JP3818204B2

JP3818204B2 - レーダ装置

Info

Publication number: JP3818204B2
Application number: JP2002109532A
Authority: JP
Inventors: 順志宇津; 浩一星野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003302463A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス状のレーダ波を送受信してターゲットの検出を行うレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーダ波を送受信してターゲットを検出するレーダ装置の一つとして、パルス方式のレーダ装置（以下「パルスレーダ」と称する）が知られている。
【０００３】
ここで図３は、パルスレーダ１００の一般的な構成を表すブロック図である。
図３に示すように、パルスレーダは、送信アンテナ１１，スイッチ１２，発振器１３からなる送信部１１０と、受信アンテナ２１，ローノイズアンプ２２，ミキサ２３，ローカル発振器２４，ＩＦアンプ２５，検波器２６，コンパレータ２９からなる受信部１２０と、パルス発生器３１，時間差計測回路３２からなる制御部１３０とにより構成されている。
【０００４】
そして、送信部１１０では、制御部１３０のパルス発生器３１が発生させた送信パルス信号Ｐｓに従ってスイッチ１２が作動し、その送信パルス信号Ｐｓのパルス幅の期間だけ、発振器１３が生成した高周波信号を送信アンテナ１１に供給することにより、送信アンテナ１１にパルス状のレーダ波を送信させる。
【０００５】
また、受信部１２０では、受信アンテナ２１が受信したレーダ波の受信信号を、ローノイズアンプ２２が増幅し、これをローカル発振器２４からのローカル信号とミキサ２３にて混合することにより、中間周波数帯の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートする。そのＩＦ信号を、ＩＦアンプ２５にて増幅した後、検波器２６が包絡線検波を行うことで復調し、更にこの復調した信号をコンパレータ２９にて波形整形することで受信パルス信号Ｐｒを生成する。
【０００６】
また、制御部１３０では、パルス発生器３１が、送信パルス信号Ｐｓを送信部１１０に供給すると共に時間差計測回路３２にも供給し、時間差計測回路３２は、パルス発生器３１からの送信パルス信号Ｐｓと、受信部１２０からの受信パルス信号Ｐｒとの時間差を、レーダ波がターゲットまでの距離を往復するのに要した往復時間として計測する。
【０００７】
そして、この往復時間の計測結果ｔから、次式（１）を用いてターゲットまでの距離Ｒを求めている。
Ｒ＝Ｃ・（ｔ−ｔ０）／２（１）
但し、Ｃは光速でＣ＝３×１０⁸ｍ／ｓ、ｔ０は回路内の信号遅延である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パルスレーダを、例えば、周辺監視用車載レーダとして使用する場合は、衝突判定を行う必要があるため、高い距離分解能（少なくとも数十ｃｍ）が必要とされる。そして、パルスレーダでは、レーダ波（送信パルス信号Ｐｓ）のパルス幅を短くするほど距離分解能を高めることができるが、その一方で、パルス幅を短くするほどレーダ波の占有帯域幅は増大する。例えば、１０ｃｍ程度の距離分解能を得ようとすると、その占有帯域幅は数ＧＨｚにも達する。
【０００９】
これに対して、特定小電力無線局移動体検知センサ用無線設備に関する規格（ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ７３）では、このような車載レーダに適用される２４ＧＨｚ帯での帯域条件が７６ＭＨｚ以下となっている。
つまり、この帯域条件を満たそうとすると、距離分解能が数ｍオーダーとなってしまい、車載レーダ等、高い分解能を必要とする用途には、使用することができないという問題があった。
【００１０】
即ち、二つのターゲットが存在し、各ターゲットまでの距離差が距離分解能より短い場合、図４に示すように、これらのターゲットからの反射波は、送信パルス信号Ｐｓのパルス幅より短い時間間隔で受信され、その受信信号を検波器２６にて復調してなる復調信号は、各ターゲットからの信号が互いに重なり合ったものとなる。そして、この信号を、コンパレータ２９にて波形整形すると、パルス幅の大きい単一の受信パルス信号Ｐｒが生成され、遅れて受信した反射波の受信タイミングが消失してしまい、その反射元となったターゲットの距離を検出できないのである。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するために、パルス状のレーダ波を送受信することにより、ターゲットの距離を検出するレーダ装置において、レーダ波の占有帯域幅を増大させることなく、距離分解能を向上させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１記載のレーダ装置では、送受信手段が、入力された送信パルス信号に従ってパルス状のレーダ波を送信し、受信したレーダ波に基づく復調信号を生成すると、変化点検出手段が、その復調信号の信号レベルの変化点を検出し、計時手段が、送信パルス信号によるレーダ波の送信タイミングから、変化点検出手段にて検出された変化点までの時間を計測する。そして、時間データ抽出手段が、その計測結果の中を、送信パルス信号のパルス幅だけ時間差を有するもの同士で組合せ、組み合わされた一対の計測結果のうち値の小さい方を、ターゲットまでのレーダ波の往復時間を表す時間データとして抽出する。
【００１３】
つまり、送信パルス信号のパルス幅より短い間隔で受信された二つのレーダ波に基づく復調信号は、二つのパルスを合成した波形を有しており、先に受信したレーダ波の受信タイミングで信号が立ち上がり、後で受信したレーダ波の受信タイミングで信号レベルが変化し、その後、先に受信したレーダ波の消失タイミングで信号レベルが再び変化し、後で受信したレーダ波の消失タイミングで信号が立ち下がる。
【００１４】
このように、復調信号の信号レベルが変化する変化点には、両レーダ波の受信タイミングが含まれているため、計時手段に、これらの変化点のタイミングで計測を行わせることにより、距離分解能以下の距離差にある複数のターゲットの距離を個々に検出することが可能となる。
【００１５】
従って、本発明のレーダ装置によれば、レーダ波のパルス幅を短くしてレーダ波の占有帯域幅を増大させることなく、実質的な距離分解能を向上させることができる。
【００１６】
なお、復調信号は、各パルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジにて変化点が現れるため、対になる相手のない孤立した変化点はノイズであると考えられるが、本発明のレーダ装置によれば、時間データ抽出手段がこれを除去するため、時間データの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、変化点検出手段としては、例えば請求項２記載のように、微分回路を用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された周辺監視用車載レーダ（以下単に「レーダ装置」という）の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態のレーダ装置は、図３に示す従来装置とは、一部構成が異なっているだけであるため、同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略し、構成の相異する部分を中心に説明する。
【００１９】
本実施形態のレーダ装置１は、図１に示すように、送信アンテナ１１，スイッチ１２，発振器１３からなる送信部１０と、受信アンテナ２１，ローノイズアンプ２２，ミキサ２３，ローカル発振器２４，ＩＦアンプ２５，検波器２６，微分回路２７，トリガ信号生成回路２８からなる受信部２０と、パルス発生器３１，時間差計測回路３２，往復時間選択部３３からなる制御部３０とにより構成されている。
【００２０】
つまり、従来装置１００と比較して、受信部２０では、コンパレータ２９の代わりに微分回路２７，トリガ信号生成回路２８が設けられ、制御部３０では、往復時間選択部３３が追加されている。
そして、図２に示すように、受信部２０では、検波器２６によって復調された復調信号を、微分回路２７が微分することにより、復調信号の信号レベルが瞬時的に変化する変化点を表す微分信号を生成し、トリガ信号生成回路２８が、この微分信号が表す変化点のタイミング毎に信号レベルが反転するトリガ信号を生成する。
【００２１】
このトリガ信号に基づき、制御部３０の時間差計測回路３２では、送信パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジから、トリガ信号の信号レベルが反転する各エッジ（即ち、復調信号の変化点）までの時間（Ｔ１〜Ｔ４）をそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、往復時間選択部３３は、各測定結果を、両者の時間差が送信パルス信号Ｐｓのパルス幅とほぼ同じとなるようなもの同士で組み合わせ、その組み合わせた一対の測定時間のうち値の小さい方を、レーダ波がターゲットまでの距離を往復するのに要した往復時間を表す時間データとして抽出する。
【００２２】
即ち、図２では、Ｔ１とＴ３、Ｔ２とＴ４が組み合わされ、そのうち値の小さいＴ１，Ｔ２が、時間データとして抽出されることになる。
以上説明したように、本実施形態のレーダ装置１では、レーダ波の受信信号（ＩＦ信号）を復調してなる復調信号を、単純に波形整形するのではなく、復調信号の信号レベルが変化する変化点を抽出し、この変化点のタイミングで、時間の計測を行うようにされている。つまり、複数のレーダ波が重なり合って受信された時には、レーダ波の重なりが始まったタイミング（即ち、後で受信したレーダ波の受信タイミング）や重なりが終わったタイミング（即ち、先に受信したレーダ波が消滅したタイミング）も、この変化点として検出される。
【００２３】
このように、本実施形態のレーダ装置１によれば、複数のレーダ波が重なり合って受信されたとしても、各レーダ波の受信タイミングを個別に抽出でき、それぞれについて時間測定を行うことが可能なため、レーダ波（送信パルス信号Ｐｓ）のパルス幅を短くすることなく、実質的な距離分解能を向上させることができる。
【００２４】
しかも本実施形態のレーダ装置１では、送信パルス信号Ｐｓのパルス幅分の時間差を有する測定結果を組み合わせることにより、組み合わせる相手のない孤立したタイミングがノイズとして除去されるため、時間データの信頼性を向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施形態において、トリガ信号生成回路２８は、微分信号のタイミングで信号レベルが反転するトリガ信号を生成しているが、例えば、図２（ｆ）に示すように、微分信号を整流して波形整形することで生成される信号を、トリガ信号としてもよい。但し、この場合、時間差計測回路３２は、トリガ信号の立ち上がりエッジのみを時間差計測に用いるように構成する必要がある。
【００２６】
また、上記実施形態において、送信部１０及び受信部２０の受信アンテナ２１〜検波器２６までの構成が送受信手段、微分回路２７，トリガ信号生成回路２８が変化点検出手段、時間差計測回路３２が計時手段、往復時間選択部３３が時間データ抽出手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】主要部の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】従来装置の構成を表すブロック図である。
【図４】従来装置の問題点を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
１…レーダ装置、１０…送信部、１１…送信アンテナ、１２…スイッチ、１３…発振器、２０…受信部、２１…受信アンテナ、２２…ローノイズアンプ、２３…ミキサ、２４…ローカル発振器、２５…ＩＦアンプ、２６…検波器、２７…微分回路、２８…トリガ信号生成回路、２８…波形整形回路、２９…コンパレータ、３０…制御部、３１…パルス発生器、３２…時間差計測回路、３３…往復時間選択部。

Claims

送信パルス信号の入力によりパルス状のレーダ波を送信し、レーダ波を受信すると、その受信信号を復調してなる復調信号を生成する送受信手段と、
該送受信手段が生成する復調信号の信号レベルの変化点を検出する変化点検出手段と、
前記送信パルス信号によるレーダ波の送信タイミングから、前記変化点検出手段が検出した各変化点までの時間を計測する計時手段と、
該計時手段での計測結果を、前記送信パルス信号のパルス幅だけ時間差を有するもの同士で組合せ、組み合わされた一対の計測結果のうち値の小さい方を、ターゲットまでのレーダ波の往復時間を表す時間データとして抽出する時間データ抽出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
前記変化点検出手段は、微分回路からなることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。