KR100773240B1

KR100773240B1 - 레이더

Info

Publication number: KR100773240B1
Application number: KR1020067009663A
Authority: KR
Inventors: 모토이 나카니시
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2007-11-02
Also published as: JPWO2005050250A1; DE112004002165T5; WO2005050250A1; KR20060094096A; CN1871526A; JP4244993B2; US7675457B2; US20090009383A1; CN100504437C

Abstract

소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표(物標)로부터의 반사파를 수신함과 아울러 빔의 중심방위를 변화시켜서 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하며, 방위변화에 대한 수신신호 강도분포를 직각 좌표로 나타내었을 때에 빔의 방위폭에 의해 정해지는 방위폭을 밑변으로 하는 이등변 삼각형으로 근사시켰을 때의 정점방위를 물표의 중심방위로서 검지한다. 이것에 의해, 탐지용 전파의 빔폭보다 높은 분해능으로, 또는 방위방향의 샘플링 간격보다 높은 분해능으로 물표의 방위를 검지할 수 있도록 하고, 또한 수신신호 강도의 피크 위치가 물표의 중심에서 어긋나는 문제를 해소한다.

레이더, 근사 이등변 삼각형, 수신신호 강도분포, 중심방위

Description

레이더{RADAR}

본 발명은 예를 들면 밀리미터파대의 전파를 사용해서 차량 등의 물표(物標)를 탐지하는 레이더에 관한 것이다.

종래, 자동차 등의 차량에 탑재되어, 예를 들면 차간 거리 등을 측정하는 레이더로서 특허문헌 1이 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1에 나타나 있는 레이더는 빔 주사수단에 의해 빔의 방향을 3방향으로 전환하여, 동일한 물표가 방향이 다른 복수의 빔으로 검출되었을 때에, 각각의 방향의 수신신호 강도에 따라 물표의 각도를 연산하고, 단일의 빔 방향에서만 검출되었을 때에는, 미리 설정되어 있는 각도인 것으로 판정한다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 2000-338222 공보

그러나, 이와 같은 종래의 차재용 레이더에 있어서는, 탐지용 전파의 빔폭 이하의 분해능으로 물표의 움직임을 추적할 수 없다. 또한, 빔의 방위방향의 변화에 대한 수신신호 강도의 변화를 봤을 때, 수신신호 강도가 피크를 나타내는 빔의 방위가 반드시 물표의 중심위치에 정확하게 일치하는 것이라고는 할 수 없기 때문에, 물표의 방위측정 정밀도가 낮다고 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1에 기재된 방법과는 별도로, 빔폭을 매우 좁게 하고, 그 빔을 방위방향으로 스캐닝하도록 한 경우라도, 방위방향의 분해능은 방위방향의 샘플링 간격으로 결정되어 버린다.

본 발명의 목적은, 탐지용 전파의 빔폭보다 높은 분해능으로, 또는 방위방향의 샘플링 간격보다 높은 분해능으로 물표의 방위를 검지할 수 있도록 하고, 또한 수신신호 강도의 피크 위치가 물표의 중심에서 어긋나는 문제를 해소하여, 물표의 위치 검지 능력을 높인 레이더를 제공하는 데 있다.

본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시켜서, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두는 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌우의 방위에 있어서의 수신신호 강도와 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 상기 물표 중심방위 검지수단이, 상기 피크 검출용 방위폭을 복수 가지로 정하고, 각각의 상기 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 검출함과 아울러, 그들 방위를 가중 평균하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시켜서, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측의 방위 중 수신신호 강도가 큰 쪽의 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 상기 수신신호 강도분포 중, 소정 거리에서 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두는 소정의 피크 검출용 방위폭만큼 좌우의 복수의 방위에 있어서의 수신신호 강도에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 상기 복수의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표의 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 상기 근사 이등변 삼각형의 밑변이 상기 빔의 방위폭보다 짧은 경우에, 그 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 취급하지 않도록 처리하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측의 방위 중 수신신호 강도가 작은 방향의 1개 또는 복수의 방위에 있어서의 수신신호 강도에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 복수의 상기 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점으로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 소정 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 1개 또는 복수의 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)의 방위에서의 수신신호 강도에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 복수의 상기 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점으로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과, 수신신호의 최대값을 나타내는 방위가 상기 중심방위의 탐지 방위각도 범위의 단(端)(좌측 또는 우측)이었던 경우에, 빔의 방위폭의 절반에 대한 빔의 방위폭의 절반에서 중심방위 검출용 방위폭을 뺀 방위폭의 비가, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도 중 최대값을 나타내는 가장 외측의 방위에 있어서의 신호 강도와 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)의 방위의 수신신호 강도와의 비보다 작다고 하는 조건을 만족시킬 때, 상기 최대값을 나타내는 가장 외측의 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 1개 또는 복수의 상기 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측의 방위의 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하며, 상기 조건을 만족시키지 않을 때에, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 1개 또는 복수의 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)의 방위에 있어서의 수신신호 강도에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 복수의 상기 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점으로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는, 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 소정 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포의 방위방향의 퍼짐이 상기 빔의 방위폭보다 넓을 때, 상기 물표 중심방위 검지수단에 의해 검지된 물표의 방위를 정점, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 빼는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 레이더는 상기 수신신호 강도분포 수정수단이 중심방위를 검지한 물표에 대응하는 상기 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 순차 빼는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 레이더는 상기 수신신호 강도분포 검출수단이 상기 빔의 중심방위를 탐지 방위각도 범위 내에서 변화시키고, 상기 물표 중심방위 검지수단이 상기 빔의 상기 탐지 방위각도 범위 내에서의 중심방위에 따라 상기 피크 검출용 방위폭을 변화시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포 검출수단이 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하고, 물표 중심방위 검지수단은 대상 물표까지의 거리에 있어서의 수신신호 강도분포 중 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두는 소정의 피크 검출용 방위폭만큼 좌우의 방위에 있어서의 수신신호 강도와 빔의 방위폭에 기초해서 물표의 방위를 검지한다. 물표 방위와 빔 주사에 의해 얻어지는 수신신호 강도분포를, 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내면, 그 분포는 근사적으로 빔의 방위폭에 의해 정해지는 방위폭을 밑변으로 하는 이등변 삼각형의 형상을 나타내므로, 이것에 의해 탐지용 전파의 빔폭보다 높은 분해능으로, 또는 방위방향의 샘플링 간격보다 높은 분해능으로 물표의 방위를 검지할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 피크 검출용 방위폭을 복수 가지로 정해 두고, 각각의 피크 검출용 방위폭으로 구한 물표의 중심방위를 가중 평균함으로써 수신신호 강도분포의 형상에 따른 보다 고정밀도의 물표 중심방위의 검지가 가능해진다.

또한 본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포 검출수단이 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하고, 물표 중심방위 검지수단이 대상 물표까지의 거리에 있어서의 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측의 방위 중 수신신호 강도가 큰 쪽의 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서 물표의 중심방위를 검지한다. 이것에 의해 수신신호 강도분포에 나타나는 산 모양의 정상 부근의 수신신호 강도를 중시한 물표의 방위검지가 가능해진다.

또한 본 발명에 따르면, 방위변화에 대한 수신신호를 강도분포의 복수의 수신신호 강도를, 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점을 물표의 방위로서 검지함으로써, 수신신호 강도분포의 복수의 점으로부터 물표의 중심방위를 보다 정확하게 구할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포 중 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형에 적용했을 때, 그 근사 이등변 삼각형의 밑변이 빔의 메인 로브에 의해 발생하는 방위폭보다 짧은 경우에, 그 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 취급하지 않도록 처리함으로써, 사이드 로브에 의한 수신신호 강도분포로부터 잘못해서 물표의 중심방위가 검지되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 방위변화에 대한 수신신호를 강도분포의 복수의 수신신호 강도를, 한쪽의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점을 물표의 방위로서 검지함으로써, 수신신호 강도분포의 복수의 점으로부터 물표의 중심방위를 보다 정확하게 구할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위의 소정의 피크 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측의 복수의 방위에서의 수신신호 강도에 기초해서 수신신호 강도분포의 형상을 이등변 삼각형에 적용했을 때의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하도록 한 것에 의해, 물표로부터의 반사파에 기인해서 발생하는 수신신호 강도분포에 나타나는 산 모양의 패턴이 소정의 탐지 방위각도 범위 내의 양단 부근에 존재하더라도, 물표의 중심방위를 검지할 수 있게 된다. 그 결과, 상기 탐지 방위각도 범위 내의 거의 전각도 범위에 걸쳐서 물표의 중심방위를 검지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 수신신호의 최대값을 나타내는 방위가, 탐지 방위각도 범위의 단(좌측 또는 우측)이었던 경우라도, 그 최대값이 얻어진 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측의 방위에서의 신호 강도를, 이등변 삼각형의 2개의 빗변상의 점으로 간주할 수 있는 경우에는, 그 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지한다. 그 때문에, 탐지 방위각도 범위의 단부 부근에서도 물표의 중심방위를 정확하게 검지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 2개의 물표가 빔의 방위폭보다 방위방향에 근접해 있을 때, 그들 물표로부터의 반사파에 의해 발생하는 수신신호 강도분포로서는 2개의 산 모양이 부분적으로 포개진 분포가 얻어지지만, 본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포의 방위방향의 퍼짐이 빔의 방위폭보다 넓을 때, 상술한 한쪽의 빗변상의 점에 상당하는 수신신호 강도로부터 구한 방위에 존재하는 물표에 의해 발생하는 근사 이등변 삼각형분의 분포를 수신신호 강도분포에서 빼도록 하였으므로, 남은 다른 물표에 기인해서 발생하는 수신신호 강도분포를 추출할 수 있게 된다. 그 결과, 빔의 방위폭보다 근접해 있는 2개의 물표에 대해서도 각각의 중심방위를 검지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 수신신호 강도분포 검출수단이 빔의 중심방위를 탐지 방위각도 범위 내에서 변화시키고, 물표 중심방위 검지수단이 빔의 탐지 방위각도 범위 내에서의 중심방위에 따라 피크 검출용 방위폭을 변화시킴으로써, 빔의 중심방위가 변화하는 것에 따라 빔의 방위폭이 변화하더라도 물표의 중심방위를 고정밀도로 검지할 수 있게 된다.

도 1은 제1의 실시형태에 따른 레이더의 신호계의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 안테나, 빔 및 물표의 위치관계의 예를 나타내는 도면이다.

도 3은 동(同) 레이더의 상승 변조구간과 하강 변조구간에 발생하는 비트(beat) 신호의 주파수차의 예를 나타내는 도면이다.

도 4는 돌출부 그룹의 방위방향의 신호 강도분포의 예를 나타내는 도면이다.

도 5는 동 레이더의 처리순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 6은 도 5에 있어서의 단계 S10의 처리순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 7은 수신신호 강도분포와 근사 이등변 삼각형과의 관계를 나타내는 도면 이다.

도 8은 빔 방위와 수신신호 강도분포의 형상 변화의 예를 나타내는 도면이다.

도 9는 제2의 실시형태에 따른 레이더의 물표 중심방위 검지방법을 나타내는 도면이다.

도 10은 동 물표 중심방위 검지의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 11은 제3의 실시형태에 따른 수신신호 강도분포와 근사 이등변 삼각형과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 12는 제4의 실시형태에 따른 레이더의 물표 중심방위 검지방법을 나타내는 도면이다.

도 13은 동 물표 중심방위 검지의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 14는 제5의 실시형태에 따른 레이더의 물표 중심방위 검지방법을 나타내는 도면이다.

도 15는 제6의 실시형태에 따른 레이더의 물표 중심방위 검지방법을 나타내는 도면이다.

도 16은 제7의 실시형태에 따른 수신신호 강도분포와 근사 이등변 삼각형과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 17은 제8의 실시형태에 따른 메인 로브, 사이드 로브 및 물표의 위치관계의 예를 나타내는 도면이다.

도 18은 메인 로브와 사이드 로브에 의한 수신신호 강도분포의 형상의 차이 를 나타내는 도면이다.

도 19는 제9의 실시형태에 따른 레이더에 대한 2개의 물표의 위치관계의 예를 나타내는 도면이다.

도 20은 동(同) 관계에 의해 발생하는 수신신호 강도분포의 예를 나타내는 도면이다.

도 21은 한쪽의 물표의 중심방위를 검지하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 22는 다른쪽의 물표의 중심방위를 검지하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 23은 동 레이더의 물표 중심방위 검지방법을 나타내는 플로우차트이다.

<부호의 설명>

IL : 근사 이등변 삼각형

IB : 근사 이등변 삼각형의 밑변(방위폭)

IH : 근사 이등변 삼각형의 높이

Td : 근사 이등변 삼각형의 정점방위(물표의 중심방위)

DL : 수신신호 강도분포

DW : 중심방위 검출용 방위폭

IS : 근사 이등변 삼각형의 빗변

제1의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 1∼도 8을 참조해서 설명한다.

도 1은 레이더의 전체의 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서, VCO(1)는 DA 컨버터(11)로부터 출력되는 제어전압에 따라 발진 주파수를 변화시킨다. 아이솔 레이터(2)는 VCO(1)로부터의 발진신호를 커플러(3)측에 전송하고, VCO(1)에 반사신호가 입사하는 것을 저지한다. 커플러(3)는 아이솔레이터(2)를 경유한 신호를 서큘레이터(4)측에 전송함과 아울러, 소정의 분배비로 송신신호의 일부를 로컬신호(Lo)로서 믹서(6)에 제공한다. 서큘레이터(4)는 송신신호를 안테나(5)측에 전송하고, 또한, 안테나(5)로부터의 수신신호를 믹서(6)에 제공한다. 안테나(5)는 VCO(1)의 FM변조된 연속파의 밀리미터파 빔을 송신하고, 동(同) 방향으로부터의 반사신호를 수신한다. 또한, 그 빔의 방향을 탐지 각도 범위에 걸쳐서 주기적으로 변화시킨다.

믹서(6)는 커플러(3)로부터의 로컬신호(Lo)와 서큘레이터(4)로부터의 수신신호를 믹싱해서 중간 주파신호(IF)를 출력한다. IF 증폭회로(7)는 그 중간 주파신호를 거리에 따른 소정의 게인으로 증폭한다. AD 컨버터(8)는 그 전압신호를 디지털 데이터로 변환해서 DSP(9)에 제공한다. DSP(9)는 A/D 컨버터(8)에 의해 변환된 디지털 데이터를 적어도 1스캔분(소정의 탐지 각도 범위 내에서의 복수개의 빔 주사분)만큼 일시 축적하고, 후술하는 처리에 의해, 안테나를 중심으로 하는 물표의 방위, 물표까지의 거리, 및 안테나에 대한 물표의 상대속도를 산출한다. 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)(10)은 D/A 컨버터(11)에 대해서 VCO(1)의 변조용 데이터를 순차 제공하고, VCO(1)의 발진 주파수를 삼각파 형상으로 연속해서 FM 변조시킨다. 또한 스캔기구(12)에 대해서 안테나(5)의 지향방향을 변경시키기 위한 처리를 행한다. 또한 VCO(1)에 대한 변조신호의 타이밍과 안테나(5)의 지향방위에 관한 데이터를 DSP(9)에 제공한다.

상기 DSP(9)는 A/D 컨버터(8)에 의해 변환된 디지털 데이터를 입력하고, 주 파수 스펙트럼을 구하기 위한 FFT 연산처리부(91), 그 주파수 스펙트럼으로부터 주파수축상의 피크위치를 검출하는 돌출부 검출 처리부(92), 검출한 물표의 중심방위를 검지하기 위한 방위산출 처리부(93), 및 그 물표까지의 거리와 상대속도를 산출하는 처리부(94)를 구비하고 있다.

도 2는 물표인 차량, 안테나, 및 빔의 위치관계에 대해서 나타내고 있다. 여기에서 b－n∼b0∼b＋n은 각각 안테나(5)에 의한 탐지용 전파의 빔이며, 탐지 방위각도 범위에 걸쳐서 안테나(5)의 지향방향을 변화시킴으로써 빔을 주사한다.

도 3은 물표까지의 거리와 상대속도에 기인하는, 송신신호와 수신신호의 주파수 변화의 어긋남의 예를 나타내고 있다. 송신신호의 주파수 상승시에 있어서의 송신신호와 수신신호와의 주파수차가 업비트(upbeat)의 주파수(fBU)이고, 송신신호의 주파수 하강시에 있어서의 송신신호와 수신신호와의 주파수차가 다운비트(downbeat)의 주파수(fBD)이다. Δf는 주파수 편위폭(偏位幅)이다. 이 송신신호와 수신신호의 삼각파의 시간축상의 어긋남(시간차)이 안테나로부터 물표까지의 전파의 왕복시간에 상당한다. 또한, 송신신호와 수신신호의 주파수축상의 어긋남이 도플러(Doppler) 시프트량이며, 이것은 안테나에 대한 물표의 상대속도에 기인해서 발생한다. 이 시간차와 도플러 시프트량에 의해 업비트(fBU)와 다운비트(fBD)의 값이 변화한다. 즉, 이 업비트와 다운비트의 주파수를 검출함으로써, 레이더로부터 물표까지의 거리 및 레이더에 대한 물표의 상대속도를 산출한다.

도 4는 방위별 주파수 스펙트럼을 방위방향으로 늘어놓은 예를 나타내고 있다. 도 4A는 방위가 다른 빔마다의 상승 변조구간에서의 비트 신호의 주파수 스펙 트럼에 나타나는 돌출부의 피크 주파수를 나타내는 도면, 도 4B는 하강 변조구간에서의 비트 신호의 주파수 스펙트럼에 나타나는 돌출부의 피크 주파수를 나타내는 도면이다. 여기에서 가로축에 빔 방위, 세로축에 주파수 스펙트럼에 포함되는 돌출부의 주파수를 채택해서 직각 좌표로 나타내고 있다.

이 예에서는, 도 4A에 나타내는 바와 같이 상승 변조구간에서, 빔 방위방향 및 주파수 방향에 각각 소정 형상으로 분포하는 돌출부 그룹(Gu1, Gu2)이 발생하고 있다. 또한, 도 4B에 나타내는 바와 같이 하강 변조구간에서도 빔 방위방향 및 주파수 방향에 각각 소정 형상으로 분포하는 돌출부 그룹(Gd1, Gd2)이 발생하고 있다.

이 도 4에서는, 주파수 스펙트럼에 포함되는 돌출부의 위치만을 검은 동그라미로 나타내었으나, 그 강도(수신신호 강도)의 분포는 방위방향으로 산 모양의 형상을 이룬다.

여기에서, 상승 변조구간과 하강 변조구간에 각각 나타나는 복수의 돌출부 그룹 중 어느 돌출부 그룹끼리가 짝(pair)이 될지, 즉 동일 물표로부터의 반사에 기인해서 발생한 그룹인지의 판정(페어링(pairing))을 행한다.

그리고, 짝이 되는 2개의 그룹의 상승 변조구간에서의 주파수와 하강 변조구간에서의 주파수에 기초해서, 물표까지의 거리와 상대속도를 구한다.

도 5는 도 1에 나타낸 DSP(9) 및 MCU(10)의 처리순서를 나타내는 플로우차트이다. 우선, 스캔기구(12)의 제어에 의해, 빔을 초기방위로 향하게 한다(S1). 그 상태에서, A/D 컨버터(8)에 의해 변환된 비트 신호의 디지털 데이터를 소정의 샘플 링수만큼 취득하고, 그것에 대해 FFT 처리한다(S2→S3).

계속해서, 주파수 스펙트럼의 신호 강도가 주파수축상에서 돌출하는 부분을 검출하고, 그 피크 주파수 및 피크 주파수에 있어서의 신호 강도를 추출한다(S4).

그 후, 인접하는 (전회의) 빔 방위에 있어서 추출한 피크 주파수 및 그 신호 강도를 참조해서, 이번의 빔 방위에 있어서의 피크 주파수와, 그 신호 강도를 어느 그룹에 넣을지를 판정한다(S5). 즉, 피크 주파수의 주파수차가 일정 주파수 이내인 것을 그룹핑(grouping)한다.

그 후, 빔 방위를 빔 1개분 변위시키고, 동일한 처리를 행한다(S6→S7→S2→…).

이상의 처리를 최종 빔까지 반복해서 행함으로써, 방위방향으로 소정 폭 넓어지는 탐지범위에 대해서, 상승 변조구간과 하강 변조구간에 대한 빔 방위마다의 피크 주파수 스펙트럼을 구한다.

계속해서, 각 그룹의, 대표 방위, 대표 피크 주파수, 대표 신호 강도, 방위방향의 신호 강도분포를 구한다(S8). 예를 들면 빔 방위방향과 주파수축방향으로 넓어지는 그룹의 중심방위를 대표 방위로 하고, 그 방위에 있어서 주파수축상으로 넓어지는 주파수 범위의 중심을 대표 피크 주파수로 하며, 그 대표 피크 주파수에 있어서의 신호 강도를 대표 신호 강도로 한다. 또한, 그룹의 대표 주파수에 있어서의 방위방향의 신호 강도변화를 수신신호 강도분포의 데이터로서 구한다.

그 후, 각 그룹의 중심방위를 후술하는 방법에 의해 구한다(S10). 그리고 물표까지의 거리와 함께 정확하게 구한 물표의 중심방위의 데이터를 후단 시스템에 출력한다(S11).

도 7은 소정 거리에 있어서의 업비트 신호 또는 다운비트 신호에 대한 수신신호 강도의 빔 방위방향의 분포의 예를 나타내고 있다. 여기에서 가로축은 빔의 중심방위이며, 수신신호 강도분포 중 산 모양으로 돌출하는 범위에 대해서 나타내고 있다. 세로축은 수신신호 강도의 피크값을 1로서 정규화한 수신신호 강도이다. 도면 중의 동그라미 표시는 각 빔 방위에 있어서의 수신신호 강도를 나타내고 있다. 이들 복수의 동그라미 표시로 나타내는 점을 연결하는 곡선(DL)이 방위방향의 수신신호 강도의 분포이다. 이 수신신호 강도분포(DL)는 밑변의 방위폭(IB), 높이(IH)로 하는 이등변 삼각형(IL)으로 근사할 수 있다. 이하 이 이등변 삼각형(IL)을 근사 이등변 삼각형이라고 말한다. 이 근사 이등변 삼각형(IL)의 밑변의 방위폭(IB)은 이 물표까지의 거리에 있어서의 빔의 방위폭과 물표의 방위폭에 의해 정해진다. 즉 물표의 방위방향의 폭이 넓을수록 IB는 넓어지고, 빔의 방위방향의 폭이 넓을수록 IB는 넓어진다. 그러나, 물표의 방위폭으로서 채택할 수 있는 폭은 한정되어 있다. 예를 들면 차재용 밀리미터파 레이더이면, 차량이 탐지해야 할 물표이다. 그 때문에, 근사 이등변 삼각형(IL)의 밑변의 방위폭(IB)은 이 물표까지의 거리에 있어서의 빔의 방위폭에 의해 정할 수 있다.

또한, 동일 사이즈의 물표이더라도 레이더의 안테나로부터의 거리가 가까워질수록 물표의 방위폭은 커지고, 멀어질수록 물표의 방위폭은 좁아진다. 그러나, 탐지해야 할 물표의 거리 범위는 한정되어 있다. 예를 들면 차재용 밀리미터파 레이더이면, 10[m]보다 먼곳의 차량을 탐지 대상으로 하는 경우가 많다. 그 때문에, 상기 근사 이등변 삼각형(IL)의 밑변의 방위폭(IB)은 물표까지의 거리에도 의하지 않고 빔의 방위폭으로부터 정해지는 일정값으로 할 수 있다.

한편, 수신신호 강도의 절대값은 물표의 크기와 반사계수에 비례하고, 물표까지의 거리의 2승에 반비례하지만, 수신신호 강도의 피크값을 1로서 정규화하면, 근사 이등변 삼각형(IL)의 밑변의 방위폭(IB)은 빔의 방위폭에 의해서만 정해진다. 단, 도 7에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 수신신호 강도분포(DL)의 피크를 1로서 정규화한 것처럼 나타내고 있다.

그런데, 도 6은 도 5의 단계 S10에서의 물표의 중심방위를 검지하기 위한 처리순서를 플로우차트로서 나타내고 있다. 우선 탐지 가능한 거리 범위의 각 거리마다 거의 동일 거리에 있어서의 수신신호 강도분포를 구한다(S111). 계속해서 각 거리마다 수신신호 강도가 피크가 되는 방위를 검출한다(S112). 도 7에 나타낸 예에서는 수신신호 강도가 피크를 나타내는 빔 방위(A3)가 검출된다. 그 후, 피크 방위로부터 소정 개수 떨어진 빔의 수신신호 강도와 근사 이등변 삼각형의 밑변의 방위폭에 의해 물표의 중심방위를 산출한다(S113). 도 7에 나타낸 예에서는, 피크 방위(A3)로부터 중심방위 검출용 방위폭(DW)만큼 떨어진 빔의 수신신호 강도(L1, L5)를 추출하고, 다음의 식에 의해 근사 이등변 삼각형(IL)의 중심방위(Td)를 물표의 중심방위로서 구한다.

도 7에 있어서 각각 해칭(hatching)으로 나타낸 높이(L1과 L5)의 2개 직각 삼각형의 밑변의 합계의 길이는, 근사 이등변 삼각형의 밑변 길이(IB)에서 (A5－A1)분을 뺀 것이 되며, 이 2개의 삼각형은 세로축에 대칭인 닮은꼴이므로, 높이 (L1)의 직각 삼각형의 밑변 길이는 {IB－(A5－A1)}L1/(L1＋L5)가 된다.

물표의 중심방위(Td)는 A1에서 상기 밑변 길이를 뺀 것에, 근사 이등변 삼각형의 밑변(IB)의 절반의 길이를 더한 것이 되므로,

Td＝A1＋IB/2－{(IB－A5＋A1)L1}/(L1＋L5) …(1)

로 나타난다.

여기에서,

A1＝－2.0°

A2＝－1.0°

A3＝0°

A4＝1.0°

A5＝2.0°

IB＝6.2°

L1＝0.27

L5＝0.51

로 하면, 물표 방위(Td)는 0.33°가 된다. 이렇게 해서, 빔의 폭보다 높은 분해능으로, 또한 방위방향의 샘플링 간격보다 높은 분해능으로 물표의 중심방위를 검지할 수 있다.

도 8은 물표의 크기, 물표까지의 거리를 동일 조건으로 하고 빔의 중심방위를 변화시켰을 때의 수신신호 강도분포의 변화를 나타내고 있다. 단, 도면에 있어서의 가로축은 일차 방사기의 유전체 렌즈에 대한 상대위치를 취하고 있다. 일차 방사기는 유전체 렌즈의 초점면 내를 유전체 렌즈의 광축에 대해서 거의 수직인 직선을 따른 방향 또는 곡선을 따른 방향을 이동하지만, 광축에서 멀어질수록 유전체 렌즈의 코마수차의 영향에 의해, 빔의 방위방향의 폭 또는 그것에 수직인 방향의 폭이 넓어지므로, 빔의 중심방위가 정면에서 멀어질수록 빔폭이 넓어짐과 아울러 수신신호 강도의 피크값은 상대적으로 저하한다. 따라서 상기 피크 방위에 따라 근사 이등변 삼각형의 밑변(방위폭)(IB)을 정하기 위한 빔의 방위폭을 변화시키면, 수신신호 강도분포에 나타나는 산 모양의 패턴의 이등변 삼각형에의 근사(산 모양의 패턴에 대한 이등변 삼각형의 매칭)를 보다 고정밀도로 행할 수 있다. 또한, 이 빔의 중심방위에 의한 수신신호 강도의 변동에 따라 중심방위 검출용 방위폭(DW)을 적절히 변경하도록 해도 좋다.

한편, 상기 근사 이등변 삼각형의 밑변(방위폭)(IB)을 정하기 위한 빔의 방위폭과 중심방위 검출용 방위폭(DW)을 식의 연산에 의해 산출해도 좋고, 미리 테이블로서 작성해 두고, 그 테이블 참조에 의해 구하도록 해도 좋다.

다음으로, 제2의 실시형태에 따른 레이더에 대해서 도 9·도 10을 기초로 설명한다.

제1의 실시형태와 다른 것은 물표의 중심방위를 검지하기 위한 처리내용이다. 도 7에 나타낸 예에서는 수신신호 강도분포로부터 구한 피크 방위(A3)를 중심으로 해서 중심방위 검출용 방위폭(DW)만큼 떨어진 2개의 빔에서의 수신신호 강도를 기초로, 근사 이등변 삼각형의 정점방위를 구하였으나, 이 도 9에 나타내는 예에서는, 상기 중심방위 검출용 방위폭(DW)으로서 3가지의 중심방위 검출용 방위폭 (DW1, DW2, DW3)을 정하고, 각각의 방위폭만큼 피크 방위에서 떨어진 빔에서의 수신신호 강도를 기초로 중심방위를 검지한다.

도 10은 제1의 실시형태에 있어서의 도 5의 단계 S10의 처리순서를 나타내는 플로우차트이다. 우선, 탐지 가능한 거리 범위의 각 거리마다 거의 동일 거리에 있어서의 수신신호 강도분포를 구한다(S111). 계속해서 각 거리마다 수신신호 강도가 피크가 되는 방위(A3)를 검출한다(S112). 그리고, 중심방위 검출용 방위폭(DW)으로서 3가지의 중심방위 검출용 방위폭(DW1, DW2, DW3)을 정하고, 각각의 방위폭만큼 피크 방위에서 떨어진 빔에서의 수신신호 강도를 구하며, 각각의 방위폭만큼 피크 방위에서 떨어진 빔에서의 수신신호 강도를 기초로 근사 이등변 삼각형의 정점방위를 구한다(S113'). 그 후, 그들의 정점방위를 가중 평균한 값을 물표의 중심방위로서 검지한다.

구체적으로는 중심방위 검출용 방위폭(DW1, DW2, DW3)으로 했을 때의 각각에 대해서 (1)식을 기초로 물표의 중심방위(Td1, Td2, Td3)를 각각 산출하고, 그들의 가중 평균에 의해 최종적으로 물표의 중심방위를 산출한다. 여기에서 중심방위 검출용 방위폭을 작게 설정할수록, 피크 방위 부근의 수신신호 강도를 기초로 중심방위를 산출하게 되므로, 중심방위를 검지하기 위한 신뢰성이 높은 것으로 간주한다. 즉, 중심방위(Td1, Td2, Td3)의 가중 평균의 무게를 각각 Wd1, Wd2, Wd3로 하면,

Td＝(Wd1·Td1＋Wd2·Td2＋Wd3·Td3)/(Wd1＋Wd2＋Wd3) …(2)

의 연산에 의해 구한다. 여기에서 각 무게는 Wd1＞Wd2＞Wd3의 관계로 한다.

도 9에 나타낸 예에서는 중심방위 검출용 방위폭을 3가지로 정하였으나, 이 것을 더욱 증가시켜도 좋다. 또한, 수신신호 강도분포의 전체 형상을 중시해서 수신신호 강도분포와 근사 이등변 삼각형과의 매칭을 행하는 경우에는, 피크 방위로부터 어느 정도 떨어진 빔 방위에서의 수신신호 강도를 기초로 한 중심방위의 무게를 증가시켜서, 중심방위 검출용 방위폭이 그것보다 좁을수록, 및 그것보다 넓을수록 그 무게를 저하하도록 가중 평균의 무게를 설정해도 좋다.

다음으로, 제3의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 11을 참조해서 설명한다.

도 11은 소정 거리에 있어서의 업비트 신호 또는 다운비트 신호에 대한 수신신호 강도의 빔 방위방향의 분포의 예를 나타내고 있다. 여기에서 가로축은 빔의 중심방위이고, 수신신호 강도분포 중 산 모양으로 돌출하는 범위에 대해서 나타내고 있다. 각 빔 방위의 수신신호 강도는 도 7의 경우와 동일하다.

제1·제2의 실시형태에서는, 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두는 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌우의 방위에 있어서의 수신신호 강도와 빔의 방위폭에 기초해서 물표의 중심방위를 검지하도록 하였으나, 이 제3의 실시형태에서는, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측의 방위 중 수신신호 강도가 큰 쪽의 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서 물표의 중심방위를 검지한다. 즉, 도 11에 나타낸 예에서는, 피크 방위(A3)에 인접하는 2개의 방위(A2, A4) 중 수신신호 강도가 큰 빔 방위(A4)의 수신신호 강도와, 피크 방위(A3)의 수신신호 강도(L3)를 추출하고, 다음의 식에 의해 근사 이등변 삼각형 (IL)의 중심방위(Td)를 물표의 중심방위로서 구한다.

Td＝A3＋IB/2－{(IB－A4＋A3)L3}/(L3＋L4) …(3)

이 (3)식의 도출은 (1)식의 경우와 동일하다.

다음으로, 제4의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 12·도 13을 참조해서 설명한다.

제1∼제3의 실시형태에서는, 빔의 방위폭에 의해 정해지는 방위폭을 근사 이등변 삼각형의 밑변으로서 정하였으나, 이 제4의 실시형태에서는, 근사 이등변 삼각형의 2개의 빗변상의 점으로부터 근사 이등변 삼각형의 정점방위를 구하고, 그 방위를 물표의 중심방위로서 검지한다.

도 13은 제1의 실시형태에 있어서의 도 5의 단계 S10의 처리순서를 나타내는 플로우차트이다. 우선, 탐지 가능한 거리 범위의 각 거리마다 거의 동일 거리에 있어서의 수신신호 강도분포를 구한다(S111). 계속해서 각 거리마다 수신신호 강도가 피크가 되는 방위(A3)를 검출한다(S112). 그리고, 그것에 인접하는 방위방향의 좌우의 4개의 빔에 있어서의 수신신호 강도(L1, L2, L4, L5)를 각각 구한다. 그리고, 이 4점을 근사 이등변 삼각형의 2개의 빗변상의 점으로 하는, 그 근사 이등변 삼각형의 정점의 방위를 물표의 중심방위(Td)로서 산출한다.

여기에서,

A1＝－2.0°

A2＝－1.0°

A3＝0°

A4＝1.0°

A5＝2.0°

L1＝0.27

L2＝0.65

L4＝0.90

L5＝0.51

로 하고, 세로축을 수신신호 강도(L), 가로축을 빔 방위(a)로 나타내면, 근사 이등변 삼각형(IL)의 좌측의 빗변의 직선은 L＝0.38a＋1.02로 나타난다. 마찬가지로 근사 이등변 삼각형(IL)의 우측의 빗변의 직선은 L＝－0.39a＋1.29로 나타난다. 이것에 의해, 이 2개의 직선이 교차하는 근사 이등변 삼각형(IL)의 정점방위는 a＝0.34°가 되고, 물표의 중심방위는 0.34°로서 구해진다.

한편, 도 12에 나타낸 예에서는, 피크 방위(A3)를 중심으로 해서 방위방향으로 순서대로 인접하는 4개의 빔 방위(A2, A1, A4, A5)에 대하여 각각의 수신신호 강도를 추출하였으나, 근사 이등변 삼각형의 2개의 빗변상의 점으로 하는 빔 방위는 이것에 한하지 않으며, 예를 들면 피크 방위로부터 2개 옆의 빔과 3개 옆의 빔과의 2점이나, 1개 옆의 빔과 3개 옆의 빔과의 2점을 추출해도 좋으며, 1개 옆에서 n개 옆까지의 임의의 복수의 빔 방위에서 얻어진 수신신호 강도로부터 최소이승법 등에 의해 근사 직선을 구하고, 그 2개의 근사 직선의 교점을 물표의 중심방위로서 산출하도록 해도 좋다.

다음으로, 제5의 실시형태에 따른 레이더에 대해서 도 14를 기초로 설명한 다.

제1∼제4의 어떠한 실시형태에서도, 2개 또는 2개 이상의 빔 방위에 있어서의 수신신호 강도의 점이 2개의 빗변상에 위치하도록 이등변 삼각형을 구하고, 그 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 중심방위(Td)를 물표의 중심방위로서 구하도록 하였다. 그러나 이 제6의 실시형태에서는, 이등변 삼각형의 한쪽의 빗변만 사용해서, 그 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 중심방위(Td)를 물표의 중심방위로서 구한다.

도 14에 있어서, 최대값을 나타내는 방위(A3)에 있어서의 수신신호 강도(L3)와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 우측(이 예에서는 1개 우측 옆)의 방위(A4)의 수신신호 강도(L4)와 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측(이 예에서는 1개 좌측 옆)의 방위(A2)의 수신신호 강도(L2)를 비교하고, 수신신호 강도가 작은 쪽의 점과, 수신신호 강도가 최대값이 되는 점이 이등변 삼각형의 한쪽의 빗변상에 위치하고, 밑변(방위폭)이 IB인 이등변 삼각형(IL)을 구한다.

한편, 최대값을 나타내는 방위로부터 우측의 방위(A4)의 수신신호 강도(L4)와 좌측의 방위(A2)의 수신신호 강도(L2)를 비교해서, 수신신호 강도가 작은 쪽의 방향으로 늘어서는 복수 점을 사용해도 좋다. 도 14에 나타낸 예에서는, 방위(A1)에 있어서의 수신신호 강도(L1)도 사용해서, L3, L2, L1의 복수의 점을 지나는 근사 직선이 이등변 삼각형의 한쪽의 빗변이 되도록, 그 이등변 삼각형을 구해도 좋다.

다음으로, 제6의 실시형태에 따른 레이더에 대해서 도 15를 기초로 설명한 다.

제1∼제4의 어떠한 실시형태에서도 탐지 방위 범위 내에 물표의 중심방위가 존재하고, 수신신호 강도분포에 산 모양의 패턴이 나타난 예를 나타내었으나, 물표의 중심방위가 탐지 방위 범위의 최단의 방위 또는 그것보다 외측에 존재하는 경우에는, 물표로부터의 반사파에 기인해서 발생하는 수신신호 강도분포의 산 모양의 패턴의 일부만이 탐지 방위범위 내에서의 수신신호 강도분포에 나타나게 된다. 이 제6의 실시형태에서는 그 경우에 대응해서 물표의 중심방위를 검지한다.

즉, 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 복수의 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점으로 하고, 빔의 방위폭에 의해 정해지는 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지한다. 도 15에 나타낸 예에서는, 빔 방위(A3)의 수신신호 강도(L3)와 빔 방위(A4)의 수신신호 강도(L4)에 기초해서 근사 이등변 삼각형(IL)의 정점방위(Td)를 물표의 중심방위로서 검지한다.

여기에서, 빔 방위 A3＝－10°, A4＝－9°로 하고, A3, A4의 각각에 있어서의 수신신호 강도 L3＝0.9, L4＝0.52로 하면, 근사 이등변 삼각형(IL)의 우측의 빗변의 직선은 L＝－0.38a－2.9로 나타나며, L＝0일 때의 a는 －7.6이고, 근사 이등변 삼각형(IL)의 밑변의 방위폭(IB)을 6.4°로 하면, 상기 －7.6에서 IB/2＝3.2를 빼서, 근사 이등변 삼각형(IL)의 정점방위(Td)를 －10.8°로서 산출한다. 이 예에서는 탐지 방위범위가 －10°에서 ＋10°이므로, 이렇게 해서 탐지 방위범위 외에 존재하는 물표의 중심방위를 검지할 수 있었던 것이 된다.

다음으로, 제7의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 16을 참조해서 설명한다.

도 15에 나타낸 예에서는, 물표의 중심방위가 탐지 방위각도 범위 외에 존재하는 경우에 대해서 나타내었으나, 탐지 방위각도 범위의 단(端)이 피크 방위가 되는 경우라도, 물표의 중심방위가 탐지 방위각도 범위 내에 존재하는 경우가 있다. 도 16은 그 경우에 대해서 나타내고 있다. 즉, 피크 방위(A3)의 수신신호 강도를 나타내는 점과, 그것에 인접하는 내측의 빔 방위(A4)의 수신신호 강도를 나타내는 점은 이등변 삼각형의 2개의 빗변상에 각각 존재하고 있다.

도 16에 있어서, 높이(L3)의 좌측의 직각 삼각형과 높이(L4)의 우측의 직각 삼각형에 착안해서, 우선 근사 이등변 삼각형의 정점방위가 A3에 동등한 경우를 생각하면, 우측의 직각 삼각형의 밑변은 IB/2－(A4－A3), 좌측의 직각 삼각형의 밑변은 IB/2이다. 또한 좌우의 2개의 직각 삼각형은 닮은꼴이므로, 다음의 관계가 성립한다.

L4/L3＝{IB/2－(A4－A3)}/(IB/2)

그리고 이등변 삼각형의 정점방위가 A3에서 어긋나더라도, 좌우의 직각 삼각형은 닮은꼴을 유지하므로, 도 16에 나타낸 바와 같이, 방위(A3)가 근사 이등변 삼각형의 좌측의 빗변에 존재하는지의 여부는 다음의 부등식을 만족하는지의 여부에 의해 판정할 수 있다.

L4/L3＞(IB/2－(A4－A3))/(IB/2) …(4)

이 조건을 만족하는 경우는, 제3의 실시형태에서 나타낸 바와 같이, (3)식에 기초해서 물표의 중심방위를 검지한다. 그리고, (4)식을 만족하지 않는 경우에는, 제6의 실시형태에서 나타낸 방법에 의해 물표의 중심방위를 검지한다.

다음으로, 제8의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 17·도 18을 참조해서 설명한다.

도 17은 레이더의 안테나에서 본 각 물표의 방위와 거리 및 안테나의 메인 로브와 사이드 로브와의 관계를 나타내고 있다. 안테나는 그 렌즈 안테나와 일차 방사기와의 관계로부터 메인 로브(ML)의 방위가 정해지고, 그것과 함께 메인 로브와는 다른 방향으로 사이드 로브(SL1, SL2)가 발생한다. 이 도 17은 물표 B가 존재하는 경우에 메인 로브(ML)에 의해 물표 B가 탐지되는 상태(물표 B로부터의 반사파가 수신되는 위치 관계)이며, 또한 사이드 로브(SL1)에 의해 물표 A에 대하여 빔이 송파(送波)되고, 그 반사파가 수신되는 상태를 나타내고 있다.

도 18은 사이드 로브(SL1)에 의한 물표 A의 수신신호 강도분포와, 물표 B가 존재하는 경우의 메인 로브(ML)에 의한 수신신호 강도분포를 포개서 나타내고 있다. 여기에서 DLs는 －9°방향에 존재하는 물표 A에 의한 수신신호 강도분포, DLm은 －2°방향에 물표 B가 존재할 때의 메인 로브(ML)에 의한 수신신호 강도분포이다.

수신신호 강도분포(DLs)의 각 방위의 수신신호 강도에 기초해, 제4의 실시형태(도 12에 나타낸 방법)에 기초해서 물표의 중심방위를 산출하면, 근사 이등변 삼각형(ILs)의 정점방위 －2.7°가 구해지지만, 물론 그 값은 실제의 물표 A의 방위 －9°와는 크게 동떨어진 값이 되어 버린다.

이 도 18에 나타낸 바와 같이, 빔의 방위폭은 메인 로브(ML)에 비해서 사이드 로브(SL)의 빔의 방위폭은 좁기 때문에, 물표의 방위폭이 동일하면 수신신호 강도분포로부터 구한 근사 이등변 삼각형의 밑변의 폭(방위폭)은 메인 로브에 의한 수신신호 강도분포(DLm)로부터 구한 근사 이등변 삼각형의 밑변보다 좁은 것이 된다. 이 관계를 이용해서, 잘못된 물표의 중심방위가 검지되지 않도록 처리한다.

구체적으로는, 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 복수의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 밑변의 방위폭을 구하고, 그것이 메인 로브에 의한 근사 이등변 삼각형의 밑변의 방위폭보다 짧은 경우에, 전자의 근사 이등변 삼각형을 구하는 기초가 된 수신신호 강도분포는 사이드 로브에 의한 것으로 간주하고, 그 근사 이등변 삼각형의 정점방위를 물표의 중심방위로서는 출력하지 않는다.

다음으로, 제9의 실시형태에 따른 레이더에 대해 도 19∼도 23을 참조해서 설명한다.

제1∼제8의 실시형태에서는, 단일의 물표에 의해 수신신호 강도분포에 단일의 산 모양의 패턴이 나타나는 예를 나타내었으나, 거의 동일 거리이며 또한 방위방향에 근접한 위치에 복수의 물표가 존재할 때, 각각의 물표에 대해서 중심방위를 검지하기 위한 처리를 행할 필요가 있다. 이 제9의 실시형태에서는 그 처리를 행한다.

도 19는 레이더와 그 전방의 2개의 물표 A, B와의 관계를 나타내고 있다. 또한 도 20은 그 경우의 수신신호 강도분포의 예를 나타내고 있다. 가령 도 19에 나 타낸 물표 A만이 존재하는 경우에는, 수신신호 강도분포는 DL1으로 나타내는 바와 같은 형상이 된다. 반대로, 물표 B만이 존재하는 경우에는, 수신신호 강도분포는 DL2로 나타내는 바와 같은 형상이 된다. 그리고 물표 A, B의 양방이 존재함으로써 얻어지는 수신신호 강도분포는 DL과 같이 붕괴한 쌍봉(雙峰) 형상의 산 모양 패턴이 된다.

도 23은 이 제9의 실시형태에 따른 레이더에서의 물표의 중심방위를 검지하기 위한 처리순서를 나타내는 플로우차트이다. 우선, 탐지 가능한 거리 범위의 각 거리마다 거의 동일 거리에 있어서의 수신신호 강도분포를 구한다(S111). 계속해서 각 거리마다 수신신호 강도가 피크가 되는 방위를 검출한다(S112). 그 후, 수신신호 강도분포(DL)의 소정의 문턱값에서의 방위 범위에 대한 피크 방위의 치우침을 검출한다(S116). 이 예에서는 도 20에 나타낸 바와 같이, 소정의 문턱값에서의 방위 범위(DB)의 중앙보다 피크 방위(Ap)는 좌측방향으로 치우쳐 있다.

계속해서, 이 치우쳐 있는 측의 수신신호 강도분포(DL)의 경사에 매칭하는 근사 이등변 삼각형으로부터, 한쪽의 물표의 중심방위를 검지한다(S117). 도 21은 그 예를 나타내고 있다. 여기에서 수신신호 강도분포(DL)의 좌측의 경사에 좌측의 빗변이 매칭하는 근사 이등변 삼각형(IL1)을 구한다. 이 빗변의 기울기와 상기 근사 이등변 삼각형(IL1)의 밑변의 1/2의 방위 범위(IB2/2)로부터 상기 근사 이등변 삼각형의 정점방위(Td1)를 구한다. 이 방위(Td1)가 도 19에 나타낸 물표 A의 방위이다.

계속해서, 수신신호 강도분포(DL)에서 상기 근사 이등변 삼각형(IL1)의 분포 를 뺌으로써, 다른 한쪽의 물표로부터의 반사파에 기인하는 수신신호 강도분포를 구한다(S118). 도 22A는 그 예를 나타내고 있다. 본래의 수신신호 강도분포(DL)에서 근사 이등변 삼각형(IL1)의 분포를 뺌으로써 새로운 수신신호 강도분포(DL2')를 구한다. 한편, 도 20에 나타낸 물표 A, B에 의한 각각의 수신신호 강도분포(DL1과 DL2)는 반드시 동위상으로 포개져 있는 것은 아니므로, 실제로 구해지는 수신신호 강도분포(DL)는 DL1과 DL2의 단순한 덧셈이 아니다. 그러나 개략적으로는 그 덧셈으로서 취급할 수 있다.

그 후, 수신신호 강도분포(DL2')의 경사에 매칭하는 근사 이등변 삼각형으로부터 또 하나의 물표의 중심방위를 검지한다(S119). 도 22B는 그 예를 나타내고 있다. 즉, 새롭게 구한 수신신호 강도분포(DL2')의 한쪽의 경사부분에 매칭하는 근사 이등변 삼각형의 빗변(IS2)을 구하고, 이 IS2의 기울기와 근사 이등변 삼각형의 밑변의 방위폭(IB)의 1/2로부터 상기 근사 이등변 삼각형의 정점방위(Td2)를 물표의 중심방위로서 구한다.

이 근사 이등변 삼각형의 빗변은 앞서 구한 물표의 중심방위(Td1)로부터 먼 쪽의 경사부분에 매칭시킨다. 이것에 의해 본래의 수신신호 강도분포(DL)의 일부의 형상에 매칭시키게 되고, 즉, 물표 B로부터의 반사파에 기인해서 발생하는 수신신호 강도분포의 유효한 형상을 이용하게 되어, 물표 B의 중심방위를 고정밀도로 구할 수 있다.

한편, 상술한 예에서는, 거의 동일 거리이며 또한 방위방향으로 2개의 물표가 근접한 경우에 대해서 나타내었으나, 거의 동일 거리이며 또한 방위방향으로 3 개 이상의 물표가 존재하는 경우에 대해서도 동일한 방법을 적용한다. 즉, 도 23에 나타낸 처리에서 단계 S112∼S119를 반복함으로써, 중심방위를 검지한 물표에 대응하는 이등변 삼각형분의 분포를 수신신호 강도분포에서 순차 뺀다. 이것에 의해, 복수의 물표의 각 물표의 중심방위를 순차 검지한다.

Claims

소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표(物標)로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시켜서, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두고 소정의 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌우로 떨어져 위치하는 2개의 방위에 있어서의 수신신호 강도와 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제1항에 있어서, 상기 물표 중심방위 검지수단은 중심방위 검출용 방위폭을 복수 개로 정하고, 상기 복수의 중심방위 검출용 방위폭에 대한 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 각각 검출함과 아울러, 상기 검출된 각각의 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 가중 평균하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측으로 떨어져 위치하는 방위 중 수신신호 강도가 큰 쪽의 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위를 사이에 두고 소정의 중심방위 검출용 방위폭만큼 떨어져 좌우에 위치하는 복수의 방위에 있어서의 수신신호 강도에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 상기 복수의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표의 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제4항에 있어서, 상기 근사 이등변 삼각형의 밑변이 상기 빔의 메인 로브에 의한 상기 빔의 방위폭보다 짧은 경우에, 당해 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 취급하지 않도록 처리하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위에 있어서의 수신신호 강도(이하 '제1 수신신호 강도')와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 각각 소정의 중심방위 검출용 방위폭만큼 좌측 또는 우측으로 떨어져 위치하는 방위 중 수신신호 강도가 작은 방향의 1개 이상의 방위에 있어서의 수신신호 강도(이하 '제2 수신신호 강도')에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 상기 제1 수신신호 강도와 제2 수신신호 강도 중에서 선택된 2 이상의 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점들로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도 분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포 중, 최대값을 나타내는 방위의 수신신호 강도(이하 '제3 수신신호 강도)와, 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 1개 이상의 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)에 위치하는 1개 이상의 방위에 있어서의 1개 이상의 수신신호 강도(이하 '제4 수신신호 강도)에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 상기 제3 수신신호 강도와 제4 수신신호 강도 중에서 선택된 2 이상의 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점들로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
소정 방위를 중심으로 해서 그 좌우의 소정 방위폭으로 넓어지는 탐지용 전파의 빔을 송신하고, 물표로부터의 반사파를 수신함과 아울러, 상기 빔의 중심방위를 변화시킴과 아울러, 소정 단위각도마다 또한 소정 거리마다의 수신신호의 강도분포를 검출하는 수신신호 강도분포 검출수단과,

수신신호의 최대값을 나타내는 방위가 상기 빔의 탐지 방위각도 범위의 단(端)(좌측 또는 우측)이었던 경우에,

빔의 방위폭의 절반으로부터 중심방위 검출용 방위폭을 뺀 값을 상기 빔의 방위폭의 절반으로 나눈 값이, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도 분포 중 최대값을 나타내는 가장 외측의 방위에 있어서의 수신신호 강도(이하 '제5 수신신호 강도')를 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)으로 떨어져 위치하는 방위의 수신신호 강도(이하 '제6 수신신호 강도')로 나눈 값보다 작다고 하는 조건을 만족시킬 때, 상기 제5 수신신호 강도 및 상기 제6 수신신호 강도와, 상기 빔의 방위폭에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하고, 상기 2개의 수신신호 강도를 2개의 빗변상의 점으로 하는, 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하며,

상기 조건을 만족시키지 않을 때에, 상기 제5 수신신호 강도와 상기 최대값을 나타내는 방위로부터 1개 이상의 중심방위 검출용 방위폭만큼 내측(좌측 또는 우측)에 위치하는 1개 이상의 방위에 있어서의 1개 이상의 수신신호 강도(이하 '제7 수신신호 강도)에 기초해서, 상기 방위변화에 대한 수신신호 강도의 분포를 직각 좌표로 나타내었을 때, 상기 제5 수신신호 강도와 제7 수신신호 강도 중에서 선택된 2 이상의 수신신호 강도를 한쪽의 빗변상의 점들로 하고, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 근사 이등변 삼각형의 정점에 상당하는 방위를 물표의 중심방위로서 검지하는, 물표 중심방위 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제6항에 있어서, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포의 방위방향의 퍼짐이 상기 빔의 방위폭보다 넓을 때, 상기 물표 중심방위 검지수단에 의해 검지된 물표의 방위를 정점, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 빼는 수신신호 강도분포 수정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제9항에 있어서, 상기 수신신호 강도분포 수정수단은 중심방위가 검지된 물표에 대응하는 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 순차적으로 빼는 것을 특징으로 하는 레이더.
제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신신호 강도분포 검출수단은 상기 빔의 중심방위를 탐지 방위각도 범위 내에서 변화시키고, 상기 물표 중심방위 검지수단은 상기 대상 물표까지의 거리에 있어서의 수신신호 강도분포 중 최대값을 나타내는 방위에 따라 상기 중심방위 검출용 방위폭을 변화시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제7항에 있어서, 대상 물표까지의 거리에 있어서의 상기 수신신호 강도분포의 방위방향의 퍼짐이 상기 빔의 방위폭보다 넓을 때, 상기 물표 중심방위 검지수단에 의해 검지된 물표의 방위를 정점, 상기 빔의 방위폭을 밑변으로 하는 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 빼는 수신신호 강도분포 수정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.
제12항에 있어서, 상기 수신신호 강도분포 수정수단은 중심방위가 검지된 물표에 대응하는 이등변 삼각형분의 분포를 상기 수신신호 강도분포에서 순차적으로 빼는 것을 특징으로 하는 레이더.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 수신신호 강도분포 검출수단은 상기 빔의 중심방위를 탐지 방위각도 범위 내에서 변화시키고, 상기 물표 중심방위 검지수단은 상기 대상 물표까지의 거리에 있어서의 수신신호 강도분포 중 최대값을 나타내는 방위에 따라 상기 중심방위 검출용 방위폭을 변화시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이더.