JP4549587B2

JP4549587B2 - Ｆｍｃｗレーダ装置

Info

Publication number: JP4549587B2
Application number: JP2001226104A
Authority: JP
Inventors: 雅之井田
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP2003043137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＦＭＣＷレーダ装置に関し、特にミリ波を用いた車載用のＦＭＣＷレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、道路上で前方を走行する車両を捕捉し、自車に対し安全を確保できない衝突危険性がある場合にアラーム音等によりドライバに警告を与える車両用衝突警報装置が用いられるようになってきた。このセンシング装置としては、ミリ波を用いたＦＭＣＷレーダ装置は構成の簡単さ、全天候性等の理由で広く用いられている。
【０００３】
ＦＭＣＷレーダ装置は、その送信信号に三角波による周波数変調をかけ、送信信号の送信から対象物で反射された反射信号の受信までの時間によって変調された周波数の偏移量である変調周波数偏移幅から検知距離を決定する。
【０００４】
しかし、この変調周波数偏移幅は信号源となる発振器の変調感度と変調制御信号の温度特性等により変化が生じ、検知距離に誤差を生じさせる。とくに、この種の車載用ＦＭＣＷレーダ装置では環境条件、特に温度条件が厳しく温度変動に対する測距精度劣化が問題となる。
【０００５】
従来、ＦＭＣＷレーダ装置では、測距精度を確保するための一般な解決方法として、送信信号の周波数変調幅を一定とする構成がある。例えば、送信信号の源であるミリ波発振器の発振信号を分周し、測定容易な低い周波数にて変調幅の測定を行い変調幅を一定に保つ低周波数変換ループ制御方式や、温度変動等による周波数変調偏差を予め見込んでおいて、ロム（ＲＯＭ）テーブルに見込んだ偏差補正データを格納し変調制御する温度偏差テーブル補正方式などの方法が提案されている。
【０００６】
しかし、上記の方法では、周波数変調幅を一定にするための回路を特別に追加するため、実現にはコスト及び回路規模が増大するという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＦＭＣＷレーダ装置は、発振器の変調感度や変調制御信号の温度特性に起因する周波数変調幅の変動を抑制して測距精度を確保するため、低周波数変換ループ制御方式や温度偏差テーブル補正方式などの方法を用いていたが、周波数変調幅を一定化するための回路を特別に追加する必要があり、コスト及び回路規模が増大するというという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、温度変動に起因する測距精度劣化を防止した高測距精度で、かつ、回路規模及びコストの増大を抑制したＦＭＣＷレーダ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のＦＭＣＷレーダ装置は、送信信号に三角波による周波数変調をかけ、送信信号の照射から対象物であるターゲットの後方散乱信号である反射信号の受信までの時間によって変調された周波数の偏移量である変調周波数偏移幅から前記ターゲットまでの距離を求めるＦＭＣＷレーダ装置において、
通常動作であり前記変調周波数偏移幅から検知距離を求めるＦＭＣＷレーダモードで動作するＦＭＣＷレーダ部と、
送信信号をパルス変調し送信パルス信号を発生するパルス変調手段と、前記送信パルス信号を前記ターゲットに照射してから前記反射信号を受信するまでの伝播時間を求める距離カウント手段とを備え、
前記ＦＭＣＷレーダモードの予め定めた一定時間毎に前記送信パルス信号を照射し前記伝播時間から前記ターゲットまでの距離を検知するパルスレーダモードで動作させこのパルスレーダモードによる検知距離により前記ＦＭＣＷレーダモードによる検知距離を校正することを特徴とすることを特徴である。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のＦＭＣＷレーダ装置において、ミリ波帯周波数を用いた車載用であり、Ｓ／Ｎ比の高い近距離の車両をターゲットとして選択して前記ＦＭＣＷレーダモードの検知距離の前記パルスレーダモードによる校正を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明のＦＭＣＷレーダ装置は、送信信号に三角波による周波数変調をかけ、送信信号の照射から対象物であるターゲットの後方散乱信号である反射信号の受信までの時間によって変調された周波数の偏移量である変調周波数偏移幅から前記ターゲットまでの距離を求めるＦＭＣＷレーダ装置において、
前記送信信号を発生する送信部と、
前記送信信号を送信する送信アンテナと前記ターゲットからの反射信号を受信し受信信号を出力する受信アンテナとを有するアンテナ部と、
前記受信アンテナからの受信信号の処理を行い受信検波信号を生成する受信部と、
レーダ全体の制御を行う制御部とを備え、
前記送信部が、ＦＭＣＷレーダモード用の三角波及びパルスレーダモード用の一定電圧の変調信号を発生する変調電圧発生器と、
前記変調信号により発振周波数が制御されＦＭ変調又は無変調の高周波信号を出力する高周波発振器と、
前記高周波信号を所定のレベルに増幅し増幅信号を出力するとともに後述する高周波ミキサに供給する送信サンプル信号を出力する高周波増幅器と、
前記パルスレーダモード時に前記増幅信号をパルス変調したパルス送信信号を生成し前記ＦＭＣＷレーダモード時には前記増幅信号をそのまま通過させて前記送信信号を出力し前記送信アンテナに供給するパルス変調回路と、
前記パルス変調回路に供給するパルス変調信号を発生するパルス発生器とを備え、
前記受信部が、前記ＦＭＣＷレーダモード時に前記受信信号と前記送信サンプル信号とをミキシングしビート信号を出力する高周波ミキサと、
前記ビート信号の周波数解析処理を含む受信信号処理を行いターゲット情報を出力するＦＦＴ部と、
前記パルスレーダモード時に前記受信信号の受信レベルを検知し検知信号を出力する検波増幅器と、
前記検知信号が予め設定したしきい値を超えるとストップ信号を生成するコンパレータとを備え、
前記制御部が、前記パルス送信信号の送信開始から前記受信信号の受信までの時間を計測しこの計測時間から距離を算出する距離校正部と、
パルスレーダモードのインターバル時間を設定するタイマとを備えて構成されている。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のＦＭＣＷレーダ装置において、前記高周波発振器が、前記変調信号の電圧レベルにより発振周波数が制御る電圧制御発振器を備えて構成されている。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、請求項３記載のＦＭＣＷレーダ装置において、前記パルス変調回路が、前記パルス変調信号の供給に応答して伝送路の導通／遮断のスイッチイングを行うミリ波帯のＲＦスィッチを備えて構成されている。
【００１４】
また、請求項６記載の発明は、請求項３記載のＦＭＣＷレーダ装置において、前記距離校正部が、前記パルス変調信号の供給に応答してサンプルパルスの発生を開始し前記ストップ信号の供給に応答して前記サンプルパルスの発生を停止するサンプルパルス発生器と、
前記サンプルパルスをカウントし時間計数値を出力するカウンタと、
前記時間計数値を距離に変換する距離計算部とを備えて構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置は、送信信号に三角波による周波数変調をかけ、送信信号の照射から対象物であるターゲットの後方散乱信号である反射信号の受信までの時間によって変調された周波数の偏移量である変調周波数偏移幅から上記ターゲットまでの距離を求めるＦＭＣＷレーダ装置において、通常動作であり上記変調周波数偏移幅から検知距離を求めるＦＭＣＷレーダモードで動作するＦＭＣＷレーダ部と、送信信号をパルス変調し送信パルス信号を発生するパルス変調手段と、上記送信パルス信号を上記ターゲットに照射してから上記反射信号を受信するまでの伝播時間を求める距離カウント手段とを備え、上記ＦＭＣＷレーダモードの予め定めた一定時間毎に上記送信パルス信号を照射し上記伝播時間から上記ターゲットまでの距離を検知するパルスレーダモードで動作させこのパルスレーダモードによる検知距離により上記ＦＭＣＷレーダモードによる検知距離を校正することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置は、自動車に搭載され、ミリ波帯周波数、例えば７６．５ＧＨｚを用いて１５０ｍ程度の近距離を測定する車載用のＦＭＣＷレーダ装置であり、上記ＦＭＣＷレーダモードの検知距離の校正を、Ｓ／Ｎ比の高い近距離の車両をターゲットとして選択して行うことで、高信頼度な校正を行うことができる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態をブロックで示す図１を参照すると、この図に示す本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置は、送信信号ＴＸを発生する送信部１と、送信信号ＴＸを送信する送信アンテナ２１とターゲットからの反射信号を受信し受信信号Ｒを出力する受信アンテナ２２とから成るアンテナ部２と、受信アンテナ２２からの受信信号の処理を行い受信検波信号を生成する受信部３と、レーダ全体の制御を行う制御部４とを備える。
【００１９】
送信部１は、ＦＭＣＷレーダモード用の三角波及びパルスレーダモード用の一定電圧の変調信号Ｍを発生する変調電圧発生器１１と、変調信号Ｍにより発振周波数が制御（周波数変調）されＦＭ変調された又は無変調の高周波信号ＲＦを出力する高周波発振器１２と、高周波信号ＲＦを所定のレベルに増幅し増幅信号ＴＡを出力するとともに後述する高周波ミキサに供給する送信サンプル信号ＳＴを出力する高周波増幅器１３と、パルスレーダモード動作時に増幅信号ＴＡをパルス変調しＦＭＣＷレーダモード時には増幅信号ＴＡをそのまま通過させて送信信号ＴＸを出力し送信アンテナ２１に供給するパルス変調回路１４と、パルス変調回路１４へのパルス変調信号Ｐを発生するパルス発生器１５とを備える。
【００２０】
受信部３は、ＦＭＣＷレーダモード時に受信アンテナ２２から供給を受けた受信信号Ｒと高周波増幅器１３から供給を受けた送信サンプル信号ＳＴとをミキシングしビート信号Ｂを出力する高周波ミキサ３１と、ビート信号Ｂの周波数解析処理等の受信信号処理を行いターゲット情報Ｋを出力するＦＦＴ部３２と、パルスレーダモード時に受信信号Ｒの受信レベルを検知し検知信号Ｄを出力する検波増幅器３３と、検知信号Ｄが予め設定したしきい値を超えると後述する制御部４のサンプルパルス発生器４１のサンプルパルスＰＳの発生を停止させるストップ信号Ｇを生成するコンパレータ３４とを備える。
【００２１】
制御部４は、パルスレーダとしての時間カウント用のクロックであるサンプルパルスＰＳを発生するサンプルパルス発生器４１と、パルス送信開始からパルス受信するまでのサンプルパルスＰＳをカウントしカウント結果である時間計数値を時間／距離変換し変換結果の距離を記憶する距離校正部４２と、制御用のＣＰＵ４３と、パルスレーダ動作のインターバル時間を設定するタイマ４４とを備える。
【００２２】
次に、図１及び本実施の形態のレーダ動作モードを説明図で示す図２を参照して本実施の形態の動作について説明すると、本実施の形態の動作モードは通常動作であるＦＭＣＷレーダモードと、距離校正動作であるパルスレーダモードの２つの動作モードを有する。
【００２３】
まず、通常動作時には、ＦＭＣＷレーダ動作を行う。次に、ＦＭＣＷレーダモードで動作中に、タイマ４４が予め設定したパルスレーダ動作のインターバル時間ＴＦ毎に一定時間ＴＰの間、距離校正のためのパルスレーダモードを行う。
【００２４】
ＦＭＣＷレーダモードは、まず、送信部１の変調電圧発生器１１が、三角波の変調信号Ｍを発生し、高周波発振器１２に供給する。高周波発振器１２は、搬送波周波数と同一のミリ波帯の電圧制御発振器（ＶＣＯ）により構成され、変調信号Ｍにより発振周波数が制御、すなわち、周波数変調（ＦＭ）された連続波（ＣＷ）の高周波信号ＲＦを発生し、高周波増幅器１３に供給する。ここでは、説明の便宜上、高周波発振器１２の周波数変調特性、すなわち、変調信号電圧（レベル）対発振周波数特性として、変調信号Ｍのレベルに正比例、すなわち、変調信号Ｍのレベルの増大に従い直線的に発振周波数が上昇するものとする。従って、変調信号Ｍのレベルが最低値の場合は高周波信号ＲＦの周波数が最低であり、変調信号Ｍのレベルが最高値の場合は高周波信号ＲＦの周波数が最高となり、変調信号Ｍの最低電圧と最高電圧の丁度中間の電圧である中央電圧の時、高周波信号ＲＦはキャリア（搬送波）周波数となるものとする。
【００２５】
高周波増幅器１３は、高周波信号ＲＦを所定電力レベルまで増幅し、ＦＭＣＷ増幅信号ＴＡをパルス変調回路１４に供給する。また、増幅信号ＴＡの一部を抽出し送信サンプル信号ＳＴとして後述する受信部３の高周波ミキサ３１に供給する。送信サンプル信号ＳＴの抽出は、例えば、所定の結合度を有する方向性結合器を用いる。
【００２６】
このＦＭＣＷレーダモードでは、パルス変調回路１４は、後述する変調素子であるＲＦスイッチが閉じられ導通状態となっており、供給を受けたＦＭＣＷ増幅信号ＴＡは、そのまま通過して、送信信号ＴＸとして送信アンテナ２１に供給する。
【００２７】
送信アンテナ２１は、自車の前方の自動車等のターゲットに対し送信信号ＴＸを照射する。送信信号ＴＸの照射を受けたターゲットは対応する散乱波を放射する。この散乱波のうち送信方向に戻る成分が後方散乱信号（以下反射信号と呼ぶ）である。受信アンテナ２２はこの反射信号を受信信号Ｒとして受信し、受信部３に供給する。
【００２８】
受信部３は、供給を受けた受信信号Ｒが、高周波ミキサ３１に入力する。高周波ミキサ３１は、受信信号Ｒと上述した送信サンプル信号ＳＴとをミキシングし、両信号Ｒ，ＳＴのミキシング結果であるビート信号Ｂを生成し、ＦＦＴ３２に供給する。
【００２９】
ＦＦＴ３２は、ビート信号Ｂの周波数解析処理を含む受信信号処理を行い、詳細は後述するように、ターゲットまでの距離、及び距離変化等の情報を含むターゲット情報Ｋを出力し、ＣＰＵ４３に供給する。
【００３０】
ＣＰＵ４３は、ターゲット情報Ｋに基づき、周波数対距離変換等の処理を行い、距離を求める。
【００３１】
パルスレーダモードは、まずＦＭＣＷレーダモードの動作において、捕捉中のターゲットから反射（後方散乱）した受信信号レベルが充分高いＳ／Ｎ比を有することを認識し、このターゲットを距離校正用ターゲットとして確立する。
【００３２】
距離校正用ターゲットが確立すると、まず、ＦＭＣＷレーダモードの送信信号ＴＸを一時停止する。すなわち、変調電圧発生器１１の動作を停止して変調信号Ｍの供給を停止し、高周波発振器１２の発振を停止させることにより、高周波信号ＲＦの出力を停止する。次に、その状態から、再度変調電圧発生器１１から三角波のほぼ中央（０レベル）レベルに相当する一定電圧の変調信号Ｍを高周波発振器１２に供給し、高周波発振器１２は、変調信号Ｍ対応の一定周波数（キャリア周波数）の高周波信号ＲＦ（無変調の連続波ＣＷ）を出力し、高周波増幅器１３に供給する。高周波増幅器１３は、高周波信号ＲＦを増幅し無変調の増幅信号ＴＡをパルス変調回路１４に供給する。
【００３３】
パルス発生器１５は、所定タイミングのパルス変調信号Ｐを生成して、パルス変調回路１４に供給する。パルス変調回路１４は増幅信号ＴＡをパルス変調し送信信号ＴＸを出力し送信アンテナ２１に供給する。送信アンテナ２１は距離校正用ターゲットに向けてパルス変調された送信信号ＴＸを放射する。
【００３４】
パルス変調回路１４は、例えば、パルス変調信号Ｐの供給に応答して伝送路の導通／遮断のスイッチイングを行うミリ波帯のＲＦスィッチを備えて構成されており、パルス変調信号Ｐに対する応答特性の良いＲＦスィッチを用いると、送信信号ＴＸとしてパルス変調信号Ｐの波形と相似のミリ波パルス信号が得られる。
【００３５】
例えば、ターゲットの距離を６０ｍとすると、送信信号ＴＸの送信からターゲットで反射して受信するまでの時間は、約４００ｎＳとなるため、受信信号Ｒが送信信号ＴＸと重ならないための送信信号ＴＸ、すなわち、パルス変調信号Ｐの適切なパルス幅は若干の余裕をみて１００〜２００ｎＳとする。
【００３６】
また、パルス変調信号Ｐの立ち上がりタイミングに同期して時間測定用のクロックであるサンプルパルスＰＳを生成するサンプルパルス発生器４１も同時に動作を開始する。
【００３７】
次に、ターゲットで反射された反射信号は、受信アンテナ２２により受信信号Ｒとして受信され、受信部３に供給される。
【００３８】
受信部３の検波増幅器３３は、供給を受けた受信信号Ｒを振幅検波し、さらに検波出力信号を増幅して受信信号Ｒの振幅レベル（以下レベル）に対応するレベルの検波信号Ｄを出力し、コンパレータ３４に供給する。コンパレータ３４は、検波信号Ｄが予め設定したしきい値を超えると、ストップパルスＧを出力し、動作中のサンプルパルス発生器４１のサンプルパルスＰＳの発生を停止させる。
【００３９】
距離校正部４２は、例えば、パルス送信開始、すなわち、パルス変調信号Ｐの入力時刻から、ストップパルスＧの入力時刻までサンプルパルス発生器４１が出力したサンプルパルスＰＳをパルス動作時の時間の間計数し時間計数値を出力するするカウンタと、この計数値に対し公知の時間／距離変換演算を実施して距離に変換する距離計算部とから成り、算出した距離を距離校正データＣＤとして記憶し、保持する。
【００４０】
ＣＰＵ４３は、距離校正部４２から距離校正データＣＤを読出し、ＦＭＣＷレーダモードで求めた同一ターゲットの距離データとを比較し、パルスレーダモードの距離校正データＣＤを基準として両レーダモードの差分を補正することにより、距離校正を実施する。
【００４１】
次に、ＦＭＣＷレーダモードの距離検知方法を説明図で示す図３を併せて参照して、ＦＭＣＷレーダモードとパルスレーダモードの各々の場合の距離検知方法とその精度について詳細に説明する。
【００４２】
ＦＭＣＷレーダの距離検知方法は、上述したように、その送信信号ＴＸの基となる高周波発振器１２を直線スロープを有する三角波で連続的に周波数偏移を行いうことにより、送信信号ＴＸとして周波数変調された信号を放射する。ターゲットは送信信号ＴＸの照射を受け対応する散乱波を放射する。この散乱波のうち送信方向に戻る成分（後方散乱信号）である反射信号を受信信号Ｒとして受信し、この受信信号Ｒと、送信信号ＴＸの一部をサンプリングした送信サンプル信号ＳＴとをミキシングすることにより両信号Ｒ，ＳＴのミキシング結果であるビート信号Ｂを生成する。
【００４３】
このビート信号Ｂは、送信から受信までの往復の空間伝播に要する時間である伝播時間Ｔで変化した変調周波数の偏移幅である周波数偏移幅Ｆｒの信号である。
【００４４】
この周波数偏移幅Ｆｒから、送信信号の送信から受信までの伝播時間Ｔを算出し、距離Ｌに換算する（図３（Ａ））。
【００４５】
ＦＭＣＷレーダモードの伝播時間Ｔは次式により求められる。
【００４６】
Ｔ＝Ｆｒ×Ｔｍ／２×ΔＦ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ｔｍ：変調周期、ΔＦ：ＦＭ変調周波数幅、を表す。
【００４７】
また、ターゲットとの距離Ｌは次式により求められる。
【００４８】
Ｌ＝Ｃ×Ｔ／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、Ｌ：距離、Ｃ：光速、を表す。
【００４９】
具体的な数値例を示すと、高周波発振器１２の変調感度を３００ＭＨｚ／Ｖであるとすると、ＦＭ変調周波数幅ΔＦ＝７５ＭＨｚを得るには変調電圧発生器１１の供給すべき変調信号Ｍの信号レベルは、０．２５Ｖｐ−ｐとなる。
【００５０】
また、変調周期Ｔｍ＝１０ｋＨｚとした場合、距離Ｌ＝４０ｍのターゲットに対する距離測定を行うとすると、送信信号ＴＸが、レーダターゲットに反射し受信信号Ｒとして受信するまでの伝播時間Ｔは、２式より次のよう求められる。
【００５１】
Ｔ＝２×Ｌ／Ｃ＝２６７（ｎｓ）
この間に高周波発振器１２の周波数偏移幅Ｆｒは、１式及び２式より次のよう求められる。
【００５２】
Ｆｒ＝ΔＦ×ＴＦ×Ｔｍ＝１００（ｋＨｚ）
この周波数１００ｋＨｚは、予め設定されている距離換算データにより距離４０ｍと判断される。
【００５３】
本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置を車載レーダに応用する場合の要求性能の一例を表１に示す。
【００５４】
【表１】

【００５５】
表１に示す距離精度±３％以下を得るには、高周波発振器１２の変調感度及び変調信号Ｍの精度も±３％以下を保持する必要がある。
【００５６】
しかし、一般的に高周波発振器の変調感度や変調信号のレベルは温度等の条件にて変化し、以下に述べるように検知距離に誤差が生じる（図３（Ｂ））。
【００５７】
高周波発振器１２は、上述のように、ＧａＡｓＦＥＴ等のミリ波増幅素子を用いたミリ波帯のＶＣＯであり、その変調信号レベル対発振周波数特性は、温度の影響を受けることが知られている。
【００５８】
高周波発振器１２の変調特性（ΔＦ／Ｍ）が温度等により変化すると、ＦＭＣＷレーダモードにて測定している周波数偏移幅Ｆｒの値が変化する。
【００５９】
ところが、距離Ｌを算出するパラメータとしてのＦＭ変調周波数幅ΔＦの値は一定のままなので、算出された検知距離Ｌには誤差が生じる。
【００６０】
高周波発振器１２の変調信号Ｍ（Ｖ）対発振周波数Ｆの温度特性データの一例をグラフで示す図４を参照すると、温度変化＋２５℃〜＋９０℃での変調感度の変化は、発振周波数７６．５ＧＨｚでは３２０ＭＨｚ／Ｖから２６０ＭＨｚ／Ｖとなり、約２０％の低下となる。
【００６１】
従って、上述の発振周波数Ｆが変調信号Ｍのレベルに正比例するという仮定により、高周波発振器１２へ入力する変調信号Ｍのレベル範囲が一定であるとすると高周波発振器１２のＦＭ変調周波数幅ΔＦも２０％低下する。
【００６２】
ＦＭ変調周波数幅ΔＦが低下するとレーダターゲットの距離Ｌが一定で伝播時間ＴＦが一定であってもミキサの出力であるビート信号Ｂの周波数偏移幅Ｆｒはそのまま２０％低下する。
【００６３】
この周波数偏移幅Ｆｒの低下はそのまま距離換算の結果として検知距離Ｌの低下（誤差）として現れる。例えば、ターゲットの距離Ｌが４０ｍの場合、誤差は約−８ｍとなり、従って距離測定値は３２ｍとなってしまう。
【００６４】
次に、パルスレーダモードでの距離検知方法をタイムチャートで示す図５を参照すると、距離検知は、上述したように、送信信号ＴＸの放射から、反射信号対応の受信信号Ｒを受信するまでの伝播時間Ｔを、送信信号ＴＸの放射時刻、すなわち、パルス発生器１５のパルス変調信号Ｐの発生時刻に出力開始し受信信号Ｒの受信時刻、すなわち、コンパレータ３４からのストップパルスＧの出力時刻に出力を停止するサンプルパルス発振器４１からのサンプルパルスＰＳを距離校正部４２のカウンタでカウントすることにより求める。サンプルパルスＰＳとして、後述する高精度のクロック信号を用いることにより伝播時間Ｔを高精度に計測可能である。
【００６５】
ターゲットとの距離Ｌは次式により表される。
【００６６】
Ｌ＝Ｃ×Ｔ／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
また、サンプルパルスＰＳは、距離精度を確保するため、例えば、周波数１００ＭＨｚ、すなわち、パルス周期１０ｎｓ、デューテイサイクル０．５とすると、パルス幅５ｎｓで周波数安定度０．１％程度のパルスが要求される。この程度のパルス幅、周波数安定度のパルスを発生することは、例えば、サンプルパルスＰＳの基準周波数源として水晶振動子を用いる公知の発振回路により容易に実現できる。
【００６７】
これは、距離校正部４２でのカウントにおける１パルス分の誤差として５ｎｓは距離換算して約０．７５ｍとなり、本レーダの目標性能を確保する条件となる。
【００６８】
例えば、ＦＭＣＷモードと同様に、ターゲットの距離Ｌが４０ｍの場合、誤差が１パルス分、すなわち、０．７５ｍとすると、測定値は３９．２５〜４０．７５ｍとなる。
【００６９】
以上より、現状では、ＦＭＣＷレーダモードに比べパルスレーダモードの方が距離検知の精度ははるかに高い。ただし、パルスレーダモードが高精度を発揮するのは信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が、例えば２０ｄＢ以上と十分高い場合であり、このためこのような高Ｓ／Ｎを確保可能な比較的近距離の測距に限定される。
【００７０】
すなわち、パルスレーダモードはＦＭＣＷレーダモードに較べ測距精度は高いが、同一探知距離を得ようとすると、一般に高いＳ／Ｎ比が必要なため、高電力送信機、低雑音受信機や複雑な信号処理を必要とし、高価になる。
【００７１】
従って、通常時はＦＭＣＷモードで動作し、ＦＭＣＷレーダモードの動作中において、上記高Ｓ／Ｎ条件が確保できる適切なターゲットが存在する場合、距離校正のためのパルスレーダモードに切替ることが望ましい。
【００７２】
本実施の形態では、距離校正のためのパルスレーダモードへの切替は、通常のＦＭＣＷレーダモードの動作中において、一定時間のインターバル毎に、かつ上記条件を満たす４０〜６０ｍ程度の近距離ターゲットの存在を確認した場合に行うものとする。
【００７３】
例えば、ＦＭＣＷレーダモードの連続動作時間内にて０．５〜１時間／回程度の頻度で実施する。これは、瞬時に校正を行うことができるため車載レーダにおいては通常のＦＭＣＷレーダモード動作の合間に処理ができること、また、発振器変調感度等の変動は温度変化等によるものであり、短時間に起こらないためである。
【００７４】
これにより、ＦＭＣＷによる検知距離の誤差補正のための校正を、高電力化等の送信機性能及び低雑音化等の受信機性能を向上させること無く、従って回路規模及びコストの増大を抑制した小規模の回路追加により実現できる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＦＭＣＷレーダ装置は、通常動作であり変調周波数偏移幅から検知距離を求めるＦＭＣＷレーダモードで動作するＦＭＣＷレーダ部と、送信信号をパルス変調し送信パルス信号を発生するパルス変調手段と、送信パルス信号をターゲットに照射してから反射信号を受信するまでの伝播時間を求める距離カウント手段とを備え、ＦＭＣＷレーダモードの予め定めた一定時間毎に送信パルス信号を照射し伝播時間からターゲットまでの距離を検知するパルスレーダモードで動作させこのパルスレーダモードによる高精度の検知距離によりＦＭＣＷレーダモードによる検知距離を校正することにより、ＦＭＣＷによる検知距離の誤差補正を、高電力化等の送信機性能及び低雑音化等の受信機性能を向上させること無く、従って回路規模及びコストの増大を抑制した小規模の回路追加により実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＭＣＷレーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態のＦＭＣＷレーダ装置におけるレーダ動作モードの一例を示すタイムチャートである。
【図３】ＦＭＣＷレーダモードにおける距離検知方法を示す説明図である。
【図４】高周波発振器の変調信号対発振周波数の温度特性データの一例を示すグラフである。
【図５】パルスレーダモードにおける距離検知方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１送信部
２アンテナ部
３受信部
４制御部
１１変調電圧発生器
１２高周波発振器
１３高周波増幅器
１４パルス変調回路
１５パルス発生器
２１送信アンテナ
２２受信アンテナ
３１高周波ミキサ
３２ＦＦＴ部
３３検波増幅器
３４コンパレータ
４１サンプルパルス発生器
４２距離校正部
４３ＣＰＵ
４４タイマ

Claims

送信信号に三角波による周波数変調をかけ、送信信号の照射から対象物であるターゲットの後方散乱信号である反射信号の受信までの時間によって変調された周波数の偏移量である変調周波数偏移幅から前記ターゲットまでの距離を求めるＦＭＣＷレーダ装置において、
通常動作であり前記変調周波数偏移幅から検知距離を求めるＦＭＣＷレーダモードで動作するＦＭＣＷレーダ部と、
送信信号をパルス変調し送信パルス信号を発生するパルス変調手段と、前記送信パルス信号を前記ターゲットに照射してから前記反射信号を受信するまでの伝播時間を求める距離カウント手段とを備え、
前記ＦＭＣＷレーダモードの予め定めた一定時間毎に前記送信パルス信号を照射し前記伝播時間から前記ターゲットまでの距離を検知するパルスレーダモードで動作させこのパルスレーダモードによる検知距離により前記ＦＭＣＷレーダモードによる検知距離を校正することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
ミリ波帯周波数を用いた車載用であり、Ｓ／Ｎ比の高い近距離の車両をターゲットとして選択して前記ＦＭＣＷレーダモードの検知距離の前記パルスレーダモードによる校正を行うことを特徴とする請求項１記載のＦＭＣＷレーダ装置。