レーダ装置
【課題】 相対速度に依存せずに安定して距離計測を行う。
【解決手段】 目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択する、という手段を採用する。
【解決手段】 目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択する、という手段を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物までの距離を計測するレーダ装置として、例えば、２周波ＣＷ方式レーダ装置とＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式レーダ装置とがある。２周波ＣＷ方式レーダ装置は、周波数差Δｆを持つ２つの周波数の連続波を送信信号として目標物に向かって交互に放射し、上記目標物に反射して受信した上記２つの連続波（受信信号）の位相差Δφを検出することで、距離Ｌ＝ｃ・Δφ／（４πΔｆ）により距離を算出するものである（ｃは送信信号の伝播速度）。さらに、目標物と２周波ＣＷ方式レーダ装置との間に相対速度が存在する場合、上記受信信号は、ドップラ周波数を含んでいるので、上記送信信号と受信信号とをミキシングして得られる信号を周波数分析することによりドップラー周波数を抽出し、当該ドップラ周波数に基づいて目標物に対する相対速度を求める。
【０００３】
一方、ＤＳ−ＳＳ方式レーダ装置は、送信用信号をＰＮ（Pseudo Noise）符号によってスペクトラム拡散変調して目標物に向けて放射し、当該目標物に反射して受信した反射信号と上記ＰＮ符号を乗算して得られる逆拡散信号の相関値が常に最大となるようにＰＮ符号の遅延時間Δｔを制御し、この遅延時間Δｔに基づいて距離を算出するものである。以上のようなレーダ装置に関する技術として、例えば下記特許文献１が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５７８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の２周波ＣＷ方式レーダ装置の場合、目標物に対する相対速度が零の場合、すなわち、目標物とレーダ装置とが等しい速度で移動している場合や、目標物とレーダ装置とが静止している場合には、位相差Δφを検出することができず、距離計測が行えないという問題があった。一方、ＤＳ−ＳＳ方式レーダ装置では、逆拡散信号の相関
値が常に最大となるように同期回路を用いてＰＮ符号の遅延時間Δｔを制御しているが、相対速度が大きい場合は、その変化に同期回路が追従しきれずに遅延時間Δｔに誤差が生じることになり、結果として距離計測誤差が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、相対速度に依存せずに安定して距離計測を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、レーダ装置に係わる第１の解決手段として、目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択する、という手段を採用する。
【０００７】
また、レーダ装置に係わる第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１の計測手段は、２周波ＣＷ方式によって相対速度及び距離を計測し、前記第２の計測手段は、ＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式によって相対速度及び距離を計測する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段とを備え、相対速度の大きさによって、これらの計測手段を切り替えながら距離を計測するので、相対速度に依存せずに安定して距離計測を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わるレーダ装置の構成ブロック図である。この図において、符号１は計測モード制御部、２は変調信号発生部、３はＶＣＯ（Voltage Controled Oscilator）、４は第１の分岐器、５はＰＮ（Pseudo Noise）符号発生部、６は第１のミキサ、７はサーキュレータ、８は送受信アンテナ、９は第２の分岐器、１０は第２のミキサ、１１は第１のＡ／Ｄ変換器、１２は第１のＦＦＴ（First Fourier Transform）回路、１３は第１の演算処理部、１４は遅延回路、１５は第３のミキサ、１６は同期回路、１７は第４のミキサ、１８は第２のＡ／Ｄ変換器、１９は第２のＦＦＴ回路、２０は第２の演算処理部、Ｒは目標物である。
【００１０】
なお、本レーダ装置は、２つの計測モード（２周波ＣＷ計測モード、ＤＳ−ＳＳ計測モード）を備え、これらの計測モードを切り替えることによって、目標物Ｒに対する相対速度及び距離を計測するものである。上記計測モードの一方である２周波ＣＷ計測モードは、上記構成要素の内、変調信号発生部２、ＶＣＯ３、第１の分岐器４、第１のミキサ６、サーキュレータ７、送受信アンテナ８、第２の分岐器９、第２のミキサ１０、第１のＡ／Ｄ変換器１１、第１のＦＦＴ回路１２及び第１の演算処理部１３から構成されている。また、他方のＤＳ−ＳＳ計測モードは、変調信号発生部２、ＶＣＯ３、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５、第１のミキサ６、サーキュレータ７、送受信アンテナ８、第２の分岐器９、遅延回路１５、第３のミキサ１５、同期回路１６、第４のミキサ１７、第２のＡ／Ｄ変換器１８、第２のＦＦＴ回路１９及び第２の演算処理部２０から構成されている。
【００１１】
計測モード制御部１は、第１の演算処理部１３から入力される相対速度データｄ３または、第２の演算処理部２０から入力される相対速度データｄ７、すなわち、目標物Ｒに対する相対速度に基づいて２周波ＣＷ計測モードとＤＳ−ＳＳ計測モードとを切り替える計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力する。なお、この計測モード切替信号は、２周波ＣＷ計測モードを選択する場合はＨｉ、ＤＳ−ＳＳ計測モードを選択する場合はＬｏｗの２値を持つ信号である。
【００１２】
変調信号発生部２は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば所定の周期の矩形波を第１の変調信号ａとしてＶＣＯ３に出力し、計測モード切替信号がＬｏｗならば一定電圧の直流電圧を第２の変調信号ｂとしてＶＣＯ３に出力する。
【００１３】
ＶＣＯ３は、上記第１の変調信号ａもしくは第２の変調信号ｂをコントロール信号として発振周波数が制御される電圧制御型発振器、つまり矩形波もしくは直流電圧を変調信号とする周波数変調器である。ＶＣＯ３は、変調信号発生部２から第１の変調信号ａが入力されると、矩形波を変調信号として周波数変調を行い、第１の周波数変調信号ａ１を第１の分岐器４に出力し、変調信号発生部２から第２の変調信号ｂが入力されると、直流電圧を変調信号として周波数変調を行い、第２の周波数変調信号ｂ１を第１の分岐器４に出力する。
【００１４】
図２（ａ）に、第１の変調信号ａと第１の周波数変調信号ａ１の波形を示す。この図に示すように、第１の変調信号ａはＨｉ側電圧Ｖ１、Ｌｏｗ側電圧Ｖ２を持つ矩形波であり、第１の周波数変調信号ａ１は、これらＨｉ側電圧Ｖ１及びＬｏｗ側電圧Ｖ２に対応した周波数ｆ１及びｆ２を持つ２周波の連続波である。また、図２（ｂ）に、第２の変調信号ｂと第２の周波数変調信号ｂ１の波形を示す。この図のように、第２の変調信号ｂは一定電圧Ｖ３を持つ直流電圧であり、第２の周波数変調信号ｂ１は、この一定電圧Ｖ３に対応する周波数ｆ３を持つ連続波である。
【００１５】
第１の分岐器４は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば、上記第１の周波数変調信号ａ１を第１のミキサ６と第２のミキサ１０とに分岐出力し、また、計測モード切替信号がＬｏｗならば、第２の周波数変調信号ｂ１を第１のミキサ６と第４のミキサ１７とに分岐出力する。
【００１６】
ＰＮ符号発生部５は、ＤＳ−ＳＳ計測モードに用いられるＰＮ符号Ｓｐを生成する。このＰＮ符号Ｓｐは、自己相関性が大きく、相互相関性が小さい符号系列からなる信号であり、第２の周波数変調信号ｂ１に比して十分広い帯域を有している。なお、このＰＮ符号発生部５は、計測モード制御部１からＬｏｗレベルの計測モード切替信号が入力された時のみ上記ＰＮ符号Ｓｐを生成して第１のミキサ６及び遅延回路１４に出力する。
【００１７】
第１のミキサ６は、第１の分岐器４から第１の周波数変調信号ａ１が入力されると、乗算処理を行うことなくサーキュレータ６に出力し、また、第１の分岐器４から第２の周波数変調信号ｂ１が入力されると、当該第２の周波数変調信号ｂ１とＰＮ符号発生部５から入力されるＰＮ符号Ｓｐとを乗算することによってスペクトラム拡散変調を行い、拡散変調信号Ｄｓ１としてサーキュレータ６に出力する。
【００１８】
サーキュレータ７は、第１のミキサ６から入力される第１の周波数変調信号ａ１、または拡散変調信号Ｄｓ１を送受信アンテナ８へ出力すると共に、当該送受信アンテナ８より入力される受信信号ａ２または拡散受信信号Ｄｓ２を第２の分岐器９に出力する。
【００１９】
送受信アンテナ８は、上記第１の周波数変調信号ａ１または拡散変調信号Ｄｓ１を送信電波として目標物Ｒに向けて放射し、上記送信電波が目標物Ｒに反射して得られる反射電波を受信して受信信号ａ２（送信電波は第１の周波数変調信号ａ１）、または拡散受信信号Ｄｓ２（送信電波は拡散変調信号Ｄｓ１）としてサーキュレータ７に出力する。
【００２０】
第２の分岐器９は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば、受信信号ａ２を第２のミキサ１０に出力し、また、計測モード切替信号がＬｏｗならば、拡散受信信号Ｄｓ２を第３のミキサ１５に出力する。
【００２１】
第２のミキサ１０は、第１の分岐器４から入力される第１の周波数変調信号ａ１と、第２の分岐器９から入力される受信信号ａ２とを乗算して第１のドップラ信号ｃ１を生成し、第１のＡ／Ｄ変換器１１に出力する。第１のＡ／Ｄコンバータ１１は、上記第１のドップラ信号ｃ１をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータであるドップラ信号データｄ１として第１のＦＦＴ回路１２に出力する。
【００２２】
第１のＦＦＴ回路１２は、上記ドップラ信号データｄ１をＦＦＴ処理することでドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφを算出し、当該ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφの情報を含むデータ信号ｄ２を第１の演算処理部１３に出力する。なお、上記ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφについての詳しい説明は後述する。
【００２３】
第１の演算処理部１３は、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１に関する下記関係式（１）、（２）を記憶しており、上記データ信号ｄ２、すなわち、ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφを関係式（１）、（２）に代入することによって相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１を算出する。なお、関係式（１）、（２）において、Δｆ＝ｆ１−ｆ２であり、ｃは電波の伝播速度である。この第１の演算処理部１３は、相対速度Δｖ１を算出後、当該相対速度Δｖ１を示す相対速度データｄ３を計測モード制御部１に出力する。
Δｖ１＝ｆｄ１・ｃ／２ｆ１ （１）
Ｌ１＝ｃ・Δφ／（４π・Δｆ） （２）
【００２４】
遅延回路１４は、同期回路１６が出力する遅延制御信号に基づいてＰＮ符号発生部５から入力されるＰＮ符号Ｓｐを遅延させ、遅延ＰＮ符号Ｓｐ１として第３のミキサ１５に出力する。
【００２５】
第３のミキサ１５は、上記遅延ＰＮ符号Ｓｐ１と拡散受信信号Ｄｓ２とを乗算して逆拡散を行い、逆拡散信号Ｄｓ３として同期回路１６に出力する。
【００２６】
同期回路１６は、上記逆拡散信号Ｄｓ３をＰＮ符号Ｓｐの符号長で積分することにより逆拡散信号Ｄｓ３の相関値を算出し、当該相関値が最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御する遅延制御信号を遅延回路１４に出力する。同期回路１６は、このような相関値が最大となるような遅延時間Δｔを示す遅延時間データｄ４を第２の演算出力部２０に出力し、また、上記のように相関値が最大となった時の逆拡散信号Ｄｓ３を第４のミキサ１７に出力する。
【００２７】
第４のミキサ１７は、第１の分岐器４から入力された第２の周波数変調信号ｂ１と、同期回路１６から入力された逆拡散信号Ｄｓ３とを乗算することにより第２のドップラ信号ｃ２を生成し、第２のＡ／Ｄ変換器１８に出力する。第２のＡ／Ｄ変換器１８は、上記第２のドップラ信号ｃ２をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータであるドップラ信号データｄ５として第２のＦＦＴ回路１９に出力する。
【００２８】
第２のＦＦＴ回路１９は、ドップラ信号データｄ５をＦＦＴ処理することによって、本レーダ装置と目標物Ｒとの間に相対速度が存在することにより生じるドップラ周波数ｆｄ２を算出すると共に、当該ドップラ周波数ｆｄ２を示すドップラ周波数データｄ６を第２の演算処理部２０に出力する。
【００２９】
第２の演算処理部２０は、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ２及び距離Ｌ２に関する下記関係式（３）、（４）を記憶しており、上記遅延時間データｄ４及びドップラ周波数データｄ６、すなわち、遅延時間Δｔ及びドップラ周波数ｆｄ２を関係式（３）、（４）式に代入することによって相対速度Δｖ２及び距離Ｌ２を算出する。また、この第２の演算処理部２０は、相対速度Δｖ２を算出後、当該相対速度Δｖ２を示す相対速度データｄ７を計測モード制御部１に出力する。
Δｖ２＝ｆｄ２・ｃ／ｆ３ （３）
Ｌ２＝ｃ・Δｔ／２ （４）
【００３０】
次に、本レーダ装置の動作について詳細に説明する。
【００３１】
まず、距離及び相対速度の計測開始時において、計測モード制御部１は、Ｈｉレベルの計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力し、２周波ＣＷ計測モードを選択する。
【００３２】
２周波ＣＷ計測モードでは、変調信号発生部２からは第１の変調信号ａがＶＣＯ３に出力され、ＶＣＯ３から第１の周波数変調信号ａ１が第１の分岐器４に出力されることになる。そして、第１の分岐器４は、第１の周波数変調信号ａ１を第１のミキサ６及び第２のミキサ１０に出力する。ＰＮ符号発生部５はＰＮ符号Ｓｐを生成しないため、第１のミキサ６において第１の周波数変調信号ａ１はスペクトラム拡散変調されることなくサーキュレータ７を介して送受信アンテナ８に出力され、目標物Ｒに向けて放射される。
【００３３】
ここで、図２（ａ）に示すような第１の周波数変調信号ａ１に含まれている周波数ｆ１の信号を第１周波信号Ｅ１、また、周波数ｆ２の信号を第２周波信号Ｅ２とし、これらを下式（５）、（６）のように定義する。
Ｅ１＝Ａｓｉｎ（２πｆ１・ｔ） （５）
Ｅ２＝Ａｓｉｎ（２πｆ２・ｔ） （６）
【００３４】
上記のような第１周波信号Ｅ１及び第２周波信号Ｅ２を含む第１の周波数変調信号ａ１が目標物Ｒに反射して得られる受信信号ａ２には、第１周波信号Ｅ１に対応する第１周波受信信号Ｅｒ１及び第２周波信号Ｅ２に対応する第２周波受信信号Ｅｒ２が含まれている。
これら第１周波受信信号Ｅｒ１及び第２周波受信信号Ｅｒ２は、下式（７）（８）のように表される。ここで、ｆｄ１は本レーダ装置と目標物Ｒとの相対速度Δｖ１に応じたドップラ周波数であり、φ１及びφ２は送信電波が目標物Ｒまでの距離Ｌ１を往復する時間に比例した位相である。なお、式（５）〜（８）においてＡ定数である。
Ｅｒ１＝Ａｓｉｎ｛２π（ｆ１＋ｆｄ１）・ｔ−φ１｝ （７）
Ｅｒ２＝Ａｓｉｎ｛２π（ｆ２＋ｆｄ１）・ｔ−φ２｝ （８）
【００３５】
第２のミキサ１０によって、第１の周波数変調信号ａ１と受信信号ａ２とが乗算されると、上記第１周波信号Ｅ１と第１周波受信信号Ｅｒ１とが乗算されることになり、下式（９）のようなドップラ周波数ｆｄ１に関する第１周波ドップラ信号ｃ１１が得られる。また、第２周波信号Ｅ２と第２周波受信信号Ｅｒ２とが乗算されることで、下式（１０）のような第２周波ドップラ信号ｃ１２を得ることができる。すなわち、第１のドップラ信号ｃ１は、このような第１周波ドップラ信号ｃ１１と第２周波ドップラ信号ｃ１２とを含むものである。なお、下式（９）、（１０）においてＡ１及びＡ２は定数である。
ｃ１１＝Ａ１ｓｉｎ｛２πｆｄ１・ｔ−φ１｝ （９）
ｃ１２＝Ａ２ｓｉｎ｛２πｆｄ１・ｔ−φ２｝ （１０）
【００３６】
従って、上記第１周波ドップラ信号ｃ１１及び第２周波ドップラ信号ｃ１２をＦＦＴ処理することによってドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφ＝φ１−φ２を求めることができる。このように第１のＦＦＴ回路１２によって求めたドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφに基づいて第１の演算処理部１３は、上式（１）、（２）から相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１を求め、相対速度Δｖ１に応じた相対速度データｄ３を計測モード制御部１に出力する。
【００３７】
計測モード制御部１は、相対速度Δｖ１の値と所定の閾値との比較を行い、相対速度Δｖ１が閾値より大きい場合は、計測モード切替信号をＨｉレベルに保持し、このまま２周波ＣＷ計測モードで相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１の計測が行われる。一方、相対速度Δｖ１が閾値以下になった場合、計測モード制御部１は、Ｌｏｗレベルの計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力し、ＤＳ−ＳＳ計測モードに切り替えて距離及び相対速度の計測が行われる。
【００３８】
２周波ＣＷ計測モードでは、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ１が零の場合、すなわち、ドップラ周波数ｆｄ１が生じない場合、上式（９）、（１０）からわかるように第１周波ドップラ信号ｃ１１及び第２周波ドップラ信号ｃ１２は直流信号になってしまい、位相差φを求めることができないため距離Ｌ１を計測することができない。従って、距離計測精度を考慮し、距離計測が不能になる相対速度の限界値を予め求めておき、その限界値を上記閾値として用いることによって、２周波ＣＷ計測モードにおいて距離計測不能状態に陥っても直ちにＤＳ−ＳＳ計測モードへの切り替えが行われ、距離計測を継続することが可能となる。
【００３９】
そして、上記のようにＤＳ−ＳＳ計測モードに切り替わると、変調信号発生部２は、第２の変調信号ｂを発生してＶＣＯ３に出力し、ＶＣＯ３は第２の周波数変調信号ｂ１を第１の分岐器４に出力する。第１の分岐器４は、第２の周波数変調信号ｂ１を第１のミキサ６と第４のミキサ１７に出力する。
【００４０】
一方、ＰＮ符号発生部５は、ＰＮ符号Ｓｐを生成して第１のミキサ６及び遅延回路１４に出力し、上記第２の周波数変調信号ｂ１及びＰＮ符号Ｓｐは、第１のミキサ６において乗算されスペクトラム拡散変調が行われる。このようなスペクトラム拡散変調によって生成された拡散変調信号Ｄｓ１は、サーキュレータ７を介して送受信アンテナ８に出力される。この拡散変調信号Ｄｓ１は、送受信アンテナ８より目標物Ｒに向けて放射され、当該目標物Ｒに反射して受信された拡散受信信号Ｄｓ２は、サーキュレータ７、第２の分岐器９を介して第３のミキサ１５に出力される。
【００４１】
遅延回路１４に入力されたＰＮ符号Ｓｐは、同期回路１６によって制御された遅延時間Δｔを持った遅延ＰＮ符号Ｓｐ１として第３のミキサ１５に出力される。第３のミキサ１５は、遅延ＰＮ符号Ｓｐ１と拡散受信信号Ｄｓ２とを乗算して逆拡散を行い、逆拡散信号Ｄｓ３を同期回路１６に出力する。
【００４２】
同期回路１６は、上記逆拡散信号Ｄｓ３をＰＮ符号Ｓｐの符号長で積分することにより逆拡散信号Ｄｓ３の相関値を算出し、当該相関値が最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御する遅延制御信号を遅延回路１４に出力する。このような相関値が最大となる遅延時間Δｔは、拡散変調信号Ｄｓ１が送信電波として送受信アンテナ８から放射され、目標物Ｒに反射して受信されるまでの伝播時間に等しい。従って、目標物Ｒまでの距離Ｌ２は上式（４）で表され、第２の演算出力部２０は遅延時間Δｔを上式（４）に代入することで距離Ｌ２を算出する。
【００４３】
また、上記のように相関値が最大となった時の逆拡散信号Ｄｓ３と第２の周波数変調信号ｂ１とは、第４のミキサ１７において乗算され、第２のドップラ信号ｃ２が生成される。
この第２のドップラ信号ｃ２は、本レーダ装置と目標物Ｒとの間に相対速度が存在することにより生じるドップラ周波数ｆｄ２を含んでいる。従って、第２のドップラ信号ｃ２のデジタルデータであるドップラ信号データｄ５を第２のＦＦＴ回路１９によってＦＦＴ処理することでドップラ周波数ｆｄ２を算出し、第２の演算出力部２０は、このドップラ周波数ｆｄ２を上式（３）に代入することによって相対速度Δｖ２を求め、計測モード制御部１に相対速度データｄ７として出力する。
【００４４】
なお、ＤＳ−ＳＳ計測モードでは、上記のように同期回路１６によって相関値が常に最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御しており、相対速度が大きくなるとその変化に同期回路１６が追従しきれずに遅延時間Δｔに誤差が生じ、結果として距離計測誤差が生じてしまうという問題がある。
【００４５】
そこで、ＤＳ−ＳＳ計測モードの場合、計測モード制御部１は、上記相対速度Δｖ２と閾値との比較を行い、相対速度Δｖ２が閾値より大きい場合、Ｈｉレベルの計測モード切替信号を出力して２周波ＣＷ計測モードに切り替え、また、相対速度Δｖ２が閾値以下であれば、引き続きＤＳ−ＳＳ計測モードで距離及び相対速度を計測する。すなわち、相対速度が大きくなれば、２周波ＣＷ計測モードに切り替えることにより、上述したようなＤＳ−ＳＳ計測モードの問題点も解消することができる。
【００４６】
以上のように、本レーダ装置によれば、目標物Ｒに対する相対速度の大きさに応じて２周波ＣＷ計測モードとＤＳ−ＳＳ計測モードとを切り替えるので、相対速度が計測不能な程に小さい場合は、ＤＳ−ＳＳ計測モードで距離計測することで２周波ＣＷ計測モードの弱点を補うことができ、また、相対速度が大きい場合は、２周波ＣＷ計測モードで距離計測することでＤＳ−ＳＳモードの弱点を補うことができる。従って、相対速度に依存せずに安定して継続的に距離計測を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係わるレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２】本実施形態における第１の変調信号ａ、第１の周波数変調信号ａ１、第２の変調信号ｂ、第２の周波数変調信号ｂ１の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…計測モード制御部、２…変調信号発生部、３…ＶＣＯ、４…第１の分岐器、５…ＰＮ符号発生部、６…第１のミキサ、７…サーキュレータ、８…送受信アンテナ、９…第２の分岐器、１０…第２のミキサ、１１…第１のＡ／Ｄ変換器、１２…第１のＦＦＴ回路、１３…第１の演算処理部、１４…遅延回路、１５…第３のミキサ、１６…同期回路、１７…第４のミキサ、１８…第２のＡ／Ｄ変換器、１９…第２のＦＦＴ回路、２０…第２の演算処理部、Ｒ…目標物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物までの距離を計測するレーダ装置として、例えば、２周波ＣＷ方式レーダ装置とＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式レーダ装置とがある。２周波ＣＷ方式レーダ装置は、周波数差Δｆを持つ２つの周波数の連続波を送信信号として目標物に向かって交互に放射し、上記目標物に反射して受信した上記２つの連続波（受信信号）の位相差Δφを検出することで、距離Ｌ＝ｃ・Δφ／（４πΔｆ）により距離を算出するものである（ｃは送信信号の伝播速度）。さらに、目標物と２周波ＣＷ方式レーダ装置との間に相対速度が存在する場合、上記受信信号は、ドップラ周波数を含んでいるので、上記送信信号と受信信号とをミキシングして得られる信号を周波数分析することによりドップラー周波数を抽出し、当該ドップラ周波数に基づいて目標物に対する相対速度を求める。
【０００３】
一方、ＤＳ−ＳＳ方式レーダ装置は、送信用信号をＰＮ（Pseudo Noise）符号によってスペクトラム拡散変調して目標物に向けて放射し、当該目標物に反射して受信した反射信号と上記ＰＮ符号を乗算して得られる逆拡散信号の相関値が常に最大となるようにＰＮ符号の遅延時間Δｔを制御し、この遅延時間Δｔに基づいて距離を算出するものである。以上のようなレーダ装置に関する技術として、例えば下記特許文献１が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５７８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の２周波ＣＷ方式レーダ装置の場合、目標物に対する相対速度が零の場合、すなわち、目標物とレーダ装置とが等しい速度で移動している場合や、目標物とレーダ装置とが静止している場合には、位相差Δφを検出することができず、距離計測が行えないという問題があった。一方、ＤＳ−ＳＳ方式レーダ装置では、逆拡散信号の相関
値が常に最大となるように同期回路を用いてＰＮ符号の遅延時間Δｔを制御しているが、相対速度が大きい場合は、その変化に同期回路が追従しきれずに遅延時間Δｔに誤差が生じることになり、結果として距離計測誤差が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、相対速度に依存せずに安定して距離計測を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、レーダ装置に係わる第１の解決手段として、目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択する、という手段を採用する。
【０００７】
また、レーダ装置に係わる第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１の計測手段は、２周波ＣＷ方式によって相対速度及び距離を計測し、前記第２の計測手段は、ＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式によって相対速度及び距離を計測する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段とを備え、相対速度の大きさによって、これらの計測手段を切り替えながら距離を計測するので、相対速度に依存せずに安定して距離計測を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わるレーダ装置の構成ブロック図である。この図において、符号１は計測モード制御部、２は変調信号発生部、３はＶＣＯ（Voltage Controled Oscilator）、４は第１の分岐器、５はＰＮ（Pseudo Noise）符号発生部、６は第１のミキサ、７はサーキュレータ、８は送受信アンテナ、９は第２の分岐器、１０は第２のミキサ、１１は第１のＡ／Ｄ変換器、１２は第１のＦＦＴ（First Fourier Transform）回路、１３は第１の演算処理部、１４は遅延回路、１５は第３のミキサ、１６は同期回路、１７は第４のミキサ、１８は第２のＡ／Ｄ変換器、１９は第２のＦＦＴ回路、２０は第２の演算処理部、Ｒは目標物である。
【００１０】
なお、本レーダ装置は、２つの計測モード（２周波ＣＷ計測モード、ＤＳ−ＳＳ計測モード）を備え、これらの計測モードを切り替えることによって、目標物Ｒに対する相対速度及び距離を計測するものである。上記計測モードの一方である２周波ＣＷ計測モードは、上記構成要素の内、変調信号発生部２、ＶＣＯ３、第１の分岐器４、第１のミキサ６、サーキュレータ７、送受信アンテナ８、第２の分岐器９、第２のミキサ１０、第１のＡ／Ｄ変換器１１、第１のＦＦＴ回路１２及び第１の演算処理部１３から構成されている。また、他方のＤＳ−ＳＳ計測モードは、変調信号発生部２、ＶＣＯ３、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５、第１のミキサ６、サーキュレータ７、送受信アンテナ８、第２の分岐器９、遅延回路１５、第３のミキサ１５、同期回路１６、第４のミキサ１７、第２のＡ／Ｄ変換器１８、第２のＦＦＴ回路１９及び第２の演算処理部２０から構成されている。
【００１１】
計測モード制御部１は、第１の演算処理部１３から入力される相対速度データｄ３または、第２の演算処理部２０から入力される相対速度データｄ７、すなわち、目標物Ｒに対する相対速度に基づいて２周波ＣＷ計測モードとＤＳ−ＳＳ計測モードとを切り替える計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力する。なお、この計測モード切替信号は、２周波ＣＷ計測モードを選択する場合はＨｉ、ＤＳ−ＳＳ計測モードを選択する場合はＬｏｗの２値を持つ信号である。
【００１２】
変調信号発生部２は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば所定の周期の矩形波を第１の変調信号ａとしてＶＣＯ３に出力し、計測モード切替信号がＬｏｗならば一定電圧の直流電圧を第２の変調信号ｂとしてＶＣＯ３に出力する。
【００１３】
ＶＣＯ３は、上記第１の変調信号ａもしくは第２の変調信号ｂをコントロール信号として発振周波数が制御される電圧制御型発振器、つまり矩形波もしくは直流電圧を変調信号とする周波数変調器である。ＶＣＯ３は、変調信号発生部２から第１の変調信号ａが入力されると、矩形波を変調信号として周波数変調を行い、第１の周波数変調信号ａ１を第１の分岐器４に出力し、変調信号発生部２から第２の変調信号ｂが入力されると、直流電圧を変調信号として周波数変調を行い、第２の周波数変調信号ｂ１を第１の分岐器４に出力する。
【００１４】
図２（ａ）に、第１の変調信号ａと第１の周波数変調信号ａ１の波形を示す。この図に示すように、第１の変調信号ａはＨｉ側電圧Ｖ１、Ｌｏｗ側電圧Ｖ２を持つ矩形波であり、第１の周波数変調信号ａ１は、これらＨｉ側電圧Ｖ１及びＬｏｗ側電圧Ｖ２に対応した周波数ｆ１及びｆ２を持つ２周波の連続波である。また、図２（ｂ）に、第２の変調信号ｂと第２の周波数変調信号ｂ１の波形を示す。この図のように、第２の変調信号ｂは一定電圧Ｖ３を持つ直流電圧であり、第２の周波数変調信号ｂ１は、この一定電圧Ｖ３に対応する周波数ｆ３を持つ連続波である。
【００１５】
第１の分岐器４は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば、上記第１の周波数変調信号ａ１を第１のミキサ６と第２のミキサ１０とに分岐出力し、また、計測モード切替信号がＬｏｗならば、第２の周波数変調信号ｂ１を第１のミキサ６と第４のミキサ１７とに分岐出力する。
【００１６】
ＰＮ符号発生部５は、ＤＳ−ＳＳ計測モードに用いられるＰＮ符号Ｓｐを生成する。このＰＮ符号Ｓｐは、自己相関性が大きく、相互相関性が小さい符号系列からなる信号であり、第２の周波数変調信号ｂ１に比して十分広い帯域を有している。なお、このＰＮ符号発生部５は、計測モード制御部１からＬｏｗレベルの計測モード切替信号が入力された時のみ上記ＰＮ符号Ｓｐを生成して第１のミキサ６及び遅延回路１４に出力する。
【００１７】
第１のミキサ６は、第１の分岐器４から第１の周波数変調信号ａ１が入力されると、乗算処理を行うことなくサーキュレータ６に出力し、また、第１の分岐器４から第２の周波数変調信号ｂ１が入力されると、当該第２の周波数変調信号ｂ１とＰＮ符号発生部５から入力されるＰＮ符号Ｓｐとを乗算することによってスペクトラム拡散変調を行い、拡散変調信号Ｄｓ１としてサーキュレータ６に出力する。
【００１８】
サーキュレータ７は、第１のミキサ６から入力される第１の周波数変調信号ａ１、または拡散変調信号Ｄｓ１を送受信アンテナ８へ出力すると共に、当該送受信アンテナ８より入力される受信信号ａ２または拡散受信信号Ｄｓ２を第２の分岐器９に出力する。
【００１９】
送受信アンテナ８は、上記第１の周波数変調信号ａ１または拡散変調信号Ｄｓ１を送信電波として目標物Ｒに向けて放射し、上記送信電波が目標物Ｒに反射して得られる反射電波を受信して受信信号ａ２（送信電波は第１の周波数変調信号ａ１）、または拡散受信信号Ｄｓ２（送信電波は拡散変調信号Ｄｓ１）としてサーキュレータ７に出力する。
【００２０】
第２の分岐器９は、計測モード制御部１から入力される計測モード切替信号がＨｉならば、受信信号ａ２を第２のミキサ１０に出力し、また、計測モード切替信号がＬｏｗならば、拡散受信信号Ｄｓ２を第３のミキサ１５に出力する。
【００２１】
第２のミキサ１０は、第１の分岐器４から入力される第１の周波数変調信号ａ１と、第２の分岐器９から入力される受信信号ａ２とを乗算して第１のドップラ信号ｃ１を生成し、第１のＡ／Ｄ変換器１１に出力する。第１のＡ／Ｄコンバータ１１は、上記第１のドップラ信号ｃ１をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータであるドップラ信号データｄ１として第１のＦＦＴ回路１２に出力する。
【００２２】
第１のＦＦＴ回路１２は、上記ドップラ信号データｄ１をＦＦＴ処理することでドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφを算出し、当該ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφの情報を含むデータ信号ｄ２を第１の演算処理部１３に出力する。なお、上記ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφについての詳しい説明は後述する。
【００２３】
第１の演算処理部１３は、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１に関する下記関係式（１）、（２）を記憶しており、上記データ信号ｄ２、すなわち、ドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφを関係式（１）、（２）に代入することによって相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１を算出する。なお、関係式（１）、（２）において、Δｆ＝ｆ１−ｆ２であり、ｃは電波の伝播速度である。この第１の演算処理部１３は、相対速度Δｖ１を算出後、当該相対速度Δｖ１を示す相対速度データｄ３を計測モード制御部１に出力する。
Δｖ１＝ｆｄ１・ｃ／２ｆ１ （１）
Ｌ１＝ｃ・Δφ／（４π・Δｆ） （２）
【００２４】
遅延回路１４は、同期回路１６が出力する遅延制御信号に基づいてＰＮ符号発生部５から入力されるＰＮ符号Ｓｐを遅延させ、遅延ＰＮ符号Ｓｐ１として第３のミキサ１５に出力する。
【００２５】
第３のミキサ１５は、上記遅延ＰＮ符号Ｓｐ１と拡散受信信号Ｄｓ２とを乗算して逆拡散を行い、逆拡散信号Ｄｓ３として同期回路１６に出力する。
【００２６】
同期回路１６は、上記逆拡散信号Ｄｓ３をＰＮ符号Ｓｐの符号長で積分することにより逆拡散信号Ｄｓ３の相関値を算出し、当該相関値が最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御する遅延制御信号を遅延回路１４に出力する。同期回路１６は、このような相関値が最大となるような遅延時間Δｔを示す遅延時間データｄ４を第２の演算出力部２０に出力し、また、上記のように相関値が最大となった時の逆拡散信号Ｄｓ３を第４のミキサ１７に出力する。
【００２７】
第４のミキサ１７は、第１の分岐器４から入力された第２の周波数変調信号ｂ１と、同期回路１６から入力された逆拡散信号Ｄｓ３とを乗算することにより第２のドップラ信号ｃ２を生成し、第２のＡ／Ｄ変換器１８に出力する。第２のＡ／Ｄ変換器１８は、上記第２のドップラ信号ｃ２をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータであるドップラ信号データｄ５として第２のＦＦＴ回路１９に出力する。
【００２８】
第２のＦＦＴ回路１９は、ドップラ信号データｄ５をＦＦＴ処理することによって、本レーダ装置と目標物Ｒとの間に相対速度が存在することにより生じるドップラ周波数ｆｄ２を算出すると共に、当該ドップラ周波数ｆｄ２を示すドップラ周波数データｄ６を第２の演算処理部２０に出力する。
【００２９】
第２の演算処理部２０は、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ２及び距離Ｌ２に関する下記関係式（３）、（４）を記憶しており、上記遅延時間データｄ４及びドップラ周波数データｄ６、すなわち、遅延時間Δｔ及びドップラ周波数ｆｄ２を関係式（３）、（４）式に代入することによって相対速度Δｖ２及び距離Ｌ２を算出する。また、この第２の演算処理部２０は、相対速度Δｖ２を算出後、当該相対速度Δｖ２を示す相対速度データｄ７を計測モード制御部１に出力する。
Δｖ２＝ｆｄ２・ｃ／ｆ３ （３）
Ｌ２＝ｃ・Δｔ／２ （４）
【００３０】
次に、本レーダ装置の動作について詳細に説明する。
【００３１】
まず、距離及び相対速度の計測開始時において、計測モード制御部１は、Ｈｉレベルの計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力し、２周波ＣＷ計測モードを選択する。
【００３２】
２周波ＣＷ計測モードでは、変調信号発生部２からは第１の変調信号ａがＶＣＯ３に出力され、ＶＣＯ３から第１の周波数変調信号ａ１が第１の分岐器４に出力されることになる。そして、第１の分岐器４は、第１の周波数変調信号ａ１を第１のミキサ６及び第２のミキサ１０に出力する。ＰＮ符号発生部５はＰＮ符号Ｓｐを生成しないため、第１のミキサ６において第１の周波数変調信号ａ１はスペクトラム拡散変調されることなくサーキュレータ７を介して送受信アンテナ８に出力され、目標物Ｒに向けて放射される。
【００３３】
ここで、図２（ａ）に示すような第１の周波数変調信号ａ１に含まれている周波数ｆ１の信号を第１周波信号Ｅ１、また、周波数ｆ２の信号を第２周波信号Ｅ２とし、これらを下式（５）、（６）のように定義する。
Ｅ１＝Ａｓｉｎ（２πｆ１・ｔ） （５）
Ｅ２＝Ａｓｉｎ（２πｆ２・ｔ） （６）
【００３４】
上記のような第１周波信号Ｅ１及び第２周波信号Ｅ２を含む第１の周波数変調信号ａ１が目標物Ｒに反射して得られる受信信号ａ２には、第１周波信号Ｅ１に対応する第１周波受信信号Ｅｒ１及び第２周波信号Ｅ２に対応する第２周波受信信号Ｅｒ２が含まれている。
これら第１周波受信信号Ｅｒ１及び第２周波受信信号Ｅｒ２は、下式（７）（８）のように表される。ここで、ｆｄ１は本レーダ装置と目標物Ｒとの相対速度Δｖ１に応じたドップラ周波数であり、φ１及びφ２は送信電波が目標物Ｒまでの距離Ｌ１を往復する時間に比例した位相である。なお、式（５）〜（８）においてＡ定数である。
Ｅｒ１＝Ａｓｉｎ｛２π（ｆ１＋ｆｄ１）・ｔ−φ１｝ （７）
Ｅｒ２＝Ａｓｉｎ｛２π（ｆ２＋ｆｄ１）・ｔ−φ２｝ （８）
【００３５】
第２のミキサ１０によって、第１の周波数変調信号ａ１と受信信号ａ２とが乗算されると、上記第１周波信号Ｅ１と第１周波受信信号Ｅｒ１とが乗算されることになり、下式（９）のようなドップラ周波数ｆｄ１に関する第１周波ドップラ信号ｃ１１が得られる。また、第２周波信号Ｅ２と第２周波受信信号Ｅｒ２とが乗算されることで、下式（１０）のような第２周波ドップラ信号ｃ１２を得ることができる。すなわち、第１のドップラ信号ｃ１は、このような第１周波ドップラ信号ｃ１１と第２周波ドップラ信号ｃ１２とを含むものである。なお、下式（９）、（１０）においてＡ１及びＡ２は定数である。
ｃ１１＝Ａ１ｓｉｎ｛２πｆｄ１・ｔ−φ１｝ （９）
ｃ１２＝Ａ２ｓｉｎ｛２πｆｄ１・ｔ−φ２｝ （１０）
【００３６】
従って、上記第１周波ドップラ信号ｃ１１及び第２周波ドップラ信号ｃ１２をＦＦＴ処理することによってドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφ＝φ１−φ２を求めることができる。このように第１のＦＦＴ回路１２によって求めたドップラ周波数ｆｄ１及び位相差Δφに基づいて第１の演算処理部１３は、上式（１）、（２）から相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１を求め、相対速度Δｖ１に応じた相対速度データｄ３を計測モード制御部１に出力する。
【００３７】
計測モード制御部１は、相対速度Δｖ１の値と所定の閾値との比較を行い、相対速度Δｖ１が閾値より大きい場合は、計測モード切替信号をＨｉレベルに保持し、このまま２周波ＣＷ計測モードで相対速度Δｖ１及び距離Ｌ１の計測が行われる。一方、相対速度Δｖ１が閾値以下になった場合、計測モード制御部１は、Ｌｏｗレベルの計測モード切替信号を変調信号発生部２、第１の分岐器４、ＰＮ符号発生部５及び第２の分岐器９に出力し、ＤＳ−ＳＳ計測モードに切り替えて距離及び相対速度の計測が行われる。
【００３８】
２周波ＣＷ計測モードでは、目標物Ｒに対する相対速度Δｖ１が零の場合、すなわち、ドップラ周波数ｆｄ１が生じない場合、上式（９）、（１０）からわかるように第１周波ドップラ信号ｃ１１及び第２周波ドップラ信号ｃ１２は直流信号になってしまい、位相差φを求めることができないため距離Ｌ１を計測することができない。従って、距離計測精度を考慮し、距離計測が不能になる相対速度の限界値を予め求めておき、その限界値を上記閾値として用いることによって、２周波ＣＷ計測モードにおいて距離計測不能状態に陥っても直ちにＤＳ−ＳＳ計測モードへの切り替えが行われ、距離計測を継続することが可能となる。
【００３９】
そして、上記のようにＤＳ−ＳＳ計測モードに切り替わると、変調信号発生部２は、第２の変調信号ｂを発生してＶＣＯ３に出力し、ＶＣＯ３は第２の周波数変調信号ｂ１を第１の分岐器４に出力する。第１の分岐器４は、第２の周波数変調信号ｂ１を第１のミキサ６と第４のミキサ１７に出力する。
【００４０】
一方、ＰＮ符号発生部５は、ＰＮ符号Ｓｐを生成して第１のミキサ６及び遅延回路１４に出力し、上記第２の周波数変調信号ｂ１及びＰＮ符号Ｓｐは、第１のミキサ６において乗算されスペクトラム拡散変調が行われる。このようなスペクトラム拡散変調によって生成された拡散変調信号Ｄｓ１は、サーキュレータ７を介して送受信アンテナ８に出力される。この拡散変調信号Ｄｓ１は、送受信アンテナ８より目標物Ｒに向けて放射され、当該目標物Ｒに反射して受信された拡散受信信号Ｄｓ２は、サーキュレータ７、第２の分岐器９を介して第３のミキサ１５に出力される。
【００４１】
遅延回路１４に入力されたＰＮ符号Ｓｐは、同期回路１６によって制御された遅延時間Δｔを持った遅延ＰＮ符号Ｓｐ１として第３のミキサ１５に出力される。第３のミキサ１５は、遅延ＰＮ符号Ｓｐ１と拡散受信信号Ｄｓ２とを乗算して逆拡散を行い、逆拡散信号Ｄｓ３を同期回路１６に出力する。
【００４２】
同期回路１６は、上記逆拡散信号Ｄｓ３をＰＮ符号Ｓｐの符号長で積分することにより逆拡散信号Ｄｓ３の相関値を算出し、当該相関値が最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御する遅延制御信号を遅延回路１４に出力する。このような相関値が最大となる遅延時間Δｔは、拡散変調信号Ｄｓ１が送信電波として送受信アンテナ８から放射され、目標物Ｒに反射して受信されるまでの伝播時間に等しい。従って、目標物Ｒまでの距離Ｌ２は上式（４）で表され、第２の演算出力部２０は遅延時間Δｔを上式（４）に代入することで距離Ｌ２を算出する。
【００４３】
また、上記のように相関値が最大となった時の逆拡散信号Ｄｓ３と第２の周波数変調信号ｂ１とは、第４のミキサ１７において乗算され、第２のドップラ信号ｃ２が生成される。
この第２のドップラ信号ｃ２は、本レーダ装置と目標物Ｒとの間に相対速度が存在することにより生じるドップラ周波数ｆｄ２を含んでいる。従って、第２のドップラ信号ｃ２のデジタルデータであるドップラ信号データｄ５を第２のＦＦＴ回路１９によってＦＦＴ処理することでドップラ周波数ｆｄ２を算出し、第２の演算出力部２０は、このドップラ周波数ｆｄ２を上式（３）に代入することによって相対速度Δｖ２を求め、計測モード制御部１に相対速度データｄ７として出力する。
【００４４】
なお、ＤＳ−ＳＳ計測モードでは、上記のように同期回路１６によって相関値が常に最大となるようにＰＮ符号Ｓｐの遅延時間Δｔを制御しており、相対速度が大きくなるとその変化に同期回路１６が追従しきれずに遅延時間Δｔに誤差が生じ、結果として距離計測誤差が生じてしまうという問題がある。
【００４５】
そこで、ＤＳ−ＳＳ計測モードの場合、計測モード制御部１は、上記相対速度Δｖ２と閾値との比較を行い、相対速度Δｖ２が閾値より大きい場合、Ｈｉレベルの計測モード切替信号を出力して２周波ＣＷ計測モードに切り替え、また、相対速度Δｖ２が閾値以下であれば、引き続きＤＳ−ＳＳ計測モードで距離及び相対速度を計測する。すなわち、相対速度が大きくなれば、２周波ＣＷ計測モードに切り替えることにより、上述したようなＤＳ−ＳＳ計測モードの問題点も解消することができる。
【００４６】
以上のように、本レーダ装置によれば、目標物Ｒに対する相対速度の大きさに応じて２周波ＣＷ計測モードとＤＳ−ＳＳ計測モードとを切り替えるので、相対速度が計測不能な程に小さい場合は、ＤＳ−ＳＳ計測モードで距離計測することで２周波ＣＷ計測モードの弱点を補うことができ、また、相対速度が大きい場合は、２周波ＣＷ計測モードで距離計測することでＤＳ−ＳＳモードの弱点を補うことができる。従って、相対速度に依存せずに安定して継続的に距離計測を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係わるレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２】本実施形態における第１の変調信号ａ、第１の周波数変調信号ａ１、第２の変調信号ｂ、第２の周波数変調信号ｂ１の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…計測モード制御部、２…変調信号発生部、３…ＶＣＯ、４…第１の分岐器、５…ＰＮ符号発生部、６…第１のミキサ、７…サーキュレータ、８…送受信アンテナ、９…第２の分岐器、１０…第２のミキサ、１１…第１のＡ／Ｄ変換器、１２…第１のＦＦＴ回路、１３…第１の演算処理部、１４…遅延回路、１５…第３のミキサ、１６…同期回路、１７…第４のミキサ、１８…第２のＡ／Ｄ変換器、１９…第２のＦＦＴ回路、２０…第２の演算処理部、Ｒ…目標物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、
前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、
前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、
前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、
該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記第１の計測手段は、２周波ＣＷ方式によって相対速度及び距離を計測し、前記第２の計測手段は、ＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式によって相対速度及び距離を計測することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１】
目標物に対する相対速度及び距離を計測するレーダ装置であって、
前記相対速度が大きい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第１の計測手段と、
前記相対速度が小さい場合に適した方法で相対速度及び距離を計測する第２の計測手段と、
前記第１の計測手段と第２の計測手段とを相対速度の大きさに基づいて切り替える制御手段とを備え、
該制御手段は、所定の閾値と相対速度とを比較し、相対速度が閾値より大きければ前記第１の計測手段を選択し、相対速度が閾値以下であれば第２の計測手段を選択することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記第１の計測手段は、２周波ＣＷ方式によって相対速度及び距離を計測し、前記第２の計測手段は、ＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence−Spread Spectrum）方式によって相対速度及び距離を計測することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２５８７０９（Ｐ２００６−２５８７０９Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７９１０９（Ｐ２００５−７９１０９）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００２３２３５７）横河電子機器株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００２３２３５７）横河電子機器株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]