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JP2993779B2 - FM-CW radar device - Google Patents

FM-CW radar device

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Publication number
JP2993779B2
JP2993779B2 JP3223396A JP22339691A JP2993779B2 JP 2993779 B2 JP2993779 B2 JP 2993779B2 JP 3223396 A JP3223396 A JP 3223396A JP 22339691 A JP22339691 A JP 22339691A JP 2993779 B2 JP2993779 B2 JP 2993779B2
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JP
Japan
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frequency
wave
distance
fourier transform
discrete fourier
Prior art date
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JP3223396A
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Japanese (ja)
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Inventor
照尚 二宮
尚史 大久保
民雄 齊藤
洋二 大橋
義博 河▲崎▼
修 伊佐治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Ten Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Denso Ten Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Denso Ten Ltd
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  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、所定の繰り返し周波数
を持つ変調波で周波数変調(FM変調)した信号を送出
して、標的からの反射波と局部発信波とのビート波の周
波数から標的までの距離および標的と観測者との相対速
度を検出するFM−CWレーダ装置(周波数変調連続波
レーダ装置)に関し、特に自動車が道路上の障害物との
衝突を回避するのに用いて好適なFM−CWレーダ装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of transmitting a signal which is frequency-modulated (FM-modulated) by a modulated wave having a predetermined repetition frequency, and detects a frequency of a beat wave between a reflected wave from the target and a locally transmitted wave. FM-CW radar device (frequency-modulated continuous-wave radar device) for detecting the distance to the target and the relative speed between the target and the observer, and is particularly suitable for use when a vehicle avoids collision with an obstacle on a road. The present invention relates to an FM-CW radar device.

【0002】[0002]

【従来の技術】FM−CWレーダ装置は、標的(障害
物)の位置と相対速度を検出し、標的との衝突を回避す
るのに用いられるレーダ装置であり、簡単に回路が構成
できるため、比較的小型で低価格に実現できるものであ
る。かかるFM−CWレーダ装置の原理は次のとおりで
ある。すなわち、発振器からの出力で搬送波をFM変調
して送信し、このFM変調波を局部発振波とし、標的か
らの反射波と局部発振波とのビート波を取って、ビート
波の周波数にそれぞれ含まれる距離に依存する距離周波
数と速度に依存する速度周波数とを信号処理器を用いて
測定することにより、標的の位置と速度を検出するよう
になっている。
2. Description of the Related Art An FM-CW radar device is a radar device used for detecting the position and relative speed of a target (obstacle) and avoiding collision with the target. It is relatively small and can be realized at low cost. The principle of such an FM-CW radar device is as follows. That is, the carrier wave is FM-modulated by the output from the oscillator and transmitted. The FM-modulated wave is used as a local oscillation wave, and the beat wave between the reflected wave from the target and the local oscillation wave is taken and included in the beat wave frequency. Distance frequency depending on the distance
The position and speed of the target are detected by measuring the speed frequency depending on the number and the speed using a signal processor.

【0003】この場合、標的からの反射波は標的までの
距離による遅延と標的との相対速度によるドップラシフ
トを受けているので、送信波にFM変調を施しておくこ
とにより、位置と速度がビート波の周波数から検出可能
となる。そして、観測されるビート波の周波数は検出し
たい上記の距離周波数と速度周波数の和及び差の絶対値
に等しいので、ビート波の周波数に加算や減算などを行
なって、上記の距離周波数と速度周波数を求めている。
In this case, since the reflected wave from the target is subjected to a delay due to the distance to the target and a Doppler shift due to a relative speed with respect to the target, the position and speed of the transmitted wave are beat by performing FM modulation. It can be detected from the frequency of the wave. Then, the observed since the frequency of the beat wave is equal to the absolute value of the sum and difference of the distance frequency and speed frequency to be detected, by performing such as addition and subtraction to the frequency of the beat wave, the above distance frequencies and speed frequency Seeking.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のFM−CWレーダ装置では、ビート波の周波
数に加算や減算などを行なって、距離周波数と速度周波
数を求めているので、標的が複数の場合には、限られた
場合にしか個々の標的の正確な速度と距離を検出できな
いという課題がある。
However, in such a conventional FM-CW radar apparatus, the frequency of the beat wave is added or subtracted to obtain the distance frequency and the velocity frequency. In the case of, there is a problem that accurate speed and distance of each target can be detected only in a limited case.

【0005】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、安価な手法により、標的が複数の場合でも、
個々の標的の正確な速度と距離を検出できるようにし
た、FM−CWレーダ装置を提供することを目的とす
る。
[0005] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and uses a low-cost method even when there are a plurality of targets.
An object of the present invention is to provide an FM-CW radar device capable of detecting an accurate speed and distance of each target.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図で、この図1において、1は周波数変調波発生回
路、1AはRF信号発生回路で、周波数変調波発生回路
1は、繰り返しの周波数変調波を発生するもので、RF
信号発生回路1Aは、送信信号に周波数変調を施すもの
である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a frequency modulation wave generation circuit, 1A denotes an RF signal generation circuit, and the frequency modulation wave generation circuit 1 Which generates a frequency modulated wave of
The signal generation circuit 1A performs frequency modulation on a transmission signal.

【0007】この場合、繰り返しの周波数変調波として
三角波を用いることことが好ましい。また、この周波数
変調に際しては、後述のビート波の周波数中の速度に依
存する速度周波数(検出対象速度周波数)よりも、少な
くとも2倍以上高い繰り返し周波数で周波数変調するこ
とが好ましい。
In this case, it is preferable to use a triangular wave as the repetitive frequency modulation wave. In this frequency modulation, it is preferable that the frequency be modulated at a repetition frequency that is at least twice as high as a speed frequency (detection target speed frequency) that depends on the speed of the beat wave described later.

【0008】さらに、ビート波の周波数中の距離に依存
する距離周波数(検出対象距離周波数)が周波数変調波
の繰り返し周波数の2倍よりも高く、ビート波の周波数
中の速度に依存する速度周波数(検出対象速度周波数)
が周波数変調波の繰り返し周波数の1/2倍よりも低く
なるように、周波数変調波の繰り返し周波数および変調
幅のうち少なくとも一方を設定しておくとよい。
Further, a distance frequency ( distance frequency to be detected) that depends on the distance in the frequency of the beat wave is higher than twice the repetition frequency of the frequency modulation wave, and the velocity frequency ( in the frequency of the beat wave ) Speed frequency to be detected)
As but lower than 1/2 times the repetition frequency of the frequency-modulated wave, the repetition frequency and modulation of the frequency-modulated wave
At least one of the widths may be set.

【0009】2は方向性結合器で、この方向性結合器2
は、周波数変調波発生回路1からの繰り返しの周波数変
調波により変調された信号を、送信アンテナ3のほか、
ミキサ6側へ局部発振波として取り出すものである。3
は周波数変調波発生回路1からの繰り返しの周波数変調
波により変調された信号を複数の標的4−1〜4−M
(Mは2以上の整数)へ送出する送信アンテナである。
Reference numeral 2 denotes a directional coupler.
Transmits the signal modulated by the repetition frequency modulation wave from the frequency modulation wave generation circuit 1 to the transmission antenna 3,
It is extracted as a local oscillation wave to the mixer 6 side. 3
Represents a signal modulated by a repetitive frequency modulation wave from the frequency modulation wave generation circuit 1 into a plurality of targets 4-1 to 4-M
(M is an integer of 2 or more) .

【0010】上記の周波数変調波発生回路1,RF信号
発生回路1A,方向性結合器2および送信アンテナ3
で、検出対象距離情報を有する検出対象距離周波数が検
出対象速度情報を有する検出対象速度周波数よりも高い
周波数となるように設定された周波数変調信号を送出す
る周波数変調信号送出手段を構成することになる。 さら
に、5は各標的4−i(i=1〜M)からの反射波を受
信する受信アンテナである。
The above-mentioned frequency modulated wave generating circuit 1, RF signal
Generation circuit 1A, directional coupler 2, and transmission antenna 3
The detection target frequency having the detection target distance information is detected.
Higher than the detection target speed frequency having the output target speed information
Transmits a frequency-modulated signal set to a frequency
Frequency modulation signal transmitting means. Further
To, 5 is a receiving antenna for receiving a reflected wave from the target 4-i (i = 1~M) .

【0011】6はミキサで、このミキサ6は、受信アン
テナ5からの反射波と、方向性結合器2からの局部発振
波とを混合して、各標的4−iからの反射波と局部発信
波とのビート波を出力するものである。7はA/D変換
器で、このA/D変換器7は、ミキサ6からのアナログ
ビート波信号をディジタル変換するものである。
Reference numeral 6 denotes a mixer. The mixer 6 mixes the reflected wave from the receiving antenna 5 and the local oscillation wave from the directional coupler 2, and mixes the reflected wave from each target 4-i with the local oscillation. It outputs a beat wave with a wave. Reference numeral 7 denotes an A / D converter, which converts the analog beat wave signal from the mixer 6 into a digital signal.

【0012】8はウインドウ処理回路で、このウインド
ウ処理回路8は、受信ビート波にデジタル化したウイン
ドウ処理を施すものである。9は2回離散フーリエ変換
回路で、この2回離散フーリエ変換回路9は、ウインド
ウ処理回路8において受信ビート波にデジタル化したウ
インドウ処理を施したものについて、2回離散フーリエ
変換、すなわち、2段階の離散フーリエ変換を施すこと
により、各標的4−iまでの距離および各標的4−iと
観測者との相対速度を検出するものである。なお、以降
の記述においては、2回離散フーリエ変換における第1
段階および第2段階のフーリエ変換を、それぞれ、1回
目(最初)および2回目のフーリエ変換と呼ぶものとす
る。
Reference numeral 8 denotes a window processing circuit which performs digitized window processing on the received beat wave. 9 twice discrete Fourier transform circuit, the two discrete Fourier transform circuit 9, for those subjected to digitized window processing on the received beat wave in the window processing circuit 8, two discrete Fourier transform, i.e., two stages Is applied to detect the distance to each target 4-i and the relative velocity between each target 4-i and the observer. Note that
In the description, the first discrete Fourier transform
Each of the first and second stages of the Fourier transform
What is called the first (first) and second Fourier transform
You.

【0013】なお、検出対象距離周波数が周波数変調波
の繰り返し周波数の2倍よりも高く、検出対象速度周波
数が周波数変調波の繰り返し周波数の1/2倍よりも低
くなるように、周波数変調波の繰り返し周波数および変
調幅のうち少なくとも一方を設定しておいた場合は、最
初の離散フーリエ変換で距離周波数を求め、この距離周
波数についての離散フーリエ変換を複数回行なった結果
として得られた距離周波数ごとの時系列データに対し、
2回目の離散フーリエ変換を行なって該速度周波数を求
めることにより、複数の標的までの距離と複数の標的と
観測者との相対速度とを検出することが行なわれる。
[0013] Incidentally, the detection target distance frequencies higher than twice the repetition frequency of the frequency-modulated wave, so that the detected speed frequency lower than 1/2 times the repetition frequency of the frequency-modulated wave, frequency modulation wave Repetition frequency and variation
If at least one of the key widths has been set, the distance frequency is obtained by the first discrete Fourier transform, and this distance frequency
Results of multiple discrete Fourier transforms of wave numbers
For time series data for each distance frequency obtained as
By obtaining the velocity frequency by performing the second discrete Fourier transform , the distance to the plurality of targets and the relative velocity between the plurality of targets and the observer are detected.

【0014】また、周波数変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、周
波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換
を施すこともできる。上記の受信アンテナ5,ミキサ
6,A/D変換器7,ウインドウ処理回路8および2回
離散フーリエ変換回路9で、周波数変調信号送出手段か
ら送出された周波数変調信号に起因する受信ビート波に
2回離散フーリエ変換を施すことにより、複数の標的ま
での距離および複数の標的と観測者との相対速度を検出
する検出手段を構成することになる。
It is also possible to take in data to be subjected to discrete Fourier transform in the first half of the repetition period of the frequency modulation wave, and to perform discrete Fourier transformation in the second half of the repetition period of the frequency modulation wave. The above receiving antenna 5, mixer
6, A / D converter 7, window processing circuit 8, and twice
In the discrete Fourier transform circuit 9, the frequency modulation signal transmitting means
Received beat wave caused by the frequency modulation signal sent from the
By performing the discrete Fourier transform twice, multiple targets
Detect distance and relative velocity between multiple targets and observer
That is, the detecting means is configured.

【0015】[0015]

【作用】上述の本発明のFM−CWレーダ装置では、周
波数変調波発生回路1からRF信号発生回路1Rを経た
繰り返しの周波数変調波(この繰り返しの周波数変調波
は、検出対象距離周波数が検出対象速度周波数よりも高
い周波数となるように設定された周波数変調信号であっ
て、三角波が好ましい)によって変調された信号を送信
アンテナ3から送出し、受信アンテナ5で受信した各標
的4−iからの反射波と、方向性結合器2からの局部発
信波とのビート波をミキサ6で得て、このビート波をA
/D変換器7でディジタル化して、これにウインドウ処
理回路8でウインドウ処理を施してから、2回離散フー
リエ変換回路9で2回離散フーリエ変換を施すことによ
り、複数の標的4−iまでの距離および複数の標的4−
iと観測者との相対速度を検出する。
In the above-described FM-CW radar apparatus of the present invention, a repetition frequency modulated wave from the frequency modulation wave generation circuit 1 through the RF signal generation circuit 1R ( this repetition frequency modulation wave).
Means that the distance frequency to be detected is higher than the speed frequency to be detected
Frequency modulated signal set to
A signal modulated by a triangular wave is transmitted from the transmitting antenna 3 and a beat wave of a reflected wave from each target 4-i received by the receiving antenna 5 and a locally transmitted wave from the directional coupler 2. Is obtained by the mixer 6, and this beat wave is
The signal is digitized by the / D converter 7, subjected to the window processing by the window processing circuit 8, and then subjected to the discrete Fourier transform twice by the discrete Fourier transform circuit 9, thereby obtaining a plurality of targets 4-i. Distance and multiple targets 4-
The relative speed between i and the observer is detected.

【0016】このとき、検出対象距離周波数が周波数変
調波の繰り返し周波数の2倍よりも高く、検出対象速度
周波数が該周波数変調波の繰り返し周波数の1/2倍よ
りも低くなるように、該周波数変調波の繰り返し周波数
および変調幅のうち少なくとも一方を設定しておいた場
合は、最初の離散フーリエ変換で距離周波数を求め、
の距離周波数についての離散フーリエ変換を複数回行な
った結果として得られた距離周波数ごとの時系列データ
に対し、2回目の離散フーリエ変換を行なって速度周波
数を求めることにより、複数の標的までの距離と複数の
標的と観測者との相対速度とを検出する。
[0016] At this time, 2 times higher than the repetition frequency of the detection target distance frequencies frequency modulated wave, so that the detected speed frequency lower than half the repetition frequency of the frequency modulated wave, the frequency Modulation wave repetition frequency
And when that has been set at least one of the modulation width determines the distance frequencies in the first discrete Fourier transform, this
Multiple discrete Fourier transforms
Time series data for each distance frequency
To, by determining the speed frequency by performing a second discrete Fourier transform to detect the relative velocity between the distance and a plurality of target and the observer to a plurality of targets.

【0017】また、周波数変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、周
波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換
を施すことが行なわれる。
Further, data to be subjected to discrete Fourier transform is fetched in the first half of the repetition cycle of the frequency modulation wave, and discrete Fourier transform is performed in the second half of the repetition cycle of the frequency modulation wave.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図2は本発明の一実施例を示すブロック図で、こ
の図2に示すFM−CWレーダ装置は、三角波発生器
(三角波発振器)10,RF信号発生回路11,方向性
結合器12,送信アンテナ13,受信アンテナ15,ミ
キサ16,A/D変換器17,ウインドウ処理回路1
8,2回離散フーリエ変換回路19,同期信号発生回路
20をそなえて構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The FM-CW radar apparatus shown in FIG. 2 includes a triangular wave generator (triangular wave oscillator) 10, an RF signal generating circuit 11, a directional coupler 12, a transmitting antenna. 13, reception antenna 15, mixer 16, A / D converter 17, window processing circuit 1
It comprises an eight or two discrete Fourier transform circuit 19 and a synchronizing signal generating circuit 20.

【0019】ここで、三角波発生器10は三角波を発生
するもので、RF信号発生回路11は、三角波により周
波数変調(FM変調)された信号を発生するものであ
る。この場合において、繰り返しのFM変調波として三
角波が用いられる。すなわち、この場合は、三角波を使
って、時間軸に対して周波数が増える方向(昇り勾配)
と減る方向(下り勾配)の2方向のFM変調を繰り返し
行なうのである。
Here, the triangular wave generator 10 generates a triangular wave, and the RF signal generating circuit 11 generates a signal frequency-modulated (FM modulated) by the triangular wave. In this case, a triangular wave is used as the repeated FM modulation wave. In other words, in this case, the direction in which the frequency increases with respect to the time axis using a triangular wave (ascending gradient)
Then, FM modulation in two directions of decreasing (downward gradient) is repeated.

【0020】また、このFM変調に際しては、後述のビ
ート波の周波数中の速度に依存する速度周波数 d (検
出対象速度周波数)よりも、少なくとも2倍以上高い繰
り返し周波数で周波数変調を行なう。さらに、ビート波
の周波数fb中の距離に依存する距離周波数fr (検出対
象距離周波数)が三角波の繰り返し周波数の2倍よりも
高くなるように、三角波の繰り返し周波数,変調幅等
設定しておく。
At the time of this FM modulation, a velocity frequency f d (detection) which depends on a velocity in the frequency of a beat wave described later.
Than out target speed frequency), least also performs frequency modulation at a high repetition frequency twice or more. Furthermore, the distance frequency f r (detection pairs depends on the distance in the frequency f b of the beat wave
The repetition frequency of the triangular wave , the modulation width, and the like are set so that the target distance frequency is higher than twice the repetition frequency of the triangular wave.

【0021】すなわち、検出対象距離情報を有する検出
対象距離周波数が検出対象速度情報を有する検出対象速
度周波数よりも高い周波数となるように、周波数変調波
のパラメータとしての繰り返し周波数や変調幅等が設定
されているのである。方向性結合器12は、三角波によ
り周波数変調されたRF信号を、送信アンテナ13のほ
か、ミキサ16側へ局部発振波として取り出すものであ
る。
That is, detection having distance information to be detected
Detection target speed whose target distance frequency has detection target speed information
Frequency modulation wave so that the frequency becomes higher than the
Repetition frequency, modulation width, etc. are set as parameters
It is being done. The directional coupler 12 extracts the RF signal frequency-modulated by the triangular wave to the transmission antenna 13 and the mixer 16 as a local oscillation wave.

【0022】送信アンテナ13は、RF信号発生回路1
1からの繰り返しのFM変調波を複数の標的(障害物)
14−1〜14−M(Mは2以上の整数)へ送出するも
で、受信アンテナ15は、各標的14−i(i=1〜
M)からの反射波を受信するものである。ミキサ16
は、受信アンテナ15からの反射波と、方向性結合器1
2からの局部発振波とを混合して、各標的14−iから
の反射波と局部発信波とのビート波を出力するものであ
る。
The transmitting antenna 13 is an RF signal generating circuit 1
Repeated FM modulation wave from 1 to multiple targets (obstacles)
14-1 to 14-M also (M is an integer of 2 or more) is sent to the
Than, the receiving antenna 15, each target 14-i (i = 1~
M) to receive the reflected wave. Mixer 16
Represents the reflected wave from the receiving antenna 15 and the directional coupler 1
2 is mixed with the local oscillated wave from the target 14-i to output a beat wave of the reflected wave from each target 14-i and the locally transmitted wave.

【0023】A/D変換器17は、ミキサ16からのア
ナログビート波信号をディジタル変換するものである。
ウインドウ処理回路18は、受信ビート波にデジタル化
したウインドウ処理(このウインドウ処理には、図5に
示すハニング窓や図7に示す三角窓を用いる)を施すも
のである。
The A / D converter 17 converts the analog beat wave signal from the mixer 16 into a digital signal.
The window processing circuit 18 performs a window process (a Hanning window shown in FIG. 5 and a triangular window shown in FIG. 7 are used for the window process).

【0024】2回離散フーリエ変換回路19は、ウイン
ドウ処理回路18で、受信ビート波にデジタル化したウ
インドウ処理を施したものについて、2回離散フーリエ
変換を施すことにより、標的14−iまでの距離および
標的14−iと観測者との相対速度を検出するものであ
るが、このために、この2回離散フーリエ変換回路19
は、フーリエ変換処理回路(FFT処理回路)19−
1,メモリ19−2,データ制御回路19−3をそなえ
ている。
The two-time discrete Fourier transform circuit 19 performs a two-time discrete Fourier transform on the digitalized window processing of the received beat wave by the window processing circuit 18 to obtain the distance to the target 14-i. And the relative velocity between the target 14-i and the observer is detected. For this purpose, the two-time discrete Fourier transform circuit 19 is used.
Is a Fourier transform processing circuit (FFT processing circuit) 19-
1, a memory 19-2 and a data control circuit 19-3.

【0025】ここで、FFT処理回路19−1は、フー
リエ変換処理を施すもので、専用のDSPが使用され
る。メモリ19−2は、処理済のデータ(例えば1回目
の離散フーリエ変換結果)を記憶するものである。デー
タ制御回路19−3は、FFT処理回路19−1,メモ
リ19−2との間のデータの遣り取りを制御するもので
ある。
Here, the FFT processing circuit 19-1 performs a Fourier transform process, and a dedicated DSP is used. The memory 19-2 stores processed data (for example, the result of the first discrete Fourier transform). The data control circuit 19-3 controls the exchange of data between the FFT processing circuit 19-1 and the memory 19-2.

【0026】そして、この場合、ビート波の周波数fb
中の距離に依存する距離周波数frがFM変調波の繰り
返し周波数の2倍よりも高く、ビート波の周波数fb
の速度に依存する速度周波数fdがFM変調波の繰り返
し周波数の1/2倍よりも低くなるように、FM変調波
の繰り返し周波数,変調幅等を設定しているので、最初
の離散フーリエ変換で距離周波数frを求め、この距離
周波数についての離散フーリエ変換を複数回行なった結
果として得られた距離周波数ごとの時系列データに対
し、2回目の離散フーリエ変換で速度周波数fdを求め
ることにより、複数の標的14−iまでの距離および複
数の標的14−iと観測者との相対速度を検出すること
が行なわれる。
In this case, the beat wave frequency f b
Higher than twice the distance frequency f r is the repetition frequency of the FM modulated signal which depends on the distance in the speed frequency f d which depends on the speed in the frequency f b of the beat wave of the repetition frequency of the FM modulated signal 1 / Since the repetition frequency and the modulation width of the FM modulated wave are set so as to be lower than twice, the distance frequency fr is obtained by the first discrete Fourier transform, and this distance is calculated.
The result of performing the discrete Fourier transform for frequency several times
Time series data for each distance frequency obtained as a result.
And, by determining the speed frequency f d with the second discrete Fourier transform, it is performed to detect the relative velocity between the distance and a plurality of targets 14-i and the observer to a plurality of targets 14-i.

【0027】さらに、FM変調波の繰り返し周期の前半
で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込み、F
M変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリエ変換を
施すことが行なわれる(図12参照)。同期信号発生回
路20は、RF信号発生回路11,A/D変換器17,
ウインドウ処理回路18,2回離散フーリエ変換回路1
9のための同期信号を発生するものである。
Further, in the first half of the repetition period of the FM modulation wave, data to be subjected to discrete Fourier transform is fetched,
In the latter half of the repetition period of the M-modulated wave, discrete Fourier transform is performed (see FIG. 12). The synchronization signal generation circuit 20 includes an RF signal generation circuit 11, an A / D converter 17,
Window processing circuit 18, twice discrete Fourier transform circuit 1
9 for generating a synchronizing signal.

【0028】つぎに、変調波として三角波を用いた場合
のFM−CWレーダ装置の原理を図3、図4を用いて説
明する。まず、FM変調を受けた送信波は標的で反射を
受けたのち、受信用のアンテナ15で受信され受信波と
なる。受信波は標的までの距離による遅延と標的と観測
者との相対速度によるドップラシフトの分だけ送信波と
周波数がずれている。この受信波と局部波とをミキサ1
6でミキシングすると、ずれた周波数成分(ビート波)
が検出される。
Next, the principle of the FM-CW radar device when a triangular wave is used as a modulation wave will be described with reference to FIGS. First, a transmission wave that has been subjected to FM modulation is reflected by a target and then received by a reception antenna 15 to become a reception wave. The frequency of the received wave is shifted from the frequency of the transmitted wave by the delay due to the distance to the target and the Doppler shift due to the relative speed between the target and the observer. The received wave and the local wave are mixed by mixer 1
When mixing at 6, the shifted frequency component (beat wave)
Is detected.

【0029】すなわち、変調を受けた局部発振信号の位
相は、周波数変調の1周期Tごとに周期変動する。標的
とレーダとの間に相対速度がない場合は、レーダに受信
される反射信号の位相も、同じ周期で周期変動する。局
部発振信号と受信信号のビート信号の位相もまた、同じ
変調三角波の周期で周期変動する。これは、距離周波数
が三角波の半周期ごとに、絶対値一定のまま符号反転す
るためである。
That is, the order of the modulated local oscillation signal
The phase fluctuates every cycle T of frequency modulation. target
If there is no relative speed between the radar and
The phase of the reflected signal fluctuates in the same cycle. Station
The phase of the local oscillation signal and the beat signal of the received signal are also the same.
Periodically fluctuates with the period of the modulated triangular wave. This is the distance frequency
Inverts the sign while the absolute value is constant every half cycle of the triangular wave
That's because.

【0030】これに対し、速度周波数はドップラーシフ
トによるものなので、変調幅(周波数の最大変調幅、す
なわち最大周波数偏移)ΔΩが中心周波数f 0 に比べて
十分小さければ、変調信号によらず一定である。すなわ
ち、標的とレーダとの間に相対速度がある場合は、受信
反射信号の位相は変調三角波の周期ごとに、速度周波数
に相当する分だけ偏移していくので、局部発振信号との
ビート信号の位相も変調三角波の周期ごとに、速度周波
数に相当する分だけ偏移していくのである。
On the other hand, the velocity frequency is the Doppler shift.
Modulation width (maximum frequency modulation width,
That is, the maximum frequency deviation) ΔΩ is smaller than the center frequency f 0.
If it is sufficiently small, it is constant regardless of the modulation signal. Sand
If there is a relative speed between the target and the radar,
The phase of the reflected signal is the speed frequency
Shifts by the amount corresponding to
The phase of the beat signal also varies with the speed
It shifts by an amount corresponding to the number.

【0031】さらに、この周波数成分から距離周波数f
rと速度周波数fdを分離する方法について述べる。三角
波によってFM変調した場合は、距離周波数frと速度
周波数fdは次式のように表され、距離周波数frは変調
波の周期Tおよび変調幅(最大周波数偏移)ΔΩに依存
するが、速度周波数fdは変調波の周期Tおよび変調幅
ΔΩに依存しない。
Further, the distance frequency f
It describes a method for separating a r a speed frequency f d. If you FM modulated by the triangular wave, the distance frequency f r and the speed frequency f d is expressed by the following equation, the distance frequency f r is dependent on the period T and the modulation width of the modulation wave (the maximum frequency shift) [Delta] [omega , The speed frequency f d does not depend on the period T of the modulated wave and the modulation width ΔΩ.

【0032】 fr=(4ΔΩT/c)R fd=(2f0 /c)v ここで、cは光速、Rは障害物(標的)までの距離、f
0は送信中心周波数、vは障害物(標的)との相対速度
である。なお、上式から、検出したい距離Rの範囲や検
出したい相対速度vの範囲が分かっていれば、変調波の
周期Tおよび変調幅ΔΩを所定の値に設定することによ
り、検出したい距離周波数f r の範囲を規定することが
できるとともに、送信中心周波数f 0 を所定の値に設定
することにより、検出したい速度周波数f d の範囲を規
定することができる。
F r = (4ΔΩT / c) R f d = (2f 0 / c) v where c is the speed of light, R is the distance to an obstacle (target), f
0 is a transmission center frequency, and v is a relative speed with respect to an obstacle (target). From the above equation, the range of the distance R to be detected and the detection
If you know the range of relative velocity v you want to emit,
By setting the period T and the modulation width ΔΩ to predetermined values,
Ri, is possible to define the scope of want to detect distance frequency f r
Set transmission center frequency f 0 to a predetermined value
By the range of speed frequency f d to be detected Tadashi
Can be specified.

【0033】具体的には、以下のような手法を講じてい
る。いま、距離分解能に対応する距離周波数fr (ビー
ト波の周波数のうち距離に依存する検出距離周波数:具
体的には、検知したい速度範囲に対応してとりうる周波
数範囲の絶対値の最大値)がこの繰り返し周波数の1/
2倍よりも高く、ビート波の周波数のうち速度に依存す
速度周波数fd (検出対象速度周波数:具体的には、
検知したい距離範囲に対応してとりうる周波数範囲の絶
対値の最小値)が繰り返し周波数の2倍よりも低くなる
ように変調幅(最大周波数偏移)ΔΩと変調波の周期
T(1/T=繰り返し周波数)を設定している、すな
わちfr>2/T,(1/2T)>fdとなっているか
ら、標的が1個の場合の受信波Srは次のようになる。
Specifically, the following method is employed.
You. Now, the distance frequency f r (bee
Detection frequency depending on the distance among the frequency of
Physically, the possible frequency corresponding to the speed range to be detected
The maximum value of the absolute value of the number range) is 1/1 of this repetition frequency.
Higher than twice , depending on the speed of the beat wave frequency
Speed frequency f d ( speed frequency to be detected: Specifically,
Absolute frequency range corresponding to the distance range to be detected
To be lower than 2 times the minimum value) is the repetition frequency of the relative value is set to the modulation width (the period of the maximum frequency shift) [Delta] [omega modulation wave T (1 / T = repetition frequency) or the like, i.e. Since f r > 2 / T and (1 / T)> f d , the received wave S r when there is one target is as follows.

【0034】 Sr=Acos[2π(fr−fd)t] この受信波に区間〔(n−1)T,(n−1)T+T/
2〕で1回目の離散フーリエ変換を施すと、速度周波数
dの範囲がサンプリングする区間の逆数の1/2より
も低いため、距離周波数frのみ検出される。速度周波
数fdは位相成分として検出される。
[0034] S r = Acos [2π (f r -f d) t] section in the reception wave [(n-1) T, ( n-1) T + T /
When subjected to first discrete Fourier transform 2], the range of speed frequency f d is lower than 1/2 of the reciprocal of the section to be sampled and detected only the distance frequency f r. The speed frequency fd is detected as a phase component.

【0035】すなわち、DFT{Acos[2π(fr
−fd)t]−2πfdnT}は、f=frのときexp
(j2πfdnT)となり、f=−frのときexp(j
2πfdnT)となり、f≠±frのとき0となる。ま
た、1回目の離散フーリエ変換を各n=0,...,N
d−1について行なうと、各距離周波数frについて、そ
の位相成分の時系列が得られるが、これは速度周波数f
dを周波数とする信号をサンプリング間隔Tでサンプリ
ングしたサンプル値列と等しくなっている。このサンプ
ル値列は、検出対象距離周波数についての離散フーリエ
変換を複数回(N d 回)行なった結果として得られる各
距離周波数ごとの時系列データと等価である。
That is, DFT {Acos [2π (f r
-F d) t] -2πf d nT } , when the f = f r exp
(J2πf d nT) next, when f = -f r exp (j
2πf d nT), and becomes zero when the f ≠ ± f r. Also, the first discrete Fourier transform is performed for each of n = 0,. . . , N
performed for d -1, for each distance frequencies f r, but the time series of the phase components are obtained, which is the speed frequency f
It is equal to a sample value sequence obtained by sampling a signal having a frequency of d at a sampling interval T. This sump
The value sequence is a discrete Fourier for the distance frequency to be detected.
Each obtained as a result of performing the conversion multiple times ( Nd times)
This is equivalent to time series data for each distance frequency.

【0036】また、f=−frについてのデータは不要
であるので、図11に示すように、fr<0の領域にあ
る半分のデータは捨てることができ、このことにより計
算時間を半分にすることができる。残りのデータについ
て、各f=fr(fr>0)に対応する位相成分の時系列
に対して2回目の離散フーリエ変換を施すと、各f=f
r に対応する標的の速度周波数fdが検出される。
Further, since data for f = -f r is unnecessary, as shown in FIG. 11, half of the data in the region of f r <0 can be discarded, in total by this
Calculation time can be halved. For the rest of the data
And a time series of phase components corresponding to each f = fr ( fr > 0)
Is subjected to a second discrete Fourier transform , f = f
speed frequency f d of a target corresponding to r is detected.

【0037】すなわち、DFT(DFT{Acos[2
π(fr−fd)t]−2πfdnT})は、DFT{e
xp(j2πfdnT)}となり、又このDFT{ex
p(j2πfdnT)}は、f=(fr,fd)のとき1
となり、f≠(fr,fd)のとき0となる。同様にし
て、本実施例のように、複数の標的14−iがある場合
の受信波は次のようになっている。
That is, DFT (DFT @ Acos [2
π (f r -f d) t ] -2πf d nT}) is, DFT {e
xp (j2πf d nT)}, and the DFT {ex
p (j2πf d nT)} is, f = (f r, f d) When 1
And becomes 0 when f ≠ ( fr , fd ). Similarly, the received wave when there are a plurality of targets 14-i as in the present embodiment is as follows.

【0038】 Sr=ΣAk cos[2π(frk −fdk )t] なお、上式はk=1〜Mについて演算するものとする。
したがって、この信号に同様の操作を行なうと、各標的
14−iについて距離周波数と速度周波数を求めること
ができる。以上の説明をさらに補足するかたちで説明す
ると、以下のようになる。
S r = ΣA k cos [2π (f rk −f dk ) t] Note that the above equation is calculated for k = 1 to M.
Therefore, when the same operation is performed on this signal, the distance frequency and the velocity frequency can be obtained for each target 14-i. This is explained in a supplementary manner.
Then, it becomes as follows.

【0039】即ち、標的が1個の場合に、第1番目の三
角波に対する受信ビート信号S (0) (t)は、次のような複
素正弦波で表すことができる。 (0) (t)=Aexp[j2π(f r −f d )t+jφ] 第n+1番目の三角波に対する受信ビート信号S (n) (t)
(n) (t)=Aexp[j2π(f r −f d )t+j2πf d nT+jφ] となる。なぜなら前述のように、距離周波数にかかわる
位相の部分は三角波の周期ごとに上り下り区間で変化が
相殺されるが、速度周波数にかかわる位相の部分は速度
周波数に対応する分だけ偏移していくからである。
That is, when there is one target, the first three
The received beat signal S (0) (t) for the angular wave has the following complex
It can be represented by an elementary sine wave. S (0) (t) = Aexp [j2π (f r -f d) t + jφ] received beat signal S for the (n + 1) -th triangle wave (n) (t)
Becomes S (n) (t) = Aexp [j2π (f r -f d) t + j2πf d nT + jφ]. Because, as mentioned above,
The phase part changes between the rising and falling sections every triangular wave cycle.
The phase portion related to the speed frequency is canceled out
This is because the phase shifts by an amount corresponding to the frequency.

【0040】この受信波に対して、各三角波ごとにM点
の1回目の離散フーリエ変換を施すと、速度周波数f d
の範囲がサンプリングする区間の逆数1/Tよりも低い
ため、距離周波数f r のみ検出される。また、第n+1
番目の三角波に対する離散フーリエ変換の第k周波数成
分X k k (n) =X k (0) exp[j2πf d nT] と表されるが、これは距離周波数に関するスペクトルと
なっている。
With respect to this received wave, M points for each triangular wave
When the first discrete Fourier transform is performed, the velocity frequency f d
Is lower than the reciprocal 1 / T of the section to be sampled
Therefore, only the distance frequency fr is detected. Also, the (n + 1) th
The k-th frequency component of the discrete Fourier transform for the
The component X k is expressed as X k (n) = X k (0) exp [j2πf d nT] , which is represented by the spectrum related to the distance frequency and
Has become.

【0041】各第n番目の三角波(n=0,...,N d
−1)についての離散フーリエ変換の結果から、各周波
数成分ごとに時系列データを生成することができる。例
えば、k番目の周波数成分については {X k (0) ,X k (1) ,...X k (N-1) という時系列データができる。この各周波数ごとの時系
列データはそれぞれ、速度周波数f d を周波数とする複
素正弦波信号のサンプリング間隔Tのサンプリングデー
タに等しい。よって、この各周波数ごとの時系列の各々
に対して2回目の離散フーリエ変換を行なうと、各周波
数に相当する距離に存在する標的の速度周 波数スペクト
ルが計算される。
Each n-th triangular wave (n = 0,..., N d
From the result of the discrete Fourier transform for -1), each frequency
Time series data can be generated for each of several components. An example
For example, for the k-th frequency component, time series data of {X k (0) , X k (1) ,... X k (N-1) } is generated. Time system for each frequency
Each of the column data has a frequency frequency fd as a frequency.
Sampling data of the sampling interval T of the elementary sine wave signal
Is equal to Therefore, each of the time series for each frequency
Performs the second discrete Fourier transform on
Target speed frequency spectrum of existing in a distance corresponding to the number
Is calculated.

【0042】本実施例のように、複数の標的14−i
(i=1,..., M)がある場合の受信波は次のようにな
っている。 (i) (t) =ΣA (i) exp[j2π(f r (i) −f d (i) )t+jφ (i) なお、上式はk=1〜Mについて演算するものとする。
ここで、離散フーリエ変換により複数の周波数を弁別す
ることが可能なので、この信号に同様の操作を行うと、
各標的14−iについて距離周波数と速度周波数を求め
ることができる。なお、以上の2回離散フーリエ変換の
アルゴリズムはsin、cosであらわされる、実数の
正弦波信号についても同様に適用可能である。
As in this embodiment, a plurality of targets 14-i
(I = 1, ..., M), the received wave is as follows.
ing. S (i) (t) = ΣA (i) exp [j2π (f r (i) -f d (i)) t + jφ (i)] Note that the above equation is assumed to be computed for k = 1 to M.
Here, multiple frequencies are discriminated by the discrete Fourier transform.
If you perform the same operation on this signal,
For each target 14-i, the distance frequency and the velocity frequency are obtained.
Can be Note that the above two discrete Fourier transforms
The algorithm is a real number represented by sin, cos
The same can be applied to a sine wave signal.

【0043】したがって、この信号に同様の操作を行な
うと、各標的14−iについて距離周波数と速度周波数
を求めることができる。ところで、有限区間でサンプリ
ングしたデータにFFTを施すと信号が歪む。これは暗
黙のうちに矩形窓(図9参照)がかけられているためで
ある。このように矩形窓をフーリエ変換したものは、図
10に示すように、大きなサイドローブを持っており、
有限区間でサンプリングしたデータにFFTを施すこと
は、真のスペクトルと矩形窓のスペクトルとのコンボリ
ューションを取ることに等しいから、各スペクトル成分
の周囲にサイドローブを生じ信号が歪むのである。
Accordingly, by performing the same operation on this signal, the distance frequency and the velocity frequency can be obtained for each target 14-i. By the way, if FFT is applied to data sampled in a finite section, a signal is distorted. This is because a rectangular window (see FIG. 9) is implied. The Fourier transform of the rectangular window has a large side lobe as shown in FIG.
Applying FFT to data sampled in a finite interval is equivalent to taking the convolution of the true spectrum and the spectrum of the rectangular window, so that side lobes occur around each spectral component and the signal is distorted.

【0044】しかし、ウインドウ処理を施すことによ
り、FFTをかけたときのサイドローブは軽減され、よ
り精密な距離と相対速度の検出を行なうことができる。
例えば矩形窓では、ピークのレベルに対する一番大きな
サイドローブのレベルは−13dBであるが、図7に示
す三角窓では、−26dBであり、図5に示すハニング
窓では、−31dBと小さい(図6,図8)。従って三
角窓やハニング窓等を用いてウインドウ処理を施すと、
ウインドウ処理を施さない時(矩形窓を用いたことに相
当する)に比べて信号のサイドローブは大きく軽減され
る。
However, by performing the window processing, the side lobe when the FFT is applied is reduced, and the distance and the relative speed can be detected more precisely.
For example, in the rectangular window, the level of the largest side lobe with respect to the peak level is −13 dB, but in the triangular window shown in FIG. 7, it is −26 dB, and in the Hanning window shown in FIG. 5, it is as small as −31 dB (FIG. 6, FIG. 8). Therefore, when window processing is performed using a triangular window or Hanning window,
The side lobe of the signal is greatly reduced as compared with the case where no window processing is performed (corresponding to the use of a rectangular window).

【0045】上述の構成により、三角波で周波数変調さ
れたRF信号発生回路11からの信号を送信アンテナ1
3から送出し、受信アンテナ15で受信した標的14−
iからの反射波と、方向性結合器12からの局部発信波
とのビート波をミキサ16で得て、このビート波をA/
D変換器17でディジタル化して、これにウインドウ処
理回路18で変調波に同調させてT/2ごとにウインド
ウ処理を施す。このようにウインドウ処理を施してか
ら、2回離散フーリエ変換回路19で2回離散フーリエ
変換を施すことにより、複数の標的14−iまでの距離
および複数の標的14−iと観測者との相対速度を検出
することが行なわれる。
With the above configuration, the signal from the RF signal generating circuit 11 frequency-modulated by the triangular wave is transmitted to the transmitting antenna 1.
3 and the target 14−
The mixer 16 obtains a beat wave of the reflected wave from the i and the locally transmitted wave from the directional coupler 12, and this beat wave is
The data is digitized by the D converter 17 and tuned to the modulated wave by the window processing circuit 18 to perform window processing for each T / 2. By performing the window processing in this way and performing the discrete Fourier transform twice in the discrete Fourier transform circuit 19, the distance to the plurality of targets 14-i and the relative distance between the plurality of targets 14-i and the observer are obtained. Detecting speed is performed.

【0046】このとき、最初の離散フーリエ変換で距離
周波数frを求め、2回目の離散フーリエ変換で速度周
波数fdを求めることにより、複数の標的14−iまで
の距離と複数の標的14−iと観測者との相対速度とを
検出するのである。すなわち、図13に示すように、複
数の標的14−iからのビート波について、最初の離散
フーリエ変換で、図14に示すように、距離周波数fr
(図ではf1,f2,f3)を求め、2回目の離散フーリ
エ変換で、図15に示すように、速度周波数fd(図で
はF1,F2,F3)を求めるのである。
[0046] At this time, obtains a distance frequency f r in the first discrete Fourier transform, by determining the speed frequency f d with the second discrete Fourier transform, the distance to a plurality of targets 14-i and a plurality of targets 14 The relative speed between i and the observer is detected. That is, as shown in FIG. 13, the beat wave from a plurality of targets 14-i, the first discrete Fourier transform, as shown in FIG. 14, the distance frequency f r
(F 1 , f 2 , f 3 in the figure) are obtained, and the velocity frequency f d (F 1 , F 2 , F 3 in the figure) is obtained in the second discrete Fourier transform as shown in FIG. .

【0047】そして、この2回離散フーリエ変換回路1
9では、変調三角波の上り(あるいは下り)勾配の区間
に入ってきたデジタルデータをFFT処理装置に送って
下り(あるいは上り)勾配の区間でFFT処理を行な
う。下り(あるいは上り)勾配の区間でFFT処理装置
にデータを送らない(図12参照)。また、一度FFT
処理を行なったデータは順次メモリ19−2に蓄えてお
く。Nd回FFT処理を行なった後、メモリ19−2に
蓄えておいたデータを各距離周波数ごとに取り出して、
FFT処理を行ない、それぞれの標的の距離周波数およ
び速度周波数を得る。そして、最後に、距離周波数と速
度周波数から各標的の距離と相対速度を得るのである。
The two-time discrete Fourier transform circuit 1
In step 9, the digital data that has entered the up (or down) gradient section of the modulated triangular wave is sent to the FFT processing device, and the FFT processing is performed in the down (or up) gradient section. Data is not sent to the FFT processing unit during the down (or up) gradient section (see FIG. 12). Also, once FFT
The processed data is sequentially stored in the memory 19-2. After performing the N d times FFT processing retrieves the data that has been stored in the memory 19-2 at each distance frequencies,
Perform FFT processing to obtain the distance frequency and velocity frequency of each target. Finally, the distance and relative speed of each target are obtained from the distance frequency and the speed frequency.

【0048】このようにして、複数の標的14−iが存
在しているときにも、各距離と相対速度を正確に検出す
ることができる。また、この装置では、デジタル回路を
使用しているため、回路構成が簡単で、且つ低価格化を
実現でき、これにより、車載用のレーダに適するのであ
る。なお、本発明の手法を用いて、複数(10個)の標
的についての距離と相対速度とを得たシミュレーション
結果を示すと、図16のようになる。ここで、1つの標
的の部分に、複数の計算結果(複数本のライン)が出て
いるのは、周波数がデータに対して粗く離散化されてい
るためである。
In this manner, even when a plurality of targets 14-i are present, each distance and relative speed can be accurately detected. In addition, since this device uses a digital circuit, the circuit configuration is simple and the cost can be reduced, thereby making it suitable for a vehicle-mounted radar. FIG. 16 shows simulation results obtained by using the method of the present invention to obtain distances and relative velocities for a plurality of (10) targets. Here, a plurality of calculation results (a plurality of lines) appear in one target portion because the frequency is roughly discretized with respect to the data.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のFM−C
Wレーダ装置によれば、検出対象距離周波数が検出対象
速度周波数よりも高い周波数となるように周波数変調信
号を設定している、好ましくは、検出対象速度周波数よ
なくとも2倍以上高い繰り返し周波数で周波数変調
したりもしくは、検出対象距離周波数が周波数変調波
の繰り返し周波数の2倍よりも高く、検出対象速度周波
が周波数変調波の繰り返し周波数の1/2倍よりも低
くなるように、周波数変調波の繰り返し周波数,変調幅
を設定したりしているのでこのように設定した周波数
変調信号に起因する受信ビート波に2回離散フーリエ変
換を施すことにより、好ましい形態として、最初の離散
フーリエ変換で該距離周波数を求め、この距離周波数に
ついての離散フーリエ変換を複数回行なった結果として
得られる距離周波数ごとの時系列データに対し、2回目
の離散フーリエ変換を行なって該速度周波数を求めるこ
とにより、複数の標的までの距離および複数の標的と観
測者との相対速度を正確に検出できる利点がある。
As described in detail above, the FM-C of the present invention
According to the W radar device, the detection target frequency is the detection target
The frequency modulation signal is set to a frequency higher than the speed frequency.
Has set items, preferably, the frequency modulation at a high repetition frequency twice or a rather less than the detection target rate frequency
Or, or, detected distance frequency is higher than twice the repetition frequency of the frequency-modulated wave, so that the detected speed frequency lower than half the repetition frequency of the frequency modulated wave, frequency modulation repetition frequency of the wave, since to set a modulation width <br/>, frequency set in this manner
By performing a discrete Fourier transform twice on the received beat wave resulting from the modulated signal, as a preferred mode , the distance frequency is obtained by the first discrete Fourier transform, and this distance frequency is calculated.
As a result of performing the discrete Fourier transform
By performing the second discrete Fourier transform on the obtained time series data for each distance frequency to obtain the velocity frequency, the distance to multiple targets and the relative velocity between multiple targets and the observer can be accurately detected. There are advantages that can be done.

【0050】また、繰り返しの周波数変調波として三角
波を用いたり、受信ビート波にデジタル化したウインド
ウ処理を施してから2回離散フーリエ変換を施したりす
ることもできるので、簡単に正確な距離や相対距離の検
出が可能となる。さらに、周波数変調波の繰り返し周期
の前半で、離散フーリエ変換を施すべきデータを取り込
み、周波数変調波の繰り返し周期の後半で、離散フーリ
エ変換を施すこともでき、このようにすれば、処理時間
の短縮化を図れる利点がある。
In addition, a triangular wave can be used as a repetitive frequency modulation wave, or a discrete Fourier transform can be performed twice after performing a digitized window process on a received beat wave, so that accurate distance and relative distance can be easily obtained. The distance can be detected. Further, in the first half of the repetition period of the frequency modulation wave, data to be subjected to the discrete Fourier transform is fetched, and in the second half of the repetition period of the frequency modulation wave, the discrete Fourier transform can be performed. There is an advantage that it can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図3】FM−CWレーダ装置の原理を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of an FM-CW radar device.

【図4】FM−CWレーダ装置の原理を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of an FM-CW radar device.

【図5】ハニング窓特性図である。FIG. 5 is a Hanning window characteristic diagram.

【図6】ハニング窓によるサイドローブ特性図である。FIG. 6 is a side lobe characteristic diagram based on a Hanning window.

【図7】三角窓特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram of a triangular window.

【図8】三角窓によるサイドローブ特性図である。FIG. 8 is a side lobe characteristic diagram using a triangular window.

【図9】矩形窓特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of a rectangular window.

【図10】矩形窓によるサイドローブ特性図である。FIG. 10 is a side lobe characteristic diagram using a rectangular window.

【図11】2回離散フーリエ変換後の周波数領域を説明
する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a frequency domain after twice discrete Fourier transform.

【図12】FFTデータの取り込みとFFT処理との関
係を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between FFT data capture and FFT processing.

【図13】複数標的識別の原理を説明するため、ドプラ
シフトにより位相が変化した様子を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which a phase is changed due to a Doppler shift to explain the principle of multi-target identification.

【図14】複数標的識別の原理を説明するため、1回目
のフーリエ変換を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a first Fourier transform for explaining the principle of multiple target identification.

【図15】複数標的識別の原理を説明するため、2回目
のフーリエ変換を説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a second Fourier transform for explaining the principle of multi-target identification.

【図16】複数の標的についての距離と相対速度とを得
たシミュレーション結果を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing simulation results of obtaining distances and relative velocities for a plurality of targets.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 周波数変調波発生回路 1A RF信号発生回路 2 方向性結合器 3 送信アンテナ 4−i 標的 5 受信アンテナ 6 ミキサ 7 A/D変換器 8 ウインドウ処理回路 9 2回離散フーリエ変換回路 10 三角波発生器(三角波発振器) 11 RF信号発生回路 12 方向性結合器 13 送信アンテナ 14−i 標的 15 受信アンテナ 16 ミキサ 17 A/D変換器 18 ウインドウ処理回路 19 2回離散フーリエ変換回路 19−1 フーリエ変換処理回路(FFT処理回路) 19−2 メモリ 19−3 データ制御回路 20 同期信号発生回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 frequency modulation wave generating circuit 1A RF signal generating circuit 2 directional coupler 3 transmitting antenna 4-i target 5 receiving antenna 6 mixer 7 A / D converter 8 window processing circuit 9 twice discrete Fourier transform circuit 10 triangular wave generator ( 11 RF signal generation circuit 12 Directional coupler 13 Transmit antenna 14-i Target 15 Receiving antenna 16 Mixer 17 A / D converter 18 Window processing circuit 19 Twice discrete Fourier transform circuit 19-1 Fourier transform processing circuit ( FFT processing circuit) 19-2 Memory 19-3 Data control circuit 20 Synchronous signal generation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 民雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大橋 洋二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河▲崎▼ 義博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 伊佐治 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通一丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−154888(JP,A) 特開 平3−18784(JP,A) 特開 平2−212793(JP,A) 特開 昭62−8269(JP,A) 特開 昭60−263877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/96 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tamio Saito 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Yoji Ohashi 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu Limited ( 72) Inventor Kawasaki Yoshihiro 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Osamu Isa 1-2-28 Goshodori, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Fujitsu Ten Limited ( 56) References JP-A-3-154888 (JP, A) JP-A-3-18784 (JP, A) JP-A-2-212793 (JP, A) JP-A-62-8269 (JP, A) JP 60-263877 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 7/00-7/42 G01S 13/00-13/96

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の繰り返し周波数を持つ変調波で周
波数変調した周波数変調信号を送出し、標的からの反射
波と局部発信波とのビート波の周波数にそれぞれ含まれ
る距離に依存する距離周波数と速度に依存する速度周波
数とから該標的までの距離と該標的と観測者との相対速
度を検出するFM−CWレーダ装置において、検出対象距離情報を有する検出対象距離周波数が検出対
象速度情報を有する検出対象速度周波数よりも高い周波
数となるように設定された周波数変調信号を送出する周
波数変調信号送出手段と、 該周波数変調信号送出手段から送出された周波数変調信
号に起因する 受信ビート波に2回離散フーリエ変換を施
すことにより、複数の標的までの距離および複数の標
観測者との相対速度を検出する検出手段とをそなえて
構成されたことを特徴とする、FM−CWレーダ装置。
1. A sends a frequency modulated signal frequency-modulated with a modulation wave having a predetermined repetition frequency, respectively included in the frequency of the beat wave with an authentic manner whether these reflected waves and the local oscillation wave
Distance frequency dependent on speed and velocity frequency dependent on speed
In the FM-CW radar device for detecting the relative velocity between the distance and the target and the observer in the target or from a number of the detection target distance frequencies having detected distance information detection pairs
Frequency higher than the detection target speed frequency that has the target speed information
The frequency at which the frequency modulated signal set to be
Wave number modulation signal transmitting means, and a frequency modulation signal transmitted from the frequency modulation signal transmitting means.
By subjecting the two discrete Fourier transform on the received beat wave caused by items, distances and multiple targets manner at a plurality of characteristic manner or
With detection means for detecting the relative speed between the object and the observer
An FM-CW radar device comprising:
【請求項2】 該周波数変調信号送出手段が、該検出対
速度周波数よりも、少なくとも2倍以上高い繰り返し
周波数を持つ変調波で周波数変調するように構成された
ことを特徴とする、請求項1記載のFM−CWレーダ装
置。
2. The apparatus according to claim 2, wherein said frequency-modulated signal transmitting means comprises:
The FM-CW radar device according to claim 1, wherein the FM-CW radar device is configured to frequency-modulate a modulated wave having a repetition frequency that is at least twice as high as the elephant velocity frequency.
【請求項3】 該周波数変調信号送出手段が、該検出対
距離周波数が周波数変調波の繰り返し周波数の2倍よ
りも高く、該検出対象速度周波数が該周波数変調波の繰
り返し周波数の1/2倍よりも低くなるように、該周波
数変調波の繰り返し周波数および変調幅のうち少なくと
も一方を設定するように構成されるとともに該検出手段が、 最初の離散フーリエ変換で該検出対象
離周波数を求め、該検出対象距離周波数についての離散
フーリエ変換を複数回行なった結果として得られる各距
離周波数ごとの時系列データに対し、2回目の離散フー
リエ変換を行なって検出対象速度周波数を求めること
により、複数の標的までの距離および複数の標的と観測
者との相対速度を検出するように構成されたことを特徴
とする、請求項1記載のFM−CWレーダ装置。
3. The detecting device according to claim 2, wherein
Elephant distance frequencies is higher than twice the repetition frequency of the frequency modulation wave, as the detection target speed frequency is lower than half the repetition frequency of the frequency-modulated wave, and repetition frequency of the frequency modulated wave At least the modulation width
Together are also arranged to assign a, the detecting means obtains the detected distance <br/> away frequency in the first discrete Fourier transform, discrete for the detection object distance Frequency
Each distance obtained as a result of performing the Fourier transform multiple times
To the time-series data for each separated frequency, by determining the detection target speed frequency by performing a second discrete Fourier transform, the relative speed between the distance and a plurality of characteristic manner the observer at a plurality of characteristic manner or The FM-CW radar device according to claim 1, wherein the FM-CW radar device is configured to detect.
【請求項4】 該周波数変調信号送出手段が、繰り返し
の周波数変調波として三角波を用いるように構成された
ことを特徴とする、請求項1記載のFM−CWレーダ装
置。
4. The FM-CW radar apparatus according to claim 1, wherein said frequency modulation signal transmitting means is configured to use a triangular wave as a repetition frequency modulation wave.
【請求項5】 該検出手段が、受信ビート波にデジタル
化したウインドウ処理を施してから2回離散フーリエ変
換を施すように構成されたことを特徴とする、請求項1
記載のFM−CWレーダ装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said detection means is configured to apply a digitized window process to the received beat wave and then apply a discrete Fourier transform twice.
The FM-CW radar device as described in the above.
【請求項6】 該検出手段が、該周波数変調波の繰り返
し周期の前半で、離散フーリエ変換を施すべきデータを
取り込み、該周波数変調波の繰り返し周期の後半で、離
散フーリエ変換を施すように構成されたことを特徴とす
る、請求項1記載のFM−CWレーダ装置。
6. detection means, in the first half of the repetition period of the frequency modulation wave, captures data to be subjected to the discrete Fourier transform, in the second half of the repetition period of the frequency modulation wave, configured to perform a discrete Fourier transform It is characterized in that the, FM-CW radar apparatus according to claim 1.
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