(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送信周波数の電磁波を発生する発振器と、
前記発振器により発生された電磁波の電力を分配するパワーデバイダと、
前記パワーデバイダにより送信用に分配された電磁波を目標物体へ向けて送信するとともに、前記目標物体に反射された電磁波を受信する送受共用アンテナと、
前記パワーデバイダによりローカル発振用に分配された電磁波と前記送受共用アンテナにより受信された電磁波とをミキシングし、前記目標物体の相対速度に応じたビート信号を出力するミクサと、
送信時は前記送受共用アンテナを前記パワーデバイダに接続し、送信開始時から少なくともパルス時間幅だけ経過した時点の受信時は前記送受共用アンテナを前記ミクサに接続するスイッチと、
カットオフ周波数が前記パルス時間幅の逆数で、前記ビート信号をフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタから出力されたビート信号をデジタルに変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器からのデータに基づいて距離ゲート毎にサンプルされたデータを所定の数毎に加算してプリサム処理し、このプリサム処理の結果であるプリサムデータをＦＦＴ処理し、このＦＦＴ処理の結果であるスペクトルの周波数及び振幅情報から自車両と前記目標物体との間の距離及び相対速度を求める信号処理装置とを備えた車載用パルスレーダ装置であって、
前記信号処理装置は、前記プリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて１つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムする
ことを特徴とする車載用パルスレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理装置は、前記プリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて１つずつ距離ゲートをスライドさせる代わりに、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて２つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムする
ことを特徴とする請求項１記載の車載用パルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の車間距離測定用の車載用パルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置においては、小型船舶などの目標が航行する際に海面に発生する航行波浪からのレーダ反射波を目標からのレーダ反射波とともに検出し、これらの２つのレーダ反射波成分に基づいて目標の検出を実行するようにした。ＦＦＴ手段８は、コーナターンメモリ７に記憶されたデジタル信号をＦＦＴ（fast Fourier transform）変換し、目標のドップラ周波数を推定する。これにより、ドップラ周波数の違いに基づいて、目標である船舶などからのレーダ反射波が海面からのレーダ反射波より分離される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３２１３４９号公報（第３頁−第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は、膨大なデータをＦＦＴするので高コストで演算時間も長くなってしまい、車載用には不向きであるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、信号処理負荷を低減し、高性能で安価な車載用パルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車載用パルスレーダ装置は、所定の送信周波数の電磁波を発生する発振器と、前記発振器により発生された電磁波の電力を分配するパワーデバイダと、前記パワーデバイダにより送信用に分配された電磁波を目標物体へ向けて送信するとともに、前記目標物体に反射された電磁波を受信する送受共用アンテナと、前記パワーデバイダによりローカル発振用に分配された電磁波と前記送受共用アンテナにより受信された電磁波とをミキシングし、前記目標物体の相対速度に応じたビート信号を出力するミクサと、送信時は前記送受共用アンテナを前記パワーデバイダに接続し、送信開始時から少なくともパルス時間幅だけ経過した時点の受信時は前記送受共用アンテナを前記ミクサに接続するスイッチと、カットオフ周波数が前記パルス時間幅の逆数で、前記ビート信号をフィルタリングするフィルタと、前記フィルタから出力されたビート信号をデジタルに変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器からのデータに基づいて距離ゲート毎にサンプルされたデータを所定の数毎に加算してプリサム処理し、このプリサム処理の結果であるプリサムデータをＦＦＴ処理し、このＦＦＴ処理の結果であるスペクトルの周波数及び振幅情報から自車両と前記目標物体との間の距離及び相対速度を求める信号処理装置とを備えた車載用パルスレーダ装置であって、前記信号処理装置は、前記プリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて１つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムするものである。
【０００７】
この発明に係る車載用パルスレーダ装置は、前記信号処理装置が、前記プリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて２つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置（パルスドップラレーダ）の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、発振器（発振手段）１は、例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚの電磁波を発生する。この発振器１に接続されたパワーデバイダ２は、発振器１の電磁波の電力を分配し、送信アンプ３とミクサ８の両方に供給する。送信アンプ３は、パワーデバイダ２により送信用に分配された電磁波を増幅する。スイッチ４は、送信時には送受共用アンテナ５を送信アンプ３に接続し、受信時には送受共用アンテナ５を受信アンプ７に接続する送受切り替えスイッチである。なお、送信手段は、送信アンプ３、送受切り替えスイッチ４及び送受共用アンテナ５から構成されている。
【００１２】
また、同図において、受信アンプ７は、レーダから距離Ｒだけ離れた相対速度Ｖの目標物体６により、送信電磁波が反射されて帰ってきた電磁波を増幅する。受信アンプ７に接続されたミクサ８は、パワーデバイダ２によりＬＯ（ローカル発振）用に分配された電磁波と目標物体６の反射波とをミキシングし、目標物体６の相対速度Ｖに応じたビート信号を出力する。フィルタ９は、カットオフ周波数がほぼパルス時間幅の逆数となる。ＡＧＣアンプ１０は、反射波の受信電力に応じてゲインを調整できる。ＡＤ変換器１１は、ビート信号をデジタルに変換する。信号処理装置（信号処理手段）１２は、ＡＤ値により目標物体６の距離、相対速度を計算する。なお、受信手段は、送受共用アンテナ５、送受切り替えスイッチ４、受信アンプ７、ミクサ８、フィルタ９、ＡＧＣアンプ１０及びＡＤ変換器１１から構成されている。
【００１３】
つぎに、この実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、電磁波の送信動作を説明する。
【００１５】
発振器１から例えば送信周波数ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚの電磁波が出力される。その電磁波は、パワーデバイダ２を通過し、送信アンプ３により増幅される。送受切り替えスイッチ４は、送信アンプ３と送受共用アンテナ５を接続しているので、送信アンプ３により増幅された電磁波は送受切り替えスイッチ４を通過し、アンテナ５から空間に出力される。
【００１６】
つづいて、電磁波の受信動作を説明する。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のパルス信号の送受信を示すタイミングチャートである。また、図３は、この実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のビート信号を示す図である。また、図４は、この実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のビート周波数を示す図である。さらに、図５は、この実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。
【００１８】
電磁波送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ、例えば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）だけ経過した時点、またはマージン分だけパルス時間幅Ｔｇを拡大した時間で、送受信切り替えスイッチ４は、受信側に切り替わり、アンテナ５と受信アンプ７を接続する。
【００１９】
また、アンテナ５から空間に出力された電磁波は、距離Ｒだけ離れた相対速度Ｖの目標物体６から反射され、図２のように送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもってアンテナ５に入力される。
【００２０】
また、目標物体６が相対速度Ｖを持つとき、受信電磁波周波数は送信電磁波周波数ｆｔｘに対してｆｂだけドップラシフトしてアンテナ５に入力される。
【００２１】
アンテナ５で入力された電磁波は受信アンプ７により増幅され、ミクサ８によりパワーデバイダ２からのＬＯ用電磁波とミキシングされ、図２に示すドップラシフトｆｂに対応したビート信号を出力する。得られたビート信号はカットオフ周波数がパルス時間幅の逆数である３０ＭＨｚのフィルタ９を通過し、ＡＧＣ１０により増幅されてＡＤコンバータ１１に入力される。
【００２２】
ここで、ＡＤコンバータ１１に入力されたデータから信号処理装置１２が目標物体６の距離、相対速度を演算する方法を説明する。
【００２３】
例えば、速度分解能１ｋｍ／ｈ（Δｖ）を得たいとすると、送信周波数ｆｔｘ＝７６．５ＧＨｚよりドップラー周波数の分解能Δｆは、次の式（１）で表される。なお、送信周波数ｆｔｘの波長は、λと表す。
【００２４】
0003641628.tif 000002
【００２５】
式（１）で示すように、７．０６ｍｓの計測時間が必要となる。
【００２６】
例えば、レーダの最大検知距離が１５０ｍで、前回のパルスが受信されないだけの距離のマージンを考慮して最大計測距離を２６０ｍ程度にした場合、パルス繰り返し周期は３３．３ｎｓ×５２＝１．７μｓとなる。従って、速度分解能１ｋｍ／ｈを得るには、上記装置においてビート信号を図３のように距離ゲート毎にパルス４０９６発分を取得し、そのすべてのデータを距離ゲート毎にＦＦＴすると、図４に示すように、ある距離ゲートでドップラシフトｆｂが出力される。
【００２７】
ここで、距離、及び相対速度は、下記の式（２）及び（３）で計算できる。
【００２８】
距離＝ｔｇ×ｎ×Ｃ／２                                    式（２）
相対速度＝ｆｂ×Ｃ／２×ｆ０                              式（３）
【００２９】
なお、ｔｇは距離ゲート時間幅（パルス時間幅）、ｎ（＝１〜Ｎ）は距離ゲート番号、Ｃは光速、ｆｂはビート周波数、ｆ０は送信周波数（７６．５ＧＨｚ）である。
【００３０】
しかしながら、上記では距離ゲート毎に４０９６発のデータをＦＦＴすることは信号処理装置１２の負荷が大きすぎ、超高性能ＤＳＰ（digital signal processor）を使わざるを得ず高コストとなる。また、通常のＤＳＰを使用するとＦＦＴの演算処理時間が長くなり実現性がない。
【００３１】
上記問題点を解決するために、あるパルス回数毎にデータを加算しそのデータをＦＦＴすることにする。図５は、所定の距離ゲートｎ（＝１〜Ｎ）での４０９６回分のビート信号のサンプルデータを８データずつ加算（プリサム）し、プリサムデータ５１２点を作成してＦＦＴを行うことを示す図である。
【００３２】
また、例えば１６データずつ加算して２５６点のＦＦＴとしてもよい。
【００３３】
これにより、９割以上演算量を抑えることができる。すなわち、プリサム処理を行わない場合の演算量を１０割とすると、このプリサム処理を行う場合には１割以下の演算量で済む。また、プリサム処理を行ってもパルス積分回数としては変化しないので、レーダのＳ／Ｎは維持されることになる。
【００３４】
この実施の形態１では、ＦＦＴ処理の前にプリサム処理を実施することでレーダ検知性能を劣化させることなくＦＦＴ演算量を低減させることで、高性能で安価な車載用レーダが実現できる。また、別のレーダ、例えば飛翔体の検出を目的とするレーダに比べ、必要な距離、相対速度の計測範囲が狭いのでＦＦＴ点数を低減しても問題なく実現しやすい。
【００３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車載用パルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。また、図７は、この発明の実施の形態２に係る車載用パルスレーダ装置のパルス信号の送受信を示すタイミングチャートである。
【００３６】
図６において、４０９６回分のビート信号のサンプルデータをｎ番目とｎ＋１番目の距離ゲートの２つの距離ゲートのデータをまとめてパルス回数８回毎にデータを加算しそのデータをＦＦＴするものである。
【００３７】
また、例えば１６データずつ加算し２５６点のＦＦＴとしてもよい。
【００３８】
これにより、ＦＦＴ点数は上記実施の形態１と同一であるため、プリサム処理がない場合に比べ９割以上演算量を抑えることができる。すなわち、プリサム処理を行わない場合の演算量を１０割とすると、このプリサム処理を行う場合には１割以下の演算量で済む。
【００３９】
また、図７のようにビート信号のパルス幅が距離ゲートとほぼ同じで距離ゲート間に挟まった場合、フィルタ９の影響でビート信号のパルスの形が崩れるために、距離ゲート４及び距離ゲート５に受信ビート信号のエネルギーが分散され、それぞれの距離ゲートでの信号レベルが低下してしまう。
【００４０】
つまり、ビート信号が距離ゲートのどの位置に受信されるかによりＳ／Ｎが変化することがあったが、この実施の形態２によれば、どの位置に受信されても複数距離ゲートの信号を加算するので信号レベルおよびＳ／Ｎが変化しにくい。このためにスキャン方向ごとの振幅レベルを用いて測角処理を行う場合、測角精度が向上するなどの効果がある。
【００４１】
さらに、距離ゲート間にビート信号が挟まらないようパルス幅にマージンを持たせて距離ゲートよりパルス幅を広げた場合、各距離ゲートにまたがった信号を合成して積分できるのでＳ／Ｎが向上する効果がある。
【００４２】
ここでは隣り合う２つの距離ゲートのデータについて１つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムしたが、複数の距離ゲートのデータを１つずつスライドさせてプリサムしても良い。
【００４３】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車載用パルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。
【００４４】
図８において、４０９６回分のビート信号のサンプルデータをｎ番目とｎ＋１番目の距離ゲートのデータをまとめてパルス回数８回毎にデータを加算しそのデータをＦＦＴする。ただし、Ｎを１、３、５、・・・と奇数を選択したものである。
【００４５】
これにより、ＦＦＴ点数は上記実施の形態１と同一であるため、プリサム処理がない場合に比べ９割以上演算量を抑えることができる。すなわち、プリサム処理を行わない場合の演算量を１０割とすると、このプリサム処理を行う場合には１割以下の演算量で済む。
【００４６】
また、図７のようにパルス幅が距離ゲートとほぼ同じで距離ゲート間に挟まった場合、上記実施の形態２と同様に、Ｓ／Ｎが変化しにくい。また、パルス幅にマージンを持たせて距離ゲートよりパルス幅を広げた場合も、各距離ゲートにまたがった信号を合成して積分できるのでＳ／Ｎが向上する効果がある。
【００４７】
さらに、プリサム処理の負荷を上記実施の形態２に比べ、半分に減らすことができる。
【００４８】
これにより、プリサム処理負荷とＳ／Ｎ向上、Ｓ／Ｎの安定化のバランスよい信号処理が得られる。
【００４９】
ここでは、隣り合う２つの距離ゲートのデータを２つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムしたが、複数の距離ゲートのデータを複数ずつスライドさせてプリサムしても良い。
【００５０】
【発明の効果】
この発明に係る車載用パルスレーダ装置は、以上説明したとおり、ＦＦＴ処理の前のプリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて１つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムすることにより、レーダ検知性能を劣化させることなくＦＦＴ演算量を低減することができ、高性能で安価な車載用レーダが実現できるという効果を奏する。
【００５１】
この発明に係る車載用パルスレーダ装置は、以上説明したとおり、前記信号処理装置が、前記プリサム処理を、隣り合う２つの距離ゲートのデータについて２つずつ距離ゲートをスライドさせながらプリサムするので、レーダ検知性能を劣化させることなくＦＦＴ演算量を低減することができ、高性能で安価な車載用レーダが実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のパルス信号の送受信を示すタイミングチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のビート信号を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のビート周波数を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態２に係る車載用パルスレーダ装置のパルス信号の送受信を示すタイミングチャートである。
【図８】  この発明の実施の形態３に係る車載用パルスレーダ装置のプリサム処理を示す図である。
【符号の説明】
１  発振器、２  パワーデバイダ、３  送信アンプ、４  送受切り替えスイッチ、５  送受共用アンテナ、６  目標物体、７  受信アンプ、８  ミクサ、９  フィルタ、１０  ＡＧＣアンプ、１１  ＡＤ変換器、１２  信号処理装置。
【図１】
0003641628.tif 000003
【図２】
0003641628.tif 000004
【図３】
0003641628.tif 000005
【図４】
0003641628.tif 000006
【図５】
0003641628.tif 000007
【図６】
0003641628.tif 000008
【図７】
0003641628.tif 000009
【図８】
0003641628.tif 000010