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JPH02212791A - Fmーcwレーダ装置 - Google Patents

Fmーcwレーダ装置

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Publication number
JPH02212791A
JPH02212791A JP8932489A JP3248989A JPH02212791A JP H02212791 A JPH02212791 A JP H02212791A JP 8932489 A JP8932489 A JP 8932489A JP 3248989 A JP3248989 A JP 3248989A JP H02212791 A JPH02212791 A JP H02212791A
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JP
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frequency
signal
data
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spectrum analysis
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JP8932489A
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Eiji Murao
村尾 英治
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技−術分野 本発明は、物標との間の距離を測定するir h、iC
Vi’レーダ装置に関する。
一従−來技術 最近、自動車や重重などの走行車両にFM−CWレーダ
装置を搭載して、他の自動車または障害物などとの間の
距離、相対速度を計11ながら、rllliが危険領域
に入ると運転者に警報を!jえたり、自動ブ!ノーキを
働かせたりし7て衝突を未然に防1(―させるシステム
の開発が行なわ、ttている。
そのii” M−c Wレーダ装置の動作原理としては
、以下のとおりである。
第2図に2Rすように、基本周波数foの信号を周Il
l ’11’ mにて[o+Δfまで曲線状1.ご−1
,昇させfoまで直線状に下降させるシ角波による変調
を行なわせ(f m = 1. / T mは変調周波
数、Δfは周波数偏移幅)、その周波数変調された信号
を送信波T wどり、 −(l/−ダ監視エリアに向け
て発射し、そのエリア内に存在する物標からの反射波R
wを受信する。。
その受(A波゛rwを先の送信波R,il・と同一時間
軸ご比較すると、電波の往復時間t dに応して位相が
ずれ、そのときの周波数差「Iが¥J1!?!までの距
離に比例するこ、ト・に2日−1して、周波数差f+を
測定することにより物標までの距舗を求めるよっにし、
”ている。
また、tの求めら1また物標まrの距離(x)の時間的
変化d x / dtを求める二とにより、相対速度を
わ1)出オことがでさる6、 従来、この種のド〜i−CW l、−ダ装置にあって、
送信信号と受イΔ信号とを混合することによって得られ
る送、受信信号間(ハ周波数差1丁にしまたかう信号の
周波数を、・\デ[:]タイン周波数、1111J定の
J’+i理にもとづくスベク1−ラ11づ)折によって
測定するように11、たものか同一出願人によ−)で開
発さftでいる(特開昭57  /l!01873号公
報参照)、、し2かし5てこの、ような従来のスペクト
うlえ分用式によるF M −CWレーダ装置ては、物
標どの間の距離を求める際の距離分解能、最大11i!
11定距離、スペクトラム分析処理時間に係るし−タ゛
性能か固定されてしまっている。
この点、F M−CWレータ装置を自動車などに搭載し
7て前方車両または前方障害物との間の距離を測定しな
がら車両の走行制御なとを行なわせるような場合、車両
の走行速度や走行道路の混雑状態などの種々の状況に適
応した距離分解能、最大41す定距離5スベク[へラム
分析処理時間に係るレタ性能をもって物標との間の距離
を求めることができA1は、より@適な車両の走行制御
なとをfTなわせることかできるようになる。
目的 本発明は以[−の点を考慮してなされたもので、物標と
の間の′Ji離を求める際の距離分解能、最大41′J
定距離、スペクトラム分析処理時間をそれぞれ可変にし
て、レーダ性能を使用状況に応じて最適に設定すること
ができるようにしたスベク1−ラ11分析式によるF 
M−CWレーダ装置を提供するものである。
構成− 以−ト、添ト」図面を参照して本発明の一実施例につい
て詳述する。
第1図は本発明によるスベク1−ラム分析式に」;るF
 M−CWレーダ装置の基本的な構成例を示すもので、
送、受信信号間の周波数差にしたかう信′+を得るFM
−cwレーダ本体Aと、その得ら汎た送、受信(n片間
の周波数差りこしたがうイ言号の周波数を・\テロダイ
ン周波数測定の原理にし、たかうスベクt−:)lz分
析によって8111定しで、物標との間の距離を求める
距離測定部Bどからなっている4、F M−(’: W
レーダ本体Aとしては、 +7i1波数′変調部lに才
9いで、発振器3における1、L拳固波数[0の信号か
、変調(R号発生回路2からの一三角波による変調(d
号Smにしたがって周波数変調さ1j、−その発振器′
3から出力さJ」、る周波数変調さオ)た信しか電力分
配器4によって分配されて、子の大半がサーキュレータ
5に、またその一部かミキサ6にそitぞれljえらj
しるようになっている。
サーキュレータ5にlj、えら才L t= (J饅じは
、ア〉テナA N T i、:導か1)、で自由空間1
.こ電波1λ二L7て発1・1される1、 そして、物標Oからの反射波かアンテンANTによって
受信されて、その受信信号がサーキュレータ5を通して
ミキサ6に与えられ、そこで送信信号と混合されて、ミ
キサ6の出力信号が前置増幅器7によって増幅さ肛、そ
の前置増幅器7から送、受信信号間の周波数差にしたが
う受信周波数frの信号が得Iられるようになっている
また距離t1す宇部Bとしては、受イ、1周波数frの
7l−i−;’ど局部発4f! ’a:4 + 6から
の局部発振周波数fvの信号とがミキサ8において混合
され、そのミキサ8から出りさ」する周波数fdの信号
が増幅器9を通して帯域フィルタ10に与えられ、そこ
で中間周波数帯域の周波数信号のみがろ波されるように
なっている・ そして、帯域フィルタIOを通過した信号が増幅器11
を通り、て検波器1:2にlj4えられて、その検波さ
才(た電圧信号かlλ・L)変換器13によってテシタ
ルデータIJ変換さオしで、その子− タかマイクロコ
ンビコータなどからなる演算制御回路14に読み込まれ
て内部メモリに格納されるようになっている。
このようなものにあ−〕では、ミキサ8から出力される
信号の周波数ft(が受信周波数f+と局部発振周波数
f vどの差(または和)の周波数にしたがい、fr−
fv=fd(また1まt’ v−f +f d、  f
 r+f v=f d、)の関係が成1′fする。
し、たがって、演算制御回路1・1から出さすする制御
信号によってD・A変換器15を通し1て局部発振器1
1;に、t9ける局部発振周波数1〜・を変λろ−どに
より、ミキサ8から出力される信時の周波数fdを可変
に制御゛4ることかできるようになる、そのため、演算
制御回路14の制御下に士?いて、局部発振器1〔5の
局部発振周波数f〜・を可変に1.。
て、第3図中に示すように、帯域フィルタ10における
通過帯域幅によって決定さ1する受信帯域Wを低い周波
数域から高い周波数域の方へその4’:i 賊幅分だけ
ずらしながら、そのつと検波器1:2による検波電圧を
A・I)変換器に)によ、−)で子シタルデータ化し、
では演算制御回路11の内部メモリに順次格納し5てい
【ゴば、スベク(・ラム分析によるデータ群が得られる
ことになる。
しかし5て、演算制御回路14け、受信帯域Wを所定の
範囲にわたってず’E) したどきの名受信帯域Wこと
にお[づる各検波電圧のデータに番号をイ・1はなから
、その各データを内部メモ1月、−格納し、でいき、最
終的にぞ0)ノ、べ、/ l=クラム布情報1 り11
7〕検波′市圧かバー(1ノベル状態になっているが訂
かの検出を行なう1、 そして、第′3図に示されるように、物標0に対し、て
検波電圧V dかハイルベル状態にな5.でいる1つ(
または複数)のデータの番号から対応する局部発振周波
数fX・を知って、そのどき共振状態にある受信周波数
frの周波数かわり出され、そのわり出さ才また周波数
にし、たがって1つ(または複数)の物標どの間の距離
が算出さJ)る。
あるいは、演算制御回路1・1は、!・−ダ装置にtE
ける物標の最大測定距離をLm、スベl)トう11分析
さ、hるデータ群のデータ数をr’lとしまたとき、検
波電圧V dがハイルベル状態にな−)でいるブタの番
号Nxを知って、物標との間の距離り、χを次式にし、
たか−って求める4、 L  x  =  N  x   1  I−m  /
  nいま、このようなスペクトラム分析式によるFM
−CWレーダ装置における物標との間の距離を811定
する際の距離分解能、最大a+++定距雛、スベク1−
ラム分析処理時間(受イ、:帯域Wの走査1’Si:i
l )に−)いてそれぞれ考察すると、以丁のようにな
る1、電波の伝播速度をC5周波数変調時の1^j波数
偏移幅をΔf、変調周波数をf口1、最大測定距離をL
Il+、物標が最大測定距離にあるどきのミキサ7から
出力される受信周波数をfrllI、スペクトラム分析
の周波数分解能(受信帯域Wの周波数幅)をfw、スベ
ク1−ラlい分析5−一夕群のデータ数を【l、距離分
解能をQ dとすると、次式か成\γオる。、frm;
4 Lm−fm・Δ1’/c   −(+)frlIl
=n 1fw           −(2)Qd= 
LIll/ n          ・−(3)(1)
、 (コ2)、 (3)式から、Dd=c−fh/4f
+I+・八f(4)か得られる。
したか−、で、(11)式から、スベクl−ラ11分伍
1:2 周波数分解能f b□、変調周波数(m、周波数偏移幅
Δfを変化させれば、距離分解能Qdを可変にすること
ができる、 また、(1)、(2)式から、 I+n+=n−f−口r:/4f+n−Δf・・(5)
が得られる。
したがって、(5)式から、スペク1−ラム分析周波数
分解能fw、変調周波数fm、周波数偏移幅Δf2スペ
ク1〜ラム分析データ群のデータ数11を変化させれば
、最大1!I定距離LIllを可変にすることかできる
また、スペクトラム分析の際の受(H帯域Wによる走査
時間をtaとすると、次式が成立する。
ta=n/fv          −(6)(1)、
(2’l、(6)式から、 ta=4 L+o・f+n・Δf / c−fw’ −
(7)が得られる。
したが−って、(7)式から、スベク1−ラム分析周波
数分解能ft1、変調周波数f In、周波数偏移幅Δ
f、最大測定距離L Inを変化させればスベクトラフ
1分+、f1処理時間トlを可変にオろことかできる、
本発明は、ごのようなスペクトラム分析式のI・M−C
Wレータ装置におiJる距離分解能、最大測定距離、ス
ベク!〜ラム分析処理+1i’]間の各特・ヒ1にγi
l]シ1、スペク1〜う11分析周波数分解能[V、変
調周波数f m、周波数偏移幅△fの:3て)のjJ%
 ;4’+ ’7) −′lちの何れかlで〕の要素、
または2−〕以−1,の各・更素を可変にし1、あるい
はまたスペクトラム分析式゛り群のデータ数1’lを可
変にする手段をとるようt、、: L、たものである1
、 以ド、スベク1−ラム分析周波数分解能f %l、変調
周波数f +++、周波数偏移幅Af、スベツノ1−ラ
11分析テータ群のデータ数■1をそれぞれ変化させる
14体例についで説明をする。
スペクトラlN分析周波数分解能f Wを変化させるた
め、本発明では、第1図の構成にあ、って、帯域フィル
タ10における通過*W2幅些変えるようにしている。
共体的には、第4図に示すよ)に、((′、−域フィル
タ10として、中心周波数が同一で通過帯域幅かそれぞ
れ異なる複数の帯域フィルタ101,1.02 、 ”
’、  1011を並列に設け、スイッチSWの切換え
によって適宜通過帯域幅をもった帯域フィルタ10x、
 (x=1.、2.  ・、+1)を選択するようにす
る1、 スイッチSWの切換えは、例えば、図示しない操作部か
ら入力された距離分解能の選択指令に応して、または演
算制御回路14か読み込んだ車両の走行速度から予めプ
ログラフされた制御内容にしたがって、演算制御回路1
4の制御1;において実t」される。
また、変調周波数fmを変化させるため、本発明では5
第5図に示すように、王角波の変調信号S mを時間軸
方向に等分割したときの各分割点における周波数データ
fo、fl、f3.・・・が予め、42録されたメモリ
から周波数データを順次読み出し、その読み出された周
波数データをI〕・A変換してアナログ電圧信号に変換
したうえで2そのアナログ電圧信号をローパスフィルタ
に通すことにより三角波による変調信じ−を11J、生
させる手段をとす、メモリから周波数データを読み出す
際に、その読出し周期を変えるようにしている。、第6
図に、第1図の構成における変調(Fi号発生回路2の
74体的な構成例を示し、ている。
−tの構成にあって、クロック回路21から発ぜられる
クロック信号にもとづいてタイミンク4tE号発生回路
;22から所定のタイミング信号か発生し、、そのタイ
ミング信号がアドレスカウンタ23にLi2.られ、そ
のカウンタ出ツノに+5たがってROM 24から前記
周波数データが順次1ト’JL出される。、そし5て、
その読み出された周波数データがランチ回路:25にお
いてタイミング信号発生回路22からのタイミング4g
号に応じて逐次ラッチされ、そのラッチされた周波数デ
ータが1)・A変換器2613順次与えられる。 [1
)・A変換器26から出りされるアノ−[1グ′市圧信
号は時間の経過とともに階段状に変化するものとなるた
め、そのアナログ電圧(8号−イ七ローへ′スフィルり
27に通すこ、ヒ(こよlJ、ド(9段状に変化するア
ナログ電圧信号における各段間がほぼ直線状どなるよう
にその変化をなた1゛)かにする。
このような変調信号発生回路2にあって、本発明では、
クロック回路21を、第7図に示すように、周波数fc
のクロック信号を発するタロツク発振器(水晶発振器)
211と、そのクロック周波数fcを1/Nに分周する
N値の設定変更か可能な分周器:212とによって構成
するようにしているえ、 ぞし1て、例えは、図示し2ない操作部から入力された
距離分解能の選択指令に応して、または演算制御回路1
4が読み込んだ車両の走行速度からY・めプログラフさ
れた制御内容にしたがって、演算制御回路14から分周
器212にその分周値Nを決定する制御データDATA
 1が与えられて、分周器212における分周値Nが所
定に設定されるようにする。
したがって、このように分周器212における分周値N
が変えIE、れることによって、ROM24から周波数
データを読み出す際の読出し2周期が可変に制御さ、1
12、それにより変調周波数f mが任意に変えられる
ことになる。
また1周波数偏移幅Δfを変化さぜるため、本発明では
、第5図に示すように、三角波の変調bj″、+SI’
11を時間軸方同番−等分割した。どきの名分側点にお
ける周波数データfO,fl、f3.  が1′・め登
録されたメモ1ノから周波数データを順次読み出L2、
その読み出さ扛た周波数デ・−タを1)・A変換し、て
アナログ電圧信号に変換し、たうえて、そのアナログ電
圧信号をローパスフィルタに通すことにより三角波によ
る変調信号を再Ztさせる手段をどり、メモリから周波
数千−夕を読み出す際に、その読出し、のアドレス範囲
を変えるようにしている。
11体的には、第6図に示す変調信号発生回路2におけ
ろアトL/スカウンタ2:3を、第8図に示すように、
入力タロツクCK、(この場合はタイミング信号発生回
路22から発せら1するタイミンク信号)を計数するカ
ウンタ231と、そのカウン!−値が設定された値に達
したときにカウンタ231にリセッ1〜信号RESET
をIj、える−数構出回路23:2どかIコ〕なるN進
カリンク構成とし、その−数構出回路232における設
定値を演算制御回路14の制御下において可変にするこ
とができるようにしている5、 例えば、図示しない操作部から入力され、た距曜分解能
の選択指令に応じて、または演算制御回路14が読み込
んだ車両の走行速度からT・めプログラフされた制御内
容にしたがって、演算制御回路14から一致検出回路2
32にN准の制御データD ATA、2か与えらA1て
、−数回路232におけるN進のカウンI〜値が所定に
設定される。
また、スペクトう11分析データ群のデータ数r1を変
化させるため、本発明では、第1図の構成にあって、受
信帯域幅Rを変化させるとと13演算制御回路14がA
−D変換器13から検波信号のデータを逐次取り込んで
スペク1−ラム分析のデータ群を得るに際して、演算制
御回路14.1.:おけるブタ取込数を可変にするよう
にしている。
演算制御回路14では、検波信号のデータの取込みが反
復動作なので、プログラム上でデータ髪1【〕 取り込む一連の命令を繰返す際の回数をカーノ〉・1−
して、それが11回に達したときにそのテ0−夕の取込
みを終了するようにしている。
したがって、図示しない操作部からの人力操作によって
、演算制御回路14におりるデータを取り込む一連の命
令を繰返す際の回数11を任意に設定するようにすれば
、検波信号のデータの取込数を可変にすることができる
ようになる。。
勤−撃 以」−1本発明によるF M −CWレーダ装置にあっ
ては、スベク1−ラム分析による周波数測定方式をとる
場合、スペク1−ラム分析の周波数分解能。
変調信号の周波数、変調信号の周波数偏移の3つの要素
のうちの少なくとも1つの要素を可変にする手段をどる
ことにより、またスペク1へラム分析データ群のデータ
数を・可変にする1段をとることにより、物標との間の
距離を求める際の距離分解能、最大測定距離、スベク1
−ラム分析処理時間を任意に可変にし7て、それにより
FM−CWレーダWtWを搭載する車両の走行速度なと
の使用状況に適応しまたレーダ性能をもって物標どの間
の距離を求めることができるという優れた利点を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるF M −CWレーダ装置IIの
基本・・1な構成例を示すブロック図、第2図はFMC
Wレーダ装置にJ′7ける送、受信信号の特性図、第3
図はFlvl−CWレーダ装置における物標との間の距
離に比例した受信周波数の検波電圧およびスベク1へラ
ム分析による受信帯域を示す特性図、第4図は本発明に
よるF M −CWレーダ装置における帯域フィルタ部
分のJL体的な構成例な示すブロック図、第5図は三角
波による変調信吐を時間軸方向に等分割し、たときの各
分割点に対する周波数を示す特性図、第6図は本発明に
よるFM−CWレーダ装置に才9ける変調信号発生回路
の具体的な構成例を示すブロック図、第7図は本発明に
よるF M −CWレーダ装置の変調m号発牛回路1.
3おけるクロyり回路の構成例を示すブロック図、第8
図は本発明によるI・’ M−c Wレータ装「1′の
変調(II¥)発生回路におけるア1ヘトスカウンタの
構成例を示4フロック図である7 1 周波数変調部 2・変調信号発生回路 :)発振器
 4 電り分配器 5 サーギコ1.・−タロ、8 ミ
キサ 7 ・111f置増幅器 9,11 増幅器 1
0. 101〜1. On  −帯域フィルタ:2 検
波器 13・A−に)変換器 1・1 演算制御回路 
+5−D−A変換器 1(3局部発振器21・・クロッ
ク回路 :2:2 ・タイミンクイ、(ぢ発イ1回路 
2:3・71−レスカウンタ 24− ROM:′25
 ラッチ回路 、16−1’)・A変換器 、270−
へスフィルタ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基本周波数の信号を変調信号にしたがって周波数変
    調させた送信信号と、物標からの反射波による受信信号
    とを混合し、それによって得られる送、受信信号間の周
    波数差にしたがう信号の周波数をスペクトラム分析によ
    って求めるようにしたFM−CWレーダ装置において、
    スペクトラム分析の周波数分解能を可変にする手段をと
    るようにしたことを特徴とするFM−CWレーダ装置。 2、送信信号と受信信号とを混合することにより得られ
    る送、受信信号間の周波数差にしたがう信号を、ミキサ
    において周波数が可変にされる局部発振周波数信号と混
    合させて、そのミキサの出力信号を帯域フィルタに通し
    たうえで検波することにより得られる検波信号のデータ
    群のなかから、検波信号のピークが得られたときの対応
    する局部発振周波数をわり出して、前記送、受信信号間
    の周波数差にしたがう信号の周波数を求めるスペクトラ
    ム分析手段をとり、前記帯域フィルタの通過帯域幅を変
    えることによってスペクトラム分析の周波数分解能を可
    変にす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−CWレーダ装置。 3、基本周波数の信号を変調信号にしたがって周波数変
    調させた送信信号と、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り得られる送、受信信号間の周波
    数差にしたがう信号の周波数をスペクトラム分析によっ
    て求めるようにしたFM−CWレーダ装置において、変
    調信号の周波数を可変にする手段をとるようにしたこと
    を特徴とするFM−CWレーダ装置。 4、変調信号を時間軸方向に等分割したときの各分割点
    における周波数データが予め登録されたメモリから周波
    数データを順次読み出し、その読み出された周波数デー
    タを逐次D・A変換したうえでローパスフィルタに通す
    ことにより変調信号を再生させる手段をとり、前記メモ
    リからの周波数データの読出し周期を変えることによっ
    て変調信号の周波数を可変にするようにしたことを特徴
    とする前記第3項の記載によるFM−CWレーダ装置。 5、メモリから周波数データを順次読み出すアドレスカ
    ウンタに与えるクロック信号の周期を分周器によって可
    変にすることにより、メモリからの周波数データの読出
    し周期を変えるようにしたことを特徴とする前記第4項
    の記載によるFM−CWレーダ装置。 6、基本周波数の信号を変調信号にしたがって周波数変
    調させた送信信号と、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り得られる送、受信信号間の周波
    数差にしたがう信号の周波数をスペクトラム分析によっ
    て求めるようにしたFM−CWレーダ装置において、変
    調信号の周波数偏移幅を可変にする手段をとるようにし
    たことを特徴とするFM−CWレーダ装置。 7、変調信号を時間軸方向に等分割したときの各分割点
    における周波数データが予め登録されたメモリから周波
    数データを順次読み出し、その読み出された周波数デー
    タを逐次D・A変換したうえでローパスフィルタに通す
    ことにより変調信号を再生させる手段をとり、前記メモ
    リからの周波数データの読出しのアドレス範囲を変える
    ことによって変調信号の周波数偏移幅を可変にするよう
    にしたことを特徴とする前記第5項の記載によるFM−
    CWレーダ装置。 8、クロック信号に応じてメモリから周波数データを順
    次読み出すアドレスカウンタにN進カウンタを用いて、
    そのカウンタのN進設定値を可変にすることにより、メ
    モリからの周波数データ読出しのアドレス範囲を変える
    ようにしたことを特徴とする前記第7項の記載によるF
    M−CWレーダ装置。 9、基本周波数の信号を変調信号にしたがって周波数変
    調させた送信信号と、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り得られる送、受信信号間の周波
    数差にしたがう信号の周波数をスペクトラム分析によっ
    て求めるようにしたFM−CWレーダ装置において、ス
    ペクトラム分析データ群のデータ数を可変にする手段を
    とるようにしたことを特徴とするFM−CWレーダ装置
    。 10、送信信号と受信信号とを混合することにより得ら
    れる送、受信信号間の周波数差にしたがう信号を、ミキ
    サにおいて周波数が可変にされる局部発振周波数信号と
    混合させて、そのミキサの出力信号を帯域フィルタに通
    したうえで検波することにより得られる検波信号のデー
    タ群のなかから、検波信号のピークが得られたときの対
    応する局部発振周波数をわり出して、前記送、受信信号
    間の周波数差にしたがう信号の周波数を求めるスペクト
    ラム分析手段をとり、検波信号のデータ群のなかから検
    波信号のピークを求めるときのデータ取込数を可変にし
    たことを特徴とする前記第9項の記載によるFM−CW
    レーダ装置。
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