JP2009198272A - Radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続的な電波を用いて障害物を検知する車載型レーダ装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle radar device that detects an obstacle using continuous radio waves.
自動車で走行時に障害物や前方走行車までの距離を計測する装置として、ミリ波を利用したレーダ装置が広く利用されている。レーダ装置は電波を放射し、車両などの物体から反射波を受信する。そして、受信した反射波の強弱,周波数のドップラーシフト,電波の発射から反射波の受信までの伝搬時間などを検出し、その結果から物体までの距離や相対速度を計測する。このようなレーダとして代表的なものには、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式や2周波CW(Continuous Wave)方式がある。 A radar device using millimeter waves is widely used as a device for measuring the distance to an obstacle or a forward vehicle when traveling in an automobile. The radar device emits radio waves and receives reflected waves from an object such as a vehicle. Then, the intensity of the received reflected wave, the Doppler shift of the frequency, the propagation time from the emission of the radio wave to the reception of the reflected wave, and the like are detected, and the distance and relative velocity to the object are measured from the result. Typical examples of such radar include an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method and a two-frequency CW (Continuous Wave) method.
FMCW方式では、至近距離を大きな速度で移動する物体については、距離や相対速度を正しく計測できないという問題があるため、周波数変化率の絶対値を変化させた送信波を使用する技術がある(特許文献1参照)。 In the FMCW system, there is a problem that the distance and relative velocity cannot be measured correctly for an object that moves at a close speed at a large speed. Therefore, there is a technique that uses a transmission wave in which the absolute value of the frequency change rate is changed (patent) Reference 1).
2周波CW方式では、相対速度0のターゲットについては、ドップラーシフトが生じないことによりビート信号が検出されないため、当該ターゲットも検出できない。又、相対速度が同じ複数のターゲットが存在する場合では、それらの反射信号が同一のビート周波数として計測されるため分離検出することができない。そこで、2つの送信波に周波数勾配を持たせた周波数パターンを送信する技術がある(特許文献2参照)。 In the two-frequency CW method, a target with a relative speed of 0 cannot be detected because a beat signal is not detected because no Doppler shift occurs. In addition, when there are a plurality of targets having the same relative speed, their reflected signals are measured as the same beat frequency and cannot be detected separately. Therefore, there is a technique for transmitting a frequency pattern in which two transmission waves have a frequency gradient (see Patent Document 2).
特許文献1によれば、送信波の周波数が高くなりつつある区間で計測されるビート信号と周波数が低くなりつつある区間で計測されるビート信号について、同一のターゲットによる反射信号に基づくものであるか否かを始めに判定しなければならない。しかし、複数の物体が存在する場合、この判定は困難であり、当該判定を誤ると、実際には存在しない位置に物体が存在するといった誤ったデータを出力する危険がある、という課題がある。 According to Patent Document 1, the beat signal measured in the section where the frequency of the transmission wave is increasing and the beat signal measured in the section where the frequency is decreasing are based on the reflected signal from the same target. It must first be determined whether or not. However, when there are a plurality of objects, this determination is difficult, and if the determination is incorrect, there is a problem in that there is a risk of outputting erroneous data indicating that an object exists at a position that does not actually exist.
特許文献2によれば、速度Viで走行する自車に搭載されるレーダから電波が送信され、先行車に反射して戻ってきた場合、当該電波の反射波のビート周波数がレーダによって検出される。ところが、先行車が自車と相対速度0でかつ至近距離に存在するときには、物体までの距離に応じたビート周波数が計測されるが非常に小さなビート周波数となるため、FFT処理を行った時にほとんどDC成分と同じ信号となり、正確な距離値を計測することができない、という課題がある。尚、変調傾きを急峻にすることにより、前記と同じ近距離にあったとしてもビート周波数を大きくとることはできるが、発振器の周波数を大きくふるために周波数の時間に対する線形性が悪化する。図6は、変調傾きの線形性の影響による距離と受信信号レベルの関係を示す図である。線形性が悪化した場合には、距離が遠くなって、受信信号レベルが下がることが分かっている。このため、変調傾きを急峻にすることにより、至近距離に存在する物体までの距離計測は解決するが、遠距離に存在するターゲットの計測精度が劣化するために、全体としてのレーダの性能改善としては課題が残る。 According to Patent Document 2, when a radio wave is transmitted from a radar mounted on a host vehicle traveling at a speed Vi and reflected back to a preceding vehicle, the beat frequency of the reflected wave of the radio wave is detected by the radar. . However, when the preceding vehicle has a relative speed of 0 with the host vehicle and is at a close distance, the beat frequency corresponding to the distance to the object is measured, but it becomes a very small beat frequency. There is a problem that the signal becomes the same signal as the DC component and an accurate distance value cannot be measured. By making the modulation slope steep, the beat frequency can be increased even at the same short distance as described above. However, since the frequency of the oscillator is increased, the linearity of the frequency with respect to time deteriorates. FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the distance and the received signal level due to the influence of the linearity of the modulation gradient. It is known that when the linearity deteriorates, the received signal level decreases as the distance increases. Therefore, by making the modulation slope steep, it is possible to solve the distance measurement to an object existing at a close distance. However, since the measurement accuracy of a target existing at a long distance deteriorates, the performance of the radar as a whole is improved. Remains a challenge.
そこで、本発明の目的は、計測すべきターゲットの距離を至近距離から遠距離まで精度良く求めることが可能なレーダ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a radar apparatus that can accurately obtain the distance of a target to be measured from a close distance to a long distance.
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。 In order to solve the above problems, one of the desirable embodiments of the present invention is as follows.
レーダ装置は、送信波を出力する発振器と、発振器の周波数を制御する制御回路と、発振器からの送信波を空間に送信する送信アンテナと、空間において物体に反射された送信波の反射波を受信する受信アンテナと、送信波と反射波を混合してビート信号を出力するミキサと、ビート信号を解析し、レーダ装置から物体までの距離,方位及び速度のうち少なくとも1つを検出する信号処理回路と、物体と当該レーダ装置との距離に応じて、周波数の傾きを変化させる周波数変化部を備える。 The radar device receives an oscillator that outputs a transmission wave, a control circuit that controls the frequency of the oscillator, a transmission antenna that transmits the transmission wave from the oscillator to the space, and a reflected wave of the transmission wave reflected by the object in the space. Receiving antenna, a mixer that outputs a beat signal by mixing a transmission wave and a reflected wave, and a signal processing circuit that analyzes the beat signal and detects at least one of the distance, direction, and speed from the radar device to the object And a frequency changing unit that changes the slope of the frequency according to the distance between the object and the radar apparatus.
本発明によれば、計測すべきターゲットの距離を至近距離から遠距離まで精度良く求めることが可能なレーダ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radar apparatus which can obtain | require accurately the distance of the target which should be measured from a short distance to a long distance can be provided.
以下、実施形態を、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、レーダ装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a radar apparatus.
発振器100は、変調信号生成器107により変調信号を受け周波数変調する。信号は、パワーアンプ101により増幅され送信アンテナ102より送信される。物体(本稿では、先行車)に反射した信号は受信アンテナ103より受信される。信号は、混合器104により発振器100の信号とミキシングされ、ビート周波数がプリアンプを介してAD変換器105に取り込まれる。デジタル化された信号は、信号処理部106によりFFT処理が行われ、計測された周波数及び位相情報から距離値が算出される。
The
図2は、レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating frequency modulation of a radar transmission wave.
レーダ装置は、時間ΔTの周期で周波数差Δfを持つ二つの周波数を切り替えながら送信する。更に、時間間隔ΔTよりも大きい時間間隔Tで負の周波数傾きを持つ区間があり、前記周波数傾きは先行車とレーダ装置との距離に応じて変化させる。 The radar apparatus transmits while switching between two frequencies having a frequency difference Δf with a period of time ΔT. Further, there is a section having a negative frequency gradient at a time interval T larger than the time interval ΔT, and the frequency gradient is changed according to the distance between the preceding vehicle and the radar apparatus.
図3は、前記変調傾きと静止物体の最小検知距離との関係を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the modulation inclination and the minimum detection distance of a stationary object.
最小検知距離を向上させるためには、変調傾きを大きくすることが有効であることが分かる。従って、周波数変調を、レーダ装置と先行車との距離が所定値より小さくなった場合、変調傾きをターゲットとの距離に応じて大きくしていく(以下、ロジックAと称する)。これにより、最小検知距離を向上させることができる。 It can be seen that increasing the modulation gradient is effective for improving the minimum detection distance. Therefore, when the distance between the radar device and the preceding vehicle is smaller than a predetermined value, the frequency modulation is increased in accordance with the distance from the target (hereinafter referred to as logic A). Thereby, the minimum detection distance can be improved.
図4は、周波数変調を適用するシーンを選択する方法を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a method of selecting a scene to which frequency modulation is applied.
ロジックAでは、最小検知距離は向上するが、発振器の周波数を大きくふるために周波数の間に対する線形性が悪化し遠距離の先行車の受信信号レベルが下がる。即ち、変調傾きを急峻にすることにより、至近距離に存在する先行車までの距離計測は解決するが、遠距離に存在する物体までの距離計測が劣化するために、全体としてのレーダ装置の性能改善としては課題が残る。 In Logic A, the minimum detection distance is improved, but since the frequency of the oscillator is increased, the linearity between the frequencies is deteriorated, and the reception signal level of the preceding vehicle at a long distance is lowered. In other words, by making the modulation slope steep, the distance measurement to the preceding vehicle existing at a close distance can be solved, but the distance measurement to an object existing at a long distance deteriorates, so the performance of the radar device as a whole is deteriorated. Issues remain as improvements.
最小検知距離を向上させたいのは、レーダ装置が、先行車に追従して停止した場合、先行車を検知したいためである。従って、レーダ装置と先行車の距離が、例えば、所定距離(以下、R1と称する)以下かつ自車速度が所定速度(以下、V1と称する)以下の場合のみ、ロジックAを適用する。これにより、不要なシーンにおける変調傾きの変更を行うことがなくなる。即ち、本来、走行中で遠距離の先行車を検知したい場合、先行車とは別の物体により、ロジックAが動作して、変調傾きが大きくなって、受信信号レベルが下がるといった不具合を防ぐことが可能である。 The purpose of improving the minimum detection distance is to detect the preceding vehicle when the radar device stops following the preceding vehicle. Therefore, the logic A is applied only when the distance between the radar apparatus and the preceding vehicle is, for example, a predetermined distance (hereinafter referred to as R1) or less and the own vehicle speed is equal to or less than a predetermined speed (hereinafter referred to as V1). As a result, there is no need to change the modulation gradient in an unnecessary scene. In other words, when you want to detect a preceding vehicle at a long distance while you are traveling, you can prevent problems such as logic A operating by an object different from the preceding vehicle, increasing the modulation slope, and reducing the received signal level. Is possible.
R1の決め方についての具体例を示す。 A specific example of how to determine R1 is shown.
ドップラレーダの場合、相対速度を160km/hまでフルレンジで計測しようとするとドップラ周波数fdとして下記のように23KHzが計測されることになる。 In the case of the Doppler radar, if the relative speed is measured in the full range up to 160 km / h, 23 KHz is measured as the Doppler frequency fd as follows.
fd=2fc/C*V0=23kHz ・・・(1)
fc:レーダの中心周波数 76.5GHz
C:光速 3*10^8m/s
V0:相対速度 160km/h
信号処理としてfdをFFTする時のポイント数を例えば、1000とすると1LSB当たりの計測周波数fd_sは次式となる。
fd = 2fc / C * V0 = 23 kHz (1)
fc: Radar center frequency 76.5 GHz
C: Speed of light 3 * 10 ^ 8m / s
V0: Relative speed 160km / h
Assuming that the number of points when FFT is performed as signal processing is 1000, for example, the measurement frequency fd_s per LSB is expressed by the following equation.
fd_s=23kHz/1000=23Hz ・・・(2)
時間にして1/23=44msである。
fd_s = 23 kHz / 1000 = 23 Hz (2)
In time 1/23 = 44 ms.
距離Rを電波が往復したとき図2の周波数傾き(Fr/Ts)により発生する周波数変化frfは次式で表すことができる。 The frequency change frf generated by the frequency gradient (Fr / Ts) in FIG. 2 when the radio wave travels the distance R can be expressed by the following equation.
frf=t*(Fr/Ts) ・・・(3)
t=2R/C
frf=fd_sとなる時が最小距離分解能Rsminとなる。
frf = t * (Fr / Ts) (3)
t = 2R / C
The time when frf = fd_s is the minimum distance resolution Rsmin.
Rsmin=c/2*Ts/Fr*fd_s=1.52m
Ts=44ms
Fr=100MHz
従って、例えばR1の所定距離をRsminの5倍の距離を設定しておけば、先行車が接近してくる場合にはRsminに至る前にロジックAを動作させることが可能となる。
Rsmin = c / 2 * Ts / Fr * fd_s = 1.52 m
Ts = 44ms
Fr = 100MHz
Therefore, for example, if the predetermined distance of R1 is set to be 5 times the distance Rsmin, the logic A can be operated before reaching the Rsmin when the preceding vehicle approaches.
また、先行車が離間する場合には、R1の設定値を接近時と異なる値、例えばRsminの10倍の距離を設定しておけば、閾値前後でロジックAが煩雑に動作・不動作を繰り返さなくてスムーズにロジックの遷移ができる。距離の5倍・10倍は一例であり、この値は車速で変更してもよい。
In addition, when the preceding vehicle is separated, if the set value of R1 is set to a value different from that at the time of approach, for example, a distance 10 times as large as Rsmin, the logic A repeatedly repeats operation / non-operation before and after the threshold value. There is no smooth transition of logic. The
図5は、レーダ方式の送信波の周波数変調を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating frequency modulation of a radar transmission wave.
ロジックAを適用する場面との違いは、周波数変調が時間Tの所定の単調増加する期間と単調減少する期間を有しており、実施例1のΔTに相当する周波数変調がないことである。この変調方式においても、前記周波数傾きをレーダ装置と先行車との距離に応じて変化させることにより、上記同様の効果を得ることが可能である。 The difference from the scene where the logic A is applied is that the frequency modulation has a predetermined monotonically increasing period and a monotonically decreasing period of time T, and there is no frequency modulation corresponding to ΔT in the first embodiment. Also in this modulation method, the same effect as described above can be obtained by changing the frequency gradient according to the distance between the radar device and the preceding vehicle.
本稿によれば、ターゲットが至近距離に存在する場合、変調傾きを大きくすることにより、ビート信号の周波数差を大きくすることができ、FFT処理を行ってもDC成分と分離が可能となる。一方ターゲットが遠距離に存在する場合、変調傾きを小さくすることにより、発振器の周波数を大きくふる必要がなくなり、周波数の時間に対する線形性を確保できる。これにより、距離が遠くなったときに線形性に伴う信号強度の劣化を防ぐことができるため、レーダ装置の性能を至近距離から遠距離まで向上できる。 According to this article, when the target exists at a close distance, the frequency difference of the beat signal can be increased by increasing the modulation gradient, and the DC component can be separated even if FFT processing is performed. On the other hand, when the target exists at a long distance, it is not necessary to increase the frequency of the oscillator by reducing the modulation gradient, and the linearity of the frequency with respect to time can be ensured. As a result, it is possible to prevent the signal strength from being deteriorated due to the linearity when the distance is long, so that the performance of the radar apparatus can be improved from a close range to a long range.
1 レーダ装置
2 レーダを搭載した車両
3 レーダ搭載車両の前方を走行する車両
100 発振器
101 パワーアンプ
102 送信アンテナ
103 受信アンテナ
104 混合器
105 AD変換器
106 信号処理部
107 変調信号生成器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radar device 2 Vehicle equipped with radar 3 Vehicle traveling in front of radar-equipped
Claims (5)
前記発振器の周波数を制御する制御回路と、
前記発振器からの送信波を空間に送信する送信アンテナと、
前記空間において物体に反射された前記送信波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信波と前記反射波を混合してビート信号を出力するミキサと、
前記ビート信号を解析し、レーダ装置から前記物体までの距離,方位及び速度のうち少なくとも1つを検出する信号処理回路と、
前記物体と当該レーダ装置との距離に応じて、前記周波数の傾きを変化させる周波数変化部を備える、レーダ装置。 An oscillator that outputs a transmission wave;
A control circuit for controlling the frequency of the oscillator;
A transmission antenna for transmitting a transmission wave from the oscillator to space;
A receiving antenna for receiving a reflected wave of the transmitted wave reflected by an object in the space;
A mixer that mixes the transmitted wave and the reflected wave to output a beat signal;
A signal processing circuit that analyzes the beat signal and detects at least one of a distance, a direction, and a speed from a radar device to the object;
A radar apparatus, comprising: a frequency changing unit that changes an inclination of the frequency according to a distance between the object and the radar apparatus.
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KR20130134843A (en) * | 2012-05-31 | 2013-12-10 | 한국전자통신연구원 | A multiple receiver and transmitter system |
CN113534103A (en) * | 2021-06-29 | 2021-10-22 | 昂纳信息技术(深圳)有限公司 | Laser frequency adaptive modulation method, system, detection device and storage medium |
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KR101668460B1 (en) * | 2012-05-31 | 2016-10-21 | 한국전자통신연구원 | A multiple receiver and transmitter system |
CN113534103A (en) * | 2021-06-29 | 2021-10-22 | 昂纳信息技术(深圳)有限公司 | Laser frequency adaptive modulation method, system, detection device and storage medium |
CN113534103B (en) * | 2021-06-29 | 2024-04-09 | 昂纳科技(深圳)集团股份有限公司 | Laser frequency self-adaptive modulation method, system, detection device and storage medium |
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