JPS6254189A - 車両用ランダム変調レ−ダ装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、ランダムパルスの電磁波を例えば車両前方
に送信し、この電磁波の先行車による反射信号を受信し
て電磁波の送信から反射信号の受信までの伝播遅延時間
によって先行車までの距離を測定する車両用ランダム変
調レーダ装置に関する。

［発明の技術的背景およびその問題点］車両前方に存在
する先行車等を検出するレーダ装置において、先行車か
らの反射信号を検出するのに近年相関技術を使用したも
のが開発されている。このような相関技術を利用したレ
ーダＲ’Ｐ？は例えば「精密機械」３３巻７号（１９６
７年）の４８２頁−４８９頁に記載されている。

第４図はこのような相関技術を利用した従来の車両用ラ
ンダム変調レーダ装置の一例である。この車両用ランダ
ム変調レーダ装置は、ｍ系列パルス信号を発生するｍ系
列発生器５１を利用し、このｍ系列発生器５１から発生
するｍ系列パルス信号を駆動回路５３を介してレーザダ
イオード５５に供給し、このレーザダイオード５５から
車両前方に向けてレーザ光を出力するようになっている
。

レーザダイオード５５から出力されたレーザ光は、前方
に存在する先行車等に当って反射されて戻され、この反
射されたレーザ光はフォトダイオード５７で受光され、
アンプ５９で増幅された後、コンパレータ６１で基準信
号ｖｔｈと比較されて２値信号に変換され、排他的論理
和回路６３の一方の入力に供給されている。前記ｍ系列
発生器５１は４段のシフトレジスタ７５と排他的論理和
回路７７とで構成され、クロック信号発生器６５からの
周期τのクロック信号を供給されている。また、ｍ系列
発生器５１から出力されるｍ系列パルス信号は位相器６
７に供給され、この位相器６７はクロック信号発生器６
５からのクロック信号によって該クロック信号の周期τ
の整数倍、すなわちｍ系列パルス信号の１パルス幅τの
整数倍、すなわち０１τ、２τ、３τ、・・・ずつ位相
を遅らせたｍ系列パルス信号を出力し、この順次位相の
遅れたｍ系列パルス信号を排他的論理和回路６３の他方
の入力に供給している。この排他的論理和回路６３は、
各位相の遅れたｍ系列パルス信号とコンパレータ６１で
２１ａ化された反射信号とが同じレベルの場合、すなわ
ち両信号が共に高レベルまたは低レベルの場合、低レベ
ルの信号を出力し、異なるレベルの場合、すなわちいず
れかの信号が高レベルで他方の信号が低レベルの場合、
高レベルの信号を出力する。排他的論理和回路６３の出
力はモノステーブルマルチバイブレーク６つに接続され
、このモノステーブルマルチバイブレーク６９は排他的
論理和回路６３からの低レベル信号の場合にクロック信
号発生器６５からのクロック信号によってトリガーされ
、ｍ系列パルス信号の１パルス幅τの半分のパルス幅（
τ／２）のパルス信号を出力する。すなわら、このモノ
ステーブルマルチバイブレータ６９は、各位相の遅れた
ｍ系列パルス信号および２値化された反射信号のレベル
が同じ場合にパルス信号を出力し、この出力パルス信号
はカウンタ７１で計数され、；［数結果はＲＡ　Ｉｖｌ
　７３に記憶されるようになっている。なお、ｍ系列発
生器５７のシフトレジスタ７５、位相器６７、モノステ
ーブルマルチバイブレーク６９、カウンタ１、ＲＡＭ　
７３はクロック信号発生器６５からのクロック信号によ
って同期動作している。

以上のように構成された従来の車両用ランダム変調レー
ダ装置においてはＲＡＭ７３には各位相の遅れたｍ系列
パルス信号毎にカウンタ７１の計数結果が記憶されるの
で、この記憶された計数結果から最も大ぎな計数結果に
相当するｍ系列パルス信号を検出でることができる。そ
して、このｍ系列パルス信号が発生した時点において先
行車からの反射信号がフォトダイオード５７で受光され
たものと判断し得るので、このｍ系列パルス信号の位相
の遅れ時間から反射体である先行車までの距離を締出す
ることができるのである。

このような車両用ランダム変調レーダ装置は公知のジャ
イアントパルス変調レーザレーダ方式に比較してノイズ
マージンが大幅に向上し、レーザダイオードの小出力化
、低コスト化、およびレーザダイオードの駆動回路の低
コスト化、簡素化等が図れるという濠れた特徴がある。

しかしながら、この従来の車両用ランダム変調レーダ装
置を先行車自動追尾制御装置と協動させて先行車自初追
尾装置を構成した場合において、追尾している先行車が
例えばカーブ路に入って自車両正面から左右の方向に曲
った時にも先行車を捕捉し、反射光を受光するフォトダ
イオードの受光視野を確保し得るようにフォトダイオー
ドのチップ面積を左右方向に拡大する必要があるが、こ
のようにフォトダイオードのチップ面積を拡大するとチ
ップ面積に比例して受光信号の立上り時間が増大する結
果となる。この立上り時間の増大分は例えば１Ｑｎｓｅ
ｃ程度であるが、この増大した立上り時間を有する受光
信号に対してレーザダイオードから送信するｍ系列パル
ス信号のパルス幅τはある程度大きくして例えば６６　
ｎ５ｅｃ程度に選択することが必要である。

ところで、ｍ系列パルス信号のパルス幅は上述したよう
に先行車までの距離を測定する測距分解能を決定してい
るものであるため、ｍ系列パルス信号のパルス幅τを６
６　ｎ５ｅｃにすると、この測距分解能は１０メートル
に相当することになるが、この値は先行車自動追尾動作
のために適当と考えられている測距分解能の１−２メー
トルに対してかなり大きいため、追尾先行車との車間距
離を適正かつ安定に相持して適切な追尾動作が行なえな
いという問題がある。

［発明の目的１ この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、高い測距分解能を得ることができ、先行
車を適確に検出することができる車両用ランダム変調レ
ーダ装置を提供することにある。

［発明のｍ要コ 上記目的を達成するため、ランダムパルスの電磁波を送
信し、この電磁波の反射体による反射信号を受信して電
磁波の送信から反射信号の受信までの伝Ｉｆｔ遅延時間
によって反射体までの距離を測定する車両用ランダム変
調レーダ装置において、この発明は、所定の時間間隔の
クロック信号を発生するクロック信号発生器と、該クロ
ック信号発生器からのクロック信号を分周し、所定周期
の分周信号を発生する分周期と、前記分周信号に基づく
ランダムパルス信号を発生するランダムパルス発生器と
、前記ランダムパルス信号に応じて電磁波を送信する送
信器と、該送信器が送信した電磁波の・反射体による反
射信号を受信する受信器と、前記ランダムパルス信号を
前記クロック信号によって位相シフトする位相器と、該
位相器で位相シフトされた各位相シフト信号と前記受信
器で受信した反射信号との相関値を求める相関器と、前
記相関値が最大の位相シフト信号から反射体までの距離
を演算する演算器とを有することを要旨とする。

［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わる車両用ランダム変
調レーダ装置の回路ブロック図である。

同図に示す車両用ランダム変調レーダ装置は、クロック
信号発生器１からの短い周期のクロック信号を分周器３
で７０分周した分周信号からｍ系列発生器５でｍ系列パ
ルス信号を形成し、このｍ系列パルス信号に基づくレー
ザ光を送信器７で例えば車両前方に送信するとともに、
ｌ系列パルス信号位相器１３において位相シフ１〜し、
この位相シフトされた各位相シフト信号と受信器９で受
信した反射体からの受信信号との相関値を相関器１５で
求め、この相関値から反射体までの距離を演算器１７で
痺出している。

クロック信号発生器１は周波数１５０Ｍ１−１ｚ。

周期τ＝６，７ｎｓｅｃのクロック信号を発生する。

このクロック信号は分周器３に供給されて１０分周され
るとともに、位相器１３、相関器１５のモノステーブル
マルチバイブレータ３３にも供給され、同期を取ってい
る。位１１′１器７３には更に相関器１５のカウンタ３
９からのリセット信号が供給され、このリセット信号が
供給される毎にｎ１系列発生器５からのｍ系列パルス信
号を６．７ｎｓｅｃずつ位相シフトすることによって１
ｍ　　（メートル）に相当する測距分解能を得るように
している。分周器３はクロック信号発生器１−のクロッ
ク１３号を１０分周して、周波数１５ＭＨ２、周期６７
　ｎ５ｅｃの分周信号を発生する。この周期６７　ｎ５
ｅｃの分周信号は１０ｍ（メートル）の測距分解能に相
当するものであり、ｍ系列発生器５および相関器１５の
カウンタ３９に供給されている。ｍ系列発生器５は４段
のシフトレジスタ１９および排他的論理和回路２１で構
成され、分周器３から供給される分周信号に基いて（２
’−１）Ｘ１０ｒ　（６７ｎｓｅｃ）　＝　１μｓｅｃ
の周期、すなわち６７　ｎ５ｅｃのパルス信号で１５パ
ルス分の周期のｍ系列パルス信号を連続的に発生する。

このｍ系列パルス信号は第２図の（ａ　）に示すような
波形のパルス信号である。

このｍ系列パルス信号はｍ系列発生器５から送信器７お
よび位相器１３に供給されている。送信器７に供給され
たｍ系列パルス信号は、駆動回路２３を介してレーザダ
イオード２５を駆動し、送信信号としてレーザダイオー
ド２５から車両の前方に向けてレーザ光が出力される。

この送信信号は車両、前方に存在する例えば先行車等の
反射体に当って反射され、この反射信号は受信信号とし
て受信器９のフォトダイオード２７で受光され、アンプ
２９で増幅され、コンパレータ１１の一方の入力に供給
される。コンパレータ１１の他方の入力には基準信号ｖ
ｔｈが供給されていて、コンパレータ１１の一方の入力
に供給された受信信号は基準信号ｖｔｈとコンパレータ
１１において比較されて２値化され、この２圃化された
受信信号は相関３１５の排他的論理和回路３１の一方の
入力に供給されている。

位相器１３はｍ系列発生器５から供給されるｍ系列パル
ス信号を相関器１５のカウンタ３９からリセット信号が
供給される毎に６．７ｎｓｅｃずつ、すなわち距離にし
て１ｍずつ位相シフトし、次のリセット信号が供給され
るまで位相器１３はこの同じ位相遅れ時間の位相遅れ信
号を出力し続ける。

この位相シフトされた各位相遅れ信号を排他的論理和回
路３１の他方の入力に供給する。排他的論理和回路３１
は、コンパレータ１１から供給される受信信号と排他的
論理和回路３１から供給される各位相遅れ信号との排他
的論理和を取り、両信号のレベルが同じ場合低レベルの
信号を出力し、異なる場合高レベルの信号を出力する。

排他的論理和回路３１の出ツノはモノステーブルマルチ
バイブレータ３３に接続されており、モノステーブルマ
ルチバイブレータ３３は排他的論理和回路３１から低レ
ベルの信号が供給されている場合にクロック信号発生器
１からクロック信号が供給されると、これによりトリガ
ーされ、パルス信号を出力する。このパルス信号はカウ
ンタ３５で計数される。このカウンタ３５における計数
動作は、カウンタ３９からリセット信号が発生するまで
のリセット期間の間、すなわち位相器１３がリセット信
号により所定の位相遅れ時間に設定されている期間、継
続して行なわれ、これによりこの設定された１ひ相遅れ
信号と受信信号との相関値がカウンタ３５の計数値とし
て求められることになる。そして、このようにしである
位相遅れ信号と受信信号の相関値が求められた後、次の
リセット信号がカウンタ３９から発生すると、カウンタ
３５に計数された計数結果はＲＡＭ３７に転送され記憶
されるととｂに、カウンタ３５の計数内容はクリアされ
る。また、これと同時にリセット信号は位相器１３に供
給され、位相器１３の位相遅れ時間を６゜７０ｓｅｃ、
すなわち距離にして１ｍ変化され、この位相遅れ時間の
位相遅れ信号と受信信号との相関を同様にしてカウンタ
３５の語数値として求め、この８１数値をＲＡＭ３７に
記憶する。

すなわち、カウンタ３９は分周信号を１０４を計数する
毎にリセット信号を発生するが、このリセット期間は時
間にして６７ｎｓｅｃｘ　１０’　＝　６６７μｓｅｃ
であり、この６６７μｓｅｃのリセット期間の間、同じ
位相遅れ信号例えば、０ｎＳｅＣ（ＯＩｌｌ）の位相遅
れ信号と受信信号との相関を相関器１５で求め、次のリ
セット期間では６．７ｎｓｅｃ（１ｍ　）の位相遅れ信
号との相関、更に次のリセット期間では５．７ｘ２ｎｓ
ｅｃ（２，ｍ　）の位相遅れ信号との相関、・・・最侵
のリセット期間では６．７Ｘ１４９ｎｓｅｃ（１４９ｍ
）の位相遅れ信号との相関を求めている。この動作は測
距分解能にしてＯｍから１ｒａｍに１４９ｉ＋まで１５
０リセット期間繰返され、６６７μｓｅｃ　ｘｌ　５０
＝１０７ｔｌｓａｃ　１７１なわち１ＱＱｍｓｅｃ毎に
各位相シフトｉｏ、１．２−１４９ｎ＋に対応した計数
値がＲＡＭ３７に記憶されることになり、この計数値を
演算器１７で読み取って反射体までの距離を鋒出する。

以上のように車両用ランダム変調レーダ装置は構成され
ている。次に、作用を説明する。

クロック信号発生器１からのクロック信号は、分周器３
で１０分周され、この分周信号はカウンタ３９で計数さ
れるとともに、ｍ系列発生器５に供給され、ｍ系列発生
器５からのｍ系列パルス信号は駆動回路２３を介してレ
ーザダイオード２５に供給され、レーザダイオード２５
から第２図の（ａ　）に示すようなレーザ光の送信信号
が車両前方に出力される。車両前方に存在する先行車等
の反射体からの反射信号はフォトダイオード２７で受信
され、この受信信号はアンプ２９を介してコンパレータ
１１に供給されて２値化され、排他的論理和回路３１−
に供給される。また、この動作と同時にｍ系列発生器５
のｍ系列パルス信号は位相器１３にも供給され、位相器
１３から第２図の（ａ　）に示すような位相遅れＯｎＳ
ｅＣ（Ｏｍ）の位相遅れ信号がカウンタ３９のリセット
信号が供給されるまでの６６７μｓｅｃの期間出力され
、この位相遅れ信号は排他的論理和回路３１で受信信号
との排他的論理和を取られる。

今、車両の４５ｍ前方に先行車が存在していると仮定す
ると、受信信号は第２図の（ｎ）に示すように送信信号
から３　Ｑ　Ｑ　ｎ５ｅｃ遅れて受信され、この受信信
号はまず上述した０ｎｓｅｃ（０１１１＞の位相遅れ信
号（第２図の（ａ））との排他的論理和を排他的論理和
回路３１で取られる。すなわち、排他的論理和回路３１
においては、この位相遅れ信号と受イ５信号とが同じレ
ベル、すなわち共に高レベルか低レベルの時に低レベル
の出力信号をモノステーブルマルチバイブレーク３３に
供給する。

モノステーブルマルチバイブレータ３３は上述したよう
にこの低レベル信号の供給時クロック（５号が供給され
ると、これによりトリガーされ、出力パルスを発生する
。この出力パルスはカウンタ３５で計数される。このカ
ウンタ３５による計数動作はカウンタ３９からリセット
信号が供給されるリセット期間の間継続される。この結
果、この位相遅れ信号と受信信号との相関関係がカウン
タ３５の計ａ値として形成されるのである。

次に、カウンタ３９からリセット信号が発生すると、カ
ウンタ３５の計数値はＲＡＭ３７に転送されて記憶され
るとともに、位相器１３は位相遅れ時間６．７ｎｓｅｃ
（１ｍ　）に変更し、この位相遅れ信号に対して上述し
たと同じ動作を次のリセット信号が発生するまで繰返し
て、この位相遅れ信号と受信信号との相関関係がカウン
タ３５の計数値として計数され、この計数値は次のリセ
ット信号でＲＡＭ３７に記憶される。

以下同様に、リセット信号が発生する毎に位相器１３の
位相遅れ時間を（３，７ｎ５ｅｃｘ　２　（２ｍ　）、
６、７ｘ３ｎｓｅｃ（３ｍ　）　、　・６．　７ｘ　１
４９ｎｓｅｃ（１４９ｍ）という具合ニ０Ｉｌｌから１
４９ｍまで順次変化さＵながら、これらの各位相遅れ信
号、すなわち第２図の（ａ）−（ｍ）、・・・に示すよ
うな各位相遅れ信号と受信信号との相関関係をカウンタ
３５の計数値として求め、これらの各計数値を各位相遅
れ信号に対応してＲＡＭ３７に記＠する。

以上のＪ：うにして各位相遅れ信号Ｑｎｓｅｃ（Ｏｍ）
、６．７ｎｓｅｃ（１＋　）　、６．７Ｘ２ｎｓｅｃ（
２ｍ　＞、・・・６．７ｘ１４９　（１４９ｍ　）に対
してそれぞれリセット期間、すなわち６７Ｘ　１０’　
ｎ５ｅｃ＝６６７μｓｅｃの期間について受信信号との
相関関係を計数１１ｆｉとしてＲＡＭ３７に記憶する。

そして、６６７ｘ１５０μｓｅｃ　＝１００ｍ　ｓｅｃ
経過してすべての計＆！！動作を終了した後、ＲＡＭ３
７に各位相遅れ（ｉ号に対応して記憶されている計数値
を演算器１７で読み取り、この計数値の中から最大の計
数論に対応する位相遅れ信号を検出し、この位相遅れ信
号の位相遅れ時間から反射体である先行車までの距離を
算出することができるのである。今の例のように４５ｎ
＋前方に先行車が存在する場合には６．７Ｘ４５ｎｓｅ
ｃ（４５ｍ　）の位相遅れ信号の場合に最大の計数値が
現われ、この計数値から先行車が４５ｍ前方に存在する
ことが検出されることになる。なお、ＲＡＭ３７に記憶
された計数値の最大値として同じ値のものが複数存在す
る場合にはその複数の最大値の中の中央に存在する３Ｉ
数舶を目的とする最大値として決定すればよい。

上述したように、すべての位相遅れ信号に対する相関関
係から先行車までの距離を求める計測サイクルとして１
ＱＱｍｓｅｃを設定しているが、この１００ｍ５ｅｃの
値は例えば本車両用ランダム変調レーダ装置を先行車自
動追尾装置に適用した場合にも十分な値である。

なお、上記実施例においては、各位相遅れ信号と受信信
号との相関関係を求めるのに、排他的論理和回路３７か
らの出カイ３号によって各位相遅れ信号と受信信号との
レベルが同じ場合、モノステーブルマルチバイブレータ
３３をトリガーして出力パルスを発生し、この出力パル
スを計数して相関値を求めているが、このような方法に
限定されるものでなく、他の実施例としては例えば排他
的論理和回路３１からの出力信号の結果、各位相遅れ信
号と受信信号とのレベルが同じ場合カウンタ３５におけ
る計数動作をカウントアツプし、レベルが異なる場合に
はカウントダウンするようにしてカウンタ３５における
計数結果から相関値を求めてｂよい。第２図の各波形の
右に示す数字はこのような計数結束のカウント値を示す
ものであり、第３図はこのカウント値をグラフにしたも
のである。上述した例におけるように４５ｍ前方に先行
車が存在する場合には、これらの図かられかるように、
４５ｍを中心に最大計数値の２２Ｘ６６７が４１ｍから
４９ｍの範囲で存在し、その他の計数１＋ｆｉは−１，
−４，７と最大計数値に比較して非常に小さく、はとん
どは−４の値になっている。

従って、４１ｍから４９ｍの中の最大計数値の中心から
先行車は４５ｍ前方に存在することが検出されることに
なる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、送信器から送
信される電磁波の元のパルスとなるランダムパルス信号
のパルス幅は送信器の性能を考慮し得るようにクロック
信号発生器からのクロック信号を分周した所定周期に設
定されるとともに、この所定周期のパルス幅を有するラ
ンダムパルス信号は位相器において前記クロック信号に
よってクロック信号の周期に相当高い測距分解能を１ｑ
られる十分短い位相シフト■で位相シフトされ、この短
く位相シフトされた各位相シフト信号と反射信号との相
関値から反射体までの距離を求めているので、受信器と
して例えばフォトダイオード等の応答速度が遅く立上り
時間の大きなものを使用しても十分に高い測距分解能を
確保することができ、先行車自動追尾装置に適用した場
合にも先行車を高い測距分解能で適確に検出し、追尾先
行車との車間距離を適正かつ安定に維持して適切な追尾
動作が行い、乗員に安心感や快適感を与えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す車両用ランダム変調
レーダ装置の回路ブロック図、Ｍ２図は第１図の車両用
ランダム変調レーダ装置の動作波形図、第３図は本車両
用ランダム変調レーダ装置における名位相遅れず３号と
受信信号との相関関係を示すノＪウント値を示すグラフ
、第４図は従来の車両用ランダム変調レーダ装置の回路
ブロック図である。 １・・・クロック信号発生器、３・・・分周器、５・・
・ｍ系列発生器、７・・・送信器、９・・・受信器、１
１・・・コンパレータ、１３・・・位相器、７５・・・
相関器、１７・・・演算器、３１・・・排他的論理和回
路、３３・・・モノステーブルマルチバイブレータ、３
５．３９・・・カウンタ、３７・・・ＲＡＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ランダムパルスの電磁波を送信し、この電磁波の反射体
   による反射信号を受信して電磁波の送信から反射信号の
   受信までの伝播遅延時間によつて反射体までの距離を測
   定する車両用ランダム変調レーダ装置において、所定の
   時間間隔のクロック信号を発生するクロック信号発生器
   と、該クロック信号発生器からのクロック信号を分周し
   、所定周期の分周信号を発生する分周器と、前記分周信
   号に基づくランダムパルス信号を発生するランダムパル
   ス発生器と、前記ランダムパルス信号に応じて電磁波を
   送信する送信器と、該送信器が送信した電磁波の反射体
   による反射信号を受信する受信器と、前記ランダムパル
   ス信号を前記クロック信号によつて位相シフトする位相
   器と、該位相器で位相シフトされた各位相シフト信号と
   前記受信器で受信した反射信号との相関値を求める相関
   器と、前記相関値が最大の位相シフト信号から反射体ま
   での距離を演算する演算器とを有することを特徴とする
   車両用ランダム変調レーダ装置。