JP2010078364A - Radar apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信波に対する反射波に基づいて反射物を検出するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that detects a reflection object based on a reflected wave with respect to a transmission wave.
従来、例えば送信波としてレーザを照射して反射波を受信し、送信波を照射してから反射波を受信するまでの時間に基づき、反射物との距離を測定するレーダ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1では、太陽光、蛍光灯等の外光の影響を受けずに反射物からの反射光を受光したことを判断するために、外光の受光値に応じてスレッシュ値を可変に調整している。
ところで、レーザに限らず反射物を検出するために送信した送信波に対する反射波は、あらゆる距離から反射されて受信される。このような反射波の中には、以下に示すような不要な物も含まれている。
(1)送信波を照射するときに発生するノイズ。
(2)車両にレーダ装置が搭載される場合に、すぐ前の車両が跳ね上げる水しぶきの反射波。
(3)検出したい距離範囲が決まっている場合に、それ以外の距離範囲の反射物からの反射波。
By the way, not only a laser but the reflected wave with respect to the transmitted wave transmitted in order to detect a reflecting material is reflected and received from every distance. Such reflected waves include unnecessary objects as shown below.
(1) Noise generated when a transmission wave is irradiated.
(2) When the radar device is mounted on the vehicle, a reflected wave of splashing splashed by the immediately preceding vehicle.
(3) When the distance range to be detected is determined, the reflected wave from the reflector in the other distance range.
しかしながら、前述した特許文献1では、外光の受光値に応じてスレッシュ値を可変に調整するものの、スレッシュ値を一律に調整している。その結果、上記のような不要な反射波と、検出したい有効な反射波との選別ができないという問題がある。
However, in
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、設定された距離範囲の反射物を検出するレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus that detects a reflector within a set distance range.
請求項1から6に記載の発明によると、送信波に対して反射物が反射する反射波を受信部が受信し、反射波の強度に応じて受信部が出力する受信信号のうち、設定された距離範囲から反射された反射波の受信信号を有効信号として信号選択手段が選択する。そして、信号選択手段が選択する有効信号に基づいて検出手段は反射物を検出する。 According to the first to sixth aspects of the present invention, the reception unit receives the reflected wave reflected by the reflecting object with respect to the transmission wave, and is set out of the reception signals output by the reception unit according to the intensity of the reflected wave. The signal selection means selects the received signal of the reflected wave reflected from the selected distance range as an effective signal. Then, based on the effective signal selected by the signal selection means, the detection means detects the reflecting object.
これにより、設定された距離範囲からの有効信号に基づいて反射物を検出できるので、設定された距離範囲の外からの受信信号に対して、検出手段は反射物の検出処理を実施する必要がない。その結果、反射物の検出処理に要する時間を短縮できる。また、設定された距離範囲の外からの受信信号を処理して反射物を誤検出することを防止できる。 As a result, the reflecting object can be detected based on the effective signal from the set distance range, and therefore the detection means needs to perform the reflecting object detection process on the received signal from outside the set distance range. Absent. As a result, the time required for the reflection detection process can be shortened. Further, it is possible to prevent erroneous detection of a reflected object by processing a received signal from outside the set distance range.
請求項2に記載の発明によると、検出手段は、送信部が送信波を照射してから有効信号において反射物に相当する箇所までの時間に基づいて反射物までの距離を算出する。
これにより、設定された距離範囲の外からの受信信号に対して、検出手段は反射物までの距離の算出処理を実施する必要がない。その結果、反射物までの距離の算出処理に要する時間を短縮できる。
According to the second aspect of the present invention, the detecting means calculates the distance to the reflecting object based on the time from the transmission unit emitting the transmission wave to the location corresponding to the reflecting object in the effective signal.
This eliminates the need for the detection means to calculate the distance to the reflecting object for a received signal from outside the set distance range. As a result, the time required for calculating the distance to the reflecting object can be shortened.
請求項3に記載の発明によると、AD変換手段は受信部が出力する受信信号をデジタル信号に変換し、信号選択手段は、AD変換手段が変換するデジタル信号のうち、設定された距離範囲から反射された反射波のデジタル信号を有効信号として選択する。 According to the third aspect of the present invention, the AD conversion unit converts the reception signal output from the reception unit into a digital signal, and the signal selection unit selects the digital signal converted by the AD conversion unit from a set distance range. The reflected reflected wave digital signal is selected as an effective signal.
このように、受信信号をデジタル信号に変換することにより、受信信号に対する信号処理が容易になる。
請求項4に記載の発明によると、AD変換手段がAD変換するサンプリングポイント毎に距離範囲に応じて設定された有効信号値を有効信号値記憶手段に記憶しておき、信号選択手段は、AD変換手段が出力するデジタル信号と有効信号値とをサンプリングポイント毎に比較し、AD変換手段が出力するデジタル信号のうち有効信号値よりも大きいデジタル信号を、距離範囲から反射された反射波の有効信号として選択する。
Thus, by converting the received signal into a digital signal, signal processing on the received signal is facilitated.
According to the fourth aspect of the present invention, the effective signal value set in accordance with the distance range is stored in the effective signal value storage unit for each sampling point that the AD conversion unit performs AD conversion. The digital signal output from the conversion means and the effective signal value are compared at each sampling point, and the digital signal larger than the effective signal value among the digital signals output from the AD conversion means is reflected on the effective reflected wave from the distance range. Select as signal.
このように、受信信号をデジタル信号に変換するサンプリングポイント毎にデジタル信号と有効信号値とを比較して有効信号を選択するので、有効信号を選択するための距離範囲および有効信号値の設定自由度が高くなる。 In this way, since the effective signal is selected by comparing the digital signal with the effective signal value at each sampling point for converting the received signal into a digital signal, the distance range and the effective signal value for selecting the effective signal can be freely set. The degree becomes higher.
ところで、受信信号をデジタル信号に変換するサンプリングポイント毎にデジタル信号と有効信号値とを比較し、有効信号値よりも大きいデジタル信号を有効信号として選択する場合、有効信号値以下のデジタル信号は無効信号となる。その結果、反射物に相当するピーク領域を形成するデジタル信号のうち有効信号値以下の部分は除去される。すると、有効信号値以下の部分を除去された有効信号が形成するピーク領域の形状が、有効信号値以下の部分を除去される前のピーク領域の形状と大きく異なる場合がある。このようにピーク領域の形状が変化すると、ピーク領域のピーク位置が正しい元の位置からずれことがある。ピーク位置は反射物の位置に相当するので、ピーク位置がずれると反射物の位置を高精度に検出できない恐れがある。 By the way, when the digital signal is compared with the valid signal value at each sampling point for converting the received signal into a digital signal and a digital signal larger than the valid signal value is selected as the valid signal, the digital signal below the valid signal value is invalid. Signal. As a result, a portion below the effective signal value is removed from the digital signal forming the peak region corresponding to the reflector. Then, the shape of the peak region formed by the effective signal from which the portion below the effective signal value is formed may be significantly different from the shape of the peak region before the portion below the effective signal value is removed. When the shape of the peak region changes in this way, the peak position of the peak region may deviate from the correct original position. Since the peak position corresponds to the position of the reflector, the position of the reflector may not be detected with high accuracy if the peak position is shifted.
そこで、請求項5に記載の発明によると、ピーク抽出手段は、AD変換手段が出力するデジタル信号のうち所定のピーク閾値よりも連続して大きい信号グループをピーク領域として抽出し、有効信号値記憶手段は、AD変換手段がAD変換するサンプリングポイント毎に距離範囲に応じて設定された有効信号値を記憶している。そして、信号選択手段は、ピーク抽出手段により抽出されたピーク領域のうち有効信号値よりも大きいデジタル信号を有するピーク領域の全デジタル信号を有効信号として選択する。
Therefore, according to the invention described in
これにより、ピーク抽出手段により抽出されたピーク領域のうち有効信号値よりも大きいデジタル信号を有するピーク領域のデジタル信号は、有効信号値以下の部分も含めて有効信号として選択される。その結果、信号選択手段により選択されたピーク領域の形状は、ピーク抽出手段により選択されたときの形状と同じである。したがって、ピーク領域のピーク位置に基づいて反射物の位置を高精度に検出できる。 Thereby, the digital signal of the peak area which has a digital signal larger than an effective signal value among the peak areas extracted by the peak extracting means is selected as an effective signal including a portion below the effective signal value. As a result, the shape of the peak region selected by the signal selection means is the same as the shape when selected by the peak extraction means. Therefore, the position of the reflector can be detected with high accuracy based on the peak position of the peak region.
請求項6に記載の発明によると、請求項5に記載の発明において信号選択手段により選択されたピーク領域のピーク位置をピーク位置推定手段が推定し、検出手段は、送信部が送信波を照射してからピーク位置までの時間に基づいて反射物までの距離を算出する。
According to the invention described in
これにより、高精度に推定されたピーク位置に基づき、送信波を照射してからピーク位置までの時間に基づいて反射物までの距離を高精度に検出できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
Thereby, based on the peak position estimated with high accuracy, the distance to the reflector can be detected with high accuracy based on the time from irradiation of the transmission wave to the peak position.
The functions of the plurality of means provided in the present invention are realized by hardware resources whose functions are specified by the configuration itself, hardware resources whose functions are specified by a program, or a combination thereof. The functions of the plurality of means are not limited to those realized by hardware resources that are physically independent of each other.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図1に、本実施形態のレーダ装置10を示す。
(レーダ装置10)
レーダ装置10は、CPU20、発光回路22、受光回路24、外部情報出力回路26、AD変換器30、距離計測手段40等から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
(Radar device 10)
The
CPU20は、図示しない記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することにより、発光回路22および受光回路24を制御するとともに、距離計測手段40から出力される反射物までの距離情報を外部情報出力回路26から外部の他のECU等に出力する。
The
送信部としての発光回路22は、レーザダイオード、発光レンズ、スキャナ等から構成されている。レーザダイオードはCPU20からの駆動信号により駆動され、発光レンズおよびスキャナを介して送信波としてレーザを照射する。スキャナは例えばポリゴンミラーにより構成されている。ポリゴンミラーがCPU20からの駆動信号に応じて回転することにより、レーザダイオードが照射するレーザは所定の角度範囲を走査する。
The
受信部としての受光回路24は、集光レンズとフォトダイオード等の受光素子とから構成されている。集光レンズは、反射物が反射する反射波であるレーザを集光する。受光素子は、集光されたレーザの強度に応じた電圧信号を受信信号として出力する。
The light receiving
AD変換手段としてのAD変換器30は、受光回路24から出力される受信信号を、一定のサンプリング周波数、例えば160[MHz]でサンプリングしてデジタル信号に変換する。160[MHz]のサンプリング周波数では、サンプリング周期は6.25[ns]、サンプリング距離単位は0.9375[m]となる。このように短い周期でサンプリングするため、AD変換器30として、高速で動作するパイプライン方式のAD変換器が使用されている。
The
また、AD変換器30によるサンプリング数は、レーダ装置10が計測する最大距離によって決定される。計測最大距離をX[m]とすると、前述したようにサンプリング周波数が160[MHz]でサンプリング距離単位が0.9375[m]の場合、X/0.9375回のサンプリング数になる。
Further, the number of samplings by the
AD変換器30は、発光回路22からレーザ照射を開始してからX/0.9375回サンプリングするとAD変換を停止し、次回のレーザ照射でAD変換を開始する。あるいは、AD変換器30はサンプリングを停止せずにAD変換を継続し、距離計測手段40は、1回の計測処理毎にX/0.9375個のデータをAD変換器30から読み出すとデータの読み出しを停止してもよい。
The
図3に、受光回路24から出力される受信信号をAD変換したデジタル信号列100の一例を示す。AD変換器30がサンプリング周期毎に出力するデジタル信号には、サンプリングの順番にしたがい、つまりレーザを照射してからの時間経過にしたがいサンプリング番号が付される。
FIG. 3 shows an example of a
距離計測手段40は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)で実現されている。図2に、距離計測手段40の構成をブロック図で示す。
ピーク閾値算出手段42は、後述するピーク抽出手段44がピーク領域を抽出するときにピーク領域か否かを判定するためのピーク閾値を算出する。
The distance measuring means 40 is realized by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array). FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the distance measuring means 40.
The peak threshold value calculation means 42 calculates a peak threshold value for determining whether or not the peak area is a peak area when the peak extraction means 44 described later extracts the peak area.
ところで、受光回路24からAD変換器30が入力する受信信号がACカップリングされている場合、受光回路24が反射波を受光しない場合にはAD変換器30の出力は理想的には0になる。しかしながら、実際には、0を中心としたランダムノイズが発生する。このランダムノイズを除去するために、(ランダムノイズの平均値×係数)を閾値とすることが考えられる。ランダムノイズの平均値は、発光回路22がレーザを照射していない状態で、AD変換器30がサンプリングして出力するデジタル信号の出力値を所定数加算し、所定数で割った値を使用する。ピーク閾値算出手段42は、発光回路22がレーザを照射していない状態でランダムノイズの平均値の算出を、例えば数秒毎の一定周期で実施し、(ランダムノイズの平均値×係数)をピーク閾値として出力する。ピーク閾値は、次の算出周期になるまでの間は変化せず、同じ値が出力される。そして、算出周期においてランダムノイズの大きさが変化すると、ピーク閾値の大きさも変化する。
By the way, when the reception signal input from the
ランダムノイズの平均値を算出するときのデジタル信号の出力値を加算する所定数、ならびにランダムノイズの平均値との積を求める係数をCPU20により適切な値に変更できる構成であることが望ましい。
It is desirable that the
ピーク抽出手段44は、AD変換器30でAD変換されたデジタル信号から、ピーク閾値算出手段42で算出されたピーク閾値よりも連続して大きいデジタル信号のグループをそれぞれピーク領域として抽出する。ピーク領域抽出前の図4の上段のデジタル信号列100と、ピーク領域抽出後の図4の下段のデジタル信号列110とが示すように、ピーク抽出手段44は、ピーク領域として抽出されたデジタル信号の信号値はそのままにし、ピーク閾値以下のデジタル信号の信号値は0にする。
The
ピーク抽出手段44は、図4の下段に示すように、抽出したピーク領域にピーク番号をそれぞれ付す。ピーク番号は、ピーク領域を構成するデジタル信号のサンプリング番号に対してそれぞれ付されている。例えば、図5に示すように、ピーク番号1のピーク領域を構成する1点鎖線で囲まれた3個のデジタル信号、ピーク番号2のピーク領域を構成する1点鎖線で囲まれた4個のデジタル信号、ピーク番号3のピーク領域を構成する1点鎖線で囲まれた5個のデジタル信号、ピーク番号4のピーク領域を構成する1点鎖線で囲まれた1個のデジタル信号、ピーク番号5のピーク領域を構成する1点鎖線で囲まれた11個のデジタル信号のサンプリング番号に対して、それぞれピーク番号1、2、3、4、5が付される。一方、ピーク抽出手段44は、ピーク閾値以下のデジタル信号の信号値を0にするとともに、各デジタル信号のサンプリング番号に対してピーク番号として0を付す。
As shown in the lower part of FIG. 4, the
ピーク領域として抽出されたデジタル信号の信号値はそのままにし、ピーク閾値以下のデジタル信号の信号値は0にしたピーク波形結果と、AD変換器30でAD変換されたデジタル信号のサンプリング番号毎にピーク番号を付したピーク番号結果とは、ピーク抽出手段44から同期して出力される。そして、ピーク波形結果はサンプリング番号毎にピーク波形記録RAM52に記録され、ピーク番号結果はサンプリング番号毎にピーク番号記録RAM54に記録される。
The signal value of the digital signal extracted as the peak area is left as it is, and the peak value is obtained for the peak waveform result when the signal value of the digital signal equal to or lower than the peak threshold is 0 and the sampling number of the digital signal AD-converted by the
ここで、ピーク抽出手段44の出力データ例を図6に示す。図6の6列はそれぞれ3段で構成されている。各列の上段は0から始まるサンプリング番号を表している。尚、図6では、サンプリング番号を一部省略している。各列の中段は、ピーク領域として抽出されたデジタル信号の信号値はそのままにし、ピーク閾値以下のデジタル信号の信号値は0にした結果を示している。中段の括弧内は0にする前の信号値を表している。図6では、ピーク閾値の値を200にしている。各列の下段は、ピーク領域のピーク番号を示している。ピーク波形記録RAM52には各列の上段(サンプリング番号)と中段(信号値)とが対応づけて記録されており、ピーク番号記録RAM54には各列の上段(サンプリング番号)と下段(ピーク番号)とが対応づけて記録されている。
Here, an example of output data of the peak extraction means 44 is shown in FIG. Each of the six columns in FIG. 6 is composed of three stages. The upper part of each column represents the sampling number starting from 0. In FIG. 6, some sampling numbers are omitted. The middle row of each column shows the result of leaving the signal value of the digital signal extracted as the peak region as it is and setting the signal value of the digital signal below the peak threshold to 0. The parentheses in the middle row represent signal values before being set to zero. In FIG. 6, the peak threshold value is set to 200. The lower part of each column indicates the peak number of the peak region. In the peak
RAM出力制御手段50は、ピーク波形記録RAM52およびピーク番号記録RAM54への記録が終了すると、ピーク波形記録RAM52とピーク番号記録RAM54とマップDPRAM56とに記録されているデータを同期して出力させる。
When the recording into the peak
有効信号値記憶手段としてのマップDPRAM56には、サンプリング番号毎に有効信号値としてマップデータが記録されている。マップDPRAM56に記録されているマップデータは、外部書換え手段としてのパーソナルコンピュータ(PC)等で自由に変更できる。
In the
信号選択手段としてのマップ比較手段60は、ピーク波形記録RAM52とピーク番号記録RAM54とマップDPRAM56から同期して出力されるデータを入力する。そして、マップ比較手段60は、ピーク波形記録RAM52およびピーク番号記録RAM54に記録されているデータのうち、0以外のピーク番号を有するピーク領域を構成するデジタル信号の信号値と、このデジタル信号のサンプル番号に対応するマップDPRAM56のフィルタリング用のマップデータとを比較する。
The map comparison means 60 as the signal selection means inputs data output in synchronization from the peak
マップ比較手段60は、各ピーク領域を構成するデジタル信号の1個でも信号値が対応するサンプリング番号のマップデータよりも大きいと、そのピーク領域を有効ピーク領域と判断し、有効ピーク領域を構成する全デジタル信号を有効信号として選択する。そして、マップ比較手段60は、有効信号として選択したデジタル信号のサンプリング番号とピーク番号とを有効ピーク番号記録RAM62に記録する。
If at least one of the digital signals constituting each peak area has a signal value larger than the map data of the corresponding sampling number, the
一方、マップ比較手段60は、各ピーク領域を構成する全てのデジタル信号の信号値が対応するサンプリング番号のマップデータ以下の場合には、そのピーク領域を無効ピーク領域と判断し、無効ピーク領域を構成する全デジタル信号のサンプリング番号に対してピーク番号として0を付す。そして、マップ比較手段60は、無効ピーク領域を構成する全デジタル信号のサンプリング番号とピーク番号0とを有効ピーク番号記録RAM62に記録する。
On the other hand, if the signal values of all the digital signals constituting each peak area are equal to or less than the map data of the corresponding sampling number, the map comparison means 60 determines that the peak area is an invalid peak area, and determines the invalid peak area as the invalid peak area. 0 is added as a peak number to the sampling number of all digital signals to be configured. Then, the map comparison means 60 records the sampling number and
また、マップ比較手段60は、マップデータと比較する前に信号値が0であり、ピーク番号として0が付されているデジタル信号に対しては、対応するサンプリング番号とピーク番号0とを有効ピーク番号記録RAM62に記録する。
Further, the map comparison means 60 sets the corresponding sampling number and
例えば、図7では、マップ比較手段60は、サンプリング番号毎に設定されたマップデータ120と、ピーク領域として抽出されたデジタル信号列110のピーク領域を構成するデジタル信号とを比較する。そして、マップ比較手段60は、ピーク番号1〜4のピーク領域を削除し、ピーク番号5〜12のピーク領域を有効ピーク領域とする。図7のマップデータ120は、レーダ装置10から近い受信信号を除去するように設定されている。したがって、例えば、発光回路22からレーザを照射するときに発生するノイズ、ならびにすぐ前の車両が跳ね上げる水しぶきからの反射波の受信信号を除去できる。
For example, in FIG. 7, the map comparison means 60 compares the
図8では、マップ比較手段60は、サンプリング番号毎に設定された他のマップデータ130と、ピーク領域として抽出されたデジタル信号列110のピーク領域を構成するデジタル信号とを比較する。そして、ピーク番号1〜5およびピーク番号10〜12のピーク領域を削除し、ピーク番号6〜9のピーク領域を有効ピーク領域とする。図8のマップデータ130は、レーダ装置10から近い受信信号および遠い受信信号を除去し、その間の中間距離範囲の受信信号を有効とするように設定されている。
In FIG. 8, the map comparison means 60 compares the
本実施形態では、サンプリング番号毎にマップデータが設定されているので、有効信号から構成される有効ピーク領域を選択するための距離範囲および有効信号値の設定自由度が高い。 In the present embodiment, since map data is set for each sampling number, the distance range for selecting an effective peak region composed of effective signals and the degree of freedom in setting effective signal values are high.
計測最大距離内の全てのサンプリング要素に対してマップ比較手段60の処理が終了し、有効ピーク番号記録RAM62にサンプリング番号と有効ピーク領域のピーク番号とが記録されると、RAM出力制御手段50は、ピーク波形記録RAM52と有効ピーク番号記録RAM62とに対して記録データを同期して出力させる。ピーク波形記録RAM52は、マップ比較手段60に対して出力したデータと同じデータを出力する。
When the processing of the map comparison means 60 is completed for all sampling elements within the maximum measurement distance and the sampling number and the peak number of the effective peak area are recorded in the effective peak
ここで、本実施形態では、AD変換器30から出力されたデジタル信号からピーク閾値よりも連続して大きいデジタル信号のグループをそれぞれピーク領域として抽出してから、フィルタリング用のマップデータでピーク領域から有効ピーク領域を抽出した。AD変換器30が出力するデジタル信号から直接有効ピーク領域を抽出しない理由を次に説明する。
Here, in the present embodiment, a group of digital signals that are continuously larger than the peak threshold is extracted from the digital signal output from the
図9の(A)に示すように、ピーク領域が抽出されていないデジタル信号列140の信号値とマップデータ150とをサンプリング番号毎に比較する場合、マップデータ150よりも大きい信号値のデジタル信号は有効であり、マップデータ150以下の信号値のデジタル信号は無効であると判定される。つまり、図9の(A)のデジタル信号列140において、マップデータ150よりも大きい3個のデジタル信号だけが有効ピーク領域を構成する有効信号として抽出され、他のデジタル信号は無効信号として信号値を0に設定される。
As shown in FIG. 9A, when comparing the signal value of the
すると、図9の(B)に示すように3個のデジタル信号で有効ピーク領域を構成することになるので、図9の(A)においてピーク領域に相当する形状と大きく異なるピーク領域を抽出することになる。このような図9の(B)に示すピーク領域からピーク位置を推定すると、図9の(A)のピーク領域から推定されるピーク位置からずれる恐れがある。 Then, as shown in FIG. 9B, an effective peak region is formed by three digital signals, so that a peak region that is significantly different from the shape corresponding to the peak region is extracted in FIG. It will be. If the peak position is estimated from such a peak region shown in FIG. 9B, there is a risk of deviation from the peak position estimated from the peak region in FIG.
ピーク位置がずれると、発光回路22からレーザ照射を開始してからピーク位置までに要する時間がずれる。そして、反射物までの距離は、レーザ照射を開始してから反射物に相当するピーク位置までの時間と光速とから次式(1)で算出される。これにより、ピーク位置がずれると、レーザ照射を開始してからピーク位置までの時間がずれるので、反射物までの距離に誤差が生じる。
When the peak position is shifted, the time required from the start of laser irradiation from the
距離=光速×時間/2 ・・・(1)
これに対し、本実施形態のように、AD変換器30が出力するデジタル信号からピーク閾値よりも連続して大きいデジタル信号のグループをそれぞれピーク領域として抽出しておけば、ピーク領域単位で処理ができる。これにより、抽出されたピーク領域からマップデータよりも大きい有効ピーク領域を抽出するときに、デジタル信号単位ではなくピーク領域単位で有効ピーク領域を抽出できる。ピーク領域単位で抽出された有効ピーク領域の形状は、有効ピーク領域として抽出される前のピーク領域の形状と同一である。その結果、反射物に相当するピーク位置を有効ピーク領域から高精度に推定し、レーザ照射を開始してからピーク位置までの時間を高精度に推定できるので、反射物までの距離を高精度に算出できる。
Distance = speed of light × time / 2 (1)
On the other hand, if a group of digital signals continuously larger than the peak threshold value is extracted as a peak area from the digital signal output from the
検出手段およびピーク位置推定手段としての距離算出手段64は、ピーク波形記録RAM52および有効ピーク番号記録RAM62から出力されるデータに基づいて有効ピーク領域のピーク位置を推定し、反射物までの距離を式(1)から算出して計測する。まず、距離算出手段64によるピーク位置の推定方法について図10に基づいて説明する。
The distance calculation means 64 as the detection means and the peak position estimation means estimates the peak position of the effective peak area based on the data output from the peak
図10に示す有効ピーク領域160においてデジタル信号の最大信号値をamaxとすると、次式(2)で算出されるAの値を上下に挟むデジタル信号は、有効ピーク領域160のピーク位置の前後にそれぞれ一組存在する。距離算出手段64は、有効ピーク領域160を構成するデジタル信号と式(2)で算出したAを順次比較して該当するデジタル信号の組を求める。尚、ピーク領域の波形の特性から、式(2)の係数kは、例えば0.5≦k≦0.7の範囲に設定される。
If the maximum signal value of the digital signal in the
A=amax×k(0<k<1) ・・・(2)
図10において、(t1、a1)と(t2、a2)、(t3、a3)と(t4、a4)が、Aの値を上下に挟むデジタル信号の組である。tx(x=1、2、3、4)は発光回路22がレーザを照射してからAD変換器30によるサンプリングポイントまでの時間であり、サンプリング周期の整数倍の値である。ax(x=1、2、3、4)は、時間txにおけるデジタル信号の信号値を表している。
A = amax × k (0 <k <1) (2)
In FIG. 10, (t1, a1) and (t2, a2), (t3, a3) and (t4, a4) are a set of digital signals sandwiching the value of A up and down. tx (x = 1, 2, 3, 4) is the time from when the
各組の2点を結ぶ直線がA=amax×kで表す信号値と交わる時間をそれぞれT1、T2とし、サンプリング周期をΔtとすると、直線の交点を求める方程式から、T1、T2は次式(3)、(4)で算出される。 When the time when the straight line connecting the two points of each set intersects with the signal value represented by A = amax × k is T1 and T2, respectively, and the sampling period is Δt, T1 and T2 are expressed by the following equation ( 3) and (4).
T1=(A−a1)×Δt/(a2−a1)+t1 ・・・(3)
T2=(a3−A)×Δt/(a3−a4)+t3 ・・・(4)
そして、有効ピーク領域160のピーク位置に相当する時間Tpは、次式(5)で算出される。
T1 = (A−a1) × Δt / (a2−a1) + t1 (3)
T2 = (a3-A) × Δt / (a3-a4) + t3 (4)
The time Tp corresponding to the peak position of the
Tp=(T1+T2)/2 ・・・(5)
距離算出手段64は、このように各有効ピーク領域のピーク位置に相当する時間Tpを算出し、反射物までの距離を式(1)から算出する。このように時間Tpを算出し有効ピーク領域のピーク位置を推定するのは、サンプリングポイントが必ずしも有効ピーク領域のピーク位置にならないからである。
Tp = (T1 + T2) / 2 (5)
The
尚、ピーク領域のピーク位置の推定は上記方法に限るものではない。例えば、ピーク領域を構成するデジタル信号の重心位置をピーク位置と推定してもよい。
距離算出手段64が算出した反射物までの距離は、バス経由でCPU20に出力される。CPU20は、反射物までの距離を外部情報出力回路26を介してレーダ装置10の外部に出力する。
The estimation of the peak position of the peak region is not limited to the above method. For example, the position of the center of gravity of the digital signal constituting the peak area may be estimated as the peak position.
The distance to the reflecting object calculated by the distance calculating means 64 is output to the
CPU20は、距離算出手段64が算出した反射物までの距離をレーダ装置10の外部に出力すると、発光回路22を制御して次のレーザを照射させる。そして、距離計測手段40は、上記と同一の処理により、受光回路24が出力しAD変換器30がAD変換した受信信号のデジタル信号に基づいて、設定された距離範囲に存在する反射物までの距離を計測する。
When the
以上説明した上記実施形態では、設定された距離範囲に基づいてサンプリングポイント毎にマップデータを設定し、ピーク抽出手段44により抽出されたピーク領域から、マップデータよりも大きいデジタルデータを有するピーク領域を有効ピーク領域として選択した。これにより、設定された距離範囲の外のデジタルデータに対して反射物までの距離の計測処理を実施せず、設定された距離範囲の反射物までの距離の計測処理だけを実施する。その結果、不要な反射物に対する距離の計測処理を排除できるので、距離の計測処理に要する時間を短縮できる。また、設定された距離範囲の外のデジタル信号を処理して反射物を誤検出することを防止できる。
In the above-described embodiment, map data is set for each sampling point based on the set distance range, and a peak region having digital data larger than the map data is extracted from the peak region extracted by the
[他の実施形態]
レーダ装置の送信波としては、上記実施形態で使用したレーザに限るものではなく、例えば音波を使用してもよい。
[Other Embodiments]
The transmission wave of the radar apparatus is not limited to the laser used in the above embodiment, and for example, a sound wave may be used.
また上記実施形態では、受光回路24が出力する受信信号をAD変換器30によりデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理して反射物までの距離を測定した。これに対し、受光回路24が出力する受信信号をAD変換せず、アナログ信号のまま信号処理をして反射物までの距離を測定してもよい。
In the above embodiment, the reception signal output from the
また、上記実施形態では、ピーク閾値よりも連続して大きいデジタル信号のグループをピーク領域として抽出してから、マップデータよりも大きいデジタル信号を有するピーク領域を有効信号から構成される有効ピーク領域として選択した。これに対し、ピーク閾値に基づいてピーク領域を抽出する処理を省略し、マップデータよりも大きいデジタル信号を有効信号として選択してもよい。 Moreover, in the said embodiment, after extracting the group of digital signals continuously larger than a peak threshold value as a peak area, the peak area which has a digital signal larger than map data is made into an effective peak area comprised from an effective signal. Selected. On the other hand, the process of extracting the peak area based on the peak threshold value may be omitted, and a digital signal larger than the map data may be selected as an effective signal.
また、上記実施形態では、設定された距離範囲に存在する反射物までの距離を測定した。これに対し、反射物までの距離は測定せず、設定された距離範囲における反射物の存在を検出するだけでもよい。 Moreover, in the said embodiment, the distance to the reflector which exists in the set distance range was measured. On the other hand, the distance to the reflecting object is not measured, and the presence of the reflecting object in the set distance range may be detected.
また上記実施形態では、外部のパーソナルコンピュータからマップDPRAM56のマップデータを書換え可能な構成とした。これに対し、レーダ装置10が反射物を検出する周囲の状況、例えば走行道路種別、照度等に応じて、CPU20がマップDPRAM56のマップデータを自動的に書換え可能な構成としてもよい。
In the above embodiment, the map data in the
また、上記実施形態では、特許請求の範囲に記載した信号選択手段、検出手段、ピーク抽出手段およびピーク位置推定手段に相当する手段の機能を、回路構成自体で機能が特定されるFPGA(Field Programmable Gate Array)によるハードウェアにより実現している。これに対し、上記手段の機能の少なくとも一部を、制御プログラム等のソフトウェアにより機能が特定される電子制御装置(Electronic Control Unit:ECU)で実現してもよい。 In the above-described embodiment, the functions of the means corresponding to the signal selection means, detection means, peak extraction means, and peak position estimation means described in the claims are defined by the FPGA (Field Programmable) whose function is specified by the circuit configuration itself. It is realized by hardware by Gate Array). On the other hand, at least a part of the functions of the above means may be realized by an electronic control unit (ECU) whose function is specified by software such as a control program.
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
10:レーダ装置、20:CPU、22:発光回路(送信部)、24:受光回路(受信部)、30:AD変換器(AD変換手段)、40:距離計測手段、44:ピーク抽出手段、56:マップDPRAM(有効信号値記憶手段)、60:マップ比較手段(信号選択手段)、64:距離算出手段(検出手段、ピーク位置推定手段) 10: Radar device, 20: CPU, 22: Light emitting circuit (transmitting unit), 24: Light receiving circuit (receiving unit), 30: AD converter (AD converting unit), 40: Distance measuring unit, 44: Peak extracting unit, 56: Map DPRAM (effective signal value storage means), 60: Map comparison means (signal selection means), 64: Distance calculation means (detection means, peak position estimation means)
Claims (6)
前記送信波を照射する送信部と、
前記送信波に対して前記反射物が反射する前記反射波を受信し、前記反射波の強度に応じた受信信号を出力する受信部と、
前記受信部が出力する受信信号のうち、設定された距離範囲から反射された前記反射波の受信信号を有効信号として選択する信号選択手段と、
前記有効信号に基づいて前記反射物を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 In a radar apparatus that irradiates a transmission wave and detects the reflection object based on a reflection wave from the reflection object,
A transmission unit for irradiating the transmission wave;
A receiver that receives the reflected wave reflected by the reflector with respect to the transmitted wave and outputs a received signal according to the intensity of the reflected wave;
Signal selection means for selecting, as an effective signal, a reception signal of the reflected wave reflected from a set distance range among reception signals output by the reception unit;
Detecting means for detecting the reflector based on the effective signal;
A radar apparatus comprising:
前記信号選択手段は、前記AD変換手段が出力するデジタル信号のうち、前記距離範囲から反射された前記反射波のデジタル信号を有効信号として選択する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。 AD conversion means for converting the received signal output by the receiving unit into a digital signal,
The signal selection means selects, as an effective signal, a digital signal of the reflected wave reflected from the distance range among digital signals output from the AD conversion means.
The radar apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記信号選択手段は、前記AD変換手段が出力するデジタル信号と前記有効信号値とを前記サンプリングポイント毎に比較し、前記AD変換手段が出力するデジタル信号のうち前記有効信号値よりも大きいデジタル信号を、前記距離範囲から反射された前記反射波の有効信号として選択する、
ことを特徴とする請求項3に記載のレーダ装置。 The AD conversion means further includes an effective signal value storage means for storing an effective signal value set according to the distance range for each sampling point AD converted,
The signal selection means compares the digital signal output from the AD conversion means with the effective signal value for each sampling point, and the digital signal larger than the effective signal value among the digital signals output from the AD conversion means. As an effective signal of the reflected wave reflected from the distance range,
The radar apparatus according to claim 3.
前記AD変換手段がAD変換するサンプリングポイント毎に前記距離範囲に応じて設定された有効信号値を記憶する有効信号値記憶手段と、
をさらに備え、
前記信号選択手段は、前記ピーク抽出手段により抽出されたピーク領域のうち前記有効信号値よりも大きいデジタル信号を有するピーク領域の全デジタル信号を、前記距離範囲から反射された前記反射波の有効信号として選択する、
ことを特徴とする請求項3に記載のレーダ装置。 Peak extraction means for extracting, as a peak region, a signal group continuously larger than a predetermined peak threshold among the digital signals output by the AD conversion means;
Effective signal value storage means for storing an effective signal value set according to the distance range for each sampling point AD converted by the AD conversion means;
Further comprising
The signal selection unit is configured to select all digital signals in a peak region having a digital signal larger than the effective signal value in the peak region extracted by the peak extraction unit, and an effective signal of the reflected wave reflected from the distance range. Select as the
The radar apparatus according to claim 3.
前記検出手段は、前記送信部が前記送信波を照射してから前記ピーク位置までの時間に基づいて前記反射物までの距離を算出する、
ことを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。 A peak position estimating means for estimating a peak position of the peak area;
The detection means calculates a distance to the reflector based on a time from the transmission unit irradiating the transmission wave to the peak position.
The radar apparatus according to claim 5.
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