検出のために必要とされ
た。しかし、フーリエ級数の直流係数と残りのフーリエ
係数との前述の関係を利用することにより、帯域中を２
５０ＭＨｚに減らすことができる。距離分解能が減少す
る（間隔の増加）のに、ＩＦ倍信号直流成分を用いる最
小距離は０．３ｍのままである。

第３図及び第４図には、自動推進車両１０に塔載された
レーダ装置が示されている。一般に、電圧制御発振器（
ＶＣＯ）１４は、レーダ・コンピュータ（計算手段）１
８の制御の下でＦＭランプ発生器１６によって発生され
る三角形の波形によって変調される。例として、ＶＣＯ
１４は２４ＧＨｚ信号を発生し、ＦＭランプ発生器１６
はＶＣＯ１４に１ミリ秒のランプを与えてＶＣＯ１４の
周波数出力を全体で２５０　ＭＨｚだけ直線的に掃引す
るように制御される。この周波数偏差は０．６　ｍの距
離分解能を与える。

ＦＭランプ発生器１６の特定の実施例が第４図に示され
ている。このＦＭランプ発生器１６はコンデンサＣ１を
含み、その電荷は１．５ミリ秒間隔で１ミリ秒ランプ信
号を供給するように制御される。この点に関し、コンデ
ンサＣ１はレーダ・コンピュータ１８によって放電状態
に保持される。

ランプを開始するために、レーダ・コンピュータ１８は
ＦＭランプ発生器１６への回路入力を開き、コンデンサ
Ｃ１をトランジスタＴ１を介して充電させて電圧制御発
振器１４に対して直線的に増加するランプ信号を供給す
る。１ミリ秒間隔の後に、レーダ・コンピュータ１８は
接地信号を再び与え、コンデンサＣ１を放電させると共
にラング信号を終了させる。このサイクルは１．５　ミ
’、Ｊ秒間隔で繰り返えされる。

電圧制御発振器１４の周波数変調された出力は送信アン
テナ１９（送信手段）へ与えられ、送信アンテナ１９に
よって自動推進車両１０から後方へＦＭＣＷレーダ信号
が送出される。物体１２のような物が自動推進車両１０
の後方に存在すれば、送信された信号は反射されて受信
アンテナ２０（受信手段）によって受信される。受信さ
れたＲＦ倍信号受信アンテナ２０から混合器２２（混合
手段）のＲＦ入カへ結合される。電圧制御発振器１４の
出力から結合器２６及び二状態移相器２８（レーダ・コ
ンピュータ１８によって制御されて交互に０°及び９０
°の位相状態をとる）を介して混合器２２に対して局部
発振信号ＬＯが与えられる。

レーダ・コンピュータ１８はＦＭラング発生器１６から
ランプ信号が与えられる毎に二状態移相器２８の位相状
態を交互に変更する。二状態移相器２８がその結果とし
て０°及び９０°の位相状態をとることにより、Ａｏ及
びＢｏの二乗の和の平方根に等しいフーリエ級数の直渾
係数Ｃｏ　の値を求めることができる。なお、ＡＯは移
相器が００　に設定されているときの混合器２２のＩＦ
比出力直流成分であり、Ｂｏ　は移送器が９０’に設定
されているときのＩＦ比出力直流成分である。

二状態移相器２８は９０°差の２個の混合器を用いるこ
とと等価である。この装置により、局部発振信号ＬＯと
物体１２からのＲＦ受信信号とに９０°の位相差がある
場合の誤検出を回避し、極めて近接した距離にある衝書
物を確実に検出できるようになる。

混合器２２のＩＦ信号出力は低雑音増巾器３０に供給さ
れる。低雑音増巾器３０はトランジスタＴ２．Ｔ３とそ
の関連の回路（衝害物との距離が小さくなると低雑音増
巾器の利得を下げることによってクラッタを低減させる
のに役立つコンデンサＣ２を含む）とを含んでいる。レ
ーダ・コンピュータ１８は、トランジスタＴ６のコレク
タ回路の抵抗Ｒ１と並列結合された電界効果トランジス
タろ２のインピーダンスを制御することにより、低雑音
増巾器３０の自動利得制御を行う。一般に、低雑音増巾
器３０の利得を制御するための電界効果トランジスタ３
２のインピーダンスは、工Ｆ信号のピーク・ツ・ピーク
振巾が実質的に一定に保たれるように、レーダ・コンピ
ュータ１８によって調節される。これを達成するために
、電界効果トランジスタ６２のゲートに接続されたコン
デンサ３６の電荷が制御される。コンデンサ６６は、カ
ソードに通常は正電圧が印加されているダイオード３８
を介してレーダ・コンピュータ１８により放電され、ア
ノードがレーダ・コンピュータによって通常は接地され
るダイオード４０を介してレーダ・コンピュータにより
充電される。

ＦＭランプ発生器１６からのランプ信号出力の！７時に
、レーダ・コンピュータ１８はＩＦ倍信号ピーク・ツ・
ピーク値を決定して、低雑音増巾器ろ０の利得を制御す
る方向にダイオード３８又は４０を介してコンデンサ３
６を徐々に充電又は放電することによって電界効果トラ
ンジスタ６２のインピーダンスを調節し、所望の一定の
ピーク・ツ・ピークＩＦ信号を維持させる。

低雑音増巾器３０からの利得制御された信号は帯域通過
フィルタ６４へ与えられ、帯域通過フィルタ３４の出力
がレーダ・コンピュータ１８へのＩＰ信号入力となる。

一般に、帯域通過フィルタ６４は追加利得付きの１−８
　ＫＨｚ帯域通過フィルタである。第４図に示された帯
域通過フィルタ回路はＩ　ＫＨｚにおいて双極ロールオ
フ（２ｐｏｌｅｒｏｌｌｏｆｆ）を、８　ＫＨｚにおい
て４極ロールオフ（４ｐｏｌｅ　ｒｏｌｌｏｆｆ）を与
える。

帯域通過フィルタ３４のＩＦ信号出力はレーダ・コンピ
ュータ１８に供給される。レーダ・コンピュータ１８は
この信号を分析して自動推進車両１０の後方の物体１２
との距離を決定する。一般に、レーダ・コンピュータ１
８は、ＦＭランプ発生器１６から与えられるランプの期
間にＩＦ倍信号３２点でブンブリングする。３２点離散
フーリエ変換がなされてＩＦ倍信号直流レベル及び高調
波レベルが求めらハる。これら直流レベルと高調波レベ
ルとから、自動推進車両１０の後部から物体１２までの
距離が決定される。ＦＭランプ発生器１６が１ミリ秒の
期間に２５０　ＭＨｚ　の掃引を行うというこの特定の
実施例においては、フーリエ級数の直帽成分は０．３ｍ
より短い距離にある衝害物の検出を提供する。最低次の
高調波である１ＫＨｚは０．６ｍの距離を表し、引き続
く高次の１ＫＨｚの高調波の夫々は０．６ｍの追加距離
を表す。

この例では、レーダ装置の分解能は送信信号の２５０　
ＭＨｚ掃引によって支配される０、　６　ｍであり、Ｉ
Ｆ倍信号直流成分は、レーダ装置から０．３　ｍの距離
以内にある物体の表示を与えるのに有効である。

レーダ・コンピュータ１８は出力ドライバ・トランジス
タ４２を介して表示器に出力を与え、自動推進車両１０
の後方での物体１２の存在及び物体との距離りを表示さ
せる。表示器し月１党表示器、音響表示器又はその両方
である。表示器に与えられる信号は可変周波数の矩形波
信号の形をとる。

一般に、信号の周期は、物体が自動推進車両に接近する
につれて信号周波数が指数的に増加するように、物体と
の距離に比例する。距離の数字表示を与える表示部を含
む他の形の表示器を採用してもよい。

レーダ・コンピュータ１８は標準ディジタル・コンピュ
ータの形をとる。例えば、レーダ・コンピュータ１８は
所要電圧を発生する電源及びモトローラ製６８ＨＣ１１
マイクロプロセッサを含む。

レーダ・コンピュータ１８は中央処理装置（ＣＰＵ）を
含み、ＣＰＵは読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に永久記憶
された動作プログラムを実行する。ＲＯＭには、距離の
決定に利用され前記の種々の機能を制御するための表及
び定数も蓄積されている。

ＣＰＵ内には、通常のカウンタ、レジスタ、アキュムレ
ータ等と高周波数クロック信号を与えるクロックとが含
まれている。

また、レーダ・コンピュータ１８は、データが一時的に
蓄積さり、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って決定
さねた種々のアドレス・ロケーションにおいてデータが
読み出されるランダム・アクセス・メモＩＪ（ＲＡＭ）
を含む。電力制御装置（ＰＣＵ）は電池電圧を受は取り
、レーダ装置ので重々の作動回路へ調整された電力を供
給する。更に、レーダ・コンピュータ１８は通常のディ
スクリート部及びタイマー出力部を有する入力／出力回
路（Ｉｌｏ）を含んでいる。

帯域通過フィルタ３４からのＩＦ倍信号尺度を与えるア
ナログ−ディジタル変換装Ｗ（ＡＤＵ）も含まれている
。ＩＦ倍信号ＣＰＵの制御の下でサンプリングされて変
換され、ＲＯＭＫ指定されたＲＡＭメモリ・ロケーショ
ンに蓄積される。

第５図には、本発明の原理を実行する際のレーダ・コン
ピュータ１８の動作が示されている。図示されたルーチ
ンは内部タイマ計数クロックパルスにより設定されろ１
，５マイクロ秒毎に１度実行される。

各１．５マイクロ秒割込みの開始時に、プログラムはス
テップ４４に進み、ＦＭランプ発生器１６をイネーブル
して第４図のコンデンサＣ１への回路を開くことによっ
て電圧ランプ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｒａｍｐ）を開始させ
る。そこで一連のステップが実行さね、６２マイクロ秒
の間隔でＩＦ信号値の６２個のサンプルが求めら幻る。

別の実施例では、もっと多くの又はもっと少ないサンプ
ルを取るようＫしてもよい。これらのステップはステッ
プ４６で始まり、混合器２２のＩＦ信号出力の値がサン
プリングされ蓄積される。判定ステップ４８において、
カウンタ・レジスタの値ｉとＦＭランプ発生器１６のラ
ンプ出力毎のＩＦ倍信号サンプルの所望の数を表す値Ｋ
ｃ本例では６２に等しい）との比較がなされる。ｉｆＪ
’ｆ（に等しくなげれば、ステンプ５０においてｌは増
分される。その後のステップ５２において、プログラム
はＩＦ倍信号次のサンプリング時間まで時間Ｔｉ　だけ
待機する。すでに指摘したように、この実施例では、値
Ｔｉ　は３２マイクロ秒である。この間隔でＩＦ倍信号
３２個のサンプルはＦＭランプ発生器１６のランプ信号
出力の所望の期間に等しいはＭｉｎ秒を占めることにな
る。

時間Ｔｉ　　が経過すると、プログラムはステップ４６
−５２を反復する。このシーケンスはＩＦ倍信号に個の
サンプルが取られるまで反復される。

ＩＥ倍信号所望数のサンプルが取られると、プログラム
は判定ステップ４８からステップ５４に進みｉをリセッ
トする。

すでに指摘したように、３２秒間隔でのＩＦ倍信号３２
個のサンプルは送信ＲＦ倍信号変調の所望継続時間を含
む。したがって、ステップ５６では、コンデンサＣ１に
接地信号を印加して放電させることにより、ＦＭランプ
発生器１６のランプ出力をリセットする。第２図に示す
ように、これによって、電圧制御発振器１４の出力を周
波数ｆ１に復滞させる。

ステップ５８において、プログラムはサンプリングされ
たＩＦ倍信号最大値と最小値との差を決定する。もし、
この差がＩＦ倍信号所望のピーク・ツ・ピーク値から離
れていると決定されたならば、低雑音増巾器３０の利得
の変化方向によって、レーダ・コンピュータ１８は接地
パルスをダイオード４０に印加してコンデンサ３６を徐
々に放電させるか、ダイオード３８に正電圧パルスを印
加してコンデンサ３６を徐々に充電させる。パルスの継
続時間は利得誤差に比例する。次の周波数変調レーダ信
号が発生される前にレーダ装置が安定化する時間を設け
るように、ＦＭランプ発生器１６のランプ出力の終了時
に直ちに利得制御パルスが与えられる。もし、ＩＦ倍信
号最大値と最小値との差が所望のピーク・ツ・ピークの
大きさを表わしていれば、レーダ・コンピュータ１８は
コンデンサ３乙に対して充電パルス又は放電パルスを発
することはない。

ステップ５８から、プログラムはステップ６０へ進み、
二状態移相器２８がトグル（ｔｏｇｇｌｅ）される。こ
のトグルにより、フーリエ級数の直流係数Ｃｏ　を決定
することができるように二状態移相器２８の出力は０°
移相と９０°移相とに切り換わる。

前記のとおり、移相器の出力が［１０に設定されている
ときのフーリエ級数のＡｏ　の値から、又は、移相器が
９０°に設定されているときのＢｏ　の値から直流係数
Ｃｏ　の値を決定することにより、混合器２２から与え
られる局部発振信号ＬＯと物体１２から受は取ったＲＦ
倍信号の間に厳密に９００の位相差がある場合の潜在的
誤検出が回避される。二状態移相器２８が局部発振信号
に０°の移相を最後に与えたとすると、第５図のルーチ
ンの次回の実行の間、二状態移相器は９０°の移相を与
える。

ステップ６２で、まずプログラムはフーリエ変換方程式
を実行して（二状態移相器２８から与えられる局部発振
信号ＬＯの位相に依存して）係数Ａｎ、　Ｂｎ及びＡｏ
又はＢｏの値を決定する。そこで、ステップ６２におい
て、第５図のルーテンの１．５ミリ秒の割込みの最後の
２回の実行の間に決定されたＡｏ、　Ｂｏ　の値から直
流係数Ｃｏ　が決定され、最後に決定されたＡｎ、　Ｂ
ｎの値から高調波周波数係数Ｃｎが決定される。ステッ
プ６２で実行される変換方程式は標準のものである。本
実施例では、ステップ６２はディスクリート・フーリエ
変換方程式を実行して直流係数及び周波数係数を決定す
る。

判定ステップ６４において、直流係数Ｃｏ　の値と較正
しきい値との比較が行われる。衝害物へのＬ／２（本例
では０．３　ｍ　）より短い距離を示す較正定数Ａより
も直流係数の方が大きいならば、プログラムはステップ
６６へ進み、距離がＬ／２に等しいと設定する。一方、
直流係数Ｃｏ　の値がＡより小さいならば、プログラム
はステップ６８へ進み、較正定数Ａを越える最初の周波
数係数Ｃｎが確認される。この確認された高調波周波数
は物体１２との距離の尺度である。例えば、係数０１（
本例では最低次高調波Ｉ　ＫＨｚと関連する）がＡより
大きいならば、物体１２との距離は０．６　ｍである。

同様に、Ａより大きい最初の係数が高調波周波数４ＫＨ
ｚと関連するＣ４であれば、物体１２との距離は２．４
ｍである。

別の実施例においては、Ａの値は可変で、高調波周波数
係数Ｃｎの最大値に等しく設定される。

更に別の実施例では、Ａの値は高調波係数の一つ以上を
重み付けして加算した値に等しく設定される。

ステップ７０において、衝害物との感知された距離がｎ
Ｌに等しく設定される。なお、ｎはステップ６８で確認
された高調波であり、Ｌは送信されるＲＦ倍信号周波数
帯域中によって決定される最小分解能（本例では０．６
ｍ）である。要するに、ステップ６８．７０により、帯
域通過フィルタ３４の第８高調波周波数カットオフ（ｃ
ｕｔｏｆｆ）に対応する５ｍまで、０．６ｍの増分で物
体１２との距離の指示が与えられる。

次にプログラムは、所定の連続した回数の距離の読みに
対して同一のレンジ・ビン（ｒａｎｇｅ　ｂｉｎ）にあ
るように距離の読みが決定されるまで、指示された距離
の変化を制限する一連のステップを実行する。例えば、
上記の回数は７である。判定ステップ７２において、ス
テップ６６又は７０で決定された新たな距離が割込みル
ーチンの前回の実行の間に決定された距離と同一である
かどうかをプログラムは決定する。新たな距離が旧距離
に等しければ、レジスタに記憶された数Ｂが増分される
（ステップ７４）。次に、この数が所定の定数Ｃ（例え
ば７）と比較される（判定ステップ７６）。

判定ステップ７２に戻り、新たな距離が旧距離に等しく
なければ、プログラムはステップ７８に進んでＢをゼロ
にリセットする。

Ｃ回の連続する読みに対して同一の距離が決定されたと
仮定すると、プログラムは判定ステップ７６からステッ
プ８０へ進み、指示器を付勢するだめの信号の周期を最
後に感知された距離の函数として設定する。一般に、矩
形波信号の周期を確定する数は、距離が小さくなるにつ
れて、視覚指示器又は可聴指示器を介して車両操作者に
与えられる信号の周波数が指数的に増大するように、物
体１２との検出された距離に比例して設定される。

例えば、ステップ８０で設定される数は、物体１２との
検出された距離が５ｍのときの１秒周期から検出距離０
．６ｍのときの１００ミリ秒周期までの周期を持つ指示
を、視覚又は可聴指示器を介して車両操作者に与える。

連続する読みの数が達成されなかった場合の判定ステッ
プ７６から、又はステップ７８とステップ８０とから、
プログラムはステップ８２へ進み、指示器に与えられる
信号の周期のタイミングをとる周期計数が増分される。

判定ステップ８４において、周期計数の値とステップ８
０で最後に設定された周期との比較がなされる。設定さ
れた期間が経過していなければ、プログラムは割込みル
ーチンから出る。しかし、期間が経過していれば、指示
器への出力がステップ８６でトグルされ、周期計数がリ
セットされる。要するに、ステップ８２−８６の機能は
、ステップ８０で決定され物体１２との感知された距離
によって設定される周期を持つ矩形波を供給することで
ある。したがって、車両操作者に対し、物体との距離の
大きさについての視覚による又は可聴の指示が与えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る衝害物検出装置用狭帯域周波数
変調レーダ装置を自動推進車両後方の物体の感知に応用
した場合を示している。 第２図は、第１図の自動推進車両に搭載された（ＦＭＣ
Ｗ）レーダ装置から送信され及び受信されるＲＦ倍信号
説明する図である。 第３図は、本発明の原理を組込んだ衝書物検出装置用狭
帯域周波数変調レーダ装置の一般的ブロックダイヤグラ
ムである。 第４図は、第６図のレーダ装置の詳細な回路図である。 第５図は、本発明の原理を実行する際の第６図及び第４
図のレーダ・コンピュータの動作を説明するフロー図で
ある。 図において、 １０：自動推進車両　　　１２：物体 １４：電圧制御発振器　　１６　：　ＦＭランプ発生器
１８：レーダ・コンピュータ １９：送信アンテナ ２０：受信アンテナ ２２：混合器 ２６：結合器 ２８二二状態移相器 ＦＩＧ、１ ８！Ｉ聞　ｔ ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体（１２）との距離（Ｄ）を測定するための狭帯
   域周波数変調レーダ装置であって、 周波数変調されたレーダ信号を送信する送信手段（１４
   、１６、１９）と、 前記物体から反射された送信レーダ信号を受信する受信
   手段（２０）と、 送信されたレーダ信号と受信されたレーダ信号とを混合
   してＩＦ信号を発生する混合手段（２２）と、を備える
   レーダ装置において、 （ａ）前記ＩＦ信号の直流成分の値及び（ｂ）前記ＩＦ
   信号のそれぞれの高調波周波数成分の値を決定する計算
   手段と、 （ａ）前記直流成分の値が所定値よりも小さいときには
   前記高調波周波数成分に従って（ステップ６４、６８、
   ７０）、（ｂ）前記直流成分の値が前記所定値よりも大
   きいときには前記直流成分に従って（ステップ６４、６
   ６）距離を指示する指示手段と、を具備することを特徴
   とする狭帯域周波数変調レーダ装置。 ２、前記所定値が一定値（Ａ）である請求項１記載の狭
   帯域周波数変調レーダ装置。 ３、前記所定値が高調波周波数成分の値の最大値である
   請求項１又は２記載の狭帯域周波数変調レーダ装置。 ４、前記周波数変調されたレーダ信号が、送信レーダ信
   号の周波数を周波数ｆ＿１から周波数ｆ＿２まで直線的
   に変化させる鋸歯信号によって周波数変調されている請
   求項１〜３のいずれか一つに記載の狭帯域周波数変調レ
   ーダ装置。 ５、値（ｆ＿２−ｆ＿１）が最小距離分解能Ｌを設定す
   るレーダ装置のＲＦ帯域巾であり；前記計算手段が、前
   記ＩＦ信号の直流成分を表す直流係数と前記ＩＦ信号の
   それぞれの高調波周波数成分の値をそれぞれ表し前記Ｉ
   Ｆ信号の周波数を表す高調波周波数係数とを有するフー
   リエ級数に前記ＩＦ信号を分解し；前記指示手段が、前
   記直流係数が前記所定値よりも小さいときには前記高調
   波周波数成分によって表された前記ＩＦ信号の周波数に
   従って最小距離分解能Ｌの倍数で前記物体（１２）との
   距離を指示し、前記直流係数が前記所定値よりも小さい
   ときには最小距離分解能Ｌの１／２以内の前記物体との
   距離を指示し、もって、ＲＦ帯域巾によって設定された
   レーダ装置の最小距離分解能の１／２以内の物体との距
   離の指示が与えられる請求項４記載の狭帯域周波数変調
   レーダ装置。 ６、前記周波数ｆ＿１〜前記周波数ｆ＿２が期間Ｔにわ
   たって送信され、最小距離分解能Ｌが式Ｃ／２（ｆ＿２
   −ｆ＿１）で定義され；前記直流係数がＣ＿０によって
   定義され；前記高調波周波数係数が前記ＩＦ信号の各周
   波数成分ω＿ｎに対してＣ＿ｎによって定義され、ｎが
   ゼロより大きい整数であり、ω＿ｎが２π＿ｎ／Ｔに等
   しく；前記物体（１２）との距離が前記直流係数Ｃ＿０
   が前記所定値よりも小さいときにはｍＬに等しく、ｍが
   、前記所定値よりも大きい最初の高調波周波数係数Ｃ＿
   ｎに対応するｎの整数値に等しい請求項５記載の狭帯域
   周波数変調レーダ装置。 ７、３つの鋸歯周波数変調されたレーダ信号を反復的に
   発生する手段と、 引続く鋸歯形に伴って、発生されたレーダ信号に対して
   交互に０度及び９０度の移相を持つ局部発振信号を、発
   生されたレーダ信号から発生する手段と を備え、 前記混合手段が、前記局部発振信号と受信されたレーダ
   信号とを混合して、発生された鋸歯形毎にＩＦ信号を発
   生し、 前記計算手段が、前記局部発振信号が０度の移相を有す
   るときのＩＦ信号を直流係数Ａ＿０と前記ＩＦ信号の各
   周波数成分ω＿ｎに対する高調波周波数直角成分Ａ＿ｎ
   、Ｂ＿ｎとを有するフーリエ級数に分解し、前記局部発
   振信号が９０度の移相を有するときのＩＦ信号を直流係
   数Ｂ＿０と前記ＩＦ信号の各周波数成分に対する高調波
   周波数直角成分Ａ＿ｎ、Ｂ＿ｎとを有するフーリエ級数
   に分解し、フーリエ級数直流係数Ｃ＿０及び高調波周波
   数係数Ｃ＿ｎ（但し、Ｃ＿０はＡ＿０の二乗とＢ＿０の
   二乗との和の平方根に等しく、Ｃ＿ｎはｎの各整数値に
   対しＡ＿ｎの二乗とＢ＿ｎの二乗との和の平方根に等し
   い）を決定する 請求項６記載の狭帯域周波数変調レーダ装置。 ８、前記ＩＦ信号を増巾する可変利得増巾器と、該可変
   利得増巾器の利得を制御して、増巾されたＩＦ信号の一
   定なピーク・ツ・ピーク振巾を確立させる手段と を備え、 前記計算手段が、増巾されたＩＦ信号の直流成分を表す
   直流係数と増巾されたＩＦ信号のそれぞれの高調波周波
   数成分の値をそれぞれ表す高調波周波数係数とを有する
   フーリエ級数に前記増巾されたＩＦ信号を分解する 請求項７記載の狭帯域周波数変調レーダ装置。 ９、物体（１２）との距離を測定する方法であって、期
   間Ｔにわたって周波数ｆ＿１から周波数ｆ＿２まで直線
   的に変化する周波数を有する鋸歯形周波数変調レーダ信
   号を繰返して発生させ、値ｆ＿２−ｆ＿１がレーダ装置
   のＲＦ帯域巾をなし、式Ｃ／２（ｆ＿２−ｆ＿１）によ
   って定義される距離分解能Ｌを設定する段階と、発生さ
   れたレーダ信号を送信する段階と、 前記物体から反射された送信レーダ信号を受信する段階
   と を備える距離測定方法において、 引続く鋸歯形に伴って、発生されたレーダ信号に対して
   交互に０度及び９０度の移相を有する局部発振信号を、
   発生されたレーダ信号から発生させる段階と、 前記局部発振信号と受信されたレーダ信号とを混合して
   、各々の発生された鋸歯形毎にＩＦ信号を発生する段階
   と、 前記局部発振信号が０度の移相を有するときのＩＦ信号
   を、該ＩＦ信号の直流成分を表す直流係数Ａ＿０と該Ｉ
   Ｆ信号の各周波数成分ω＿ｎに対する高調波周波数成分
   Ａ＿ｎ、Ｂ＿ｎ（但し、ｎはゼロより大きい整数であり
   、ω＿ｎは２π＿ｎ／Ｔに等しい）とを有するフーリエ
   級数に分解する段階と、 前記局部発振信号が９０度の移相を有するときのＩＦ信
   号を、該ＩＦ信号の直流成分を表す直流係数Ｂ＿０と該
   ＩＦ信号の各周波数成分に対する高調波周波数成分Ａ＿
   ｎ、Ｂ＿ｎとを有するフーリエ級数に分解する段階と、 フーリエ級数の直流係数Ｃ＿０及び高調波周波数係数Ｃ
   ＿ｎ（但し、Ｃ＿０はＡ＿０の二乗とＢ＿０の二乗との
   和の平方根に等しく、Ｃ＿ｎはｎの各整数値に対してＡ
   ＿ｎの二乗とＢ＿ｎの二乗との和の平方根に等しい）を
   決定する段階と、 前記直流係数Ｃ＿０が所定値よりも小さいときには前記
   物体との距離がｍＬ（但し、ｍは前記所定値よりも大き
   い最所の高調波周波数係数Ｃ＿ｎに対応するｎの整数値
   に等しい）に等しいと指示し、前記直流係数Ｃ＿０が前
   記所定値よりも大きいときには前記物体との距離がＬ／
   ２内であると指示する段階と を具備し、最小検出可能距離がＲＦ帯域巾によって設定
   されたレーダ装置の距離分解能Ｌよりも小さい距離測定
   方法。