(57)【要約】【課題】  計測すべきターゲットの距離を至近距離から遠距離まで精度良く求めることが可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】  レーダ装置は、送信波を出力する発振器と、発振器の周波数を制御する制御回路と、発振器からの送信波を空間に送信する送信アンテナと、空間において物体に反射された送信波の反射波を受信する受信アンテナと、送信波と反射波を混合してビート信号を出力するミキサと、ビート信号を解析し、レーダ装置から物体までの距離，方位及び速度のうち少なくとも１つを検出する信号処理回路と、物体と当該レーダ装置との距離に応じて、周波数の傾きを変化させる周波数変化部を備える。周波数変化部は、物体とレーダ装置との距離が所定値より小さくなったとき、周波数の傾きを大きくなるように変化させてもよい。又、物体とレーダ装置との距離が所定値より大きくなったとき、周波数傾きを小さくなるように変化させてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を出力する発振器と、
前記発振器の周波数を制御する制御回路と、
前記発振器からの送信波を空間に送信する送信アンテナと、
前記空間において物体に反射された前記送信波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信波と前記反射波を混合してビート信号を出力するミキサと、
前記ビート信号を解析し、レーダ装置から前記物体までの距離，方位及び速度のうち少なくとも１つを検出する信号処理回路と、
前記物体と当該レーダ装置との距離に応じて、前記周波数の傾きを変化させる周波数変化部を備える、レーダ装置。
【請求項２】
前記周波数変化部は、当該レーダ装置の速度に応じて前記周波数の傾きを変化させる、請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記周波数変化部は、前記物体と当該レーダ装置との距離が所定値より小さくなったとき、前記周波数の傾きを大きくなるように変化させる、請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記周波数変化部は、前記物体と当該レーダ装置との距離が所定値より大きくなったとき、前記周波数の傾きを小さくなるように変化させる、請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記周波数は、所定の単調増加する期間と単調減少する期間を有する、請求項１記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的な電波を用いて障害物を検知する車載型レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車で走行時に障害物や前方走行車までの距離を計測する装置として、ミリ波を利用したレーダ装置が広く利用されている。レーダ装置は電波を放射し、車両などの物体から反射波を受信する。そして、受信した反射波の強弱，周波数のドップラーシフト，電波の発射から反射波の受信までの伝搬時間などを検出し、その結果から物体までの距離や相対速度を計測する。このようなレーダとして代表的なものには、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式や２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式がある。
【０００３】
ＦＭＣＷ方式では、至近距離を大きな速度で移動する物体については、距離や相対速度を正しく計測できないという問題があるため、周波数変化率の絶対値を変化させた送信波を使用する技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
２周波ＣＷ方式では、相対速度０のターゲットについては、ドップラーシフトが生じないことによりビート信号が検出されないため、当該ターゲットも検出できない。又、相対速度が同じ複数のターゲットが存在する場合では、それらの反射信号が同一のビート周波数として計測されるため分離検出することができない。そこで、２つの送信波に周波数勾配を持たせた周波数パターンを送信する技術がある（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５３７５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、送信波の周波数が高くなりつつある区間で計測されるビート信号と周波数が低くなりつつある区間で計測されるビート信号について、同一のターゲットによる反射信号に基づくものであるか否かを始めに判定しなければならない。しかし、複数の物体が存在する場合、この判定は困難であり、当該判定を誤ると、実際には存在しない位置に物体が存在するといった誤ったデータを出力する危険がある、という課題がある。
【０００７】
特許文献２によれば、速度Ｖｉで走行する自車に搭載されるレーダから電波が送信され、先行車に反射して戻ってきた場合、当該電波の反射波のビート周波数がレーダによって検出される。ところが、先行車が自車と相対速度０でかつ至近距離に存在するときには、物体までの距離に応じたビート周波数が計測されるが非常に小さなビート周波数となるため、ＦＦＴ処理を行った時にほとんどＤＣ成分と同じ信号となり、正確な距離値を計測することができない、という課題がある。尚、変調傾きを急峻にすることにより、前記と同じ近距離にあったとしてもビート周波数を大きくとることはできるが、発振器の周波数を大きくふるために周波数の時間に対する線形性が悪化する。図６は、変調傾きの線形性の影響による距離と受信信号レベルの関係を示す図である。線形性が悪化した場合には、距離が遠くなって、受信信号レベルが下がることが分かっている。このため、変調傾きを急峻にすることにより、至近距離に存在する物体までの距離計測は解決するが、遠距離に存在するターゲットの計測精度が劣化するために、全体としてのレーダの性能改善としては課題が残る。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、計測すべきターゲットの距離を至近距離から遠距離まで精度良く求めることが可能なレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。
【００１０】
レーダ装置は、送信波を出力する発振器と、発振器の周波数を制御する制御回路と、発振器からの送信波を空間に送信する送信アンテナと、空間において物体に反射された送信波の反射波を受信する受信アンテナと、送信波と反射波を混合してビート信号を出力するミキサと、ビート信号を解析し、レーダ装置から物体までの距離，方位及び速度のうち少なくとも１つを検出する信号処理回路と、物体と当該レーダ装置との距離に応じて、周波数の傾きを変化させる周波数変化部を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、計測すべきターゲットの距離を至近距離から遠距離まで精度良く求めることが可能なレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施形態を、図を用いて説明する。
【００１３】
図１は、レーダ装置の構成を示す図である。
【００１４】
発振器１００は、変調信号生成器１０７により変調信号を受け周波数変調する。信号は、パワーアンプ１０１により増幅され送信アンテナ１０２より送信される。物体（本稿では、先行車）に反射した信号は受信アンテナ１０３より受信される。信号は、混合器１０４により発振器１００の信号とミキシングされ、ビート周波数がプリアンプを介してＡＤ変換器１０５に取り込まれる。デジタル化された信号は、信号処理部１０６によりＦＦＴ処理が行われ、計測された周波数及び位相情報から距離値が算出される。
【００１５】
図２は、レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図である。
【００１６】
レーダ装置は、時間ΔＴの周期で周波数差Δｆを持つ二つの周波数を切り替えながら送信する。更に、時間間隔ΔＴよりも大きい時間間隔Ｔで負の周波数傾きを持つ区間があり、前記周波数傾きは先行車とレーダ装置との距離に応じて変化させる。
【００１７】
図３は、前記変調傾きと静止物体の最小検知距離との関係を示す図である。
【００１８】
最小検知距離を向上させるためには、変調傾きを大きくすることが有効であることが分かる。従って、周波数変調を、レーダ装置と先行車との距離が所定値より小さくなった場合、変調傾きをターゲットとの距離に応じて大きくしていく（以下、ロジックＡと称する）。これにより、最小検知距離を向上させることができる。
【００１９】
図４は、周波数変調を適用するシーンを選択する方法を説明するための図である。
【００２０】
ロジックＡでは、最小検知距離は向上するが、発振器の周波数を大きくふるために周波数の間に対する線形性が悪化し遠距離の先行車の受信信号レベルが下がる。即ち、変調傾きを急峻にすることにより、至近距離に存在する先行車までの距離計測は解決するが、遠距離に存在する物体までの距離計測が劣化するために、全体としてのレーダ装置の性能改善としては課題が残る。
【００２１】
最小検知距離を向上させたいのは、レーダ装置が、先行車に追従して停止した場合、先行車を検知したいためである。従って、レーダ装置と先行車の距離が、例えば、所定距離（以下、Ｒ１と称する）以下かつ自車速度が所定速度（以下、Ｖ１と称する）以下の場合のみ、ロジックＡを適用する。これにより、不要なシーンにおける変調傾きの変更を行うことがなくなる。即ち、本来、走行中で遠距離の先行車を検知したい場合、先行車とは別の物体により、ロジックＡが動作して、変調傾きが大きくなって、受信信号レベルが下がるといった不具合を防ぐことが可能である。
【００２２】
Ｒ１の決め方についての具体例を示す。
【００２３】
ドップラレーダの場合、相対速度を１６０km／ｈまでフルレンジで計測しようとするとドップラ周波数ｆｄとして下記のように２３ＫＨｚが計測されることになる。
【００２４】
ｆｄ＝２ｆｃ／Ｃ＊Ｖ０＝２３ｋＨｚ            ・・・（１）
ｆｃ：レーダの中心周波数  ７６.５ＧＨｚ
Ｃ：光速  ３＊１０＾８ｍ／ｓ
Ｖ０：相対速度  １６０km／ｈ
信号処理としてｆｄをＦＦＴする時のポイント数を例えば、１０００とすると１ＬＳＢ当たりの計測周波数ｆｄ_ｓは次式となる。
【００２５】
ｆｄ_ｓ＝２３ｋＨｚ／１０００＝２３Ｈｚ            ・・・（２）
時間にして１／２３＝４４ｍｓである。
【００２６】
距離Ｒを電波が往復したとき図２の周波数傾き（Ｆｒ／Ｔｓ）により発生する周波数変化ｆｒｆは次式で表すことができる。
【００２７】
ｆｒｆ＝ｔ＊（Ｆｒ／Ｔｓ）            ・・・（３）
ｔ＝２Ｒ／Ｃ
ｆｒｆ＝ｆｄ_ｓとなる時が最小距離分解能Ｒｓｍｉｎとなる。
【００２８】
Ｒｓｍｉｎ＝ｃ／２＊Ｔｓ／Ｆｒ＊ｆｄ_ｓ＝１.５２ｍ
Ｔｓ＝４４ｍｓ
Ｆｒ＝１００ＭＨｚ
従って、例えばＲ１の所定距離をＲｓｍｉｎの５倍の距離を設定しておけば、先行車が接近してくる場合にはＲｓｍｉｎに至る前にロジックＡを動作させることが可能となる。
【００２９】
また、先行車が離間する場合には、Ｒ１の設定値を接近時と異なる値、例えばＲｓｍｉｎの１０倍の距離を設定しておけば、閾値前後でロジックＡが煩雑に動作・不動作を繰り返さなくてスムーズにロジックの遷移ができる。距離の５倍・１０倍は一例であり、この値は車速で変更してもよい。
【００３０】
図５は、レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図である。
【００３１】
ロジックＡを適用する場面との違いは、周波数変調が時間Ｔの所定の単調増加する期間と単調減少する期間を有しており、実施例１のΔＴに相当する周波数変調がないことである。この変調方式においても、前記周波数傾きをレーダ装置と先行車との距離に応じて変化させることにより、上記同様の効果を得ることが可能である。
【００３２】
本稿によれば、ターゲットが至近距離に存在する場合、変調傾きを大きくすることにより、ビート信号の周波数差を大きくすることができ、ＦＦＴ処理を行ってもＤＣ成分と分離が可能となる。一方ターゲットが遠距離に存在する場合、変調傾きを小さくすることにより、発振器の周波数を大きくふる必要がなくなり、周波数の時間に対する線形性を確保できる。これにより、距離が遠くなったときに線形性に伴う信号強度の劣化を防ぐことができるため、レーダ装置の性能を至近距離から遠距離まで向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】レーダ装置の構成を示す図。
【図２】レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図。
【図３】前記変調傾きと静止ターゲットの最小検知距離との関係を示す図。
【図４】周波数変調を適用するシーンを選択する方法を説明するための図。
【図５】レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図。
【図６】変調傾きの線形性の影響による距離と受信信号レベルの関係を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１  レーダ装置
２  レーダを搭載した車両
３  レーダ搭載車両の前方を走行する車両
１００  発振器
１０１  パワーアンプ
１０２  送信アンテナ
１０３  受信アンテナ
１０４  混合器
１０５  ＡＤ変換器
１０６  信号処理部
１０７  変調信号生成器
【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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