レーダ送受信機、及びレーダ装置
【課題】 ビート信号のレベルに基づきアップビート周波数とダウンビート周波数のペアリングを確度良く行う。
【解決手段】 レーダ送受信機は、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯で生成されていたビート信号を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、時間差に起因してペアリングすべきアップ／ダウンビート周波数のビート信号にレベル差が生じることがなくなり、ペアリングを確度よく行うことができる。
【解決手段】 レーダ送受信機は、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯で生成されていたビート信号を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、時間差に起因してペアリングすべきアップ／ダウンビート周波数のビート信号にレベル差が生じることがなくなり、ペアリングを確度よく行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などの車両における自動制御を支援する手段として、自車両周囲の移動体、つまり他の車両の相対距離、相対速度をほぼ同時に検出可能なＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）方式のレーダ装置が広く用いられている。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、特許文献１にその一例が記載されているように、周波数変調した連続波をレーダ信号として送信し、目標物体による反射信号を受信する。そして、送受信信号の周波数差に基づき、目標物体の相対速度、相対距離を検出する。ここで、図１、図２を用いて、従来のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置による目標物体の相対速度、相対距離の検出方法を説明する。
【０００３】
図１は、ＦＭ−ＣＷ方式を車載用のミリ波レーダ装置に採用した場合における送受信信号及びビート信号について説明する図である。送信信号は、図１（Ａ）に示すような周波数ｆｍ（例えば４００Ｈｚ）の三角波状の周波数変調信号に従って周波数変調され、その周波数は図１（Ｂ）に実線で示すように、変調周期１／ｆｍ、中心周波数ｆ０（例えば７６．５ＧＨｚ）、周波数変調幅ΔＦ（例えば２００ＭＨｚ）で直線的に上昇及び下降する。これに対し、受信信号は、図１（Ｂ）に破線で示すように、これを反射した目標物体の相対距離による時間的遅延ΔＴと、相対速度に応じたドップ周波数γ分の周波数偏移を受ける。その結果、送受信信号には、送信信号の周波数上昇期間（アップ期間）ＵＰで周波数差α、周波数下降期間（ダウン期間）ＤＮで周波数差βが生じる。このとき、周波数差α、βと目標物体の相対距離Ｒ、相対速度Ｖには次の式（１）、（２）で示す関係が成立する（ただし、ここでＣは光速である）。
【０００４】
Ｒ＝Ｃ・（α＋β）／（８・ΔＦ・ｆｍ） …式（１）
Ｖ＝Ｃ・（β−α）／（４・ｆ０）…式（２）
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、このような送受信信号をミキシングすることで、上記の周波数差α、βを周波数とするビート信号を生成する。このビート信号の周波数は、図１（Ｃ）に示すように、アップ期間ＵＰでアップビート周波数α、ダウン期間ＤＮでダウンビート周波数βとなる。
【０００５】
ここで、走査対象領域内に複数の目標物体が存在する場合、ビート信号には目標物体ごとのアップ／ダウンビート周波数が含まれる。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、各目標物体の相対距離、相対速度を検出するために、アップ期間、ダウン期間ごとのビート信号をＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータなどの信号処理装置でＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、それぞれの周波数スペクトルを検出する。
【０００６】
図２は、アップ期間とダウン期間それぞれにおけるビート信号の周波数スペクトルを示す。ここでは、説明の便宜上、走査対象領域に２つの目標物体が存在する場合を示す。すると、図示するように、アップ期間の周波数スペクトル、ダウン期間の周波数スペクトルのそれぞれで、２つの目標物体に対応する２つのピークが形成される。
【０００７】
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、目標物体ごとの相対速度、相対距離を算出するために、同一目標物体から得られたアップビート周波数とダウンビート周波数を対応づけ（ペアリング）する。このとき、同一物体からは同一レベルの反射信号が得られる蓋然性が大きいことから、同等のレベルのピークをなすビート周波数同士、すなわち、レベルＬ１のピークをなすアップビート周波数α１とダウンビート周波数β１、レベルＬ２のピークをなすアップビート周波数α２とダウンビート周波数β２をそれぞれペアリングする。そうすることで、上述の式（１）、（２）に基づき、各目標物体の相対距離、相対速度を検出する。
【特許文献１】特開平１１−２７１４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、車載用のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、自車両も高速で移動することに加え目標物体も高速で移動するので、アップ期間とダウン期間の時間差において受信信号のレベルが変動し、その結果、同一の目標物体から得られたアップ期間でのビート信号とダウン期間でのビート信号のレベルに差が生じる場合がある。例えば、目標物体の反射面の角度が変動することにより受信信号のレベルが増減する場合や、反射面の凹凸で乱反射した反射信号を受信することでピークが分離する場合などである。このような場合には、同等のレベルのピークが形成されないので、ペアリングが失敗する。
【０００９】
すると、１対のアップ期間とダウン期間を１検出サイクルとしたときに、１検出サイクル内で目標物体の相対速度・相対距離が検出できない。また、車両制御装置に出力する検出結果の正確性を担保するために、複数の検出サイクルにおいて一定の誤差範囲内で得られた検出結果を出力する場合に、ペアリングが失敗することで検出もれが生じると検出結果の出力時期が遅れる。すると、車両制御の開始が遅れ、走行の安全性が低下するおそれがある。
【００１０】
そこで、上記に鑑みてなされた本発明の目的は、ビート信号のレベルに基づきアップビート周波数とダウンビート周波数のペアリングを行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置において、確度よいペアリングを可能にするレーダ送受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出する信号処理装置に、前記送受信信号の周波数差を有するビート信号を出力するレーダ送受信機であって、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する送信手段と、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成して前記信号処理装置に出力するビート信号生成手段とを有するレーダ送受信機が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上記側面によれば、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯におけるアップ期間とダウン期間のそれぞれで生成されていたビート信号を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、アップ期間とダウン期間の時間差に起因してペアリングすべきアップ／ダウンビート周波数のビート信号にレベル差が生じることがなくなり、ビート信号のレベルに基づくペアリングを確度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
図３は、本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置１０は、一例として、車両１の前部フロントグリル内、あるいはバンパー内に搭載され、車両１前方の走査対象領域にレーダ信号（電磁波）を送信し、走査対象領域からの反射信号を受信する。そして、レーダ装置１０は、送受信信号からビート信号を生成してこれをマイクロコンピュータなどの信号処理装置により処理し、走査対象領域内の目標物体の相対距離、相対速度、あるいは方位角を検出する。ここで目標物体は、例えば車両１の先行車両、対向車両、あるいは歩行者や路側の静止物などである。そして、検出結果は、車両制御装置１００に出力される。
【００１５】
車両制御装置１００は、レーダ装置１０による検出結果に基づいて車両１のアクチュエータを駆動して車両１の挙動を制御する。例えば、先行車両を追尾して一定の車間距離で追従走行したり、目標物体との衝突が生じる蓋然性の大きさを相対速度や相対距離から判断し、衝突が予測される場合には衝突を回避したり、あるいは、警報装置や乗員保護装置を作動させたりする。
【００１６】
なお、ここで示した使用状況は一例であって、レーダ装置１０を車両１の前側部、側部、後部、あるいは後側部に搭載し、車両１の前側方、側方、後方、あるいは後側方の走査対象領域において目標物体を検出することも可能である。
【００１７】
図４は、本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。ＦＭ−ＣＷ式のレーダ装置１０は、周波数変調を施したミリ波長の連続波（電磁波）を送信信号として送信してその反射信号を受信し、送受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成するレーダ送受信機３０と、レーダ送受信機３０が生成するビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００１８】
まず、レーダ送受信機３０の構成について、図４とともに図５を用いて説明する。ここで図５は、レーダ送受信機３０において生成または処理される各種信号を説明する図である。なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は時間を示す。
【００１９】
レーダ送受信機３０は、第１の変調信号生成部１５、第２の変調信号生成部１６、変調信号切替部１７、及び電圧制御発振器１８からなる「送信手段」３２を有する。第１の変調信号生成部１５は、信号処理装置１４から入力されるタイミング信号に同期して、図５（Ａ）に示すように、所定周期ごとに所定の振幅で直線的に上昇する鋸波状の電圧信号である第１の変調信号を生成する。また、第２の変調信号生成部１６は、同じく信号処理装置１４から入力されるタイミング信号に同期して、図５（Ａ）に示すように、第１の変調信号と同じ周期ごとに同振幅で下降する鋸波状の電圧信号である第２の変調信号を生成する。ここで、第１の変調信号は図１（Ａ）で示した三角波状の変調信号の上昇区間が、第２の変調信号は図１（Ａ）で示した三角波状の変調信号の下降区間が、それぞれ三角波の周期１／ｆｍの２分の１、つまり周期（（１／ｆｍ）／２）で反復する変調信号に対応する。そして、第１、第２の変調信号の周期は、これに基づき生成される送信信号の変調期間に対応する。
【００２０】
変調信号切替部１７は、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１、第２の変調信号の周期の２分の１より短いスイッチング周期を有する方形波信号（スイッチング信号）に従い、スイッチング信号がＨレベルのときに第１の変調信号、Ｌレベルのときに第２の変調信号をそれぞれ同じデューティ比で交互に切替え、スイッチングした変調信号を電圧制御発振器１８に入力する。なお、図５（Ｂ）は、スイッチング周期が第１、第２の変調信号の周期の２分の１の場合のスイッチング信号とこれによりスイッチングした変調信号を示し、図５（Ｃ）は、スイッチング周期が第１、第２の変調信号の周期の４分の１の場合のスイッチング信号とこれによりスイッチングした変調信号を示す。
【００２１】
そして、電圧制御発振器１８は、スイッチングした変調信号の電圧値に応じた周波数のレーダ信号を発振し、送信信号として出力する。この送信信号は分配器２０により電力分配され、その一部が送信アンテナ１１から送信される。
【００２２】
ここで、図６（Ａ）に第１の変調信号から生成される第１の送信信号の周波数変化と、第２の変調信号から生成される第２の送信信号の周波数変化を示す。ここで、第１の送信信号は、図１（Ｂ）に示した送信信号のアップ期間が反復される送信信号に対応し、第２の送信信号は、図１（Ｂ）に示した送信信号のダウン期間が反復される送信信号に対応する。そして、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示したスイッチングした変調信号から生成される送信信号の周波数変化は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すようになる。すなわち、送信手段３２は、変調期間（（１／ｆｍ）／２）ごとに、中心周波数をｆ０とする所定の周波数変調幅ΔＦで周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅ΔＦで周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する。
【００２３】
なお、ここに示した第１の変調信号と第２の変調信号を別々に生成してスイッチング信号で切替える送受信手段３２の構成は一例であって、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示したような送信信号を生成できる構成であれば上記に限られない。例えばＤＡ変換により図５（Ｂ）または（Ｃ）に示したような変調信号を生成し、これを電圧制御発振器１８に入力することで、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示したような送信信号を生成する構成であってもよい。
【００２４】
また、上述の説明におけるスイッチング周期は、第１、第２の変調信号の変調周期の２分の１の場合と、変調周期の４分の１の場合を例示したが、ここに示した例以外にも、第１、第２の変調信号の変調周期の２分の１以下のスイッチング周期であれば、本実施形態が適用できる。
【００２５】
そして、この第１、第２の送信信号が目標物体により反射されると、反射信号が受信アンテナ１２により受信信号として受信される。この受信信号はミキサ２２に入力され、ミキサ２２は、電力分配された送信信号と受信信号とを混合し、両者の周波数差に対応する周波数の第１、第２のビート信号を生成する。ここにおいて、ミキサ２２が、ビート信号生成手段に対応する。
【００２６】
図７は、送受信信号の周波数変化とビート信号について説明する図である。まず、第１、第２の送信信号を別々に送信した場合における送受信信号の周波数変化を図７（Ａ）に示すと、実線で示すように変調期間（１／ｆｍ）／２内に中心周波数ｆ０、周波数変調幅ΔＦで周波数が直線的に上昇または下降する送信信号に対し、受信信号は、破線で示すように、これを反射した目標物体の相対距離による時間的遅延と、相対速度に応じたドップ周波数分の周波数偏移を受ける。よって、第１の送信信号における送受信信号では周波数差α、第２の送信信号における送受信信号では周波数差βが生じる。また、この周波数差α、βは、図１（Ｂ）で示した送信信号のアップ期間で得られた周波数差αと、ダウン期間で得られた送受信信号の周波数差βに対応する。
【００２７】
図７（Ａ）をもとに、スイッチング信号で切替えられた第１、第２の送信信号とその受信信号の周波数変化を図７（Ｂ）に示す。ここでは、まず、第１、第２の送信信号を切替えるスイッチング周期が変調期間の２分の１の場合を例とする。図示するように、第１の送信信号の送信期間Ｐ１には第１の送信信号の周波数が上昇し、第２の送信信号の送信期間Ｐ２には第２の送信信号の周波数が下降する。ここで、目標物体の相対距離による時間的遅延と相対速度によるドップラ周波数が図７（Ａ）の場合と同じとすると、第１、第２の送信信号とそれぞれの受信信号には、第１の送信信号の送信期間Ｐ１で周波数差α、第２の送信信号の送信期間Ｐ２で周波数差βが生じる。
【００２８】
そして、このような送受信信号から生成される第１、第２のビート信号のアップ／ダウンビート周波数を図７（Ｃ）に示す。すると、図示するように、第１の送信信号の送信期間Ｐ１では第１の送信信号とその受信信号からアップビート周波数αを有する第１のビート信号が生成される。一方、第２の送信信号の送信期間Ｐ２では、第２の送信信号とその受信信号からダウンビート周波数βを有する第２のビート信号が生成される。
【００２９】
また、同様に、第１、第２の送信信号を切替えるスイッチング周期が変調期間の４分の１の場合の送受信信号の周波数変化を図７（Ｄ）に、このとき得られる第１、第２のビート信号の周波数変化を図７（Ｅ）に示す。ここでも、第１の送信信号の送信期間Ｐ１では第１の送信信号とその受信信号からアップビート周波数αを有する第１のビート信号が生成される。一方、第２の送信信号の送信期間Ｐ２では、第２の送信信号とその受信信号からダウンビート周波数βを有する第２のビート信号が生成される。
【００３０】
このように本実施形態では、第１、第２のビート信号を生成することで、三角波状の変調信号に従って周波数変調した送信信号を用いた場合には別々の時間帯であるアップ期間、ダウン期間で得られたアップビート周波数α、ダウンビート周波数βを、アップ期間またはダウン期間と同じ変調期間内にほぼ同時に得ることができる。
【００３１】
またこのとき、第１、第２の送信信号における周波数上昇・下降の傾きは等しいので、三角波状の変調信号に従って周波数変調した送信信号を用いた場合と同様に、周波数差α、βと目標物体の相対距離Ｒ、相対速度Ｖには上述の式（１）、（２）で示す関係が成立する。よって、後述の手順により、変調期間内に得たアップ／ダウンビート周波数に基づき、目標物体の相対距離、相対速度を検出することができる。
【００３２】
図４に戻ると、上記の第１、第２のビート信号は、ＡＤ変換器２４によりデジタルデータ化され、信号処理装置１４に出力される。本実施形態における好適な実施態様では、ＡＤ変換機２４は、スイッチング信号に同期してビート信号をサンプリングする。
【００３３】
図８は、スイッチング信号によるサンプリングについて説明する図である。図８（Ａ）は、第１、第２の送信信号を単独で送信した場合に得られる第１、第２のビート信号の波形を模式的に示す。そして、図８（Ａ）をもとにスイッチング信号により切替えられた第１、第２の送信信号から得られる第１、第２のビート信号の波形を示すと、図８（Ｂ）に示すようになる。
【００３４】
ここで、図８（Ｃ）に、スイッチング信号に同期して第１、第２のビート信号をサンプリングしたときのサンプリングデータを示す。図示するように、スイッチング信号の立ち上がりに同期してサンプリングを行うことで、図８（Ｂ）に示した第１のビート信号から確実にサンプリングデータ（●で表示）が得られ、スイッチング信号の立ち下がりに同期してサンプリングを行うことで、図８（Ｂ）に示した第２のビート信号から確実にサンプリングデータ（◆で表示）が得られる。このように、スイッチング信号のスイッチング周期に同期してサンプリングを行うことで、確実にサンプリングデータを得ることができる。
【００３５】
図４に戻り、信号処理装置１４について説明する。信号処理装置１４は、上記のようにデジタルデータ化されたビート信号に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施してその周波数スペクトルを検出するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算処理装置と、ビート信号の周波数スペクトルを処理して目標物体の相対速度、相対距離をするマイクロコンピュータを有する。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する各種処理プログラムや制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００３６】
図９は、本実施形態におけるレーダ装置の動作手順を説明する図である。図９に示す手順は、送信信号の変調期間を１サイクルとして、１サイクルごとに実行される。
【００３７】
まず、レーダ送受信機３０は、スイッチング周期により交互に切替られた第１、第２の送信信号の送信とその反射信号の受信とを行い（Ｓ２）、送受信信号から第１、第２のビート信号を生成して（Ｓ４）これをＡ／Ｄ変換する（Ｓ６）。
【００３８】
信号処理装置１４は、Ａ／Ｄ変換された第１、第２のビート信号をＦＦＴ処理してその周波数スペクトルを生成し（Ｓ８）、ピークをなすアップ／ダウンビート周波数を検出する（Ｓ１０）。このとき、第１のビート信号からアップビート周波数、第２のビート信号からダウンビート周波数が検出される。そして、信号処理装置１４は、同等のレベルを有するアップ／ダウンビート周波数をペアリングする（Ｓ１２）。このとき、本実施形態では、第１のビート信号から検出されるアップビート周波数と、第２のビート信号から検出されるダウンビート周波数とは、同じ変調期間で検出されるので、時間差に起因してレベル差が生じることを防止できる。よって、ビート信号のレベルに基づき確実なペアリングが可能となる。
【００３９】
そして、信号処理装置１４は、検出されたアップ／ダウンビート周波数に基づき目標物体の相対距離、相対速度を検出する（Ｓ１４）。そして、信号処理装置１４は、複数の変調期間（例えば３回）連続して一定の誤差範囲内で検出されたか連続性を確認し（Ｓ１６）、連続性が確認された相対距離、相対速度を車両制御装置１００に出力する（Ｓ１８）。
【００４０】
なおレーダ装置１０における目標物体の方位角検出方法はアンテナを回動することにより受信信号を得たときのアンテナ角度から方位角を検出するメカニカルスキャン方式であっても、複数のアンテナで受信した受信信号の位相情報や振幅情報を用いて受信信号の到来方向を検出する電子スキャン方式であっても、本実施形態は適用できる。なお、上記手順においては、手順Ｓ１２でビート信号をペアリングした後、ペアリングしたビート信号に基づき方位角検出を行うことが可能である。
【００４１】
また、手順Ｓ１６の連続性確認は、実在しない目標物体を対象として車両を制御すると安全性が低下するおそれがあるので、検出結果の正確性を担保するために行われる。よって、複数の変調期間において連続して検出された相対速度、相対距離、あるいは方位角が、目標物体が実在すると判断可能な程度に近似しているかを判断基準とする。よって、かかる判断が可能な程度の誤差範囲を予め任意に設けておき、検出結果がその誤差範囲内に入る場合には連続性があることを確認する。また、確認に必要な回数も、検出結果の正確性が担保される程度の回数を、任意に定めることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯のアップ期間とダウン期間のそれぞれで生成されていたビート信号対を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、アップ期間とダウン期間の時間差に起因してビート信号同士にレベル差が生じることがなくなり、レベル差に基づくペアリングを確度よく行うことができる。
【００４３】
さらに、本実施形態における変調期間は、従来のアップ期間またはダウン期間のいずれかに対応しており、従来の１対のアップ期間とダウン期間による検出サイクルの２分の１の検出サイクルで目標物体の相対距離、相対速度が検出できる。よって、連続性確認に必要な検出サイクルの回数を考慮しても、より早い時期に連続性の確認が可能となり、検出結果をより迅速に車両制御装置に出力できる。よって、車両制御の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ＦＭ−ＣＷ方式における送受信信号及びビート信号について説明する図である。
【図２】アップ期間とダウン期間それぞれにおけるビート信号の周波数スペクトルについて説明する図である。
【図３】本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図４】本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。
【図５】図５は、レーダ送受信機３０において生成または処理される各種信号を説明する図である。
【図６】第１、第２の送信信号の周波数変化を説明する図である。
【図７】送受信信号の周波数変化とビート信号について説明する図である。
【図８】スイッチング信号によるサンプリングについて説明する図である。
【図９】本実施形態におけるレーダ装置の動作手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：レーダ装置、１４：信号処理装置、１５、１６：変調信号生成部、１７：変調信号切替部、２２：ミキサ、２４：Ａ／Ｄ変換器、３２：送信手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などの車両における自動制御を支援する手段として、自車両周囲の移動体、つまり他の車両の相対距離、相対速度をほぼ同時に検出可能なＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）方式のレーダ装置が広く用いられている。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、特許文献１にその一例が記載されているように、周波数変調した連続波をレーダ信号として送信し、目標物体による反射信号を受信する。そして、送受信信号の周波数差に基づき、目標物体の相対速度、相対距離を検出する。ここで、図１、図２を用いて、従来のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置による目標物体の相対速度、相対距離の検出方法を説明する。
【０００３】
図１は、ＦＭ−ＣＷ方式を車載用のミリ波レーダ装置に採用した場合における送受信信号及びビート信号について説明する図である。送信信号は、図１（Ａ）に示すような周波数ｆｍ（例えば４００Ｈｚ）の三角波状の周波数変調信号に従って周波数変調され、その周波数は図１（Ｂ）に実線で示すように、変調周期１／ｆｍ、中心周波数ｆ０（例えば７６．５ＧＨｚ）、周波数変調幅ΔＦ（例えば２００ＭＨｚ）で直線的に上昇及び下降する。これに対し、受信信号は、図１（Ｂ）に破線で示すように、これを反射した目標物体の相対距離による時間的遅延ΔＴと、相対速度に応じたドップ周波数γ分の周波数偏移を受ける。その結果、送受信信号には、送信信号の周波数上昇期間（アップ期間）ＵＰで周波数差α、周波数下降期間（ダウン期間）ＤＮで周波数差βが生じる。このとき、周波数差α、βと目標物体の相対距離Ｒ、相対速度Ｖには次の式（１）、（２）で示す関係が成立する（ただし、ここでＣは光速である）。
【０００４】
Ｒ＝Ｃ・（α＋β）／（８・ΔＦ・ｆｍ） …式（１）
Ｖ＝Ｃ・（β−α）／（４・ｆ０）…式（２）
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、このような送受信信号をミキシングすることで、上記の周波数差α、βを周波数とするビート信号を生成する。このビート信号の周波数は、図１（Ｃ）に示すように、アップ期間ＵＰでアップビート周波数α、ダウン期間ＤＮでダウンビート周波数βとなる。
【０００５】
ここで、走査対象領域内に複数の目標物体が存在する場合、ビート信号には目標物体ごとのアップ／ダウンビート周波数が含まれる。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、各目標物体の相対距離、相対速度を検出するために、アップ期間、ダウン期間ごとのビート信号をＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータなどの信号処理装置でＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、それぞれの周波数スペクトルを検出する。
【０００６】
図２は、アップ期間とダウン期間それぞれにおけるビート信号の周波数スペクトルを示す。ここでは、説明の便宜上、走査対象領域に２つの目標物体が存在する場合を示す。すると、図示するように、アップ期間の周波数スペクトル、ダウン期間の周波数スペクトルのそれぞれで、２つの目標物体に対応する２つのピークが形成される。
【０００７】
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、目標物体ごとの相対速度、相対距離を算出するために、同一目標物体から得られたアップビート周波数とダウンビート周波数を対応づけ（ペアリング）する。このとき、同一物体からは同一レベルの反射信号が得られる蓋然性が大きいことから、同等のレベルのピークをなすビート周波数同士、すなわち、レベルＬ１のピークをなすアップビート周波数α１とダウンビート周波数β１、レベルＬ２のピークをなすアップビート周波数α２とダウンビート周波数β２をそれぞれペアリングする。そうすることで、上述の式（１）、（２）に基づき、各目標物体の相対距離、相対速度を検出する。
【特許文献１】特開平１１−２７１４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、車載用のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、自車両も高速で移動することに加え目標物体も高速で移動するので、アップ期間とダウン期間の時間差において受信信号のレベルが変動し、その結果、同一の目標物体から得られたアップ期間でのビート信号とダウン期間でのビート信号のレベルに差が生じる場合がある。例えば、目標物体の反射面の角度が変動することにより受信信号のレベルが増減する場合や、反射面の凹凸で乱反射した反射信号を受信することでピークが分離する場合などである。このような場合には、同等のレベルのピークが形成されないので、ペアリングが失敗する。
【０００９】
すると、１対のアップ期間とダウン期間を１検出サイクルとしたときに、１検出サイクル内で目標物体の相対速度・相対距離が検出できない。また、車両制御装置に出力する検出結果の正確性を担保するために、複数の検出サイクルにおいて一定の誤差範囲内で得られた検出結果を出力する場合に、ペアリングが失敗することで検出もれが生じると検出結果の出力時期が遅れる。すると、車両制御の開始が遅れ、走行の安全性が低下するおそれがある。
【００１０】
そこで、上記に鑑みてなされた本発明の目的は、ビート信号のレベルに基づきアップビート周波数とダウンビート周波数のペアリングを行うＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置において、確度よいペアリングを可能にするレーダ送受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出する信号処理装置に、前記送受信信号の周波数差を有するビート信号を出力するレーダ送受信機であって、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する送信手段と、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成して前記信号処理装置に出力するビート信号生成手段とを有するレーダ送受信機が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上記側面によれば、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯におけるアップ期間とダウン期間のそれぞれで生成されていたビート信号を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、アップ期間とダウン期間の時間差に起因してペアリングすべきアップ／ダウンビート周波数のビート信号にレベル差が生じることがなくなり、ビート信号のレベルに基づくペアリングを確度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
図３は、本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置１０は、一例として、車両１の前部フロントグリル内、あるいはバンパー内に搭載され、車両１前方の走査対象領域にレーダ信号（電磁波）を送信し、走査対象領域からの反射信号を受信する。そして、レーダ装置１０は、送受信信号からビート信号を生成してこれをマイクロコンピュータなどの信号処理装置により処理し、走査対象領域内の目標物体の相対距離、相対速度、あるいは方位角を検出する。ここで目標物体は、例えば車両１の先行車両、対向車両、あるいは歩行者や路側の静止物などである。そして、検出結果は、車両制御装置１００に出力される。
【００１５】
車両制御装置１００は、レーダ装置１０による検出結果に基づいて車両１のアクチュエータを駆動して車両１の挙動を制御する。例えば、先行車両を追尾して一定の車間距離で追従走行したり、目標物体との衝突が生じる蓋然性の大きさを相対速度や相対距離から判断し、衝突が予測される場合には衝突を回避したり、あるいは、警報装置や乗員保護装置を作動させたりする。
【００１６】
なお、ここで示した使用状況は一例であって、レーダ装置１０を車両１の前側部、側部、後部、あるいは後側部に搭載し、車両１の前側方、側方、後方、あるいは後側方の走査対象領域において目標物体を検出することも可能である。
【００１７】
図４は、本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。ＦＭ−ＣＷ式のレーダ装置１０は、周波数変調を施したミリ波長の連続波（電磁波）を送信信号として送信してその反射信号を受信し、送受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成するレーダ送受信機３０と、レーダ送受信機３０が生成するビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００１８】
まず、レーダ送受信機３０の構成について、図４とともに図５を用いて説明する。ここで図５は、レーダ送受信機３０において生成または処理される各種信号を説明する図である。なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は時間を示す。
【００１９】
レーダ送受信機３０は、第１の変調信号生成部１５、第２の変調信号生成部１６、変調信号切替部１７、及び電圧制御発振器１８からなる「送信手段」３２を有する。第１の変調信号生成部１５は、信号処理装置１４から入力されるタイミング信号に同期して、図５（Ａ）に示すように、所定周期ごとに所定の振幅で直線的に上昇する鋸波状の電圧信号である第１の変調信号を生成する。また、第２の変調信号生成部１６は、同じく信号処理装置１４から入力されるタイミング信号に同期して、図５（Ａ）に示すように、第１の変調信号と同じ周期ごとに同振幅で下降する鋸波状の電圧信号である第２の変調信号を生成する。ここで、第１の変調信号は図１（Ａ）で示した三角波状の変調信号の上昇区間が、第２の変調信号は図１（Ａ）で示した三角波状の変調信号の下降区間が、それぞれ三角波の周期１／ｆｍの２分の１、つまり周期（（１／ｆｍ）／２）で反復する変調信号に対応する。そして、第１、第２の変調信号の周期は、これに基づき生成される送信信号の変調期間に対応する。
【００２０】
変調信号切替部１７は、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１、第２の変調信号の周期の２分の１より短いスイッチング周期を有する方形波信号（スイッチング信号）に従い、スイッチング信号がＨレベルのときに第１の変調信号、Ｌレベルのときに第２の変調信号をそれぞれ同じデューティ比で交互に切替え、スイッチングした変調信号を電圧制御発振器１８に入力する。なお、図５（Ｂ）は、スイッチング周期が第１、第２の変調信号の周期の２分の１の場合のスイッチング信号とこれによりスイッチングした変調信号を示し、図５（Ｃ）は、スイッチング周期が第１、第２の変調信号の周期の４分の１の場合のスイッチング信号とこれによりスイッチングした変調信号を示す。
【００２１】
そして、電圧制御発振器１８は、スイッチングした変調信号の電圧値に応じた周波数のレーダ信号を発振し、送信信号として出力する。この送信信号は分配器２０により電力分配され、その一部が送信アンテナ１１から送信される。
【００２２】
ここで、図６（Ａ）に第１の変調信号から生成される第１の送信信号の周波数変化と、第２の変調信号から生成される第２の送信信号の周波数変化を示す。ここで、第１の送信信号は、図１（Ｂ）に示した送信信号のアップ期間が反復される送信信号に対応し、第２の送信信号は、図１（Ｂ）に示した送信信号のダウン期間が反復される送信信号に対応する。そして、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示したスイッチングした変調信号から生成される送信信号の周波数変化は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すようになる。すなわち、送信手段３２は、変調期間（（１／ｆｍ）／２）ごとに、中心周波数をｆ０とする所定の周波数変調幅ΔＦで周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅ΔＦで周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する。
【００２３】
なお、ここに示した第１の変調信号と第２の変調信号を別々に生成してスイッチング信号で切替える送受信手段３２の構成は一例であって、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示したような送信信号を生成できる構成であれば上記に限られない。例えばＤＡ変換により図５（Ｂ）または（Ｃ）に示したような変調信号を生成し、これを電圧制御発振器１８に入力することで、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示したような送信信号を生成する構成であってもよい。
【００２４】
また、上述の説明におけるスイッチング周期は、第１、第２の変調信号の変調周期の２分の１の場合と、変調周期の４分の１の場合を例示したが、ここに示した例以外にも、第１、第２の変調信号の変調周期の２分の１以下のスイッチング周期であれば、本実施形態が適用できる。
【００２５】
そして、この第１、第２の送信信号が目標物体により反射されると、反射信号が受信アンテナ１２により受信信号として受信される。この受信信号はミキサ２２に入力され、ミキサ２２は、電力分配された送信信号と受信信号とを混合し、両者の周波数差に対応する周波数の第１、第２のビート信号を生成する。ここにおいて、ミキサ２２が、ビート信号生成手段に対応する。
【００２６】
図７は、送受信信号の周波数変化とビート信号について説明する図である。まず、第１、第２の送信信号を別々に送信した場合における送受信信号の周波数変化を図７（Ａ）に示すと、実線で示すように変調期間（１／ｆｍ）／２内に中心周波数ｆ０、周波数変調幅ΔＦで周波数が直線的に上昇または下降する送信信号に対し、受信信号は、破線で示すように、これを反射した目標物体の相対距離による時間的遅延と、相対速度に応じたドップ周波数分の周波数偏移を受ける。よって、第１の送信信号における送受信信号では周波数差α、第２の送信信号における送受信信号では周波数差βが生じる。また、この周波数差α、βは、図１（Ｂ）で示した送信信号のアップ期間で得られた周波数差αと、ダウン期間で得られた送受信信号の周波数差βに対応する。
【００２７】
図７（Ａ）をもとに、スイッチング信号で切替えられた第１、第２の送信信号とその受信信号の周波数変化を図７（Ｂ）に示す。ここでは、まず、第１、第２の送信信号を切替えるスイッチング周期が変調期間の２分の１の場合を例とする。図示するように、第１の送信信号の送信期間Ｐ１には第１の送信信号の周波数が上昇し、第２の送信信号の送信期間Ｐ２には第２の送信信号の周波数が下降する。ここで、目標物体の相対距離による時間的遅延と相対速度によるドップラ周波数が図７（Ａ）の場合と同じとすると、第１、第２の送信信号とそれぞれの受信信号には、第１の送信信号の送信期間Ｐ１で周波数差α、第２の送信信号の送信期間Ｐ２で周波数差βが生じる。
【００２８】
そして、このような送受信信号から生成される第１、第２のビート信号のアップ／ダウンビート周波数を図７（Ｃ）に示す。すると、図示するように、第１の送信信号の送信期間Ｐ１では第１の送信信号とその受信信号からアップビート周波数αを有する第１のビート信号が生成される。一方、第２の送信信号の送信期間Ｐ２では、第２の送信信号とその受信信号からダウンビート周波数βを有する第２のビート信号が生成される。
【００２９】
また、同様に、第１、第２の送信信号を切替えるスイッチング周期が変調期間の４分の１の場合の送受信信号の周波数変化を図７（Ｄ）に、このとき得られる第１、第２のビート信号の周波数変化を図７（Ｅ）に示す。ここでも、第１の送信信号の送信期間Ｐ１では第１の送信信号とその受信信号からアップビート周波数αを有する第１のビート信号が生成される。一方、第２の送信信号の送信期間Ｐ２では、第２の送信信号とその受信信号からダウンビート周波数βを有する第２のビート信号が生成される。
【００３０】
このように本実施形態では、第１、第２のビート信号を生成することで、三角波状の変調信号に従って周波数変調した送信信号を用いた場合には別々の時間帯であるアップ期間、ダウン期間で得られたアップビート周波数α、ダウンビート周波数βを、アップ期間またはダウン期間と同じ変調期間内にほぼ同時に得ることができる。
【００３１】
またこのとき、第１、第２の送信信号における周波数上昇・下降の傾きは等しいので、三角波状の変調信号に従って周波数変調した送信信号を用いた場合と同様に、周波数差α、βと目標物体の相対距離Ｒ、相対速度Ｖには上述の式（１）、（２）で示す関係が成立する。よって、後述の手順により、変調期間内に得たアップ／ダウンビート周波数に基づき、目標物体の相対距離、相対速度を検出することができる。
【００３２】
図４に戻ると、上記の第１、第２のビート信号は、ＡＤ変換器２４によりデジタルデータ化され、信号処理装置１４に出力される。本実施形態における好適な実施態様では、ＡＤ変換機２４は、スイッチング信号に同期してビート信号をサンプリングする。
【００３３】
図８は、スイッチング信号によるサンプリングについて説明する図である。図８（Ａ）は、第１、第２の送信信号を単独で送信した場合に得られる第１、第２のビート信号の波形を模式的に示す。そして、図８（Ａ）をもとにスイッチング信号により切替えられた第１、第２の送信信号から得られる第１、第２のビート信号の波形を示すと、図８（Ｂ）に示すようになる。
【００３４】
ここで、図８（Ｃ）に、スイッチング信号に同期して第１、第２のビート信号をサンプリングしたときのサンプリングデータを示す。図示するように、スイッチング信号の立ち上がりに同期してサンプリングを行うことで、図８（Ｂ）に示した第１のビート信号から確実にサンプリングデータ（●で表示）が得られ、スイッチング信号の立ち下がりに同期してサンプリングを行うことで、図８（Ｂ）に示した第２のビート信号から確実にサンプリングデータ（◆で表示）が得られる。このように、スイッチング信号のスイッチング周期に同期してサンプリングを行うことで、確実にサンプリングデータを得ることができる。
【００３５】
図４に戻り、信号処理装置１４について説明する。信号処理装置１４は、上記のようにデジタルデータ化されたビート信号に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施してその周波数スペクトルを検出するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算処理装置と、ビート信号の周波数スペクトルを処理して目標物体の相対速度、相対距離をするマイクロコンピュータを有する。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する各種処理プログラムや制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００３６】
図９は、本実施形態におけるレーダ装置の動作手順を説明する図である。図９に示す手順は、送信信号の変調期間を１サイクルとして、１サイクルごとに実行される。
【００３７】
まず、レーダ送受信機３０は、スイッチング周期により交互に切替られた第１、第２の送信信号の送信とその反射信号の受信とを行い（Ｓ２）、送受信信号から第１、第２のビート信号を生成して（Ｓ４）これをＡ／Ｄ変換する（Ｓ６）。
【００３８】
信号処理装置１４は、Ａ／Ｄ変換された第１、第２のビート信号をＦＦＴ処理してその周波数スペクトルを生成し（Ｓ８）、ピークをなすアップ／ダウンビート周波数を検出する（Ｓ１０）。このとき、第１のビート信号からアップビート周波数、第２のビート信号からダウンビート周波数が検出される。そして、信号処理装置１４は、同等のレベルを有するアップ／ダウンビート周波数をペアリングする（Ｓ１２）。このとき、本実施形態では、第１のビート信号から検出されるアップビート周波数と、第２のビート信号から検出されるダウンビート周波数とは、同じ変調期間で検出されるので、時間差に起因してレベル差が生じることを防止できる。よって、ビート信号のレベルに基づき確実なペアリングが可能となる。
【００３９】
そして、信号処理装置１４は、検出されたアップ／ダウンビート周波数に基づき目標物体の相対距離、相対速度を検出する（Ｓ１４）。そして、信号処理装置１４は、複数の変調期間（例えば３回）連続して一定の誤差範囲内で検出されたか連続性を確認し（Ｓ１６）、連続性が確認された相対距離、相対速度を車両制御装置１００に出力する（Ｓ１８）。
【００４０】
なおレーダ装置１０における目標物体の方位角検出方法はアンテナを回動することにより受信信号を得たときのアンテナ角度から方位角を検出するメカニカルスキャン方式であっても、複数のアンテナで受信した受信信号の位相情報や振幅情報を用いて受信信号の到来方向を検出する電子スキャン方式であっても、本実施形態は適用できる。なお、上記手順においては、手順Ｓ１２でビート信号をペアリングした後、ペアリングしたビート信号に基づき方位角検出を行うことが可能である。
【００４１】
また、手順Ｓ１６の連続性確認は、実在しない目標物体を対象として車両を制御すると安全性が低下するおそれがあるので、検出結果の正確性を担保するために行われる。よって、複数の変調期間において連続して検出された相対速度、相対距離、あるいは方位角が、目標物体が実在すると判断可能な程度に近似しているかを判断基準とする。よって、かかる判断が可能な程度の誤差範囲を予め任意に設けておき、検出結果がその誤差範囲内に入る場合には連続性があることを確認する。また、確認に必要な回数も、検出結果の正確性が担保される程度の回数を、任意に定めることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信し、前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成するので、従来、異なる時間帯のアップ期間とダウン期間のそれぞれで生成されていたビート信号対を同一の変調期間内にほぼ同時に生成できる。よって、アップ期間とダウン期間の時間差に起因してビート信号同士にレベル差が生じることがなくなり、レベル差に基づくペアリングを確度よく行うことができる。
【００４３】
さらに、本実施形態における変調期間は、従来のアップ期間またはダウン期間のいずれかに対応しており、従来の１対のアップ期間とダウン期間による検出サイクルの２分の１の検出サイクルで目標物体の相対距離、相対速度が検出できる。よって、連続性確認に必要な検出サイクルの回数を考慮しても、より早い時期に連続性の確認が可能となり、検出結果をより迅速に車両制御装置に出力できる。よって、車両制御の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ＦＭ−ＣＷ方式における送受信信号及びビート信号について説明する図である。
【図２】アップ期間とダウン期間それぞれにおけるビート信号の周波数スペクトルについて説明する図である。
【図３】本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図４】本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。
【図５】図５は、レーダ送受信機３０において生成または処理される各種信号を説明する図である。
【図６】第１、第２の送信信号の周波数変化を説明する図である。
【図７】送受信信号の周波数変化とビート信号について説明する図である。
【図８】スイッチング信号によるサンプリングについて説明する図である。
【図９】本実施形態におけるレーダ装置の動作手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：レーダ装置、１４：信号処理装置、１５、１６：変調信号生成部、１７：変調信号切替部、２２：ミキサ、２４：Ａ／Ｄ変換器、３２：送信手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出する信号処理装置に、前記送受信信号の周波数差を有するビート信号を出力するレーダ送受信機であって、
変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する送信手段と、
前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成して前記信号処理装置に出力するビート信号生成手段とを有するレーダ送受信機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ビート信号生成手段は、前記スイッチング周期に同期してサンプリングした前記第１、第２のビート信号を前記信号処理装置に入力することを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項３】
請求項１において、
前記信号処理装置にて同等なレベルを有する前記第１、第２のビート信号が対応づけられ、当該対応付けられた第１、第２のビート信号に基づいて前記相対速度または相対距離が検出されることを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを有するレーダ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記信号処理装置は、複数の前記変調期間で検出した前記相対速度または相対距離が所定の連続性を有することを判定したときに、当該相対速度または相対距離をさらに他の制御装置に出力することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１】
周波数変調した送信信号と、目標物体に反射された前記送信信号を受信したときの受信信号との周波数差に基づき前記目標物体の相対速度または相対距離を検出する信号処理装置に、前記送受信信号の周波数差を有するビート信号を出力するレーダ送受信機であって、
変調期間ごとに所定の周波数変調幅で周波数が上昇する第１の送信信号と、前記変調期間ごとに前記所定の周波数変調幅で周波数が下降する第２の送信信号とを前記変調期間より短いスイッチング周期で交互に切替えて送信する送信手段と、
前記変調期間における前記第１の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第１のビート信号と、前記第２の送信信号とこれに対応する受信信号との周波数差を有する第２のビート信号とを生成して前記信号処理装置に出力するビート信号生成手段とを有するレーダ送受信機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ビート信号生成手段は、前記スイッチング周期に同期してサンプリングした前記第１、第２のビート信号を前記信号処理装置に入力することを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項３】
請求項１において、
前記信号処理装置にて同等なレベルを有する前記第１、第２のビート信号が対応づけられ、当該対応付けられた第１、第２のビート信号に基づいて前記相対速度または相対距離が検出されることを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを有するレーダ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記信号処理装置は、複数の前記変調期間で検出した前記相対速度または相対距離が所定の連続性を有することを判定したときに、当該相対速度または相対距離をさらに他の制御装置に出力することを特徴とするレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１１２８７９（Ｐ２０１０−１１２８７９Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８６８０３（Ｐ２００８−２８６８０３）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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