JPH05180931A - Ｆｍレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ ＦＭレーダ装置において、ノイズの影響を受
けることなく物標の検知を行い、また、検知された物標
の方向をも求めることができるようにする。 ［構成］ ＦＭ波による送信信号と物標からの反射波に
よる受信信号とを混合することによって得られるビート
周波数信号を周波数に応じて増幅率が比例的に変化する
増幅器により増幅したうえで検波し、その検波信号のレ
ベルと予め設定されたしきい値とのレベル判定を行った
うえで物標の検知を行わせるとともに、少なくとも２つ
のビームをその一部が重複するように順次送信して、各
ビームをそれぞれ送信したときに得られる検波信号のレ
ベルにもとづいて物標の方向を求めるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数が時間的に変化
するＦＭ波による送信信号を送信したときの物標からの
反射波を受信して、受信信号と送信信号とを混合するこ
とによって得られるビート周波数信号から物標を検知す
るＦＭレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＦＭレーダ装置は、一定
周期で周波数変調された電波を物標に向けて発射させ、
その物標からの反射波を受信して送信波との間における
位相のずれによって生ずるビート周波数信号の周波数か
ら物標までの距離を計測するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、この種のＦＭレーダ装置を自動車などの走行車両
に搭載して前方障害物の監視を行わせる場合、路面から
の反射波や浮遊雨雪粒からの反射によるクラッタなどの
車両走行にともなう特有のノイズ成分を除去する必要が
ある、ということである。

【０００４】また、車載用ＦＭレーダ装置として、物標
の有無の検知のみならず、検知された物標の方向をも求
めることができるようにすれば、走行車両の運転者に前
方障害物に関するより最適な情報を与えることができ
る、ということである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノイズの影響
を受けることがないように、周波数が時間的に変化する
ＦＭ波による送信信号を送信したときの物標からの反射
波を受信して、受信信号と送信信号とを混合することに
よって得られるビート周波数信号を周波数に応じて増幅
率が比例的に変化する増幅器により増幅したうえで検波
し、その検波信号のレベルと予め設定されたしきい値と
のレベル判定を行って物標の検知を行うようにしてい
る。

【０００６】さらに、本発明は、少なくとも２つのビー
ムをその一部が重複するように順次送信し、各ビームを
それぞれ送信したときに得られる各検波信号のレベルに
もとづいて物標の方向を求めるようにしている。

【０００７】

【実施例】図２はレーダ装置本体１の基本的な構成を示
しており、三角波発生器２から搬送波が掃引発振器３に
与えられ、その掃引発振器３から所定の掃引周波数をも
ったＦＭ信号が分配器４を通してサーキュレータ５に与
えられてアンテナＡＮＴから電波として物標Ｏに向けて
発射されるようになっている。

【０００８】また、アンテナＡＮＴによって受信される
物標Ｏからの反射波がサーキュレータ５を通してミキサ
６に与えられ、そこで分配器４から与えにれる送信波と
混合させて物標Ｏとの相対距離に応じた両者の周波数差
によるビート周波数信号を生じさせ、そのビート周波数
信号が周波数の４乗に比例する利得特性をもった増幅器
７に与えられて距離減衰補償、すなわち物標までの距離
が遠くなるほどその反射信号の受信レベルひいてはビー
ト周波数信号のレベルが低下することの補償がなされた
うえで、そのとき検知された物標Ｏに対する距離信号Ｓ
としてとり出されるようになっている。

【０００９】このようなレーダ装置本体１を用いて物標
の検知を行わせるに際して、レーダ監視エリア内にある
複数物標の個別検知を行わせる場合について、以下説明
をする。

【００１０】いま、レーダ監視エリア内に相対距離が各
々異なる複数の物標が存在する場合、レーダ装置本体１
からは各物標までの距離にそれぞれ応じた周波数で、そ
れぞれの物標からの反射波に比例した振幅の信号が混在
した状態の距離信号Ｓが得られる。

【００１１】そのときのスペクトラムは、図３に示すよ
うに、複数の周波数成分を含んでいる。なお、この場合
は、物標が４つある場合を示している。

【００１２】したがって、距離信号Ｓの有する周波数範
囲全体を複数の周波数帯域ごとに分割し、図４に示すよ
うに、それぞれ分割された帯域の各チャンネルＣＨ１〜
ＣＨｎに対応する帯域フィルタ８１〜８ｎを並設し、そ
の各フィルタ出力を検波器９１〜９ｎによってそれぞれ
検波させ、その各検波出力をスイッチＳＷの切換えによ
ってＡＤ変換器１０を通してマイクロコンピュータ１１
に順次読み込ませ、そこで予め設定されたしきい値を用
いたレベル判定を行わせることにより、各チャンネルの
周波数帯域に応じた距離範囲内に物標があるか否かの検
知をそれぞれ行わせることができる。

【００１３】このような手段をとることにより、レーダ
監視エリア内にある複数の物標をそれぞれの相対距離を
もって個別的に検知することができるようになる。

【００１４】次に、路面反射やクラッタなどのノイズ除
去の原理について、以下説明する。

【００１５】レーダ装置本体１から出力される距離信号
Ｓのスペクトラム分布は、真の物標Ｏからの反射波によ
る場合は、図５に示すように、比較的急峻なパルス状と
なるが、平坦路における路面からの反射波による場合
は、図６に示すように、比較的広い周波数帯域にわたっ
てなだらかに山形に変化するようになる。

【００１６】それは道路の種類によらずほぼ一定となる
ので、その路面反射波によるデータをチャンネル分けし
てマイクロコンピュータ１１に予め記憶させておき、マ
イクロコンピュータ１１において距離信号Ｓにもとづく
各チャンネルの出力データからその記憶された路面反射
分のデータを減ずるような演算処理を施すようにすれ
ば、路面反射の影響を有効に抑制することができるよう
になる。

【００１７】また、上り坂状態の路面からの反射波によ
る場合や、搬送波周波数が極めて高いＦＭ波を送信した
ときの浮遊雨雪粒からの反射波（クラッタ）による場合
のスペクトラム分布は図７に示すように比較的なだらか
な山形となり、図５に示す真の物標Ｏからの反射波によ
るものと明らかに異なる特性となっている。

【００１８】したがって、マイクロコンピュータ１１に
おいて、全チャンネルのデータ平均とチャンネル同士間
の各データの差（または比）および隣接チャンネル同士
間の各データの差（または比）をそれぞれ算出し、その
結果が予め設定されているしきい値以上であれば物標、
そうでないならクラッタなどによるノイズと判別してノ
イズ除去を行わせることができるようになる。

【００１９】次に、物標の方向を検知するための原理に
ついて、以下説明する。

【００２０】一般に、図８に示すように、２つのレーダ
装置ＬＡ，ＬＢにおける各アンテナＡＮＴ−ａ，ＡＮＴ
−ｂからそれぞれ発射されるビームＢ１，Ｂ２の一部が
重なり合うように各ビームＢ１，Ｂ２の発射方向を設定
し、そのビームが重なり合うエリア内にある物標Ｏを各
レーダ装置ＬＡ，ＬＢによってそれぞれ検知したときの
各レーダ出力信号Ｓａ，Ｓｂのレベルをｌａ，ｌｂと
し、その各レベルの和と差との比（ｌａ−ｌｂ）／（ｌ
ａ＋ｌｂ）をＦとすると、そのＦ値と物標Ｏの方向角θ
との間には図９に示すような一定のＳ字特性の関係にあ
ることが知られている。

【００２１】したがって、予めＦとθとの関係を実測な
どによって求めておき、そのＦ−θ特性をメモリに記憶
させておくようにすれば、各レーダ装置ＬＡ，ＬＢによ
って同一の物標Ｏをそれぞれ検知したときの各出力信号
Ｓａ，Ｓｂのレベルｌａ，ｌｂにしたがってＦ値を算出
することにより、そのときの物標Ｏの方向角θを求める
ことができるようになる。

【００２２】ここでは、特に各レーダ装置ＬＡ，ＬＢの
ビームＢ１，Ｂ２が重なり合うエリア内に複数の物標が
存在しても、それら各物標の方向をそれぞれ個別的に検
知することができるようにしている。

【００２３】図１０に、複数物標を個別的にそれぞれの
物標方向とともに検知することができるようにしたとき
の基本的な構成を示している。

【００２４】ここでは、図４に示す構成による物標の個
別検知機能をもったＦＭレーダ装置をマイクロコンピュ
ータ１１を共用するように２台並設し、一方側Ａにおけ
るレーダ装置本体１ａのアンテナＡＮＴ−ａから発射さ
れるビームＢ１と他方側Ｂにおけるレーダ装置本体１ｂ
のアンテナＡＮＴ−ｂから発射されるビームＢ２とが一
部重なるように各アンテナによるビームの発射方向が設
定されている。また、Ａ，Ｂ側における各対応する帯域
フィルタ８１〜８ｎは、それぞれ互いに同一の周波数帯
域となるように設定されている。

【００２５】このように構成されたものにあって、まず
先にレーダ装置本体１ａ側を動作状態（このときレーダ
装置本体１ｂ側は不動作）としたときの各チャンネルご
との出力信号をマイクロコンピュータ１１に読み込ませ
て物標の検知を行わせる。次に、レーダ装置本体１ｂ側
を動作状態（このときレーダ装置本体１ａ側は不動作）
としたときの各チャンネルごとの出力信号をマイクロコ
ンピュータ１１に読み込ませて物標の検知を行わせる。

【００２６】その結果、マイクロコンピュータ１１にお
いて、Ａ，Ｂ両側の同一チャンネルにおいて物標がそれ
ぞれ検知されているチャンネルをわり出し、その各チャ
ンネル出力信号のレベルから前述のようにＦ値を算出
し、そのＦ値にしたがって予め内部メモリに設定されて
いるテーブルから対応するθ値を読み出して、そのチャ
ンネルにおける検知物標の方向角を求めるようにする。

【００２７】なお、その際、物標がそれぞれ検知されて
いるチャンネルの番号によって検知物標までの距離が求
められることになる。また、同一チャンネルにおいて物
標がそれぞれ検知状態にあるチャンネルが複数組あると
き、すなわち各々異なる距離範囲にわたって複数の物標
が検知されているときには、各組ごとにＦ値を求めて方
向角θをわり出すための処理をそれぞれ行うことによっ
て各物標の方向が個別的に求められる。

【００２８】図１は本発明を最適に実施するためのＦＭ
レーダ装置の構成例を示すもので、ここでは全体の構成
の簡素化を図るために１台のレーダ装置本体１のみを設
けてアンテナスイッチＡＮＴ−ＳＷを切り換えることに
より、２つのアンテナＡＮＴ−ａ，ＡＮＴ−ｂからビー
ムＢ１，Ｂ２を交互に発射させることができるようにし
ている。

【００２９】なお、ここでは三角波発生器２としては、
周波数５０ＫＨｚの方形波信号を発生する方形波発振器
２１と、その方形波信号を三角波信号に変換する波形変
換器２２と、その三角波信号を掃引発振器３における発
振周波数が直線的に変化するように補正する直線性補正
器２３とからなっている。掃引発振器３では、掃引幅４
００ＭＨｚのＦＭ波を発生する。

【００３０】また、図４に示す帯域フィルタ群８１〜８
ｎ，検波器群９１〜９ｎおよび切換スイッチＳＷの構成
に代えて、マイクロコンピュータ１１からＤＡ変換器１
２を通して順次与えられる各チャンネル指定信号に応じ
て多段階に分けられた周波数信号を順次発生する掃引発
振器１３と、その掃引発振周波数信号とレーダ装置本体
１から出力される距離信号Ｓとを混合するミキサ１４
と、そのミキサ１４の出力信号をろ波する帯域フィルタ
８と、そのフィルタ出力を増幅器１５を通して検波する
検波器９とからなる構成をとるようにしている。

【００３１】このように構成されたものでは、マイクロ
コンピュータ１１の制御下で、まず、アンテナスイッチ
ＡＮＴ−ＳＷがａ接点側に閉じられたうえで、アンテナ
ＡＮＴ−ａから所定方向にビームＢ１の発射がなされ
る。

【００３２】このとき、物標の検知能力距離範囲を１〜
１００ｍとしたとき、距離信号Ｓの周波数範囲は０．２
６７〜２６．７ＭＨｚとなる。また、マイクロコンピュ
ータ１１からＤＡ変換器１２にチャンネル指定が出さ
れ、そのチャンネル指定に適した直流電圧信号が掃引発
振器１３に与えられる。

【００３３】掃引発振器１３では、チャンネル指定信号
にしたがって３１．３〜５７．４６６ＭＨｚの周波数範
囲内で２６７ＫＨｚごとに分割された９９種の周波数信
号を発振する。

【００３４】その掃引発振器１３から出力される周波数
信号と距離信号Ｓとがミキサ１４において混合され、そ
の混合出力が通過周波数帯域５７．７３３〜５８．０Ｍ
Ｈｚの帯域フィルタ８でろ波され、そのろ波された周波
数信号が増幅器１５を通して検波器９により検波され、
その検波された直流電圧信号がＡＤ変換器１０を通して
マイクロコンピュータ１１に読み込まれる。

【００３５】その際、マイクロコンピュータ１１はＤＡ
変換器１２に与えられるチャンネル指定を１〜９９まで
順次変えていき、その各チャンネル指定ごとにＡＤ変換
器１０の出力データを読み込んで内部メモリに逐次格納
していく。

【００３６】表１に、各チャンネルごとにおける掃引発
振器１３の発振周波数ｆｃ，距離信号Ｓの周波数範囲ｆ
ｓ，物標までの距離範囲Ｌの関係を示している。

【００３７】次に、マイクロコンピュータ１１は、アン
テナスイッチＡＮＴ−ＳＷをｂ接点側に閉成してアンテ
ナＡＮＴ−ｂから所定方向にビームＢ２を発射し、前述
と同様にして１〜９９チャンネルにおける各データを内
部メモリに格納する。

【００３８】このようにして、２グループの各１〜９９
チャンネル分のデータが格納し終ると、マイクロコンピ
ュータ１１は各グループごとに前述した路面反射やクラ
ッタなどのノイズ除去の処理をなしたうえで、各チャン
ネルにおける物標の検知を個別的に行い、その結果、物
標の検知状態にあるチャンネルの選出を行う。

【００３９】そして、その選出されたチャンネルについ
て両グループにおけるデータを用いて前述のようにＦ値
を演算により求めて対応する物標の方向角θをわり出
し、そのチャンネル数に応じた検知物標の距離Ｌのデー
タとその方向角θのデータとを外部に出力する。

【００４０】

【発明の効果】以上、本発明によるＦＭレーダ装置にあ
っては、送信信号と受信信号とを混合することによって
得られるビート周波数信号を周波数に応じて増幅率が比
例的に変化する増幅器により増幅したうえで検波し、そ
の検波信号のレベルと予め設定されたしきい値とのレベ
ル判定を行ったうえで物標の検知を行わせるようにして
いるので、ノイズの影響を受けることなく物標の検知を
確実に行わせることができる。

【００４１】また、本発明によれば、検知された物標の
方向をも求めることができ、車両走行に際して前方障害
物などの検知を行わせる車載レーダ装置として最適なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＦＭレーダ装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明におけるレーダ装置本体の基本的な構成
例を示すブロック図である。

【図３】物標が複数ある場合のレーダ装置本体から出力
される距離信号の周波数スペクトラム特性を示す図であ
る。

【図４】複数物標を個別的に検知させるための基本構成
を示すブロック図である。

【図５】真の物標からの反射波による周波数スペクトラ
ム特性を示す図である。

【図６】平坦な路面からの反射波による周波数スペクト
ラム特性を示す図である。

【図７】上り坂の路面からの反射波やクラッタなどによ
る周波数スペクトラム特性を示す図である。

【図８】２つのレーダ装置を用いて物標の方向検知を行
わせるための基本構成を示すブロック図である。

【図９】Ｆ−θ特性を示す図である。

【図１０】本発明によるＦＭレーダ装置の基本的な構成
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ レーダ装置本体 ２ 三角波発生器 ３ 掃引発振器 ４ 分配器 ５ サーキュレータ ６ ミキサ ７ 増幅器 ８ 帯域フィルタ ９ 検波器 １０ ＡＤ変換器 １１ マイクロコンピュータ １２ ＤＡ変換器 １３ 掃引発振器 １４ ミキサ １５ 増幅器

【表１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数が時間的に変化するＦＭ波による
   送信信号を送信したときの物標からの反射波を受信し
   て、受信信号と送信信号とを混合することによって得ら
   れるビート周波数信号から物標を検知するＦＭレーダ装
   置において、前記ビート周波数信号を周波数に応じて増
   幅率が比例的に変化する増幅器により増幅したうえで検
   波し、その検波信号のレベルと予め設定されたしきい値
   とのレベル判定を行って物標の検知を行うようにしたこ
   とを特徴とするＦＭレーダ装置。
2. 【請求項２】 少なくとも２つのビームをその一部が重
   複するように順次送信し、各ビームをそれぞれ送信した
   ときに得られる各検波信号のレベルにもとづいて物標の
   方向を求めるようにしたことを特徴とする前記第１項の
   記載によるＦＭレーダ装置。