JP7324859B2 - processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、レーダ装置に用いられる処理装置に関する。 The present disclosure relates to a processing device used in radar equipment.
従来からチャープ波を利用するレーダ装置に関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1に記載された従来のレーダ装置は、第1処理手段と、第2処理手段と、速度確定手段と、を備えている。第1処理手段は、予め設定された第1変調波を複数回送受信することで得られるビート信号を用いて、同一物標について時系列で検出される周波数成分の位相回転から、予め設定された速度計測範囲内において位相折返しによる曖昧さを含んだ速度を少なくとも求める。 BACKGROUND ART Conventionally, an invention related to a radar device using chirp waves is known (see Patent Document 1 below). The conventional radar device described in Patent Document 1 includes first processing means, second processing means, and velocity determination means. The first processing means uses a beat signal obtained by transmitting and receiving a preset first modulated wave a plurality of times to obtain a preset At least the velocity containing ambiguity due to phase folding is obtained within the velocity measurement range.
第2処理手段は、予め設定された第2変調波を送受信することで得られるビート信号を用いて、物標を表す周波数成分に含まれるドップラー周波数から前記速度計測範囲内において一意に確定される速度を少なくとも求める。速度確定手段は、第1処理手段による算出結果と、第2処理手段による算出結果を比較することにより、第1処理手段が実現する分解能で表された速度の計測結果を確定する。このような構成によれば、ビート信号のサンプリングを高速化することなく、分解能の高い速度の計測結果を得ることができる(同文献、請求項1、第0007段落および第0008段落等を参照)。 The second processing means uses a beat signal obtained by transmitting/receiving a preset second modulated wave, and is uniquely determined within the speed measurement range from the Doppler frequency included in the frequency component representing the target. Ask for speed at least. The speed determination means determines the measurement result of the speed represented by the resolution realized by the first processing means by comparing the calculation result by the first processing means and the calculation result by the second processing means. According to such a configuration, high-resolution speed measurement results can be obtained without speeding up the sampling of the beat signal (see claim 1, paragraphs 0007 and 0008 of the same document). .
前記従来のレーダ装置は、第2変調期間に取得されるビート信号のA/D変換データである第2変調データに高速フーリエ変換(FFT)処理を実行する(特許文献1、第0022段落-第0023段落、図3等を参照)。また、第1変調期間に取得されるビート信号のA/D変換データである第1変調データに対して2次元FFTを実行する(同文献、第0027段落、図3等を参照)。この従来のレーダ装置は、演算量の増加やメモリの使用量の増加に課題がある。 The conventional radar apparatus performs fast Fourier transform (FFT) processing on the second modulation data, which is A/D conversion data of the beat signal acquired in the second modulation period (Patent Document 1, paragraph 0022-th 0023, see FIG. 3, etc.). Also, a two-dimensional FFT is performed on the first modulation data, which is the A/D conversion data of the beat signal acquired in the first modulation period (see the same document, paragraph 0027, FIG. 3, etc.). This conventional radar device has a problem of an increase in the amount of calculation and an increase in the amount of memory used.
本開示は、レーダ装置の信号処理に用いることができ、従来よりも演算量やメモリ使用量を削減することが可能な処理装置を提供する。 The present disclosure provides a processing device that can be used for signal processing of a radar device and that can reduce the amount of calculation and the amount of memory used compared to conventional ones.
本開示の一態様は、周波数変調連続波である第1連続波と第2連続波を送受信するレーダ装置の信号処理を行うための処理装置であって、前記第1連続波のビート周波数に対する第1周波数解析を行ってパワースペクトルのピークを抽出し、前記ピークに対応する周波数を解析対象として前記第2連続波のビート周波数に対する第2周波数解析を行って物体の距離と速度と方位を算出することを特徴とする処理装置である。 One aspect of the present disclosure is a processing device for performing signal processing of a radar device that transmits and receives a first continuous wave and a second continuous wave, which are frequency-modulated continuous waves, wherein the beat frequency of the first continuous wave is 1-frequency analysis is performed to extract the peak of the power spectrum, the frequency corresponding to the peak is subjected to analysis, and the second frequency analysis is performed for the beat frequency of the second continuous wave to calculate the distance, velocity and direction of the object. It is a processing apparatus characterized by the following.
本開示の上記一態様によれば、レーダ装置の信号処理に用いることができ、従来よりも演算量やメモリの使用量を削減することが可能な処理装置を提供することができる。 According to the above aspect of the present disclosure, it is possible to provide a processing device that can be used for signal processing of a radar device and that can reduce the amount of calculation and the amount of memory used compared to the conventional art.
以下、図面を参照して本開示に係る処理装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a processing apparatus according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[実施形態1] 図1は、本開示に係る処理装置の実施形態1を示す機能ブロック図である。本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10の信号処理を行うための処理装置11である。以下では、まずレーダ装置10の構成の一例を簡単に説明し、次にそのレーダ装置10の信号処理を行う処理装置11の構成の一例を詳細に説明する。
Embodiment 1 FIG. 1 is a functional block diagram showing Embodiment 1 of a processing device according to the present disclosure. The
(レーダ装置) 本実施形態のレーダ装置10は、たとえば、周波数変調連続波(FMCW)方式のレーダ装置であり、FMCWを送信してその反射波を受信することで、周囲の物体までの距離、物体の相対速度、物体が存在する方位を検出する。レーダ装置10は、たとえば、信号処理を行う処理装置11と、複数の送信アンテナ12aを含む信号送信部12と、複数の受信アンテナ13aを含む信号受信部13と、を備えている。なお、処理装置11は、レーダ装置10の外部に配置されていてもよく、たとえば、レーダ装置10が搭載された車両を制御する車両制御装置20が処理装置11を備えていてもよい。
(Radar Device) The
レーダ装置10は、従来のFMCW方式のレーダ装置10と同様の構成を備えている。すなわち、レーダ装置10は、たとえば、図示を省略する発生器、カプラー、ミキサ、およびA/D変換器などを備えている。発生器は、処理装置11からの制御信号に基づいて周波数変調(FM)信号を発生させる。カプラーは、発生器から入力されたFM信号を二つの同じ信号に分離してミキサと信号送信部12に出力する。
The
レーダ装置10のミキサは、カプラーから入力された送信波のFM信号と、信号受信部13から入力された受信波のFM信号とに基づいて、A/D変換器へビート周波数信号を出力する。A/D変換器は、たとえば、ミキサから入力されたビート周波数信号をA/D変換したデータを、処理装置11へ出力する。ここでは、ビート周波数信号をA/D変換したデータを、「ビート周波数」と呼ぶ。
The mixer of the
(処理装置) 処理装置11は、たとえば、図示を省略するCPUやMPUなどの演算装置、ROMやRAMなどの記憶装置、コンピュータプログラム、タイマー、および入出力装置などを備えたマイクロコントローラまたはファームウェアである。処理装置11は、レーダ装置10の発生器に制御信号を送信するとともに、レーダ装置10のA/D変換器から入力されたビート周波数に基づいて、レーダ装置10の周囲の物体の距離と速度と方位を算出する。
(Processing Device) The
処理装置11は、たとえば、FMCWの送受信を制御する機能F1と、周波数解析を行う機能F2と、信号処理を行う機能F3とを有している。さらに、周波数解析を行う機能F2は、解析対象の周波数を設定する機能F21と、周波数解析演算を行う機能F22と、パワースペクトルのピークを抽出する機能F23と、を含む。これらの各機能F1,F2,F3は、たとえば、処理装置11において演算装置が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。
The
以下、図2から図5を参照して、処理装置11の各機能F1,F2,F3を詳細に説明する。図2は、本実施形態の処理装置11の処理の流れを示すフロー図である。図3Aおよび図3Bは、横軸を時間とし、縦軸を周波数として、レーダ装置10の信号送信部12から送信されるFMCWの一例を示すグラフである。
Hereinafter, each function F1, F2, F3 of the
処理装置11は、レーダ装置10の信号処理を開始すると、まず、第1連続波CW1を受信する処理P1を実行する。より詳細には、この処理P1において、処理装置11のFMCWの送受信を制御する機能F1は、たとえば、レーダ装置10の発生器に制御信号を送信し、発生器によってFM信号を発生させる。発生器から出力されたFM信号は、カプラーを介して信号送信部12およびミキサに入力され、送信アンテナ12aから、FMCWである第1連続波CW1が送信される。
When the signal processing of the
本実施形態のレーダ装置10は、たとえば、FCM(First-Chirp Modulation)方式のレーダ装置である。すなわち、レーダ装置10は、送信波である第1連続波CW1および第2連続波CW2の周波数を、たとえば、数マイクロ秒から数十マイクロ秒単位で高速に掃引しながら連続的に送信する。なお、レーダ装置10の方式はFCM方式に限定されず、他の方式を採用することも可能である。
The
処理装置11は、たとえば、FMCWの送受信を制御する機能F1により、レーダ装置10の信号送信部12を制御して、第1連続波CW1の周波数偏移幅Δf1を第2連続波CW2の周波数偏移幅Δf2よりも拡大させている。また、図3Aに示す例において、処理装置11は、たとえば、FMCWの送受信を制御する機能F1により、レーダ装置10の信号送信部12を制御して、第2連続波CW2間の間隔Δt2を、第1連続波CW1間の間隔Δt1よりも短くしている。
For example, the
また、処理装置11の機能F1は、たとえばレーダ装置10の信号送信部12と信号受信部13とを制御して、図3Aに示すように、複数の第1連続波CW1と複数の第2連続波CW2とを交互に送受信させる。換言すると、処理装置11は、複数の第1連続波CW1を送受信する第1変調期間T1と、複数の第2連続波CW2を送受信する第2変調期間T2とを交互に繰り返させる。
Further, the function F1 of the
ここで、第1変調期間T1に含まれる第1連続波CW1の数と、第2変調期間T2に含まれる第2連続波CW2の数は、特に限定されない。また、第1変調期間T1と第2変調期間T2の順序は、図3Aに示す例と逆でもよい。なお、第1変調期間T1と第2変調期間T2との間隔、または、第1連続波CW1と第2連続波CW2との間の間隔は、できるだけ短くすることが好ましい。 Here, the number of first continuous waves CW1 included in the first modulation period T1 and the number of second continuous waves CW2 included in the second modulation period T2 are not particularly limited. Also, the order of the first modulation period T1 and the second modulation period T2 may be reversed from the example shown in FIG. 3A. The interval between the first modulation period T1 and the second modulation period T2 or the interval between the first continuous wave CW1 and the second continuous wave CW2 is preferably made as short as possible.
また、処理装置11の機能F1は、たとえばレーダ装置10の信号送信部12と信号受信部13とを制御して、図3Bに示すように、一の第1連続波CW1と一の第2連続波CW2を交互に送受信させてもよい。このような第1連続波CW1と第2連続波CW2の切り替えは、たとえば、処理装置11のFMCWの送受信を制御する機能F1により信号送信部12のスイッチ12sを切り替えて、送信アンテナ12aを切り替えることによって行うことができる。
In addition, the function F1 of the
また、処理装置11は、FMCWの送受信を制御する機能F1により、信号送信部12の変調設定を変更することで、第1連続波CW1と第2連続波CW2との切り替えを行うようにしてもよい。また、処理装置11の機能F1は、たとえばレーダ装置10の信号送信部12を制御して、レーダ装置10の異なる位置に配置された第1送信アンテナ12a1と第2送信アンテナ12a2とを切り替えてもよい。
Alternatively, the
信号送信部12の送信アンテナ12aから送信された第1連続波CW1は、レーダ装置10の周囲の物体によって反射され、信号受信部13の受信アンテナ13aによって受信される。以上により、図2に示す第1連続波CW1を受信する処理P1が終了する。
A first continuous wave CW<b>1 transmitted from the transmitting
次に、処理装置11は、図2に示すように、第1周波数解析P2を実行する。レーダ装置10の信号受信部13は、第1連続波CW1を受信する処理で受信アンテナ13aによって受信した第1連続波CW1に基づくFM信号を、ミキサへ出力する。レーダ装置10のミキサは、信号受信部13から入力された第1連続波CW1の受信波のFM信号と、カプラーから入力された第1連続波CW1の送信波のFM信号とに基づいて、第1連続波CW1のビート周波数を処理装置11に出力する。
Next, the
処理装置11は、たとえば、レーダ装置10のミキサから入力された第1連続波CW1のビート周波数を、解析対象の周波数を設定する機能F21を通して、周波数解析演算を行う機能F22に入力する。ここでは、解析対象の周波数を設定する機能F21は機能せず、レーダ装置10のミキサから入力された第1連続波CW1のビート周波数をそのまま周波数解析演算を行う機能F22へ出力する。周波数解析演算を行う機能F22は、入力された第1連続波CW1のビート周波数に対する第1周波数解析P2を行う。
The
第1連続波CW1のビート周波数に対する第1周波数解析P2は、たとえば、高速フーリエ変換(FFT)を含む。第1周波数解析P2は、たとえば、二回のFFTを実行する。第1周波数解析P2の一回目のFFTは、第1連続波CW1ごとに、たとえばサンプリング数Nsでサンプリングしたデータに対して周波数解析を行う。この周波数解析により、物体までの距離に対応した周波数ビンである距離ビンごとのパワースペクトルを算出する。このパワースペクトルは、第1連続波CW1の反射波のパワーを表している。 A first frequency analysis P2 for the beat frequency of the first continuous wave CW1 includes, for example, a Fast Fourier Transform (FFT). The first frequency analysis P2 executes, for example, two FFTs. In the first FFT of the first frequency analysis P2, frequency analysis is performed on data sampled, for example, at a sampling number Ns for each first continuous wave CW1. By this frequency analysis, a power spectrum is calculated for each distance bin, which is a frequency bin corresponding to the distance to the object. This power spectrum represents the power of the reflected wave of the first continuous wave CW1.
第1周波数解析P2の二回目のFFTは、第1変調期間T1のすべての第1連続波CW1であるNc個の第1連続波CW1のパワースペクトルから、距離ビンごとに周波数解析を行う。この周波数解析により、各々の距離ビンにおける物体の速度に対応した周波数ビンである速度ビンごとのパワースペクトルを算出する。以上により、図2に示す第1周波数解析P2が終了する。 The second FFT of the first frequency analysis P2 performs frequency analysis for each distance bin from the power spectra of the Nc first continuous waves CW1, which are all the first continuous waves CW1 in the first modulation period T1. By this frequency analysis, a power spectrum is calculated for each velocity bin, which is a frequency bin corresponding to the velocity of the object in each distance bin. As described above, the first frequency analysis P2 shown in FIG. 2 is completed.
次に、処理装置11は、図2に示すように、ピークを抽出する処理P3を実行する。この処理P3において、処理装置11は、たとえば、図1に示すパワースペクトルのピークを抽出する機能F23により、物体の検知データを抽出する。具体的には、この処理P3において、機能F23は、第1周波数解析P2で算出された距離と速度の組み合わせからなるパワースペクトルのうち、記憶装置に記憶された所定の検出しきい値を超えているものを、物体の検知データとして抽出する。以上により、図2に示すピークを抽出する処理P3が終了する。
Next, as shown in FIG. 2, the
次に、処理装置11は、図2に示すように、第2連続波CW2を受信する処理P4を実行する。具体的には、処理装置11は、前述の第1連続波CW1を受信する処理P1と同様に、たとえば、図1に示すFMCWの送受信を制御する機能F1により、レーダ装置10の信号送信部12を制御して、送信アンテナ12aから、FMCWである第2連続波CW2を送信させる。送信アンテナ12aから送信された第2連続波CW2は、レーダ装置10の周囲の物体によって反射され、信号受信部13の受信アンテナ13aによって受信される。以上により、図2に示す第2連続波CW2を受信する処理P4が終了する。
Next, the
次に、処理装置11は、図2に示すように、第2周波数解析P6における解析対象の周波数を設定する処理P5を実行する。具体的には、この処理P5において、処理装置11は、たとえば、図1に示す解析対象の周波数を設定する機能F21により、第2周波数解析P6における解析対象の周波数を設定する。より詳細には、処理装置11は、処理P3で機能F23により抽出されたパワースペクトルの距離ビンと速度ビンに対応する周波数を、この処理P5において機能F21により第2周波数解析P6における解析対象の周波数として設定する。
Next, as shown in FIG. 2, the
図4は、図2に示す解析対象の周波数を決定する処理P5と、第2周波数解析P6の説明図である。図4の左右のグラフは、それぞれ、横軸を距離ビンとし、縦軸を速度ビンとしている。前述の第1周波数解析P2とピークを抽出する処理P3の結果、たとえば図4の左のグラフに示すように、物体の検出結果として、複数のピークPK1,PK2,PK3が抽出される。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the process P5 for determining the frequency to be analyzed and the second frequency analysis P6 shown in FIG. In the left and right graphs of FIG. 4, the horizontal axis is distance bins and the vertical axis is speed bins. A plurality of peaks PK1, PK2, and PK3 are extracted as an object detection result as shown in the left graph of FIG.
図4に示す例において、抽出されたピークPK1,PK2,PK3を、それぞれ距離ビン番号Friと速度ビン番号Frjで表すと、(fr2,fv4)、(fr5,fv5)、(fr8,fv6)となっている。なお、図4の左のグラフにおいてドットハッチングで示すように、第1周波数解析P2では、ピークPK1,PK2,PK3が抽出されなかった領域NRにおいても、周波数解析が行われている。処理装置11は、解析対象の周波数を設定する処理P5において、機能F21により、図4の右のグラフに示すように、第2周波数解析P6における解析対象AOの周波数を設定する。
In the example shown in FIG. 4, when the extracted peaks PK1, PK2, and PK3 are represented by the distance bin number Fri and the velocity bin number Frj, respectively, (fr2, fv4), (fr5, fv5), and (fr8, fv6). It's becoming As indicated by dot hatching in the graph on the left side of FIG. 4, in the first frequency analysis P2, frequency analysis is performed even in the region NR where the peaks PK1, PK2, and PK3 are not extracted. In the processing P5 for setting the frequency to be analyzed, the
より詳細には、機能F21は、図4の左のグラフに示すピークPK1,PK2,PK3の距離ビン番号と速度ビン番号の組み合わせ(fr2,fv4)、(fr5,fv5)、(fr8,fv6)に対応する距離ビン番号と速度ビン番号の組み合わせ(fr2’,fv4’)、(fr5’,fv5’)、(fr8’,fv6’)を、図4の右のグラフに示すように、第2周波数解析P6の解析対象AOの周波数に設定する。 More specifically, the function F21 is a combination of distance bin numbers and velocity bin numbers (fr2, fv4), (fr5, fv5), (fr8, fv6) of the peaks PK1, PK2, and PK3 shown in the left graph of FIG. The combinations (fr2′, fv4′), (fr5′, fv5′), and (fr8′, fv6′) of distance bin numbers and velocity bin numbers corresponding to It is set to the frequency of the analysis target AO of the frequency analysis P6.
ここで、処理装置11の機能F21は、第1変調期間T1と第2変調期間T2との間、または、第1連続波CW1と第2連続波CW2との間の時間差から生じる周波数の誤差を考慮して、解析対象AOの周波数を設定してもよい。なお、前述のように、第1変調期間T1と第2変調期間T2との間隔、または、第1連続波CW1と第2連続波CW2との間の間隔をできるだけ短くすることで、上記の誤差を低減することができる。
Here, the function F21 of the
次に、処理装置11は、図2に示すように、第2周波数解析P6を実行する。処理装置11は、たとえば、図1に示す周波数解析演算を行う機能F22により、第2周波数解析P6を実行する。より具体的には、機能F22は、図4に示すように、第1周波数解析P2の結果から抽出されたピークPK1,PK2,PK3に対応する周波数を解析対象AOとして、第2連続波CW2のビート周波数に対する第2周波数解析P6を行う。
Next, the
すなわち、処理装置11の機能F22は、第1周波数解析P2の結果から物体の検知結果であるピークPK1,PK2,PK3が抽出されなかった周波数、すなわち距離ビン番号と速度ビン番号の組み合わせに対しては、第2周波数解析P6を行わない。ここで、第2周波数解析P6は、たとえば、任意の周波数を選択して解析を行うことが可能な離散フーリエ変換(DFT)を含む。これにより、第2周波数解析P6では、解析対象AOの周波数に対してのみ、DFTを用いた二回の周波数解析が行われ、距離と速度のパワースペクトルが算出される。
That is, the function F22 of the
なお、第1周波数解析P2およびピークを抽出する処理P3により、物体の検知結果であるパワースペクトルのピークは既知である。そのため、パワースペクトルのピークを抽出する機能F23は、周波数解析演算を行う機能F22による第2周波数解析P6の終了後には、動作しない。すなわち、機能F23は、機能F22から入力された第2周波数解析P6の処理結果を、そのまま信号処理を行う機能F3へ出力する。以上により、処理装置11の周波数解析を行う機能F2による図2に示す処理が終了する。
Note that the peak of the power spectrum, which is the object detection result, is already known by the first frequency analysis P2 and the process P3 of extracting the peak. Therefore, the function F23 for extracting the peak of the power spectrum does not operate after the second frequency analysis P6 by the function F22 for frequency analysis calculation is completed. That is, the function F23 directly outputs the processing result of the second frequency analysis P6 input from the function F22 to the function F3 that performs signal processing. As described above, the processing shown in FIG. 2 by the frequency analysis function F2 of the
その後、処理装置11は、周波数解析を行う機能F2から出力された第2周波数解析P6の処理結果に基づいて、信号処理を行う機能F3によりレーダ装置10の周囲の物体の距離と速度と方位を算出する。処理装置11の機能F3は、算出した物体の距離と速度と方位を、レーダ装置10による物体の検知結果として、たとえば、車両制御装置20やユーザインタフェース30へ出力する。
After that, the
以下、本実施形態の処理装置11の作用を説明する。
The operation of the
前述のように、本実施形態の処理装置11は、周波数変調連続波である第1連続波CW1と第2連続波CW2を送受信するレーダ装置10の信号処理を行うための処理装置である。本実施形態の処理装置11は、第1連続波CW1のビート周波数に対する第1周波数解析P2を行ってパワースペクトルのピークを抽出し、そのピークに対応する周波数を解析対象OAとして第2連続波CW2のビート周波数に対する第2周波数解析P6を行って物体の距離と速度と方位を算出する。
As described above, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、従来よりも演算量やメモリの使用量を削減することが可能になる。すなわち、前記特許文献1に記載された従来のレーダ装置は、第2変調データにFFT処理を実行し、さらに第1変調データに対して2次元FFTを実行する。これに対し、本実施形態の処理装置11は、第1周波数解析P2による物体の検知結果であるパワースペクトルのピークに対応する限られた周波数を解析対象OAとして、第2周波数解析P6を行う。
With such a configuration, the
すなわち、本実施形態の処理装置11は、第1周波数解析P2による物体の検知結果であるパワースペクトルのピークが抽出されなかった周波数において、第2周波数解析P6を行う必要がない。したがって、本実施形態の処理装置11によれば、すべての周波数に対して二回のFFTを行う前記従来のレーダ装置と比較して、演算量を削減することができるだけでなく、演算結果を保持しておくためのメモリの使用量を大幅に削減することが可能になる。
That is, the
また、本実施形態の処理装置11は、前述のように、レーダ装置10を制御して第1連続波CW1の周波数偏移幅Δf1を第2連続波CW2の周波数偏移幅Δf2よりも拡大させる。
Further, as described above, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10に第1連続波CW1を送受信させて得られたビート周波数の周波数解析を行うことで、第2連続波CW2と比較して、レーダ装置10の周囲の物体までの距離をより正確に検知することができる。また、本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10に第2連続波CW2を送受信させて得られたビート周波数の周波数解析を行うことで、第1連続波CW1と比較してレーダ装置10の周囲の物体の速度をより正確に検知することができる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の処理装置11は、前述のように、レーダ装置10を制御して複数の第1連続波CW1と複数の第2連続波CW2とを交互に送受信させる。
Further, as described above, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、第1周波数解析P2におけるデータ数を増加させ、レーダ装置10の周囲の物体までの距離をより正確に検知することができる。また、本実施形態の処理装置11は、第2周波数解析P6におけるデータ数を増加させ、レーダ装置10の周囲の物体の速度をより正確に検知することができる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の処理装置11は、前述のように、レーダ装置10を制御して一の第1連続波CW1と一の第2連続波CW2を交互に送受信させる。
Further, as described above, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、第1連続波CW1と第2連続波CW2との間の時間的な間隔を短縮することができ、第1周波数解析P2の結果に基づく第2周波数解析P6の解析対象AOの設定をより高精度に行うことができる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10を制御してレーダ装置10の異なる位置に配置された第1送信アンテナ12a1と第2送信アンテナ12a2とを切り替える。
Further, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10のアンテナ数を仮想的に増加させ、レーダ装置10を小型化が可能なMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式のレーダ装置にすることができる。また、本実施形態の処理装置11は、レーダ装置10のアンテナ数を仮想的に増加させることで、物体が存在する方位の検知精度を向上させることができる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の処理装置11において、第1周波数解析P2は、高速フーリエ変換を含み、第2周波数解析P6は、離散フーリエ変換を含む。
Moreover, in the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、第1周波数解析P2において第1連続波CW1のビート周波数の全範囲の周波数解析を行ってレーダ装置10の周囲の物体を検知することができる。また、本実施形態の処理装置11は、第1周波数解析P2の結果検知された物体に対応する周波数に対し、第2周波数解析P6において第2連続波CW2のビート周波数の周波数解析を行うことで、従来よりも演算量やメモリの使用量を削減することが可能になる。
With such a configuration, the
以上説明したように、本実施形態によれば、レーダ装置10の信号処理に用いることができ、従来よりも演算量やメモリ使用量を削減することが可能な処理装置11を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the
[実施形態2] 次に、図1から図4を援用し、図5を参照して本開示に係る処理装置の実施形態2を説明する。本実施形態の処理装置11は、周波数解析演算を行う機能F22が、前述の実施形態1の処理装置11と異なっている。本実施形態の処理装置11のその他の点は、前述の実施形態1の処理装置11と同様であるため、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2] Next, Embodiment 2 of the processing apparatus according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG. The
図5は、処理装置11の周波数解析演算を行う機能F22による第2周波数解析P6におけるDFTの解析ピーク数Mと、処理装置11の演算量との関係を示すグラフである。
図5に示すように、第1周波数解析P2の結果に基づいて抽出されたパワースペクトルのピーク数、すなわち物体の検知数が増加すると、第2周波数解析P6におけるDFTの解析ピーク数が増加する。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of analysis peaks M of DFT in the second frequency analysis P6 by the function F22 of the
As shown in FIG. 5, when the number of power spectrum peaks extracted based on the result of the first frequency analysis P2, that is, the number of detected objects increases, the number of DFT analysis peaks in the second frequency analysis P6 increases.
ここで、第2周波数解析P6におけるDFTの解析ピーク数をMとし、第1連続波CW1の送信周期である第1変調期間T1に含まれる第1連続波CW1の数をNcとし、各々の第1連続波CW1におけるサンプリング数をNsとする。この場合、DFTの解析ピーク数Mが、第1連続波CW1の数Ncとサンプリング数Nsとの積を超えると、DFTの演算量が、全ピークへのFTTの演算量を超える。 Here, let M be the number of DFT analysis peaks in the second frequency analysis P6, let Nc be the number of the first continuous waves CW1 included in the first modulation period T1, which is the transmission period of the first continuous waves CW1, and let Nc be the number of the first continuous waves CW1. Let Ns be the number of samplings in one continuous wave CW1. In this case, when the DFT analysis peak number M exceeds the product of the number Nc of the first continuous waves CW1 and the sampling number Ns, the DFT calculation amount exceeds the FTT calculation amount for all peaks.
そこで、本実施形態の処理装置11は、高速フーリエ変換を含む第1周波数解析P2を行って抽出したピーク数Mが、第1連続波CW1の送信周期に含まれる第1連続波CW1の数Ncと、各々の第1連続波CW1におけるサンプリング数Nsとの積よりも小である場合、すなわちM<Nc×Nsを満たす場合に、離散フーリエ変換を含む第2周波数解析P6を行う。また、本実施形態の処理装置11は、上記ピーク数Mが、上記積以上である場合に、第2周波数解析P6に替えて、第2連続波CW2のビート周波数に対して高速フーリエ変換を含む第3周波数解析を行って物体の距離と速度と方位を算出する。
Therefore, the
このような構成により、本実施形態の処理装置11は、従来のレーダ装置と比較して演算量が増加するのを防止することができる。
With such a configuration, the
以上、図面を用いて本開示に係る処理装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。 Although the embodiment of the processing apparatus according to the present disclosure has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes, etc. within the scope of the present disclosure are possible. are intended to be included in this disclosure.
[実施例] 本開示の処理装置の実施例として、前述の実施形態と同様の構成を備えるレーダ装置と処理装置を用意して、レーダ装置の周囲の物体の検知を行った。本実施例では、第1連続波と第2連続波として、同一のFMCWを使用した。以下の表1および表2に、本実施例の処理装置の演算量とメモリ使用量を示す。なお、第1連続波および第2連続波の送信周期に含まれるFMCWの数Ncはそれぞれ128であり、各々のFMCWのサンプリング数Nsは1024であり、第1周波数解析の結果に基づいて抽出されたパワースペクトルのピーク数Mは15であった。 [Example] As an example of the processing device of the present disclosure, a radar device and a processing device having the same configuration as those of the above-described embodiments were prepared, and an object around the radar device was detected. In this example, the same FMCW was used as the first continuous wave and the second continuous wave. Tables 1 and 2 below show the amount of computation and the amount of memory used by the processing device of this embodiment. The number Nc of FMCWs included in the transmission periods of the first continuous wave and the second continuous wave is 128, and the number of samples Ns of each FMCW is 1024, which are extracted based on the result of the first frequency analysis. The peak number M of the obtained power spectrum was 15.
[比較例] 次に、第1連続波のビート周波数に対して第1周波数解析と同様にFFTを二回行い、第2連続波のビート周波数に対しても第1周波数解析と同様にFFTを二回行う以外は、実施例と同様に、レーダ装置の周囲の物体の検知を行った。以下の表3および表4に、本比較例の処理装置の演算量とメモリ使用量を示す。 [Comparative Example] Next, FFT is performed twice on the beat frequency of the first continuous wave in the same manner as in the first frequency analysis, and FFT is performed on the beat frequency of the second continuous wave in the same manner as in the first frequency analysis. Objects around the radar apparatus were detected in the same manner as in the example, except that the detection was performed twice. Tables 3 and 4 below show the amount of computation and the amount of memory used in the processing device of this comparative example.
実施例の処理装置は、第1周波数解析の演算量およびメモリ使用量は、比較例の第1連続波のビート周波数に対するFFTと同等である。しかし、実施例の処理装置による第2周波数解析のメモリ使用量は、比較例の第2連続波のビート周波数に対するFFTのメモリ使用量の約50%に低減した。また、本実施例の処理装置は、FMCWの種類を第1連続波と第2連続波の二種類ではなく、三種類以上に増やすことで、さらに演算量とメモリ使用量の削減効果を大きくすることができる。なお、本実施例の処理装置は、第2周波数解析P6において処理するピーク数Mの設定を変更することで、比較例の処理装置よりも演算量を削減することが可能である。 In the processing device of the example, the calculation amount and memory usage of the first frequency analysis are equivalent to those of the FFT for the beat frequency of the first continuous wave of the comparative example. However, the memory usage of the second frequency analysis by the processing apparatus of the example was reduced to about 50% of the memory usage of the FFT for the beat frequency of the second continuous wave of the comparative example. In addition, the processing apparatus of the present embodiment increases the number of types of FMCW from the two types of the first continuous wave and the second continuous wave to three or more types, thereby further increasing the effect of reducing the amount of calculation and the amount of memory used. be able to. It should be noted that the processing device of the present embodiment can reduce the amount of calculation compared to the processing device of the comparative example by changing the setting of the number of peaks M to be processed in the second frequency analysis P6.
10 レーダ装置
11 処理装置
12a1 第1送信アンテナ
12a2 第2送信アンテナ
CW1 第1連続波(周波数変調連続波)
CW2 第2連続波(周波数変調連続波)
M ピーク数
Nc 第1連続波の数
Ns サンプリング数
OA 解析対象
P2 第1周波数解析
P6 第2周波数解析
T1 第1変調期間(第1連続波の送信周期)
Δf1 第1連続波の周波数偏移幅
Δf2 第2連続波の周波数偏移幅10
CW2 Second continuous wave (frequency modulated continuous wave)
M Number of peaks Nc Number of first continuous waves Ns Number of samples OA Analysis target P2 First frequency analysis P6 Second frequency analysis T1 First modulation period (transmission cycle of first continuous wave)
Δf1 Frequency deviation width of first continuous wave Δf2 Frequency deviation width of second continuous wave
Claims (5)
前記第1連続波のビート周波数に対して高速フーリエ変換を含む第1周波数解析を行ってパワースペクトルのピークを抽出し、
前記第1周波数解析を行って抽出したピーク数が、前記第1連続波の送信周期に含まれる前記第1連続波の数と、各々の前記第1連続波に対するサンプリング数との積よりも小である場合に、前記ピークに対応する周波数を解析対象として前記第2連続波のビート周波数に対して離散フーリエ変換を含む第2周波数解析を行って物体の距離と速度と方位を算出し、
前記ピーク数が、前記積以上である場合に、前記第2周波数解析に替えて、前記第2連続波の前記ビート周波数に対して高速フーリエ変換を含む第3周波数解析を行って物体の距離と速度と方位を算出することを特徴とする処理装置。 A processing device for performing signal processing for a radar device that transmits and receives a first continuous wave and a second continuous wave that are frequency-modulated continuous waves,
performing a first frequency analysis including a fast Fourier transform on the beat frequency of the first continuous wave to extract the peak of the power spectrum ;
The number of peaks extracted by performing the first frequency analysis is smaller than the product of the number of the first continuous waves included in the transmission period of the first continuous waves and the sampling number for each of the first continuous waves. , calculating the distance, velocity and bearing of the object by performing a second frequency analysis including a discrete Fourier transform on the beat frequency of the second continuous wave with the frequency corresponding to the peak as the analysis object ;
When the number of peaks is equal to or greater than the product, instead of performing the second frequency analysis, a third frequency analysis including a fast Fourier transform is performed on the beat frequency of the second continuous wave to determine the object distance. A processing device for calculating velocity and heading .
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