レーダ装置侵入物検知装置
【課題】 本発明はレーダ装置侵入物検知装置に関し、同一レーダ周波数帯域のレーダ装置間の干渉による誤検出を避けることができる高信頼度のレーダ装置侵入物検知装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 送受信スイッチ２２，２３を逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体３２からのレーダ検知受信レベルを検知する手段４０と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別するように構成する。
【解決手段】 送受信スイッチ２２，２３を逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体３２からのレーダ検知受信レベルを検知する手段４０と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーダ装置侵入物検知装置に関し、更に詳しくはＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダ装置等が他レーダ装置から干渉を受けた場合の誤検知を防止するレーダによる手段検知を用いた踏切等の遮断侵入物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、踏切等の特定場所に侵入する物体の光線の送受信、電波の送受信を用いた遮断検知を用いた警報装置が実用化されている。この種の装置としては、高周波信号を変調信号により周波数変調して送信し、目標物体からの反射信号を受信し、送信信号の一部を分岐させることによって、受信機の局部発信信号源として周波数変換するＦＭＣＷレーダ装置に関し、ミリ波帯用でありながら安価で温度安定性に優れ、しかも高性能のＦＭＣＷ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、送信アンテナと受信アンテナを分けずに１つのアンテナを用いて構成を簡単にしたレーダ装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
図１３は技術文献２記載の先行技術の構成例を示すブロック図である。図において、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３には、周波数が数ｋＨｚの三角波のベースバンド信号（ＭＯＤ）が印加され、電圧制御発振器３で周波数変調が行われる。即ち、入力電圧が大きいほど、電圧制御発振器３は高い周波数の信号を出力する。この被周波数変調信号は周波数ｆｏが数１０ＧＨｚであり、送信側スイッチ（ＳＷ１）４に供給されると共に、その一部が分岐されて受信ミキサ（ＭＩＸ１）７に供給される。
【０００４】
送信側スイッチＳＷ１は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１の出力する駆動信号により開閉制御される。なお、駆動信号は周波数ｆSWが数１０ＭＨｚでデューティ５０％の矩形波である。そして、スイッチＳＷ１の閉成時に周波数変調信号がアンテナ共用手段６を通してアンテナ５に供給され、送信される。
【０００５】
また、スイッチ駆動信号源１の出力する駆動信号は、インバータ２で受信側スイッチ（ＳＷ２）７に供給されている。これにより、送信側スイッチＳＷ１開成時に受信側スイッチＳＷ２が閉成され、この受信側スイッチＳＷ２の閉成時に、アンテナ５で受信した送信信号がアンテナ共用手段６、受信側スイッチＳＷ２を通して受信ミキサ７に供給され、ここでＩＦ信号とされて出力される。
【０００６】
アンテナ５での受信信号の周波数はｆｏ＋ｆδで表され、受信側スイッチＳＷ２でＡＳＫ変調され、周波数変換されることにより、周波数ｆｏ＋ｆδ−ｆSW、ｆｏ＋ｆδ＋ｆSWの信号となり、受信側ミキサ７で周波数ｆSW−ｆｄ、ｆSW＋ｆｄの周波数スペクトラムのＩＦ信号となる。
【０００７】
このＩＦ信号は、ＦＭ回路でビート周波数ｆδが検出され、周波数変調信号の周波数増加期間と周波数減少期間それぞれのビート周波数ｆδから目標物体の相対速度及び距離が演算される。このような構成のシステムでは、単一のアンテナを送信及び受信で共用するため、レーダ装置の小型化及び低廉化が可能となる。
【０００８】
図１４は従来のレーダ遮断検知システムの構成例を示す図である。図では、通行路１３を介してレーダ装置と反射体が設置されている。１１はレーダ装置１、１２は該レーダ装置１１からの信号を受けて反射する反射体１である。１４はレーダ装置２、１５は該レーダ装置２からの信号を受けて反射する反射体２である。１６はレーダ装置１４と反射体１２の間を遮断する車両である。１７はレーダ搭載車両である。
【０００９】
ここでは、レーダ装置２と反射体２の間での動作を例にとって説明する。車両１６が存在しない場合には、レーダ装置２から出射された信号は、反射体２で反射され、レーダ装置２に戻る。該レーダ装置２は、この返信信号を解析してレーダ装置２と反射体５の間に何もないことを認識する。
【００１０】
ここで、通行路１３に車両１６が入ってくると、それまで反射体２で反射された信号レベルは、車両１６で遮断されて低下する。レーダ装置２は、この反射信号を解析して、車両１６が通行路１３に入ってきたことを認識する。この場合、反射体２の反射信号が弱くなるので、レーダ装置２は車両１６の存在を認識する。
【００１１】
一方、別の場所からレーダ搭載車両１７が入ってくると、このレーダ搭載車両１７から出射された信号は、レーダ装置２に入射される。このレーダ搭載車両１７からのレーダ信号を受信することで、レーダ装置２の受信信号が大きくなり、車両１６が存在しないと判断してしまうおそれがある。
【特許文献１】特開平５−４０１６９号公報（段落００３８〜００５３、図６）
【特許文献２】特開平９−２４３７３８号公報（段落００２８〜００３３、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、レーダ装置と同一レーダ周波数帯域のレーダ装置間の干渉による誤検出を避けることができる高信頼度のレーダ装置侵入物検知装置を提供することを目的としている。基準反射体間の遮断をレーダにより検知する遮断侵入物検知システムのレーダ方式は、回路構成が比較的簡単で、静止目標も検知できるＦＭＣＷ方式が有望である。屋外設置の前記システムでは、実用化している車載レーダ装置等からの他レーダ波の干渉による誤検知を防止することが求められている。ここで、誤検知とは、前述したように、基準反射体とレーダ間の遮断があるにもかかわらず、干渉波により遮断レベルよりも高い受信信号が出力され、遮断を検知できないという問題がある。
【００１３】
通常、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯の車載レーダでは、道路を走行する対向車間の干渉対策として、定められた４５度偏波で送信し、アンテナの異偏波識別性能により軽減している。しかしながら、固定レーダ対移動レーダ間の同一周波数レーダ間の干渉は、必ずしも対向で干渉する場合に限定されず、周囲の反射物に反射して同偏波で干渉する問題がある。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、同一レーダ周波数帯域のレーダ装置間の干渉による誤検出を避けることができる高信頼度のレーダ装置侵入物検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）請求項１記載の発明は、送受信スイッチを逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体からのレーダ検知受信レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別することを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、ＦＭＣＷレーダの送信信号を送信スイッチによりパルス送信し、受信スイッチを反射目標からの受信パルスと重なる遅延で切り替え、目標と自レーダ装置の相対速度、距離を検出する手段と、前記レーダ装置により、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと、閾値と比較し、干渉障害を判別することを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、レーダ装置の距離分解能以上離した少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、干渉波の偏波と同一の偏波で送信するアンテナと、前記送信アンテナの偏波と同一の偏波受信アンテナと前記送信アンテナの偏波と直交する偏波受信アンテナをスイッチにより時分割で切り替えるレーダ送受信手段と、レーダ距離分解能内に設置した入射波と反射波が同一のレーダ反射体と、入射波と反射波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と前記反射体間の遮断を検出する手段を具備し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（１）請求項１記載の発明によれば、レーダ検知受信レベルを検知する手段を設け、この検知手段が検出したレベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。ここで、ヌルとは被干渉レーダが一定の距離からの反射信号に対して信号受信部が不感状態となることをいう。
（２）請求項２記載の発明によれば、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する検知手段を設け、この検知手段の受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することができる。また、干渉測定と遮断検出が粗同時に行なえ、遮断検出の高信頼性が向上する。
（４）請求項４記載の発明によれば、入射波偏波と反射波偏波が同一のレーダ反射体と入射波と反射波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と反射体間の遮断を検出する検出手段を設けて、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することができる。また、干渉測定と遮断検出が粗同時に行なえ、遮断検出の高信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。本発明では、図１３に示す回路が前提となっている。
本発明は、基準反射体からの反射信号をレーダ装置で検知した正常な受信レベルと、反射信号を急峻な空間フィルタにより消去した時の受信レベルを定期的に切り替えて比較し、前記２種類のレベル変化から干渉を判定し、干渉ありと判定される時は、干渉信号の警告を出力するようにしている。具体的には、該空間フィルタの消去時におけるレーダ受信レベルを予め設定した閾値と比較することにより干渉波入力を判定するものである。
【００１８】
正常受信時の空間フィルタの消去距離は、レーダ装置から基準反射体までの距離以外に設定しておく。前記空間フィルタの動作を図１，図２の波形で説明する。図１は、図１２の回路構成における各部の動作波形を示す。送受スイッチ２２，２３をスイッチ駆動周波数ｆSWにより、互いに逆相で開閉すると、τだけ遅延した目標反射受信波と前記スイッチ周波数の周期と一致したとき受信スイッチが開となり、ヌルとなる。図２は送受スイッチを開閉時間幅で、受信スイッチを送信スイッチを基準に遅延させて開閉する場合の回路構成と各部波形を示す図である。図１，図２において、（ａ）は送信機動作波形、（ｂ）は目標反射受信波、（ｃ）は受信機動作波形である。
【００１９】
図２において、２０はスイッチ駆動発振回路、２１は該スイッチ駆動発振回路２０の出力を受ける駆動波形遅延スライド回路、２２は前記スイッチ駆動発振回路２０と接続される送信スイッチ、２３は前記駆動波形遅延スライド回路２１と接続される受信スイッチである。空間フィルタとしては、送受スイッチ逆相でスイッチの周波数を可変する方法と、一定周期で受信スイッチ波形を遅延器で遅延を可変する方法がある。
【００２０】
周波数型の空間フィルタは、図１に示すように、伝播遅延時間とスイッチ周期とが一致すると、受信機は不感状態（ｎｕｌｌ：ヌル）になるため、送受信スイッチのスイッチ周波数を切り替えることにより、距離Ｒの基準反射体からの信号を受信又は選択的に排除することができる。ここで、送受信号を０−πの位相差でスイッチすると、受信スイッチ２３の出力は、スイッチ周波数ｆｓｗ（Ｈｚ）と距離Ｒ（ｍ）の関係で、スイッチ無しの連続波受信電力と送受スイッチありの電力電力との受信電力比Ｊは以下に示すような式となる。
【００２１】
レーダの目標反射遅延時間τは、目標までの距離Ｒ（ｍ）、光速Ｃ（ｍ／ｓ）とすると、
τ＝２Ｒ／Ｃ （１）
Ｊ＝（１／２）・（２／π）ｓｉｎ（ｋπ） （２）
ｋは、送受信スイッチ２２，２３の周期をＴSW、τがＴSWを越える場合、何周期分の遅れかを示すτ／ＴSWの整数部分をｎとすると、
ｎ・ＴSW≦τ＜（（２ｎ＋１）／２）・ＴSWの条件では、
ｋ＝（τ−（ｎ・ＴSW））／ＴSW （３）
（（２ｎ＋１）／２）・ＴSW≦τ＜（ｎ＋１）・ＴSWの条件では、
ｋ＝（（ｎ＋ＴSW）−τ）／ＴSW （４）
となる。
【００２２】
ここで、近距離の受信感度ｎｕｌｌとなる距離Ｒｎｕｌｌとスイッチ周波数ｆｓｗは
τ＝ＴSW （５）
ｆＳＷ＝Ｃ／２Ｒｎｕｌｌ （６）
となる。因みに、目標距離Ｒ＝１０ｍでは、ｆｓｗ＝１５ＭＨｚで感度が最低となる。
【００２３】
遅延型の空間フィルタは、図２に示す送受スイッチ波形のように、送受のスイッチ波形を遅延させ、反射体からの受信波形が受信断となる波形に一致させヌルにする方式である。
【００２４】
ここで、送信パルス周期をＴSWとすると、デューティ５０％の送信パルスで送信される。送信された高周波送信パルスが目標から反射して受信機に到達する高周波送信パルスは伝播遅延時間τｏ遅れて受信機に到達する。受信スイッチ２３は、送信パルスと同一のデューティ５０％のパルス周期で開閉駆動する。
【００２５】
送信スイッチ２２が開の受信機オフの区間が目標からの反射受信パルスと一致すると、受信機は不感状態（ヌル）になる。ここで、送受信号を相対タイミング遅延時間でスイッチすると、受信スイッチ２３の出力は、受信スイッチ遅延時間τｓ、距離をＲ（ｍ）の関係で変化する。
【００２６】
レーダ装置の目標反射遅延時間τｏは、目標までの距離をＲ（ｍ）、光速をＣ（ｍ／ｓ）とすると、
τｏ＝２Ｒ／Ｃ （７）
となる。送信スイッチ駆動パルス波形と逆相の受信駆動パルス波形を遅延線で、遅延量を基準反射体からの受信レベルが最低となる遅延量に設定する。
【００２７】
受信機がオフとなる遅延時間τｏｆｆと目標からの反射伝播遅延時間τｏが等しくなるとき受信感度がヌルとなるので、距離Ｒｎｕｌｌは（７）式より、
Ｒｎｕｌｌ＝Ｃ・（τｓ−（ＴSW／２）／２ （８）
で与えられる。ここで、送受信スイッチ２２，２３の周期をＴSW、τがＴSWを越える場合、何周期分の遅れかを示すτ／ＴSWの整数部分をｎとすると、
Ｒｎｕｌｌ＝（ｎ・Ｃ・（τｓ−（ＴSW／２）））／２ （９）
となる。
【００２８】
図３は空間フィルタの特性例を示す図である。横軸は距離（ｍ）、縦軸は受信電力（ｄＢｍ）である。この特性におけるヌルのτｏ＝５．３５ｎｓ，σ（レーダ反射断面積）：１０ｄＢｍ，Ｐｔ（送信パワー）：０ｄＢｍ，Ｇ（アンテナのゲイン）：３０．９ｄＢである。受信電力が７．９ｍ〜８．２ｍ近辺で鋭いフィルタ特性をもっていることが分かる。
【００２９】
図４は本発明のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す例は、本発明を簡易ヘテロダインレーダ装置に適用した場合を示している。図において、３０は送信アンテナ、３１は受信アンテナ、３２は基準反射体である。２２は送信アンテナ３０と接続される送信スイッチ、２３は受信アンテナ３１と接続される受信スイッチである。
【００３０】
２０は送信スイッチ２２と受信スイッチ２３にスイッチ駆動信号を与えるスイッチ駆動発振回路としての送受スイッチ周波数発生器である。３３は受信スイッチ２３からの受信信号を受けて増幅する増幅器、３４は該増幅器３３の出力と結合回路３８の出力を受ける第一ミキサ、３５は該第一ミキサ３４の出力と信号処理回路４０の出力を受ける第二ミキサである。３６は該二ミキサ３５の出力を受けるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：帯域通過フィルタ）である。
【００３１】
４０は帯域通過フィルタ３６の出力を受ける信号処理回路である。該信号処理回路４０は幾つかの機能を持っている。先ず、三角波変調信号を発生し、送受スイッチ周波数発生器２０に与える。次に、送受スイッチ２２，２３のスイッチ制御を行なう。次に、基準反射体距離信号ヌル時、非ヌル時の距離ビート信号を検出記憶する。また、基準反射体と送受アンテナ３０，３１間の遮断検知判定を行なう。また、干渉波の判定処理を行なう。更に、干渉警報出力を行なう。該信号処理回路４０からは、遮断信号出力と、干渉警報出力が出力される。該信号処理回路４０としては、例えばＣＰＵが用いられる。
【００３２】
３７は信号処理回路４０からの変調信号を受けるＦＭ発振器、３８は該ＦＭ発振器３７からの出力を受ける結合回路である。該結合回路３８からは、前記第一ミキサ３４に制御信号が出力される。３９は該結合回路３８の出力を増幅する増幅器でその出力は、前記送信スイッチ２２に入っている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下のとおりである。
【００３３】
信号処理回路４０のクロック源に同期した三角波発生回路（図示せず）からの三角波信号を変調信号としてＦＭ発振器（電圧制御発振器）３７に入力する。該ＦＭ発振器３７は、高周波ＦＭ変調波を発生させる。この被変調高周波信号を結合回路３８でその一部を分岐し、第一ミキサ３４に入力する。
【００３４】
一方、被変調高周波信号は、増幅器３９で増幅された後、送受スイッチ周波数発生器２０のスイッチ制御信号により、送信スイッチ２２を開閉し、送信アンテナ３０から送信される。この送信波は、基準反射体３２で反射され、受信アンテナ３１で受信される。ここで、送受スイッチ位相反転のスイッチ周波数で、受信スイッチ２３を開閉する。受信スイッチ２３で受信された受信信号は、増幅器３３で増幅された後、第一ミキサ３４に入る。ミキシングによりビート信号を発生する。
【００３５】
該第一ミキサ３４は、結合回路３８からの制御信号を受けて受信信号とのミキシング動作を行なう。第一ミキサ３４の出力（ビート信号）は、第二ミキサ３５に入り、信号処理回路４０からの送受スイッチ周波数と同一の制御信号との間でミキシングされる。第二ミキサ３５の出力は、帯域通過フィルタ３６を経て信号処理回路４０に距離ビート信号として入る。信号処理回路４０は、前述したような各種の信号処理を行ない、遮断信号出力と、干渉警報出力を行なう。このようにして、ＦＭＣＷレーダ方式と同一の検出方法のビート周波数とその信号レベルを前記スイッチ周波数に対応させ、信号処理回路４０のメモリに記憶する。
【００３６】
図５は本発明の干渉判定のフローを示す図である。本発明のレーダ装置と、固定距離に設置した基準反射体３２の反射信号がヌルになる送受スイッチ周波数に設定し（Ｓ１）、前記固定距離に相当するビート信号を帯域通過フィルタ３６に通し、選択通過させた出力レベルの所定時間平均を測定し、記憶させる（Ｓ２）。そして、この所定時間平均を予め設定した閾値１と比較する（Ｓ３）。
【００３７】
そして、受信レベルの時間平均が閾値１以上であるかどうかをチェックする。受信レベルの時間平均が閾値１以上ある場合には、他レーダ装置からの干渉があると認定し、信号処理回路３９から干渉警報出力を出力する（Ｓ４）。この場合、遮断判定は行わない。そして、受信レベルの時間平均が閾値１以下になるまで干渉判定を繰り返す。
【００３８】
受信レベルの時間平均が閾値１以下になった場合には、他レーダ装置からの干渉がないと見なし、前記固定距離の反射体の反射を十分受信できる送受スイッチ周波数に設定し（Ｓ５）、ビート信号を帯域通過フィルタ３６に通し、選択通過させた出力レベルの所定時間平均をとる（Ｓ６）。そして、出力レベルの所定時間平均を予め設定した閾値２と比較する（Ｓ７）。受信レベルの時間平均が閾値２以下である場合には、遮断ありと判定し、遮断検知出力を出力する（Ｓ８）。閾値２以上の出力レベルであれば、ステップＳ１の干渉判定動作に戻る。
【００３９】
このように、本発明によれば、レーダ検知受信レベルを検知する手段を設け、この検知手段が検出したレベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。
【００４０】
図６はＦＭＣＷレーダ装置同士の干渉例を示す図である。この図は、被干渉レーダと与干渉レーダの変調周波数、送信周波数偏移が同一の場合を示している。（ａ）はＲＦ周波数、（ｂ）はビート周波数である。横軸は何れも時間ｔである。（ａ）において、ｆ１は送信周波数、ｆ２は自局受信周波数、ｆ３は干渉周波数である。（ｂ）において、ｆ４は自レーダビート信号、ｆ５は干渉レーダビート信号である。前記レーダ間の距離に関係なく、干渉波によるビートがＢＰＦ通過帯域を通過し、出力される。
【００４１】
図７はＦＭＣＷレーダのＣＷレーダからの干渉例を示す図である。この図は、被干渉ＦＭＣＷレーダの送信周波数偏移内にＣＷ周波数の干渉波が受信された場合を示している。（ａ）はＲＦ周波数、（ｂ）はビート周波数である。横軸は何れも時間ｔである。前記レーダ間の距離に関係なく、干渉波によるビートがＢＰＦ通過帯域を通過し、出力される。
【００４２】
図８は送受スイッチ周波数によるレーダ感度を示す図である。縦軸はレーダ感度、横軸は距離である。この図の例は、２個の基準反射体を交互に検出する遮断検知における送受スイッチ周波数毎の感度特性を示している。ｆ１はＲ１でヌルになる送受スイッチ周波数、ｆ２はＲ２でヌルになる送受スイッチ周波数である。複数の基準反射体を検出し、複数のヌル時における２個の距離における干渉雑音と信号受信レベルのＳ／Ｎ変化を監視することにより、干渉の判定ができる。障害物がない時は、どちらか一方の基準反射体からの反射レベルと干渉の有無の判定に必要なデータが常時取得できる。
【００４３】
図９は偏波切替レーダの干渉検知構成例を示す図である。基準反射体に同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２を設け、同一偏波と直交偏波を受信するアンテナを設けたレーダ装置により、干渉を検知するシステム構成例を示している。図において、４３はレーダ送受信器、４４はスイッチ、４５は＋４５偏波アンテナ、４６は＋４５偏波アンテナ、４７は−４５偏波アンテナである。
【００４４】
アンテナ４５からの送信信号は、同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２に向けて送出される。この時、同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２からの反射信号がそれぞれアンテナ４６，４７で検出され、スイッチ４４を介してレーダ送受信器４３に与えられる。このように構成することにより、与干渉レーダの偏波が＋４５偏波、−４５偏波のいずれであっても、偏波識別により、干渉の少ない信号を選択することができる。即ち、ヌルになる送受スイッチング周波数で干渉レベルＮを検出し、ヌルの発生しないスイッチング周波数、前記各偏波アンテナと偏波反射体の反射信号Ｓを検出し、同一偏波反射体と直交偏波反射体からの受信波を受信偏波アンテナ切替毎のＳ／Ｎを比較する。
【００４５】
図１０はアンテナ切り替え動作例を示す図である。（ａ）は直交偏波の送信Ｖ信号、（ｂ）は垂直偏波の受信Ｖ信号、（ｃ）は水平偏波の受信Ｈ信号、（ｄ）は切り替え制御信号である。（ａ）に示すように、送信信号は常時出力されており、受信信号はＶとＨが切り替え制御信号（ｄ）により交互にオンになるようにしている。
【００４６】
図１１は干渉有り無しのレーダ受信信号例を示す図である。（ａ）は干渉無しの受信レベルを、（ｂ）はＶ偏波干渉有りの受信レベルを示している。何れも縦方向はレーダ受信レベルを、横方向は時間ｔを示す。干渉無しの場合には、距離Ｒ１と距離Ｒ２の何れもＳ／Ｎが十分に高いレベルにある。これに対して、Ｖ偏波干渉有りの場合には、図に示すように、干渉レベルがアンテナの偏波識別効果で干渉閾値ＶＨに比較して高いレベルと低いレベルが存在する。即ち、Ｒ１の場合には、受信信号の干渉波レベルが閾値ＶＨよりも高いので、Ｖ偏波の干渉波が存在すると判定することができる。
【００４７】
図１２は本発明のレーダ装置の他の構成例を示すブロック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、４０´は信号処理回路であり、遮断信号と干渉警報出力を出力する。該信号処理回路４０´は、以下の機能を有している。
ａ１：クロック信号発生
ａ２：送受スイッチパルス信号作成（受信スイッチパルス遅延機能を含む）
ａ３：ビート信号Ａ／Ｄ変換
ａ４：ビート信号高速フーリエ変換
ａ５：ビート信号メモリ
ａ６：ビート信号振幅ヌル検出
ａ７：干渉判定
３０は送信アンテナ、３１は受信アンテナ、３２は基準反射体（目標）、２２は送信信号を駆動する送信スイッチ、２３は受信アンテナ３１からの受信信号をスイッチングする受信スイッチである。５０は受信スイッチ２３の出力信号と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５４とのミキシングを行なうミキサ１である。５１はミキサ１の出力を受ける帯域通過フィルタ、５２は該帯域通過フィルタ５１の出力と、信号処理回路４０´の出力とをミキシングするミキサ２である。該ミキサ２の出力は、信号処理回路４０´に入っている。
【００４８】
５３は信号処理回路４０´からのタイミング信号を受けて三角波を出力する三角波発生回路、５４は該三角波発生回路５３の出力を受けて入力電圧に対応した周波数信号を変調信号として出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。該ＶＣＯの出力は、前記したミキサ１に入る他、送信スイッチ２２に入っている。５４は信号処理回路４０´の出力を受けて送信スイッチ２２のタイミングを制御するドライバ１、５５は同じく信号処理回路４０´の出力を受けて受信スイッチ２３のタイミングを制御するドライバ２である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４９】
信号処理回路４０´のクロック源に同期した三角波発生回路５３からの三角波信号を続くＶＣＯ（電圧制御発振器）５４に入力する。該ＶＣＯは、高周波ＦＭ変調波を発生させる。被変調高周波信号の一部を分岐し、ミキサ１に入力する。一方、被変調高周波信号は、ドライバ１のスイッチ制御信号により、送信スイッチ２２を開閉され、送信アンテナ３０から送信される。送信信号は、基準反射体３２で反射され、受信アンテナ３１で受信される。ここで、信号処理回路からの遅延制御信号で駆動されるドライバ２からの送信スイッチパルス幅が同一で、前記送信スイッチパルス波形より所定の遅延量で遅延させて受信スイッチ２３を開閉する。受信スイッチ２３で受信された受信信号は、ミキサ１に入る。
【００５０】
該ミキサ１は、前記ＶＣＯからの制御信号を受けてミキシング動作を行なう。ミキサ１の出力は、帯域通過フィルタ５１を介してミキサ２に入り、信号処理回路４０´からの制御信号によりミキシングされる。ミキサ２の出力は、信号処理回路４０´に距離ビート信号として入る。信号処理回路４０´は、前述したような各種の信号処理を行ない、遮断信号出力と、干渉警報出力を行なう。このようにして、ＦＭＣＷレーダ方式と同一の検出方法のビート周波数とその信号レベルを前記スイッチ周波数に対応させ、信号処理回路４０のメモリに記憶する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】送受スイッチレーダの各部動作波形を示す図である。
【図２】送受スイッチ回路構成と各部動作波形を示す図である。
【図３】空間フィルタの特性例を示す図である。
【図４】本発明のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の干渉波判定のフローを示す図である。
【図６】ＦＭＣＷレーダ装置同士の干渉例を示す図である。
【図７】ＦＭＣＷレーダのＣＷレーダ干渉例を示す図である。
【図８】送受スイッチ周波数によるレーダ感度を示す図である。
【図９】偏波切替レーダの干渉検知構成例を示す図である。
【図１０】アンテナ切り替え動作例を示す図である。
【図１１】干渉有り無しのレーダ受信信号例を示す図である。
【図１２】本発明のレーダ装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】先行技術の構成例を示すブロック図である。
【図１４】従来のレーダ遮断検知システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０ 送受スイッチ周波数発生器
２２ 送信スイッチ
２３ 受信スイッチ
３０ 送信アンテナ
３１ 受信スイッチ
３２ 基準反射体
３３ 増幅器
３４ 第一ミキサ
３５ 第二ミキサ
３６ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
３７ ＦＭ発振器
３８ 結合回路
３９ 増幅器
４０ 信号処理回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーダ装置侵入物検知装置に関し、更に詳しくはＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダ装置等が他レーダ装置から干渉を受けた場合の誤検知を防止するレーダによる手段検知を用いた踏切等の遮断侵入物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、踏切等の特定場所に侵入する物体の光線の送受信、電波の送受信を用いた遮断検知を用いた警報装置が実用化されている。この種の装置としては、高周波信号を変調信号により周波数変調して送信し、目標物体からの反射信号を受信し、送信信号の一部を分岐させることによって、受信機の局部発信信号源として周波数変換するＦＭＣＷレーダ装置に関し、ミリ波帯用でありながら安価で温度安定性に優れ、しかも高性能のＦＭＣＷ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、送信アンテナと受信アンテナを分けずに１つのアンテナを用いて構成を簡単にしたレーダ装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
図１３は技術文献２記載の先行技術の構成例を示すブロック図である。図において、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３には、周波数が数ｋＨｚの三角波のベースバンド信号（ＭＯＤ）が印加され、電圧制御発振器３で周波数変調が行われる。即ち、入力電圧が大きいほど、電圧制御発振器３は高い周波数の信号を出力する。この被周波数変調信号は周波数ｆｏが数１０ＧＨｚであり、送信側スイッチ（ＳＷ１）４に供給されると共に、その一部が分岐されて受信ミキサ（ＭＩＸ１）７に供給される。
【０００４】
送信側スイッチＳＷ１は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１の出力する駆動信号により開閉制御される。なお、駆動信号は周波数ｆSWが数１０ＭＨｚでデューティ５０％の矩形波である。そして、スイッチＳＷ１の閉成時に周波数変調信号がアンテナ共用手段６を通してアンテナ５に供給され、送信される。
【０００５】
また、スイッチ駆動信号源１の出力する駆動信号は、インバータ２で受信側スイッチ（ＳＷ２）７に供給されている。これにより、送信側スイッチＳＷ１開成時に受信側スイッチＳＷ２が閉成され、この受信側スイッチＳＷ２の閉成時に、アンテナ５で受信した送信信号がアンテナ共用手段６、受信側スイッチＳＷ２を通して受信ミキサ７に供給され、ここでＩＦ信号とされて出力される。
【０００６】
アンテナ５での受信信号の周波数はｆｏ＋ｆδで表され、受信側スイッチＳＷ２でＡＳＫ変調され、周波数変換されることにより、周波数ｆｏ＋ｆδ−ｆSW、ｆｏ＋ｆδ＋ｆSWの信号となり、受信側ミキサ７で周波数ｆSW−ｆｄ、ｆSW＋ｆｄの周波数スペクトラムのＩＦ信号となる。
【０００７】
このＩＦ信号は、ＦＭ回路でビート周波数ｆδが検出され、周波数変調信号の周波数増加期間と周波数減少期間それぞれのビート周波数ｆδから目標物体の相対速度及び距離が演算される。このような構成のシステムでは、単一のアンテナを送信及び受信で共用するため、レーダ装置の小型化及び低廉化が可能となる。
【０００８】
図１４は従来のレーダ遮断検知システムの構成例を示す図である。図では、通行路１３を介してレーダ装置と反射体が設置されている。１１はレーダ装置１、１２は該レーダ装置１１からの信号を受けて反射する反射体１である。１４はレーダ装置２、１５は該レーダ装置２からの信号を受けて反射する反射体２である。１６はレーダ装置１４と反射体１２の間を遮断する車両である。１７はレーダ搭載車両である。
【０００９】
ここでは、レーダ装置２と反射体２の間での動作を例にとって説明する。車両１６が存在しない場合には、レーダ装置２から出射された信号は、反射体２で反射され、レーダ装置２に戻る。該レーダ装置２は、この返信信号を解析してレーダ装置２と反射体５の間に何もないことを認識する。
【００１０】
ここで、通行路１３に車両１６が入ってくると、それまで反射体２で反射された信号レベルは、車両１６で遮断されて低下する。レーダ装置２は、この反射信号を解析して、車両１６が通行路１３に入ってきたことを認識する。この場合、反射体２の反射信号が弱くなるので、レーダ装置２は車両１６の存在を認識する。
【００１１】
一方、別の場所からレーダ搭載車両１７が入ってくると、このレーダ搭載車両１７から出射された信号は、レーダ装置２に入射される。このレーダ搭載車両１７からのレーダ信号を受信することで、レーダ装置２の受信信号が大きくなり、車両１６が存在しないと判断してしまうおそれがある。
【特許文献１】特開平５−４０１６９号公報（段落００３８〜００５３、図６）
【特許文献２】特開平９−２４３７３８号公報（段落００２８〜００３３、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、レーダ装置と同一レーダ周波数帯域のレーダ装置間の干渉による誤検出を避けることができる高信頼度のレーダ装置侵入物検知装置を提供することを目的としている。基準反射体間の遮断をレーダにより検知する遮断侵入物検知システムのレーダ方式は、回路構成が比較的簡単で、静止目標も検知できるＦＭＣＷ方式が有望である。屋外設置の前記システムでは、実用化している車載レーダ装置等からの他レーダ波の干渉による誤検知を防止することが求められている。ここで、誤検知とは、前述したように、基準反射体とレーダ間の遮断があるにもかかわらず、干渉波により遮断レベルよりも高い受信信号が出力され、遮断を検知できないという問題がある。
【００１３】
通常、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯の車載レーダでは、道路を走行する対向車間の干渉対策として、定められた４５度偏波で送信し、アンテナの異偏波識別性能により軽減している。しかしながら、固定レーダ対移動レーダ間の同一周波数レーダ間の干渉は、必ずしも対向で干渉する場合に限定されず、周囲の反射物に反射して同偏波で干渉する問題がある。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、同一レーダ周波数帯域のレーダ装置間の干渉による誤検出を避けることができる高信頼度のレーダ装置侵入物検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）請求項１記載の発明は、送受信スイッチを逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体からのレーダ検知受信レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別することを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、ＦＭＣＷレーダの送信信号を送信スイッチによりパルス送信し、受信スイッチを反射目標からの受信パルスと重なる遅延で切り替え、目標と自レーダ装置の相対速度、距離を検出する手段と、前記レーダ装置により、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと、閾値と比較し、干渉障害を判別することを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、レーダ装置の距離分解能以上離した少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、干渉波の偏波と同一の偏波で送信するアンテナと、前記送信アンテナの偏波と同一の偏波受信アンテナと前記送信アンテナの偏波と直交する偏波受信アンテナをスイッチにより時分割で切り替えるレーダ送受信手段と、レーダ距離分解能内に設置した入射波と反射波が同一のレーダ反射体と、入射波と反射波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と前記反射体間の遮断を検出する手段を具備し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（１）請求項１記載の発明によれば、レーダ検知受信レベルを検知する手段を設け、この検知手段が検出したレベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。ここで、ヌルとは被干渉レーダが一定の距離からの反射信号に対して信号受信部が不感状態となることをいう。
（２）請求項２記載の発明によれば、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する検知手段を設け、この検知手段の受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することができる。また、干渉測定と遮断検出が粗同時に行なえ、遮断検出の高信頼性が向上する。
（４）請求項４記載の発明によれば、入射波偏波と反射波偏波が同一のレーダ反射体と入射波と反射波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と反射体間の遮断を検出する検出手段を設けて、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することができる。また、干渉測定と遮断検出が粗同時に行なえ、遮断検出の高信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。本発明では、図１３に示す回路が前提となっている。
本発明は、基準反射体からの反射信号をレーダ装置で検知した正常な受信レベルと、反射信号を急峻な空間フィルタにより消去した時の受信レベルを定期的に切り替えて比較し、前記２種類のレベル変化から干渉を判定し、干渉ありと判定される時は、干渉信号の警告を出力するようにしている。具体的には、該空間フィルタの消去時におけるレーダ受信レベルを予め設定した閾値と比較することにより干渉波入力を判定するものである。
【００１８】
正常受信時の空間フィルタの消去距離は、レーダ装置から基準反射体までの距離以外に設定しておく。前記空間フィルタの動作を図１，図２の波形で説明する。図１は、図１２の回路構成における各部の動作波形を示す。送受スイッチ２２，２３をスイッチ駆動周波数ｆSWにより、互いに逆相で開閉すると、τだけ遅延した目標反射受信波と前記スイッチ周波数の周期と一致したとき受信スイッチが開となり、ヌルとなる。図２は送受スイッチを開閉時間幅で、受信スイッチを送信スイッチを基準に遅延させて開閉する場合の回路構成と各部波形を示す図である。図１，図２において、（ａ）は送信機動作波形、（ｂ）は目標反射受信波、（ｃ）は受信機動作波形である。
【００１９】
図２において、２０はスイッチ駆動発振回路、２１は該スイッチ駆動発振回路２０の出力を受ける駆動波形遅延スライド回路、２２は前記スイッチ駆動発振回路２０と接続される送信スイッチ、２３は前記駆動波形遅延スライド回路２１と接続される受信スイッチである。空間フィルタとしては、送受スイッチ逆相でスイッチの周波数を可変する方法と、一定周期で受信スイッチ波形を遅延器で遅延を可変する方法がある。
【００２０】
周波数型の空間フィルタは、図１に示すように、伝播遅延時間とスイッチ周期とが一致すると、受信機は不感状態（ｎｕｌｌ：ヌル）になるため、送受信スイッチのスイッチ周波数を切り替えることにより、距離Ｒの基準反射体からの信号を受信又は選択的に排除することができる。ここで、送受信号を０−πの位相差でスイッチすると、受信スイッチ２３の出力は、スイッチ周波数ｆｓｗ（Ｈｚ）と距離Ｒ（ｍ）の関係で、スイッチ無しの連続波受信電力と送受スイッチありの電力電力との受信電力比Ｊは以下に示すような式となる。
【００２１】
レーダの目標反射遅延時間τは、目標までの距離Ｒ（ｍ）、光速Ｃ（ｍ／ｓ）とすると、
τ＝２Ｒ／Ｃ （１）
Ｊ＝（１／２）・（２／π）ｓｉｎ（ｋπ） （２）
ｋは、送受信スイッチ２２，２３の周期をＴSW、τがＴSWを越える場合、何周期分の遅れかを示すτ／ＴSWの整数部分をｎとすると、
ｎ・ＴSW≦τ＜（（２ｎ＋１）／２）・ＴSWの条件では、
ｋ＝（τ−（ｎ・ＴSW））／ＴSW （３）
（（２ｎ＋１）／２）・ＴSW≦τ＜（ｎ＋１）・ＴSWの条件では、
ｋ＝（（ｎ＋ＴSW）−τ）／ＴSW （４）
となる。
【００２２】
ここで、近距離の受信感度ｎｕｌｌとなる距離Ｒｎｕｌｌとスイッチ周波数ｆｓｗは
τ＝ＴSW （５）
ｆＳＷ＝Ｃ／２Ｒｎｕｌｌ （６）
となる。因みに、目標距離Ｒ＝１０ｍでは、ｆｓｗ＝１５ＭＨｚで感度が最低となる。
【００２３】
遅延型の空間フィルタは、図２に示す送受スイッチ波形のように、送受のスイッチ波形を遅延させ、反射体からの受信波形が受信断となる波形に一致させヌルにする方式である。
【００２４】
ここで、送信パルス周期をＴSWとすると、デューティ５０％の送信パルスで送信される。送信された高周波送信パルスが目標から反射して受信機に到達する高周波送信パルスは伝播遅延時間τｏ遅れて受信機に到達する。受信スイッチ２３は、送信パルスと同一のデューティ５０％のパルス周期で開閉駆動する。
【００２５】
送信スイッチ２２が開の受信機オフの区間が目標からの反射受信パルスと一致すると、受信機は不感状態（ヌル）になる。ここで、送受信号を相対タイミング遅延時間でスイッチすると、受信スイッチ２３の出力は、受信スイッチ遅延時間τｓ、距離をＲ（ｍ）の関係で変化する。
【００２６】
レーダ装置の目標反射遅延時間τｏは、目標までの距離をＲ（ｍ）、光速をＣ（ｍ／ｓ）とすると、
τｏ＝２Ｒ／Ｃ （７）
となる。送信スイッチ駆動パルス波形と逆相の受信駆動パルス波形を遅延線で、遅延量を基準反射体からの受信レベルが最低となる遅延量に設定する。
【００２７】
受信機がオフとなる遅延時間τｏｆｆと目標からの反射伝播遅延時間τｏが等しくなるとき受信感度がヌルとなるので、距離Ｒｎｕｌｌは（７）式より、
Ｒｎｕｌｌ＝Ｃ・（τｓ−（ＴSW／２）／２ （８）
で与えられる。ここで、送受信スイッチ２２，２３の周期をＴSW、τがＴSWを越える場合、何周期分の遅れかを示すτ／ＴSWの整数部分をｎとすると、
Ｒｎｕｌｌ＝（ｎ・Ｃ・（τｓ−（ＴSW／２）））／２ （９）
となる。
【００２８】
図３は空間フィルタの特性例を示す図である。横軸は距離（ｍ）、縦軸は受信電力（ｄＢｍ）である。この特性におけるヌルのτｏ＝５．３５ｎｓ，σ（レーダ反射断面積）：１０ｄＢｍ，Ｐｔ（送信パワー）：０ｄＢｍ，Ｇ（アンテナのゲイン）：３０．９ｄＢである。受信電力が７．９ｍ〜８．２ｍ近辺で鋭いフィルタ特性をもっていることが分かる。
【００２９】
図４は本発明のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す例は、本発明を簡易ヘテロダインレーダ装置に適用した場合を示している。図において、３０は送信アンテナ、３１は受信アンテナ、３２は基準反射体である。２２は送信アンテナ３０と接続される送信スイッチ、２３は受信アンテナ３１と接続される受信スイッチである。
【００３０】
２０は送信スイッチ２２と受信スイッチ２３にスイッチ駆動信号を与えるスイッチ駆動発振回路としての送受スイッチ周波数発生器である。３３は受信スイッチ２３からの受信信号を受けて増幅する増幅器、３４は該増幅器３３の出力と結合回路３８の出力を受ける第一ミキサ、３５は該第一ミキサ３４の出力と信号処理回路４０の出力を受ける第二ミキサである。３６は該二ミキサ３５の出力を受けるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：帯域通過フィルタ）である。
【００３１】
４０は帯域通過フィルタ３６の出力を受ける信号処理回路である。該信号処理回路４０は幾つかの機能を持っている。先ず、三角波変調信号を発生し、送受スイッチ周波数発生器２０に与える。次に、送受スイッチ２２，２３のスイッチ制御を行なう。次に、基準反射体距離信号ヌル時、非ヌル時の距離ビート信号を検出記憶する。また、基準反射体と送受アンテナ３０，３１間の遮断検知判定を行なう。また、干渉波の判定処理を行なう。更に、干渉警報出力を行なう。該信号処理回路４０からは、遮断信号出力と、干渉警報出力が出力される。該信号処理回路４０としては、例えばＣＰＵが用いられる。
【００３２】
３７は信号処理回路４０からの変調信号を受けるＦＭ発振器、３８は該ＦＭ発振器３７からの出力を受ける結合回路である。該結合回路３８からは、前記第一ミキサ３４に制御信号が出力される。３９は該結合回路３８の出力を増幅する増幅器でその出力は、前記送信スイッチ２２に入っている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下のとおりである。
【００３３】
信号処理回路４０のクロック源に同期した三角波発生回路（図示せず）からの三角波信号を変調信号としてＦＭ発振器（電圧制御発振器）３７に入力する。該ＦＭ発振器３７は、高周波ＦＭ変調波を発生させる。この被変調高周波信号を結合回路３８でその一部を分岐し、第一ミキサ３４に入力する。
【００３４】
一方、被変調高周波信号は、増幅器３９で増幅された後、送受スイッチ周波数発生器２０のスイッチ制御信号により、送信スイッチ２２を開閉し、送信アンテナ３０から送信される。この送信波は、基準反射体３２で反射され、受信アンテナ３１で受信される。ここで、送受スイッチ位相反転のスイッチ周波数で、受信スイッチ２３を開閉する。受信スイッチ２３で受信された受信信号は、増幅器３３で増幅された後、第一ミキサ３４に入る。ミキシングによりビート信号を発生する。
【００３５】
該第一ミキサ３４は、結合回路３８からの制御信号を受けて受信信号とのミキシング動作を行なう。第一ミキサ３４の出力（ビート信号）は、第二ミキサ３５に入り、信号処理回路４０からの送受スイッチ周波数と同一の制御信号との間でミキシングされる。第二ミキサ３５の出力は、帯域通過フィルタ３６を経て信号処理回路４０に距離ビート信号として入る。信号処理回路４０は、前述したような各種の信号処理を行ない、遮断信号出力と、干渉警報出力を行なう。このようにして、ＦＭＣＷレーダ方式と同一の検出方法のビート周波数とその信号レベルを前記スイッチ周波数に対応させ、信号処理回路４０のメモリに記憶する。
【００３６】
図５は本発明の干渉判定のフローを示す図である。本発明のレーダ装置と、固定距離に設置した基準反射体３２の反射信号がヌルになる送受スイッチ周波数に設定し（Ｓ１）、前記固定距離に相当するビート信号を帯域通過フィルタ３６に通し、選択通過させた出力レベルの所定時間平均を測定し、記憶させる（Ｓ２）。そして、この所定時間平均を予め設定した閾値１と比較する（Ｓ３）。
【００３７】
そして、受信レベルの時間平均が閾値１以上であるかどうかをチェックする。受信レベルの時間平均が閾値１以上ある場合には、他レーダ装置からの干渉があると認定し、信号処理回路３９から干渉警報出力を出力する（Ｓ４）。この場合、遮断判定は行わない。そして、受信レベルの時間平均が閾値１以下になるまで干渉判定を繰り返す。
【００３８】
受信レベルの時間平均が閾値１以下になった場合には、他レーダ装置からの干渉がないと見なし、前記固定距離の反射体の反射を十分受信できる送受スイッチ周波数に設定し（Ｓ５）、ビート信号を帯域通過フィルタ３６に通し、選択通過させた出力レベルの所定時間平均をとる（Ｓ６）。そして、出力レベルの所定時間平均を予め設定した閾値２と比較する（Ｓ７）。受信レベルの時間平均が閾値２以下である場合には、遮断ありと判定し、遮断検知出力を出力する（Ｓ８）。閾値２以上の出力レベルであれば、ステップＳ１の干渉判定動作に戻る。
【００３９】
このように、本発明によれば、レーダ検知受信レベルを検知する手段を設け、この検知手段が検出したレベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと所定の閾値とを比較することにより、干渉障害を判別することができる。
【００４０】
図６はＦＭＣＷレーダ装置同士の干渉例を示す図である。この図は、被干渉レーダと与干渉レーダの変調周波数、送信周波数偏移が同一の場合を示している。（ａ）はＲＦ周波数、（ｂ）はビート周波数である。横軸は何れも時間ｔである。（ａ）において、ｆ１は送信周波数、ｆ２は自局受信周波数、ｆ３は干渉周波数である。（ｂ）において、ｆ４は自レーダビート信号、ｆ５は干渉レーダビート信号である。前記レーダ間の距離に関係なく、干渉波によるビートがＢＰＦ通過帯域を通過し、出力される。
【００４１】
図７はＦＭＣＷレーダのＣＷレーダからの干渉例を示す図である。この図は、被干渉ＦＭＣＷレーダの送信周波数偏移内にＣＷ周波数の干渉波が受信された場合を示している。（ａ）はＲＦ周波数、（ｂ）はビート周波数である。横軸は何れも時間ｔである。前記レーダ間の距離に関係なく、干渉波によるビートがＢＰＦ通過帯域を通過し、出力される。
【００４２】
図８は送受スイッチ周波数によるレーダ感度を示す図である。縦軸はレーダ感度、横軸は距離である。この図の例は、２個の基準反射体を交互に検出する遮断検知における送受スイッチ周波数毎の感度特性を示している。ｆ１はＲ１でヌルになる送受スイッチ周波数、ｆ２はＲ２でヌルになる送受スイッチ周波数である。複数の基準反射体を検出し、複数のヌル時における２個の距離における干渉雑音と信号受信レベルのＳ／Ｎ変化を監視することにより、干渉の判定ができる。障害物がない時は、どちらか一方の基準反射体からの反射レベルと干渉の有無の判定に必要なデータが常時取得できる。
【００４３】
図９は偏波切替レーダの干渉検知構成例を示す図である。基準反射体に同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２を設け、同一偏波と直交偏波を受信するアンテナを設けたレーダ装置により、干渉を検知するシステム構成例を示している。図において、４３はレーダ送受信器、４４はスイッチ、４５は＋４５偏波アンテナ、４６は＋４５偏波アンテナ、４７は−４５偏波アンテナである。
【００４４】
アンテナ４５からの送信信号は、同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２に向けて送出される。この時、同一偏波反射体４１と直交偏波反射体４２からの反射信号がそれぞれアンテナ４６，４７で検出され、スイッチ４４を介してレーダ送受信器４３に与えられる。このように構成することにより、与干渉レーダの偏波が＋４５偏波、−４５偏波のいずれであっても、偏波識別により、干渉の少ない信号を選択することができる。即ち、ヌルになる送受スイッチング周波数で干渉レベルＮを検出し、ヌルの発生しないスイッチング周波数、前記各偏波アンテナと偏波反射体の反射信号Ｓを検出し、同一偏波反射体と直交偏波反射体からの受信波を受信偏波アンテナ切替毎のＳ／Ｎを比較する。
【００４５】
図１０はアンテナ切り替え動作例を示す図である。（ａ）は直交偏波の送信Ｖ信号、（ｂ）は垂直偏波の受信Ｖ信号、（ｃ）は水平偏波の受信Ｈ信号、（ｄ）は切り替え制御信号である。（ａ）に示すように、送信信号は常時出力されており、受信信号はＶとＨが切り替え制御信号（ｄ）により交互にオンになるようにしている。
【００４６】
図１１は干渉有り無しのレーダ受信信号例を示す図である。（ａ）は干渉無しの受信レベルを、（ｂ）はＶ偏波干渉有りの受信レベルを示している。何れも縦方向はレーダ受信レベルを、横方向は時間ｔを示す。干渉無しの場合には、距離Ｒ１と距離Ｒ２の何れもＳ／Ｎが十分に高いレベルにある。これに対して、Ｖ偏波干渉有りの場合には、図に示すように、干渉レベルがアンテナの偏波識別効果で干渉閾値ＶＨに比較して高いレベルと低いレベルが存在する。即ち、Ｒ１の場合には、受信信号の干渉波レベルが閾値ＶＨよりも高いので、Ｖ偏波の干渉波が存在すると判定することができる。
【００４７】
図１２は本発明のレーダ装置の他の構成例を示すブロック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、４０´は信号処理回路であり、遮断信号と干渉警報出力を出力する。該信号処理回路４０´は、以下の機能を有している。
ａ１：クロック信号発生
ａ２：送受スイッチパルス信号作成（受信スイッチパルス遅延機能を含む）
ａ３：ビート信号Ａ／Ｄ変換
ａ４：ビート信号高速フーリエ変換
ａ５：ビート信号メモリ
ａ６：ビート信号振幅ヌル検出
ａ７：干渉判定
３０は送信アンテナ、３１は受信アンテナ、３２は基準反射体（目標）、２２は送信信号を駆動する送信スイッチ、２３は受信アンテナ３１からの受信信号をスイッチングする受信スイッチである。５０は受信スイッチ２３の出力信号と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５４とのミキシングを行なうミキサ１である。５１はミキサ１の出力を受ける帯域通過フィルタ、５２は該帯域通過フィルタ５１の出力と、信号処理回路４０´の出力とをミキシングするミキサ２である。該ミキサ２の出力は、信号処理回路４０´に入っている。
【００４８】
５３は信号処理回路４０´からのタイミング信号を受けて三角波を出力する三角波発生回路、５４は該三角波発生回路５３の出力を受けて入力電圧に対応した周波数信号を変調信号として出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。該ＶＣＯの出力は、前記したミキサ１に入る他、送信スイッチ２２に入っている。５４は信号処理回路４０´の出力を受けて送信スイッチ２２のタイミングを制御するドライバ１、５５は同じく信号処理回路４０´の出力を受けて受信スイッチ２３のタイミングを制御するドライバ２である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４９】
信号処理回路４０´のクロック源に同期した三角波発生回路５３からの三角波信号を続くＶＣＯ（電圧制御発振器）５４に入力する。該ＶＣＯは、高周波ＦＭ変調波を発生させる。被変調高周波信号の一部を分岐し、ミキサ１に入力する。一方、被変調高周波信号は、ドライバ１のスイッチ制御信号により、送信スイッチ２２を開閉され、送信アンテナ３０から送信される。送信信号は、基準反射体３２で反射され、受信アンテナ３１で受信される。ここで、信号処理回路からの遅延制御信号で駆動されるドライバ２からの送信スイッチパルス幅が同一で、前記送信スイッチパルス波形より所定の遅延量で遅延させて受信スイッチ２３を開閉する。受信スイッチ２３で受信された受信信号は、ミキサ１に入る。
【００５０】
該ミキサ１は、前記ＶＣＯからの制御信号を受けてミキシング動作を行なう。ミキサ１の出力は、帯域通過フィルタ５１を介してミキサ２に入り、信号処理回路４０´からの制御信号によりミキシングされる。ミキサ２の出力は、信号処理回路４０´に距離ビート信号として入る。信号処理回路４０´は、前述したような各種の信号処理を行ない、遮断信号出力と、干渉警報出力を行なう。このようにして、ＦＭＣＷレーダ方式と同一の検出方法のビート周波数とその信号レベルを前記スイッチ周波数に対応させ、信号処理回路４０のメモリに記憶する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】送受スイッチレーダの各部動作波形を示す図である。
【図２】送受スイッチ回路構成と各部動作波形を示す図である。
【図３】空間フィルタの特性例を示す図である。
【図４】本発明のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の干渉波判定のフローを示す図である。
【図６】ＦＭＣＷレーダ装置同士の干渉例を示す図である。
【図７】ＦＭＣＷレーダのＣＷレーダ干渉例を示す図である。
【図８】送受スイッチ周波数によるレーダ感度を示す図である。
【図９】偏波切替レーダの干渉検知構成例を示す図である。
【図１０】アンテナ切り替え動作例を示す図である。
【図１１】干渉有り無しのレーダ受信信号例を示す図である。
【図１２】本発明のレーダ装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】先行技術の構成例を示すブロック図である。
【図１４】従来のレーダ遮断検知システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０ 送受スイッチ周波数発生器
２２ 送信スイッチ
２３ 受信スイッチ
３０ 送信アンテナ
３１ 受信スイッチ
３２ 基準反射体
３３ 増幅器
３４ 第一ミキサ
３５ 第二ミキサ
３６ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
３７ ＦＭ発振器
３８ 結合回路
３９ 増幅器
４０ 信号処理回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信スイッチを逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体からのレーダ検知受信レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別することを特徴とするレーダ侵入物検知装置。
【請求項２】
ＦＭＣＷレーダの送信信号を送信スイッチによりパルス送信し、受信スイッチを反射目標からの受信パルスと重なる遅延で切り替え、目標と自レーダ装置の相対速度、距離を検出する手段と、前記レーダ装置により、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと、閾値と比較し、干渉障害を判別することを特徴とするレーダ侵入物検知装置。
【請求項３】
レーダ装置の距離分解能以上離した少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置侵入物検知装置。
【請求項４】
干渉波の偏波と同一の偏波で送信するアンテナと、前記送信アンテナの偏波と同一の偏波受信アンテナと前記送信アンテナの偏波と直交する偏波受信アンテナをスイッチにより時分割で切り替えるレーダ送受信手段と、レーダ距離分解能内に設置した入射波偏波と反射波偏波が同一のレーダ反射体と、入射波偏波と反射波偏波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と前記反射体間の遮断を検出する手段を具備し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置侵入物検知装置。
【請求項１】
送受信スイッチを逆相で切り替え、目標と自レーダの相対速度、距離を検出するＦＭＣＷレーダと、該レーダにより固定距離に設置した少なくとも１つの基準反射断面積反射体からのレーダ検知受信レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる送受切替周波数にした時の信号レベルと閾値とを比較し、干渉障害を判別することを特徴とするレーダ侵入物検知装置。
【請求項２】
ＦＭＣＷレーダの送信信号を送信スイッチによりパルス送信し、受信スイッチを反射目標からの受信パルスと重なる遅延で切り替え、目標と自レーダ装置の相対速度、距離を検出する手段と、前記レーダ装置により、基準反射断面積反射体からのレーダ装置検知レベルを検知する手段と、前記受信レベルがヌルとなる受信スイッチ遅延開閉時の受信レベルと、閾値と比較し、干渉障害を判別することを特徴とするレーダ侵入物検知装置。
【請求項３】
レーダ装置の距離分解能以上離した少なくとも１つの基準反射体からの信号レベルと雑音レベルを検出し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置侵入物検知装置。
【請求項４】
干渉波の偏波と同一の偏波で送信するアンテナと、前記送信アンテナの偏波と同一の偏波受信アンテナと前記送信アンテナの偏波と直交する偏波受信アンテナをスイッチにより時分割で切り替えるレーダ送受信手段と、レーダ距離分解能内に設置した入射波偏波と反射波偏波が同一のレーダ反射体と、入射波偏波と反射波偏波が直交するレーダ反射体からの信号の変化を検出してレーダ装置と前記反射体間の遮断を検出する手段を具備し、前記反射体からの信号変化から信号干渉比の高い信号を選択することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置侵入物検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−８６００９（Ｐ２００７−８６００９Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７７９８９（Ｐ２００５−２７７９８９）
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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