(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、
前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、
前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、
前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、
前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、
前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データの中から必要なデータを選択する目標物体選択手段と
を備え、
前記エリアシング判別・補正手段は、
前記高速フーリエ変換結果から得られる前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個あった場合に、前記高速フーリエ変換結果の周波数成分の時間変化に基づいて、前記候補の中からエリアシングの発生していない正常な距離及び相対速度データを判別する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、
前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、
前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、
前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、
前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、
前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データの中から必要なデータを選択する目標物体選択手段と
を備え、
前記高速フーリエ変換手段は、
所定のレンジゲート幅を有する各レンジゲート毎に、前記サンプリング信号を高速フーリエ変換した高速フーリエ変換結果を出力し、
前記エリアシング判別・補正手段は、
前記高速フーリエ変換結果から前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個得られた場合に、前記高速フーリエ変換結果がいずれのレンジゲートのサンプリングデータによるものであるかを参照して、当該参照結果に基づいて、前記候補の中からエリアシングの発生していない正常な距離及び相対速度データを判別する
ことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ装置に関し、特に、自動車等の車輌に搭載して、送信した電磁波を目標物で反射させて受信することにより、目標物の距離および相対速度を検知する車載用のレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌においては、先行車等との相対距離および相対速度を測定するために車載用レーダ装置が用いられている。従来の車載用レーダ装置としては、例えば、図１１に示すような構成を有するものが知られている。図１１において、４１は変調器、４２は電圧制御発信器、４３はパワーデバイダ，４４は送信アンテナ、４５は目標物体、４６は受信アンテナ、４７はミクサ、４８は低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦとする。）、４９はＡ／Ｄ変換器、５０はＦＦＴ処理装置、５１は信号処理装置である。
【０００３】
次に、このように構成された従来装置の動作について説明する。変調器４１は線形なＦＭ変調用の電圧信号を出力する。そのＦＭ変調用電圧信号により電圧制御発信器４２がＦＭ変調された電磁波を発生する。その電磁波をパワーデバイダー４３により２つに分け、一方はミクサ４７に入力される。もう一方は送信アンテナ４４から空間に出力される。送信アンテナ４４から空間に出力された電磁波は目標物体４５により反射し、送信電磁波に対して遅延時間Ｔｄ［Ｓ］をもって受信アンテナ４６に入力される。さらに目標物体４５が相対速度を持つ場合、受信電磁波は送信電磁波に対してドップラシフトＦｄ［Ｈｚ］をもって受信アンテナ４６に入力される。受信アンテナ４６で受信した電磁波は、ミクサ４７により、上記パワーデバイダ４３により入力された送信電磁波とミキシングされ、上記遅延時間ＴｄとドップラシフトＦｄに対応したビート信号を出力する。ＬＰＦ４８は、Ａ／Ｄ変換器４９のサンプリング周波数Ｆｓの半分以下の周波数成分をもつ信号を通過する用に構成されている。Ａ／Ｄ変換器４９は、ＬＰＦ４８を通過したビート信号をサンプリング周波数Ｆｓ［Ｈｚ］でサンプリングする。ＦＦＴ処理装置５０は、Ａ／Ｄ変換器４９でサンプリングしたビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、ビート信号の周波数成分を出力する。信号処理装置５１はＦＦＴ処理装置５０の出力する周波数成分より、目標物体４５までの相対距離と相対速度を算出する。
【０００４】
次に信号処理装置１１によって相対距離と相対速度を算出する方法を説明する。図１２は上記レーダ装置を用いた相対距離と相対速度を算出する一例である。図１２において送信電磁波は送信電磁波の周波数掃引帯域幅Ｂ、変調周期Ｔｍ  でＦＭ変調されている。受信電磁波は、送信電磁波が、送信アンテナ４４から距離Ｒに存在する目標物体４５で反射されて、受信アンテナ４６に入力されるまでの遅延時間Ｔｄを持っている。また、目標物体４５が相対速度を持つとき受信電磁波は送信電磁波に対してＦｄだけドップラシフトする。よってミクサ４７でミキシングされたビート信号に含まれる周波数成分には，周波数上昇時には送信信号と受信信号の周波数差Ｆｂｕが含まれ，周波数下降時には送信信号と受信信号の周波数差Ｆｂｄが含まれている。上記Ｆｂｕ、Ｆｂｄ、Ｔｍ、Ｂと光速Ｃ（＝３．０×１０８  ｍ／ｓ）、搬送波の波長λ（搬送波の基本周波数がＦ０＝６０ＧＨｚならばλ＝５．０×１０−３ｍ）により目標物体４５の相対距離Ｒと相対速度ｖは下式（１）により求められる。
【０００５】
Ｒ＝（ＴｍＣ／８Ｂ）×（Ｆｂｕ＋Ｆｂｄ）
ｖ＝（λ／４）×（Ｆｂｕ−Ｆｂｄ）                      （１）
【０００６】
次にＦＦＴ処理装置４９の高速フーリエ変換について説明する。通常高速フーリエ変換は２ｎ個のＦＦＴ点数のサンプリングデータを入力し、２ｎ個の周波数成分データを出力する。観測時間Ｔｍ／２のとき、周波数分解能は
【０００７】
ΔＦ＝２／Ｔｍ                                        （２）
【０００８】
となり、正しく検出できる最大周波数Ｆｍａｘは、
【０００９】
Ｆｍａｘ＝２ｎ−１×ΔＦ＝２ｎ−１×２／Ｔｍ                （３）
【００１０】
となる。それ以上の周波数成分が入力されると、エリアシングが発生し、図２のように周波数Ｆｍａｘで折り返されるため偽の周波数成分が現れる。このエリアシングによる偽の周波数成分を防ぐため、ＦＦＴ処理装置４９の入力前にはＬＰＦ４８が設置され、Ｆｍａｘ以上の周波数成分をカットしている。
【００１１】
次に相対距離Ｒと相対速度ｖの分解能（離散的に出力されるデータ値の最小ステップ）をそれぞれΔＲ、Δｖ  とする。周波数差ＦｂｕとＦｂｄの分解能ΔＦは上記周波数分解能２／Ｔｍとなり、
【００１２】
0003610052.tif 000002
【００１３】
0003610052.tif 000003
【００１４】
となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば距離分解能ΔＲ＝１［ｍ］、最大検知距離Ｒｍａｘ＝１５０［ｍ］のレーダを設計する場合、必要な変調幅Ｂは上述の（４）式より、
【００１６】
Ｂ＝Ｃ／２／ΔＲ＝１５０［ＭＨｚ］
【００１７】
の変調幅を必要とし、ＦＦＴ点数は
【００１８】
２ｎ≧ΔＲ×Ｒｍａｘ×２＝３００
【００１９】
を満たす２ｎ＝５１２点が必要となる。また速度分解能Δｖ＝１［ｋｍ／ｈ］としたとき、変調周期Ｔｍは
【００２０】
Ｔｍ＝λ／Δｖ＝５．０×１０−３×３．６＝１８×１０−３［Ｓ］
【００２１】
が必要となる。
【００２２】
距離１５０ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈの物体を検知すると、周波数差Ｆｂｕ，Ｆｂｄはともに
【００２３】
Ｆｂｕ＝Ｆｂｄ＝ΔＦ×１５０／ΔＲ＝ΔＦ×１５０
【００２４】
となるが、距離１５０ｍ相対速度２００ｋｍ／ｈの物体を検知する場合、周波数差Ｆｂｕ、Ｆｂｄは
【００２５】
Ｆｂｕ＝｜ΔＦ×１５０／ΔＲ＋ΔＦ×２００／ΔＲ｜＝ΔＦ×３５０
Ｆｂｄ＝｜ΔＦ×１５０／ΔＲ−ΔＦ×２００／Δｖ｜＝ΔＦ×５０
【００２６】
となる。
【００２７】
ＦＦＴ点数が５１２のとき、最大周波数Ｆｍａｘは
【００２８】
Ｆｍａｘ＝ΔＦ×２５６
【００２９】
となり、それ以上の周波数成分はエリアシングにより正常に検出できない。このためＬＰＦ４８によりＦｍａｘ以上の周波数をカットしている。よってＦｂｕ＝ΔＦ×３５０はＬＰＦ４８によりカットされてしまい、検出できなくなる。
【００３０】
この問題点を解決するためには距離分解能ΔＲまたは相対速度分解能Δｖの分解能を荒くすることが考えられる。例えばΔＲ＝１．５ｍ、Δｖ＝１．５ｋｍ／ｈにすれば、Ｆｂｕ＝ΔＦ×１７５となり、ＬＰＦ４８はＦｍａｘ’＝Ｆｍａｘ×１．５の周波数成分まで通過させることで検出が可能となる。
【００３１】
または、ΔＲ、Δｖはそのままで、ＦＦＴ点数を１０２４点に増やし、ＬＰＦ４８はＦｍａｘ’’＝Ｆｍａｘ×２の周波数成分まで通過させることにより、正常な検知が可能となる。
【００３２】
しかしながら、分解能を荒くするということはすなわちレーダ性能の低下につながり、また、ＦＦＴ点数を増やすことは、計算量と記憶装置の大幅増加につながり、コストの面で大きな問題となる。
【００３３】
この発明は，かかる問題点を解決するためになされたもので、エリアシングが発生する目標物体についても正確に検知することができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データの中から必要なデータを選択する目標物体選択手段とを備え、前記エリアシング判別・補正手段は、前記高速フーリエ変換結果から得られる前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個あった場合に、前記高速フーリエ変換結果の周波数成分の時間変化に基づいて、前記候補の中からエリアシングの発生していない正常な距離及び相対速度データを判別することを特徴とするレーダ装置である。
【００３６】
また、この発明は、目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データの中から必要なデータを選択する目標物体選択手段とを備え、前記高速フーリエ変換手段は、所定のレンジゲート幅を有する各レンジゲート毎に、前記サンプリング信号を高速フーリエ変換した高速フーリエ変換結果を出力し、前記エリアシング判別・補正手段は、前記高速フーリエ変換結果から前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個得られた場合に、前記高速フーリエ変換結果がいずれのレンジゲートのサンプリングデータによるものであるかを参照して、当該参照結果に基づいて、前記候補の中からエリアシングの発生していない正常な距離及び相対速度データを判別することを特徴とするレーダ装置である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態である車載用レーダ装置を示すもので、図１において、１は変調器、２は電圧制御発信器、３はパワーデバイダ，４は送信アンテナ、５は目標物体、６は受信アンテナ、７はミクサ、８はＬＰＦ、９はＡ／Ｄ変換器、１０はＦＦＴ処理装置、１１はエリアシング判別・補正手段、１２は目標物体選択手段である。
【００３８】
次に、上記のように構成された本実施の形態に係る車載用レーダ装置の動作を説明する。変調器１は線形なＦＭ変調用の電圧信号を出力する。そのＦＭ変調用電圧信号により電圧制御発信器２がＦＭ変調された電磁波を発生する。その電磁波をパワーデバイダー３により２つに分け、一方はミクサ７に入力される。もう一方は送信アンテナ４から電磁波が空間に出力される。送信アンテナ４から空間に出力された電磁波は目標物体５により反射し、送信電磁波に対して遅延時間Ｔｄ［Ｓ］をもって受信アンテナ６に入力される。さらに、目標物体５が相対速度を持つ場合には、受信電磁波は送信電磁波に対してドップラシフトＦｄ［Ｈｚ］をもって受信アンテナ６に入力される。受信アンテナ６で受信した電磁波は、ミクサ７において、パワーデバイダ３により入力された上記送信電磁波とミキシングされ、上記遅延時間ＴｄとドップラシフトＦｄに対応したビート信号を出力する。次に、ＬＰＦ８により、Ａ／Ｄ変換器９のサンプリング周波数Ｆｓ以下の周波数成分をもつ信号のみを通過させる。Ａ／Ｄ変換器９はＬＰＦ８を通過したビート信号をサンプリング周波数Ｆｓ［Ｈｚ］でサンプリングする。ＦＦＴ処理装置１０はＡ／Ｄ変換器９でサンプリングしたビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、ビート信号の周波数成分を出力する。エリアシング判別・補正手段１１はビート信号の周波数成分のうち、エリアシングが発生しているデータを検知し、これをエリアシングのない正しいデータに補正した距離・相対速度を出力する。なお、図２は、エリアシングの発生を説明した図であるが、図２において１００はエレアシングがない場合の周波数成分、１０１は偽の周波数成分、１０２は所定の最大周波数Ｆｍａｘである。Ｆｍａｘ以上の周波数成分は、エリアシングにより、偽の周波数成分１０１となってしまう。そのため、本発明においては、エリアシング判別・補正手段１１により、エリアシングのない場合の正しい周波数成分１００に変換する。正しい周波数成分１００は、Ｆｍａｘで偽の周波数成分１０１を折り返したところの値となる。目標物体選択手段１２は、エリアシング判別・補正手段１１により補正された複数の距離・相対速度データと自車速、道路曲率等に基づいて（すなわち、それらに関する所定の条件に合った）自車両に必要な目標物体を選択する。
【００３９】
次に、このように構成された本発明の車載用レーダ装置における、エリアシング判別・補正手段１１の原理を説明する。例えば、距離分解能ΔＲ＝１［ｍ］、最大検知距離Ｒｍａｘ＝１５０［ｍ］のレーダを設計する場合、必要な変調幅Ｂは上述の（２）式より、
【００４０】
Ｂ＝Ｃ／２／ΔＲ＝１５０［ＭＨｚ］
【００４１】
の変調幅を必要とし、ＦＦＴ点数は
【００４２】
２ｎ＞ΔＲ×Ｒｍａｘ×２＝３００
【００４３】
となる、５１２点が必要となる。また速度分解能Δｖ＝１［ｋｍ／ｈ］としたとき、変調周期Ｔｍは
【００４４】
Ｔｍ＝λ／Δｖ＝５．０×１０−３×３．６＝１８×１０−３［Ｓ］
【００４５】
が必要となる。
【００４６】
距離１５０ｍ、相対速度０ｋｍ／ｈの物体Ａを検知すると、図３（ａ）及び（ｂ）のように、周波数差Ｆｂｕ（送信周波数上昇時）、Ｆｂｄ（送信周波数下降時）はともに、
【００４７】
Ｆｂｕ＝Ｆｂｄ＝ΔＦ×１５０／ΔＲ＝ΔＦ×１５０
【００４８】
となるが、距離１５０ｍ、相対速度２００ｋｍ／ｈの物体Ｂを検知する場合、図４（ａ）および（ｂ）のように、周波数差Ｆｂｕ、Ｆｂｄは
【００４９】
Ｆｂｕ＝｜ΔＦ×１５０／ΔＲ＋ΔＦ×２００／Δｖ｜＝ΔＦ×３５０
Ｆｂｄ＝｜ΔＦ×１５０／ΔＲ−ΔＦ×２００／Δｖ｜＝ΔＦ×５０
【００５０】
となる。ＬＰＦ８はサンプリング周波数Ｆｓまでの帯域を通過するため、Ｆｂｕ，ＦｂｄともにＬＰＦ８でカットされることはない。
【００５１】
ここで、ＦＦＴ点数を５１２とした場合、最大周波数Ｆｍａｘは
【００５２】
Ｆｍａｘ＝２５６×ΔＦ
【００５３】
であるため、図５（ａ）及び（ｂ）のようにＦｍａｘで折り返され、
【００５４】
Ｆｂｕ＝ΔＦ×１６２
Ｆｂｄ＝ΔＦ×５０
【００５５】
と認識される。
【００５６】
ところで、距離１０６ｍ、相対速度５６ｋｍ／ｈの物体Ｃを検知する場合、周波数差Ｆｂｕ、Ｆｂｄは、
【００５７】
Ｆｂｕ＝｜ΔＦ×１０６／ΔＲ＋ΔＦ×５６／Δｖ｜＝ΔＦ×１６２
Ｆｂｄ＝｜ΔＦ×１０６／ΔＲ−ΔＦ×５６／Δｖ｜＝ΔＦ×５０
【００５８】
となり、距離１５０ｍ、相対速度２００ｋｍ／ｈの物体Ｂと全く同じように検知される。
【００５９】
距離１５０ｍ、相対速度２００ｋｍ／ｈの物体Ｂと距離１０６ｍ、相対速度５６ｋｍ／ｈの物体Ｃは、上述のように、ビート信号の周波数成分Ｆｂｕ、Ｆｂｄは全く同じとなるが、物体Ｂ、Ｃは相対速度が異なるため、Ｆｂｕ、Ｆｂｄの時間変化は異なる。
【００６０】
相対速度が一定の場合、距離１５０ｍ相対速度２００ｋｍ／ｈの物体Ｂの０．１秒後の距離は１４４ｍとなり、Ｆｂｕ、Ｆｂｄは
【００６１】
Ｆｂｕ＝｜ΔＦ×１４４／ΔＲ＋ΔＦ×２００／Δｖ｜＝ΔＦ×３４４
Ｆｂｄ＝｜ΔＦ×１４４／ΔＲ−ΔＦ×２００／Δｖ｜＝ΔＦ×５６
【００６２】
エリアシングを考慮して、補正すれば、
【００６３】
Ｆｂｕ＝ΔＦ×１６８
Ｆｂｄ＝ΔＦ×５６
【００６４】
となり、０．１秒間のＦｂｕ、Ｆｂｄの変化量は、ΔＦ×６となる。
【００６５】
一方、距離１０６ｍ、相対速度５６ｋｍ／ｈの物体Ｃの０．１秒後の距離は１０８ｍとなり、Ｆｂｕ、Ｆｂｄは
【００６６】
Ｆｂｕ＝｜ΔＦ×１０８／ΔＲ＋ΔＦ×５６／Δｖ｜＝ΔＦ×１６４
Ｆｂｄ＝｜ΔＦ×１０８／ΔＲ−ΔＦ×５６／Δｖ｜＝ΔＦ×５２
【００６７】
となり、０．１秒間のＦｂｕ、Ｆｂｄの変化量はΔＦ×２となる。
【００６８】
このようにして、エリアシング判別・補正手段１１は、Ｆｂｕ、Ｆｂｄの時間変化量を観測し、この結果より、得られたＦｂｕ、Ｆｂｄが物体Ｂであるのか、物体Ｃであるのかを判別することができる。
【００６９】
図６はこのように構成された本発明の車載用レーダ装置における、エリアシング判別・補正手段１１の処理内容を示したフローチャートである。まず、ステップＳ６０で、周波数上昇時のビート信号のＦＦＴ結果からピークサーチを行い、Ｆｂｕを求める。Ｆｂｕは複数の場合もある。同様に、ステップＳ６１で周波数下降時のビート信号のＦＦＴ結果からピークサーチを行い、Ｆｂｄを求める。Ｆｂｄは複数の場合もある。次にステップＳ６２では処理６０で得られた複数のＦｂｕデータと、１処理周期前のステップＳ６０で得られた複数のＦｂｕデータのどのデータに対応するかをそれぞれ同定し、同定した１処理周期前のＦｂｕと今回のＦｂｕから周波数時間変化量を求める。同様に、ステップＳ６３では得られた複数のＦｂｄデータと、１処理周期前のステップＳ６１で得られた複数のＦｂｄデータのどのデータに対応するかをそれぞれ同定し、同定した１処理周期前のＦｂｄと今回のＦｂｄから周波数時間変化量を求める。
【００７０】
次に、ステップＳ６４で複数のＦｂｕ、Ｆｂｄの組み合わせを決定する。次に、ステップＳ６５でＦｂｕ、Ｆｂｄの組み合わせの中から１つを選択する。次にステップＳ６６でＦｂｕ、Ｆｂｄそれぞれがエリアシングあり、なしの場合についての４通りの距離・相対速度候補を求める。次に、ステップＳ６７では、ステップＳ６６で求めたエリアシングあり、なしの場合についての４通りの距離・相対速度候補とステップＳ６２、Ｓ６３で求めたＦｂｕ、Ｆｂｄの周波数時間変化量より、４通りの距離・相対速度候補より正しい距離・相対速度を選択する。次に、ステップＳ６８で、全Ｆｂｕ、Ｆｂｄの組み合わせに対し、距離・相対速度が求められていれば終了し、そうでなければステップＳ６５に戻る。
【００７１】
上述したように、従来装置では、エリアシングによる偽の周波数成分を除去するため、サンプリング周波数Ｆｓの半分以下の周波数を通過するＬＰＦ４８を使用しているが、本実施の形態においては、上記のように構成され、サンプリング周波数Ｆｓ以下の周波数を通過するＬＰＦ８を使用し、あえて、エリアシングを発生する周波数成分まで補正して利用することで、同程度の計算量で、従来装置よりも目標物体の検知距離、検知相対速度範囲を広げることができる。
【００７２】
なお、この場合に限らず、従来装置と同じに、Ｆｓの半分以下の周波数を通過するＬＰＦを用いて、同じ検知距離範囲、検知相対速度範囲の車載用レーダ装置としてもよく、この場合には、計算量を少なくすることができる。
【００７３】
また、サンプリング周波数Ｆｓ以上の周波数も通過するＬＰＦ８を使用しても、同様の考え方でエリアシングを判別・補正することができるのは明らかである。
【００７４】
本実施の形態においては、エリアシング判別・補正手段３１が、ＦＦＴ演算結果から距離および相対速度の候補を求め、その候補の中から正しい候補を判別する際に、当該ＦＦＴ演算結果の時間変化量を求めて、時間変化量の値に基づいて、正しい候補の判別を行うようにしたので、誤った候補を選ぶことを防止でき、正確に物体の距離および相対速度の検知を行うことができる。
【００７５】
実施の形態２．
図７は、実施の形態１の車載用レーダ装置に、パルス変調機能を加えたものであり、ＦＭパルスドップラ−方式の車載用レーダ装置である。図７において、２１は変調器、２２は電圧制御発信器、２３は電圧制御発振器２の電磁波の電力を送信アンテナ２４または受信側ミクサ２７に切り替えるための送受信切替スイッチ、２４は送信アンテナ、２５は目標物体、２６は受信アンテナ、２７はミクサ、２８はＬＰＦ、２９はＡ／Ｄ変換器、３０はＦＦＴ処理装置、３１はエリアシング判別・補正装置、３２は信号処理装置である。図１に示した構成と異なる点は、図１においてはパワーデバイダ３が設けられているのに対し、図７においては、送受信切替スイッチ２３が設けられている点である。
【００７６】
このように構成された車載用レーダ装置の電磁波送信動作を説明する。変調器２１は線形なＦＭ変調用の電圧信号を出力する。そのＦＭ変調用電圧信号により電圧制御発信器２２がＦＭ変調された電磁波を出力する。その電磁波は送受信切替スイッチ２３により送信用アンテナ２４から空間に出力される。
次に電磁波受信動作を説明する。電磁波送信開始時からパルス時間幅ｔｇ、例えば、２００ｎｓ（＝１／（５ＭＨｚ）、距離３０×２ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切替スイッチ２３は受信側に切り替わり、電圧制御発信器２２とミクサ２７を接続する。また、送信用アンテナ２４から空間に出力された電磁波は２００ｎｓだけ出力されるパルス波となり、距離Ｒに存在する目標物体２５で反射され、送信電磁波に対して距離Ｒに依存する遅延時間Δｔをもって受信用アンテナ２６に入力される。目標物体２５が相対速度を持つとき受信電磁波周波数は送信電磁波周波数に対してｆｂだけドップラシフトして受信用アンテナ２６に入力される。受信用アンテナ２６で入力された電磁波はミクサ２７により電圧制御発信器２２からの送信用電磁波とミキシングされ、ビート信号を出力する。得られたビート信号は、例えば、カットオフ周波数が５ＭＨｚのフィルタ２８を通過し、Ａ／Ｄ変換器２９に入力され、図１０に示すようにレンジゲート毎、例えば、５ＭＨｚの周期でデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２９の出力データは目標物体２５に対応するレンジゲート番号ｋでのみ目標物体２５で反射した電磁波による周波数成分が発生する。このレンジゲート番号ｋから目標物体２５の距離Ｒｇは下記の式（６）で計算できる。
Ｒｇ＝（ｔｇ×ｋ×Ｃ）／２        （６）
ここで、Ｃは光速である。距離分解能はパルス時間幅ｔｇ相当となり、例えば、ｔｇ＝２００ｎｓであれば、距離分解能は３０ｍとなる。これをレンジゲート幅と呼ぶことにする。
【００７７】
例えば、ΔＲ＝１ｍ、Δｖ＝１ｋｍ／ｈの場合、Ｒ＝７０ｍ、ｖ＝０ｋｍ／ｈの物体Ｄと、Ｒ＝１５０ｍ、ｖ＝０ｋｍ／ｈの物体Ｅの２つが存在する場合、上述の実施の形態１の車載用レーダ装置では、図８（ａ）及び（ｂ）に示すような演算結果が得られるが、本実施の形態の車載用レーダ装置では、レンジゲート幅を例えば３０ｍに設定した場合、図９に示すように、各レンジゲート範囲に存在する物体により現れる周波数成分のみが検知されるため、物体Ｄはレンジゲート３でのみ、物体Ｅはレンジゲート５でのみ周波数成分が現れる。なお、レンジゲート幅を３０ｍとした場合、レンジゲート１：０〜３０ｍ以下、レンジゲート２：３０〜６０ｍ以下、レンジゲート３：６０〜９０ｍ以下、レンジゲート４：９０〜１２０ｍ以下、レンジゲート５：１２０〜１５０ｍ以下となる。また、図９の（ａ）及び（ｂ）は、レンジゲート３に対応した距離範囲に存在する物体のＦＦＴ結果、図９の（ｃ）及び（ｄ）は、レンジゲート５に対応した距離範囲に存在する物体のＦＦＴ結果、図９の（ｅ）及び（ｆ）は、レンジゲート１，２，４等（すなわち、レンジゲート３，５以外）に対応した距離範囲に存在する物体のＦＦＴ結果を示している。
【００７８】
次に、本実施の形態におけるエリアシング判別・補正手段３１について説明する。例えば実施の形態１と同様に、
【００７９】
Ｆｂｕ＝ΔＦ×１６２
Ｆｂｄ＝ΔＦ×５０
【００８０】
という周波数成分がエリアシング判別・補正手段３１に入力された場合、このＦｂｕ，Ｆｂｄから得られる距離、相対速度の候補として、上述の通り、
【００８１】
距離＝１５０ｍ、相対速度＝２００ｋｍ
または
距離＝１０６ｍ、相対速度＝５６ｋｍ／ｈ
【００８２】
の２通りが考えられる。レンジゲート幅＝３０ｍに設定した場合、距離＝１５０ｍの物体はレンジゲート５で、距離＝１０６ｍの物体はレンジゲート４で検知されることとなる。図９の結果から、レンジゲート５においては、物体Ｅが検知されており、一方、レンジゲート４においては、１つも物体が検知されていないことから、距離＝１５０ｍ、相対速度＝２００ｋｍの候補が正しいことがわかる。このようにして、エリアシング判別・補正手段３１はどのレンジゲートのデータであるかを調べることで、どちらか一方が正常な周波数成分であると判断し、正常な周波数成分のみを出力する。
【００８３】
以上のように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、さらに、送受信切替スイッチ２３の働きにより、ＦＭパルスドップラー方式を用いて、所定のレンジゲート幅を持つレンジゲート毎のＦＦＴ演算結果を得て、エリアシング判別・補正手段３１が、そのＦＦＴ演算結果から得られる距離および相対速度の候補の中から、正しい候補を判別する際に、当該ＦＦＴ演算結果がどのレンジゲートのデータであるかを調べることにより、正しい候補の判別を行うようにしたので、正確に物体の距離および相対速度の検知を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】
この発明は、目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データから必要なデータを選択する目標物体選択手段とを備えたレーダ装置であるので、エリアシングが発生する目標物体についても正確に検知することができる。また、前記エリアシング判別・補正手段は、前記高速フーリエ変換結果から得られる前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個あった場合に、前記高速フーリエ変換結果の周波数成分の時間変化に基づいて、前記候補の中からエリアシングが発生していない正常な距離及び相対速度データを判別するようにしたので、エリアシングが発生する目標物体についても正確に検知することができる。
【００８６】
この発明は、目標物体に対して電磁波を送信する送信手段と、前記送信手段により送信されて、目標物体で反射された電磁波を受信する受信手段と、前記送信手段の出力と前記受信手段の入力とをミキシングし、ビート信号を発生するミキシング手段と、前記ミキシング手段から出力されたビート信号のうちで、所定の周波数以下の周波数成分を有する信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力信号をサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によりサンプリングされてデジタル信号に変換されたサンプリング信号を、高速フーリエ変換する高速フーリエ変換処理手段と、前記高速フーリエ変換処理手段による高速フーリエ変換結果から、エリアシングの発生した周波数成分を有する信号を判別し、エリアシングの発生した信号については、エリアシングのない正常な周波数成分の信号に補正して、当該補正された信号に基づいて、一方、エリアシングの発生していない信号については、そのままの信号に基づいて、前記目標物の距離及び相対速度データを得るエリアシング判別・補正手段と、前記エリアシング判別・補正手段により得られた前記目標物の距離及び相対速度データから必要なデータを選択する目標物体選択手段とを備えたレーダ装置であるので、エリアシングが発生する目標物体についても正確に検知することができる。また、前記高速フーリエ変換手段は、所定のレンジゲート幅を有する各レンジゲート毎に、前記サンプリング信号を高速フーリエ変換した高速フーリエ変換結果を出力し、前記エリアシング判別・補正手段は、前記高速フーリエ変換結果から前記目標物の距離及び相対速度データの候補が複数個得られた場合に、前記高速フーリエ変換結果がいずれのレンジゲートのサンプリングデータによるものであるかを参照して、当該参照結果に基づいて、前記候補の中からエリアシングが発生していない正常な距離及び相対速度データを判別するようにしたので、エリアシングが発生する目標物体についても正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における車載用レーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるエリアシングの発生の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１における距離１５０ｍ相対速度０ｋｍ／ｈの物体を検知したときのＦＦＴ処理結果を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における距離１５０ｍ相対速度２００ｋｍ／ｈの物体を検知したときのエリアシングを考慮しないＦＦＴ処理結果を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１における距離１５０ｍ相対速度２００ｋｍ／ｈの物体を検知したとき、エリアシングを考慮したＦＦＴ処理結果を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるエリアシング判別・補正手段の処理内容を示した流れ図である。
【図７】本発明の実施の形態２における車載用レーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１における２つの物体を検知したときのＦＦＴ結果を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２における２つの物体を検知したときのＦＦＴ結果を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における送受信切替スイッチの動作を示した説明図である。
【図１１】従来の車載用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の車載用レーダ装置の相対距離と相対速度の算出方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  変調器、２  発信器、３  パワーデバイダ、４  送信アンテナ、５  目標物体、６  受信アンテナ、７  ミクサ、８  低域通過フィルタ、９  Ａ／Ｄ変換器、１０  ＦＦＴ処理装置、１１  エリアシング判別・補正手段、１２  目標物体選択手段、２１  変調器、２２  発信器、２３  送受信切替スイッチ、２４  送信アンテナ、２５  目標物体、２６  受信アンテナ、２７  ミクサ、２８  低域通過フィルタ、２９  Ａ／Ｄ変換器、３０  ＦＦＴ処理装置、３１  エリアシング判別・補正手段、３２  目標物体選択手段、４１  変調器、４２  発信器、４３  パワーデバイダ、４４  送信アンテナ、４５  目標物体、４６  受信アンテナ、４７  ミクサ、４８  低域通過フィルタ、４９  Ａ／Ｄ変換器、５０  ＦＦＴ処理装置、５１  信号処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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