(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号を発生する手段と、拡散符号を発生する手段と、前記拡散符号で前記キャリア信号をスペクトル拡散する手段と、前記スペクトル拡散されたキャリア信号をターゲットに送信する手段と、前記ターゲットで反射した前記スペクトル拡散されたキャリア信号を受信する手段と、前記拡散符号と前記受信したキャリア信号の相関を検出する手段と、前記相関検出の結果と前記拡散符号を比較して、前記キャリア信号を送信および受信する手段と前記ターゲットとの距離を求める手段と、前記ターゲットとの距離に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有し、前記チップ速度を制御する手段は、前記ターゲットまでの距離が大きいときは前記チップ速度を小さくし、前記ターゲットまでの距離が小さいときには前記チップ速度を大きくするように制御する手段を有することを特徴とするレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置。
【請求項２】
前記相関検出の結果と前記キャリア信号を比較して前記ターゲットとの相対速度を求める手段と、前記ターゲットとの相対速度に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置。
【請求項３】
自速度に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダー装置、特にレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いる自動車の衝突防止用のレーダー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の安全運行、特に衝突防止のために、自動車と障害物（ターゲット）との間の距離や相対速度を検出するためのレーダー装置の開発が急がれている。
【０００３】
図７に、従来の自動車の衝突防止用のレーダー装置のブロック図を示す。図７において、レーダー装置１はキャリア信号を発生する手段であるキャリア信号発生器２、拡散符号を発生する手段である発振器３と拡散符号発生器４、拡散符号でキャリア信号をスペクトル拡散する手段であるスペクトル拡散器５、スペクトル拡散されたキャリア信号をターゲットに送信する手段である送信アンテナ６、ターゲットで反射したスペクトル拡散されたキャリア信号を受信する手段である受信アンテナ７、拡散符号と受信したキャリア信号の相関を検出する手段である符号遅延回路８と相関器９、相関検出の結果と拡散符号を比較してターゲットとの距離を求める手段である符号遅延量検出器１０と距離検出器１１から構成されている。ここで、キャリア信号発生器２はスペクトル拡散器５を介して送信アンテナ６に接続されている。発振器３は拡散符号発生器４に接続されている。拡散符号発生器４の１つの出力はスペクトル拡散器５に接続されている。受信アンテナ７は相関器９を介して符号遅延量検出器１０に接続されている。拡散符号発生器４のもう1つの出力は符号遅延回路８に接続され、符号遅延回路８の出力は相関器９と符号遅延量検出器１０に接続されている。そして、符号遅延量検出器１０の出力は距離検出器１１に接続されている。
【０００４】
このように構成されたレーダー装置１において、キャリア信号発生器２は一定の周波数のキャリア信号を発生する。また、拡散符号発生器４からは一定のコード長の拡散符号が、発振器３から出力される信号の周波数に従って一定のチップ速度（１秒当たりの拡散符号の送出ビット数）で繰り返して出力される。スペクトル拡散器５はこの拡散符号を使ってキャリア信号をスペクトル拡散する。スペクトル拡散されたキャリア信号は送信アンテナ６から電波として放射される。
【０００５】
電波として放射された信号は、その一部がターゲットで反射され、受信アンテナ７で受信される。ここで、送信アンテナ６と受信アンテナ７は自動車のほぼ同じ位置に配置されている。受信アンテナ７で受信された信号は相関器９に入力される。相関器９にはまた、拡散符号発生器４から出力された拡散符号が、符号遅延回路８で位相シフトされながら入力される。ターゲットで反射して戻ってきた信号は、送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離を往復する時間だけもともと送信された信号に対して遅延が生じている。そのため、相関器９では符号遅延回路８で一定の値だけ位相シフトされた拡散符号が入力された時に初めて相関が取れて相関信号の最大値が出力される。
【０００６】
符号遅延量検出器１０には、この相関信号と、位相シフトされた拡散符号が入力され、この両者から拡散符号の符号遅延量が得られる。拡散符号の符号遅延量は距離検出器１１に入力され、ターゲットとの間の距離が計算される。
【０００７】
図８に、送信アンテナ６から送信される信号の拡散符号と受信アンテナ７で受信した信号の拡散符号のタイミングチャート（時間的な流れ）を示す。図８において、ａは送信される信号に含まれる一連の拡散符号を、ｂはターゲットで反射された信号に含まれる一連の拡散符号を表している。
【０００８】
拡散符号ａとｂを比較すると、拡散符号ｂは拡散符号ａに対してＳ１（この場合は２ビット）だけ遅れている。そこで、この遅れているビット数（符号遅延量）をｍ（単位なし）、拡散符号のチップ速度をｔ（単位：１／ｓ）、電波の速度をＶｃ（単位：ｍ／ｓ）とすると、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの間の距離Ｄは
0003794524.tif 000002
で表すことができる。
【０００９】
このようにして送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの間の距離、すなわち送信アンテナ６および受信アンテナ７を有するレーダー装置１を搭載した自動車とターゲットとの間の距離を求めることができ、自動車の衝突防止に利用できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダー装置１において、拡散符号の符号長が一定の場合には送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離の測定精度は拡散符号のチップ速度が大きい（発振器３の周波数が高い）ほど良くなるという性質がある。そのため、チップ速度が一定の場合にはターゲットが近くにあっても遠くにある時と同じ精度でしか距離を求めることができず、衝突防止用として十分に活用できないという問題があった。
【００１１】
これに対して、特開平７−３５８４９号公報には、ターゲットを補足した後でチップ速度を順次大きくする（チップ長を順次短縮する）ことによって、ターゲットまでの距離の測定精度を向上させるというレーダー装置が開示されている。
【００１２】
しかしながら、拡散符号の符号長が一定の場合にはターゲットまでの最大測定距離はチップ速度が大きいほど小さくなるという性質があり、たとえばターゲットが遠ざかるような場合には補足できなくなるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、送信アンテナおよび受信アンテナからターゲットまでの距離や送信アンテナおよび受信アンテナとターゲットとの相対速度を最適な条件で捕捉しつづけることのできるレーダー装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置は、キャリア信号を発生する手段と、拡散符号を発生する手段と、前記拡散符号で前記キャリア信号をスペクトル拡散する手段と、前記スペクトル拡散されたキャリア信号をターゲットに送信する手段と、前記ターゲットで反射した前記スペクトル拡散されたキャリア信号を受信する手段と、前記拡散符号と前記受信したキャリア信号の相関を検出する手段と、前記相関検出の結果と前記拡散符号を比較して、前記キャリア信号を送信および受信する手段と前記ターゲットとの距離を求める手段と、前記ターゲットとの距離に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有し、前記チップ速度を制御する手段は、前記ターゲットまでの距離が大きいときは前記チップ速度を小さくし、前記ターゲットまでの距離が小さいときには前記チップ速度を大きくするように制御する手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置は、前記相関検出の結果と前記キャリア信号を比較して前記ターゲットとの相対速度を求める手段と、前記ターゲットとの相対速度に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のレーダー信号としてスペクトル拡散された信号を用いるレーダー装置は、自速度に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１８】
このように構成することにより、本発明のレーダー装置は、送信アンテナおよび受信アンテナからターゲットまでの距離や送信アンテナおよび受信アンテナとターゲットとの相対速度を最適な条件で捕捉しつづけることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のレーダー装置の一実施例を示す。図１で、図７と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図１において、レーダー装置２０にはレーダー装置１の構成に対して、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの距離に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段である制御回路２１と分周器２２が追加されている。ここで、距離検出器１１の出力は制御回路２１に接続されている。また、発振器３と拡散符号発生器４の間には分周器２２が接続され、制御回路２１はこの分周器２２に接続されている。なお、発振器３と分周器２２を組み合わせたものを信号発生器２３とする。
【００２１】
このように構成されたレーダー装置２０において、距離検出器１１で検出された送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離の情報は制御回路２１に入力される。そして、制御回路２１は送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離に応じて分周器２２を制御して発振器３から拡散符号発生器４に入力される信号の周波数、すなわち拡散符号のチップ速度を切り換える。
【００２２】
具体的には、制御回路２１は、ターゲットまでの距離が大きいときはチップ速度を小さく（分周比を大きく）し、ターゲットまでの距離が小さいときにはチップ速度を大きく（分周比を小さく）するように分周器２２を設定する。そして、ターゲットまでの距離が小さくなるにつれて順次チップ速度を大きくし、逆にターゲットまでの距離が大きくなるにつれて順次チップ速度を小さくするように分周器２２を制御する。
【００２３】
一般に、交通の場合には、ターゲットまでの距離が大きい場合には交通量が少なく見通しが良いことを意味するので、測定精度は多少悪くても最大測定距離が大きい方が良い。逆に、ターゲットまでの距離が小さい場合には交通量が多く混んでいて見通しが悪いことを意味するので、最大測定距離は小さくても高い測定精度が求められる。そこで、本発明のレーダー装置２０によれば、送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離、すなわち送信アンテナ６および受信アンテナ７を有するレーダー装置２０を搭載した自動車からターゲットまでの距離を、その距離に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００２４】
また、送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離が小さいときにはチップ速度を大きくするように制御するが、チップ速度を大きくするとスペクトル拡散された信号の占有帯域が広がり、逆にそのレベルは低下するので、他車へのレーダー妨害を少なくし、同時に他車からのレーダー妨害に対しても強くなるという特徴もある。
【００２５】
ところで、レーダー装置２０においては、拡散符号のチップ速度を制御する手段として、分周器２２を用いて発振器３の信号を分周して異なる周波数の信号を発生させているが、異なる周波数の信号を発生させる方法はこれに限るものではない。
【００２６】
図２および図３に、異なる周波数の信号を発生させるための別の構成を示す。これは図１における発振器３と分周器２２からなる信号発生器２３を置き換えるものである。
【００２７】
まず、図２は、異なる周波数の信号を発生させる信号発生器２３の機能をＶＣＯ２４で実現している。すなわち、制御回路２１からの制御に従ってＶＣＯ２４の発振周波数を適宜変更することによって異なる周波数の信号を発生し、拡散符号のチップ速度を制御することができる。
【００２８】
また、図３においては、異なる周波数の信号を発生させる信号発生器２３の機能を、切換回路２５と３つの発振器２６、２７、２８で実現している。３つの発振器２６、２７、２８はそれぞれ異なる周波数に設定されており、いずれも切換回路２５に接続されている。ここで、切換回路２５は、制御回路２１からの制御に従って３つの発振器２６、２７、２８のいずれか１つの信号を出力することによって異なる周波数の信号を発生し、拡散符号のチップ速度を制御することができる。なお、切換回路に接続する発振器の数は３つに限るものではなく、その数は必要に応じて自由に設定できるものである。
【００２９】
図４に、本発明に関連するレーダー装置の参考例を示す。図４で、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
図４において、レーダー装置３０は、レーダー装置１の構成に対して、制御回路２１と分周器２２が取り除かれ、相関検出の結果とキャリア信号を比較してターゲットとの相対速度を求める手段であるミキサ３１とドップラーカウンタ３２と相対速度検出器３３、ターゲットとの相対速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段である制御回路３４と分周器３５が追加されている。ここで、相関器９の出力は符号遅延量検出器１０に接続されるとともにミキサ３１に接続されている。キャリア信号発生器２の出力もミキサ３１に接続されており、ミキ３１の出力はドップラーカウンタ３２を介して相対速度検出器３３に接続されている。そして、相対速度検出器３３の出力は制御回路３４に接続されている。また、発振器３と拡散符号発生器４の間には分周器３５が接続され、制御回路３４はこの分周器３５に接続されている。
【００３１】
このように構成されたレーダー装置３０において、相対速度検出器で検出された送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの相対速度情報は制御回路３４に入力される。そして、制御回路３４は送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの相対速度に応じて分周器３５を制御して発振器３から拡散符号発生器４に入力される信号の周波数、すなわち拡散符号のチップ速度を切り換える。
【００３２】
具体的には、制御回路３４は、ターゲットとの相対速度が正（ターゲットが離れつつある状態）の場合にはチップ速度を小さくし、ターゲットとの相対速度が負（ターゲットが近づきつつある状態）の場合にはチップ速度を大きくするように分周器３５を設定する。そして、ターゲットとの相対速度が正から負になるにつれて順次チップ速度を大きくし、逆にターゲットとの相対速度が負から正になるにつれて順次チップ速度を小さくするように分周器３５を制御する。
【００３３】
一般に、交通の場合には、ターゲットとの相対速度が正の場合には、前方の自動車が遠ざかって見通しが良くなっていくことを意味しているので、測定精度を劣化させても最大測定距離を大きくする方が良い。逆に、ターゲットとの相対速度が負の場合には、前方の自動車が近づく、すなわち混んできて見通しが悪くなってきていることを意味しているので、最大測定距離は小さくても高い測定精度が求められる。そこで、本発明のレーダー装置３０によれば、送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離を、その相対速度に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００３４】
図５に、本発明に関連するレーダー装置の別の参考例を示す。図５で、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図５において、レーダー装置４０は、レーダー装置１の構成に対して、車速度検出器４１、自速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段である制御回路４２と分周器４３が追加されている。ここで、車速度検出器４１はレーダー装置４０を搭載した自動車の速度計などに接続され、その出力は制御回路４２に接続されている。また、発振器３と拡散符号発生器４の間には分周器４３が接続され、制御回路４２はこの分周器４３に接続されている。
【００３６】
このように構成されたレーダー装置４０において、車速度検出器４１で検出されたレーダー装置４０を搭載した自動車の速度、すなわち自速度の情報は制御回路４２に入力される。そして、制御回路４２はレーダー装置４０自身の速度に応じて分周器４３を制御して発振器３から拡散符号発生器４に入力される信号の周波数、すなわち拡散符号のチップ速度を切り換える。
【００３７】
具体的には、制御回路４２は、自速度が小さい場合にはチップ速度を大きくし、自速度が大きい場合にはチップ速度を小さくするように分周器４３を設定する。そして、自速度が大きくなるにつれて順次チップ速度を小さくし、自速度が小さくなるにつれて順次チップ速度を大きくするように分周器４３を制御する。
【００３８】
一般に、交通の場合、自速度が大きい場合には交通量が少なくて見通しが良い状態を意味していることが多いので、測定精度は悪くても最大測定距離が大きい方が良い。逆に、自速度が小さい場合には、交通量が多くて見通しが悪い状態を意味していることが多いので、最大測定距離は小さくても高い測定精度が求められる。そこで、本発明のレーダー装置４０によれば、送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離を、自速度に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００３９】
図６に、本発明のレーダー装置の別の実施例を示す。図６で、図１、図４および図５と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図６において、レーダー装置５０には、レーダー装置１の構成に対して、レーダー装置３０におけるミキサ３１とドップラーカウンタ３２と相対速度検出器３３、レーダー装置４０における車速度検出器４１、さらにはターゲットまでの距離とターゲットとの相対速度と自速度の３つの要因に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段である制御回路５１と分周器５２が追加されている。ここで、距離検出器１１の出力、相対速度検出器３３の出力、および車速度検出器４１の出力はいずれも制御回路５１に接続されている。また、発振器３と拡散符号発生器４の間には分周器５２が接続され、制御回路５１はこの分周器５２に接続されている。
【００４１】
このように構成されたレーダー装置５０において、距離検出器１１で検出された送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離の情報は制御回路５１に入力される。また、相対速度検出器３３で検出された送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの相対速度の情報も制御回路５１に入力される。さらに、車速度検出器４１からはレーダー装置５０を搭載した自動車の速度すなわち自速度の情報が制御回路５１に入力される。そして、制御回路５１は送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの相対速度、およびレーダー装置５０自身の速度に応じて分周器５２を制御して発振器３から拡散符号発生器４に入力される信号の周波数、すなわち拡散符号のチップ速度を切り換える。
【００４２】
このように、レーダー装置５０は、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの距離に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの相対速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段、および自速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段の３つの手段を同時に備えている。これにより、例えば送信アンテナ６および受信アンテナ７からターゲットまでの距離が大きくてもターゲットとの相対速度が負、すなわち近づいて来ているときにはチップ速度を大きくして距離の測定精度を高めるなど、交通状況に応じて最適な最大測定距離および測定精度を確保することができるようになる。
【００４３】
なお、上記の各実施例においては、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの距離に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段、送信アンテナ６および受信アンテナ７とターゲットとの相対速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段、および自速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御する手段を、それぞれ個別に有するレーダー装置および全てを有するレーダー装置について説明したが、３つのうちのいずれか２つを備えたものでも、それぞれ固有の効果に加えて、両者による相乗効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記の各実施例においては、キャリア信号を拡散させてそのままアンテナから放射するような構成となっているが、必要に応じてアップコンバータを使って高い周波数に変換して送信し、逆に受信後はダウンコンバータを使って低い周波数に変換して相関処理するような構成をとっても構わないものである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のレーダー装置によれば、レーダー装置が有するキャリア信号を送信および受信するアンテナとターゲットとの距離に応じて拡散符号のチップ速度を制御することによって、キャリア信号を送信および受信するアンテナからターゲットまでの距離を、その距離に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００４６】
また、キャリア信号を送信および受信するアンテナとターゲットとの相対速度に応じて拡散符号のチップ速度を制御することによって、キャリア信号を送信および受信するアンテナからターゲットまでの距離を、その相対速度に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００４７】
さらには、自速度に応じて前記拡散符号のチップ速度を制御することによって、キャリア信号を送信および受信するアンテナからターゲットまでの距離を、自速度に応じて最適な測定精度および最大測定距離で測定することができるようになる。
【００４８】
さらにこれらの組み合わせにより、キャリア信号を送信および受信するアンテナからターゲットまでの距離を、交通状況に応じて最適な最大測定距離および測定精度で測定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーダー装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１のレーダー装置において、異なる周波数の信号を発生させるための別の構成を示すブロック図である。
【図３】図１のレーダー装置において、異なる周波数の信号を発生させるためのさらに別の構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明に関連するレーダー装置の参考例を示すブロック図である。
【図５】  本発明に関連するレーダー装置の別の参考例を示すブロック図である。
【図６】  本発明のレーダー装置の別の実施例を示すブロック図である。
【図７】従来のレーダー装置を示すブロック図である。
【図８】図７のレーダー装置における送信および受信する信号に含まれる一連の拡散符号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
２…キャリア信号発生器
３…発振器
４…拡散符号発生器
５…スペクトル拡散器
６…送信アンテナ
７…受信アンテナ
８…符号遅延回路
９…相関器
１０…符号遅延量検出器
１１…距離検出器
２０、３０、４０…レーダー装置
２１、３４、４２、５１…制御回路
２２、３５、４３、５２…分周器
３１…ミキサ
３２…ドップラーレーダー
３３…相対速度検出器
４１…車速度検出器
【図１】
0003794524.tif 000003
【図２】
0003794524.tif 000004
【図３】
0003794524.tif 000005
【図４】
0003794524.tif 000006
【図５】
0003794524.tif 000007
【図６】
0003794524.tif 000008
【図７】
0003794524.tif 000009
【図８】
0003794524.tif 000010