KR20000017341A

KR20000017341A - Ｆｍ-ｃｗ 레이더 장치

Info

Publication number: KR20000017341A
Application number: KR1019990033797A
Authority: KR
Inventors: 야마다유키노리
Original assignee: 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2000-03-25
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: US6072422A; KR100406688B1; JP3480486B2; DE69923815T2; JP2000065921A; EP0981059B1; EP0981059A2; DE69923815D1; EP0981059A3

Abstract

본 발명은 업구간의 비트주파수와 다운구간의 비트주파수와 적절한 페어링을 가능하게 하는 FM-CW 레이더장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 FM-CW 레이더장치는, 업구간 및 다운구간의 각각에 있어서 수신신호와 송신신호를 믹싱하여 얻어진 비트주파수의 동일한 주사각에서의 레벨피크를 추출하는 피크추출수단과, 추출된 업구간 레벨피크 및 다운구간 레벨피크의 각각 에 관하여 주사방향으로 인접하는 거의 동일한 비트주파수의 것 끼리를 모아 레벨피크군을 생성하는 집단화수단과, 업구간 레벨피크군과 다운구간 레벨피크군을 대표주사각이 같은 것 끼리로 페어링하는 페어링수단과, 페어링된 업구간 레벨피크군의 대표비트 주파수와 다운구간 레벨피크군의 대표비트 주파수로부터 타겟정보를 산출하는 연산수단을 구비한다.

Description

ＦＭ-ＣＷ 레이더장치{FM-CW RADAR DEVICE}

본 발명은 연속파(CW)에 주파수변조(FM)를 곱한 송신신호를 쓰는 FM-CW 레이더장치에 관한 것이다.

FM-CW 레이더는 펄스 레이더와 비교하면 비교적 근거리의 물체탐지에 적합하며, 최근에는 자동차에 탑재하여 앞서가는 자동차 등의 위치 및 상대속도를 검출하는 수단으로서의 FM-CW 레이더장치의 연구개발이 진행되고 있다.

FM-CW 레이더장치로서는 동일빔에 있어서의 변조주파수 증가구간(이후, 간단히 업구간이라 함)의 비트주파수와 변조주파수 감소구간(이후, 간단히 다운구간이라 함)의 비트주파수로부터 그 빔방향에 있는 타겟의 거리 및 속도를 산출한다. 이 처리를 주사범위의 모든 빔에 대하여 실행함으로써 주사범위에 존재하는 타겟의 정보를 얻는다.

타겟이 단일인 경우에는 타겟으로부터의 반사파에 근거하는 비트주파수의 레벨피크가 업구간 및 다운구간에서 각각 단일이다. 따라서 각 구간에 있어서의 레벨피크를 나타내는 비트주파수를 사용하여 해당 타겟의 거리 및 속도를 구할 수 있다.

그런데, 검지범위내에 여러가지의 물체가 혼재되어 있는 경우에는, 동일빔내에서 업구간 및 다운구간의 각각에 있어서 비트주파수의 레벨피크가 다수 존재하는 경우가 많다. 그 때문에 업구간에 있어서의 비트주파수의 임의의 레벨피크를 다운구간의 어느 비트주파수 레벨피크와 페어링할 지를 판단하는 것이 곤란하여, 페어링미스가 생기기 쉬웠다.

특히 FM-CW 레이더장치를 주변차량검출을 위한 차량탑재용 레이더장치로서 이용한 경우에는 목표타겟인 주변차량으로부터 뿐만 아니라, 가로측 고정물과 같은 목표타겟 이외의 각종 물체로부터의 반사가 있기 때문에 상기한 것 같은 페어링미스가 생기기 쉽다. 예를 들어 이동물체와 고정물체의 2 개로부터 반사가 있었다고 하면, 각각에 대응하는 비트주파수의 대소관계는 업구간과 다운구간에서 역전되어 있는 일이 있고, 그 경우에 단순히 비트주파수의 크기순으로 페어링하면타겟을 정확하게 인식할 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 FM-CW 레이더장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 2는 상기한 것의 동작을 나타내는 플로우차트,

도 3은 레벨피크군의 페어링을 설명하기 위한 그래프,

도 4는 레벨피크분포로부터 표준분포를 감산하는 처리를 설명하기 위한 그래프,

도 5는 레벨피크군의 페어링을 설명하기 위한 그래프이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 어레이 안테나 10 : 고주파회로

11 : 믹서군 14 : 전압제어발진기

15 : 분기회로 22 : 제어용 직류전원

24 : 저잡음 앰프 25 : 고속 A/D 변환기

26 : 신호처리부 27 : 복소 FFT 연산부

본 발명의 FM-CW 레이더장치는, 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 업구간 및 다운구간의 각각에 있어서 수신신호와 송신신호를 믹싱하여 얻어진 비트주파수의 동일한 주사각에서의 레벨피크를 추출하는 피크추출수단과, 추출된 업구간레벨피크 및 다운구간 레벨피크의 각각에 관하여, 주사방향으로 인접하는 거의 동일한 비트주파수의 것 끼리를 모아 레벨피크군을 생성하는 집단화수단과, 업구간 레벨피크군과 다운구간 레벨피크군을 대표주사각이 같은 것 끼리로 페어링하는 페어링수단과, 페어링된 업구간 레벨피크군의 대표비트 주파수와 다운구간 레벨피크군의 대표비트 주파수로부터 타겟정보를 산출하는 연산수단을 구비한다.

타겟의 거리 및 속도가 실질적으로 변화하지 않는 단기간내에서 소정범위의 빔주사가 행하여지면, 임의의 타겟으로부터의 반사파에 의거하는 비트주파수는 업구간과 다운구간의 각각에 있어서 하나의 값으로 정해진다.

따라서, 피크추출수단으로 추출된 레벨피크로 되어 있는 비트주파수에 착안하면, 업구간 및 다운구간의 각각에 있어서 주사방향으로 보아 연속되는 동일한 비트주파수는 동일한 타겟에서 반사된 전파에 의거하는 것으로 추정할 수 있다.

집단화수단에서는 이러한 동일한 비트주파수를 가지는 레벨피크를 정리함으로써 하나의 타겟에 대응한다고 생각되는 레벨피크군을 생성한다. 또한 하나의 레벨피크군중의 각 레벨피크치는 빔방위(주사각)이 타겟의 중심에 있을 때, 가장 높고, 빔이 타겟중심으로부터 떨어짐에 따라서 서서히 낮은 값이 된다.

한편, 하나의 타겟에 대응하는 업구간의 레벨피크군과 다운구간의 레벨피크군의 대표주사각(중심주사각)은 일치하고 있을 것이다. 따라서 페어링수단에 있어서, 업구간의 레벨피크군과 다운구간의 레벨피크군을 비교하여 레벨피크군의 중심주사각이 동일한 것 끼리를 업구간 및 다운구간에서 각각 선택하여 페어링하면, 다른 타겟에 대응하는 레벨피크군을 페어링하게 되는 일이 없다.

이렇게 하여 페어링된 레벨피크군의 대표비트 주파수를 연산수단에 있어서 FM-CW 레이더의 타겟검출의 일반식에 적용하면, 타겟의 거리 및 속도를 실수없이 검출할 수 있다.

단, 복수의 타겟이 동일거리, 동일속도로 나열되어 있는 경우와 같이, 복수의 타겟에 기인하는 비트주파수가 일치되어지면, 타겟이 복수임에도 불구하고 집단화수단에 의하여 단일의 레벨피크군이 생성될 가능성이 있다. 이 경우에는 대표주사각의 결정방법에도 의하나, 보통은 복수의 타겟중 어느 하나가 대표적으로 검출되게 된다.

이와 같이 복수타겟에 대하여 하나의 레벨피크군이 생성된 경우에는, 일반적으로 레벨피크군의 피크 분포폭이 넓다. 레벨피크군의 분포폭, 바꿔말하면 레벨피크군이 면하는 주사각 범위는, 레이더장치의 이용목적에 따라서도 다르나, 일반적으로 상한이 있다.

그래서 레벨피크군의 피크 분포폭이 소정폭 이상일 때에는 해당 피크분포로부터 표준분포를 감산하여 새로운 피크분포의 레벨피크군을 생성하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 생성된 신레벨 피크군은 복수의 타겟중 반사파 강도가 가장 강한 타겟을 제외한 타겟에 의거하는 것이 되고, 이 신레벨 피크군을 포함하여 페어링하면 타겟의 검출분해능력이 더욱 향상한다.

표준분포는 미리 측정, 기억된 싱글타겟의 레벨피크 데이터를 정규화한 것으로 하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 FM-CW 레이더장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 FM-CW 레이더장치는 안테나빔을 디지탈신호처리에 의하여 형성하여 주사하는 DBF 레이더장치이기도 하다.

수신용 어레이안테나(1)는 각 수신채널에 대응하는 8 개의 소자안테나를 구비하고 있다. 각 소자안테나는 아이소레이터군(12)을 구성하는 하나하나의 아이소레이터를 거쳐 각각 대응하는 믹서(1l-0∼1l-7)에 접속되어 있다.

믹서(ll-0∼l1-7)는 각 소자안테나에 도달한 수신신호에 송신신호의 일부를 믹싱하여 비트신호를 얻는 것이다. 믹서(1l-0∼ll-7)에 로컬신호로서 주어지는 송신신호성분은 전압제어형 발진기(VCO)(14)로부터 분기회로(15) 및 아이소레이터군 (13)을 거쳐 주어진다.

발진기(14)는 중심주파수가 f0 (예를 들면 60 GHz)의 버랙터제어형 건발진기 이며, 변조용 직류전원(22)으로부터 출력되는 제어전압에 의하여 f0 ±(l/2)△F까지의 피변조파를 출력한다. 여기서의 FM 변조는 주파수 증가구간(업구간)과 주파수 감소구간(다운구간)이 교대로 연속되는 삼각파변조이며, 업구간에서는 주파수가 f0-(l/2)△F 에서부터 f0+(l/2)△F 까지 연속적으로 증가하고, 다운구간에서는 업구간과 같은 시간내에 주파수가 f0+(l/2)△F 에서부터 f0-(l/2)△F까지 연속적으로 감소한다.

이 FM 변조파는 분기회로(15)를 거쳐 송신안테나(21)에 주어져 송신신호로서 방사됨과 동시에 상기한 바와 같이 로컬신호로서 8 채널로 분기되고, 각 믹서(ll-0∼1l-7)에 있어서 8 채널의 수신신호와 각각 믹싱되어 채널별로 비트신호를 생성한다. 또한 직류전원(22)은 변조용 신호원(23)의 제어에 의하여 주기적으로 삼각파형상으로 출력전압치를 변화시킨다.

믹서군(11), 분리군(12, 13), 발진기(14), 분기회로(15)로 구성되는 고주파 회로(10)의 후단에는, 저잡음 증폭기(24), 고속 A/D 변환기(25), 신호처리부(26), 복소 FFT 연산부(27)가 설치된다.

저잡음 증폭기(앰프)(24)는 믹서(11-0∼ll-7)로부터 출력된 8 채널의 비트신호를 평행하게 증폭하는 것이다. 또 앰프(24)는 앤티에일리어싱을 위하여 커트오프 주파수 77 kHz의 저대역통과필터를 내장하고 있다.

고속 A/D 변환기(25)는 8 채널의 각 비트신호를 평행하게 또한 동시에 A/D 변환하는 회로로서 200kHz에서 샘플링을 행한다. 이 샘플링주파수로 FM 변조에 있어서의 삼각파의 업구간과 다운구간에 있어서, 각각 l28 포인트의 샘플링을 행하다.

신호처리부(26)는 고속 A/D 변환기(25)로부터 채널별 디지털비트신호를 취득하고, 도 2에 나타내는 플로우챠트에 따라 각종 신호처리를 실시하여 타겟(목표물)의 인식처리를 행한다.

복소 FFT 연산부(27)는 신호처리부(26)에 있어서의 일련의 처리중, 복소 FFT 연산을 대행하여 실행하는 연산부이며, 신호처리부(26)로부터 채널별 디지털비트신호를 수취하여 이것에 대하여 복소 FFT 연산을 실시하고 그 결과를 신호처리부(26)에 되돌린다.

다음에 본 장치의 동작순서를 도 2에 나타내는 플로우챠트에 의거하여 설명한다.

먼저 스텝(Sl0)에서 채널별 디지털 비트신호를 받아들인다. 이 채널별 디지털 비트신호는 채널별로 업구간과 다운구간에서 각각 l28포인트의 샘플링이 행하여짐으로써 얻어지기 때문에 토탈 128(포인트)×2(구간)×8(채널)=2048 포인트분의 데이터를 받아들이게 된다. 그리고 이들 데이터에 의거하여 채널별로 FFT (고속 조화변환처리)실행하여 비트주파수 정보를 얻는다. 여기서 얻어진 비트주파수 정보는 모두 신호처리부(26)내의 기억부에 저장된다. 또 이 채널별 비트주파수 정보는 나중의 DBF 처리시에 필요한 위상정보를 포함한다.

스텝(S1l)에서는 이제부터 실행할 각종의 처리가 업구간 데이터에 대한 것인지 다운구간 데이터에 대한 것인지를 판단한다. 이 판단에서 긍정된 경우, 즉 이후의 처리가 업구간 데이터에 대한 것인 경우에는 스텝(S12)으로 이행하고, 스텝 (S10)에서 기억된 업구간의 디지털비트 주파수 정보를 판독하여 나중의 DBF 처리에 대비한다. 스텝(S1l)에서 부정된 경우는, 스텝(Sl3)으로 진행하고, 스텝(S10)에서 기억된 다운구간의 디지털비트 주파수 정보를 판독하여 나중의 DBF 처리에 대비한다.

스텝(Sl4)에서는 비트주파수 정보에 대하여 채널별로 디지탈신호처리에 의한 위상회전을 실시하여 -10 도에서 +l0 도까지를 4l 방향으로 0.5도 피치로 분할한 하나의 주사각 방향으로 빔을 형성한다. 스텝(Sl5)에서는 스텝(Sl4)에서 형성한 빔의 방위(주사각 θ)에 관해서 비트주파수를 변수로 하는 레벨피크를 추출한다. 스텝(S16)에서는 스텝(S14)의 DBF 처리 및 스텝(Sl5)의 레벨피크 추출처리를 모든 방위에 대하여 즉, -l0 도에서 +l0 도까지의 4l 방위에 대하여 종료하였는 지의 여부를 판단하고, 모든 방위에 대하여 레벨피크추출이 완료되었을 때, 스텝(Sl7)로 이행한다.

스텝(Sl7)에서는 주사방향으로 인접하는 거의 동일한 비트주파수의 것 끼리를 모아 레벨피크군을 생성한다.

도 3은 집단화의 모양을 나타내는 그래프이며, 상기 도면(a)는 업구간에서의 집단화, 상기 도면(b)는 다운구간에서의 집단화의 모양을 나타낸다. 상기 도면(a) 및 (b)에 있어서, 횡축에 주사각을 취하고, 종축에 비트주파수를 취하고 있다. 또 레벨피크를 점으로 나타내어 점의 크기로 레벨피크의 높이를 나타내고 있다. 레벨피크가 높을 수록 점의 크기가 커지고 있다.

현재, 업구간의 처리중이라고 한다. 도 3(a)를 참조하면, 비트주파수(fl)의 레벨피크가 주사각(θ1)을 중심으로 하는 주사각 범위에 연속하여 복수개 존재한다. 스텝(Sl7)에서는 이들 레벨피크를 모아 하나의 레벨피크군(3l)로 한다. 마찬가지로 비트주파수(f2, f3, f4)의 레벨피크가 각각 주사각(θ1, θ2, θ3)을 중심으로 하는 주사각 범위에 연속하여 복수개 존재하기 때문에, 이들을 모아 각각 레벨피크군(32, 33, 34)으로 한다.

레벨피크의 집단화가 종료되면, 스텝(S18)에 있어서 대표주사각의 추출이 행하여진다. 이 실시형태에서는 레벨피크군중 가장 높은 레벨을 나타내는 레벨피크의 주사각을 대표주사각으로 한다. 도 3(a)를 참조하면 레벨피크군(3l 및 32)의 대표주사각이 θl 이며, 레벨피크(33 및 34)의 대표주사각이 각각 (θ2 및 θ3)이다.

계속해서 스텝(Sl9)에서는 각 레벨피크군의 에지주사각을 추출한다. 에지주사각이란, 레벨피크군의 최대레벨(대표주사각에 있어서의 레벨)로부터 소정치만큼 낮은 레벨이 되는 주사각으로, 도 3(a)를 예로 들면, 각 레벨피크군(3l∼34)의 좌단 및 우단에 위치하는 레벨피크의 주사각이 된다.

스텝(S20)에서는 각 레벨피크군의 레벨피크 분포폭, 즉 각 레벨피크군의 왼쪽 에지주사각으로부터 오른쪽 에지주사각까지의 각도범위를 조사하여, 레벨피크 분포폭이 소정치 이상의 것이 있는 지의 여부를 판단한다. 이 판단에서 긍정하는 경우에는 스텝(S2l)을 지나 스텝(S22)으로 진행한다.

스텝(S2l)에서는 레벨피크 분포폭이 소정치 이상인 레벨피크군의 레벨피크 분포로부터 표준레벨 피크분포(이후, 단순히 표준분포라 함)를 감산하여 새로운 레벨피크군을 생성한다. 스텝(S22)에서는 스텝(S2l)에서 생성된 신 레벨피크군의 대표주사각을 추출한다.

도 4는 스텝(S2l 및 22)의 처리를 설명하기 위한 그래프이다. 상기 도면(a)는 감산처리전의 레벨피크군의 레벨피크 분포를 나타내며, 상기 도면(b)는 표준분포를 나타내며, 상기 도면(c)는 감산처리후에 생성된 신 레벨피크분포를 나타낸다. 각 그래프에 있어서, 횡축에 주사각을 취하고, 종축에 피크레벨을 취하고 있다.

도 4(a)에 나타내는 레벨피크분포(4l)는 스텝(S17)에 있어서 집단화된 것이며, 스텝(Sl8)에서 대표주사각(θ4l)이 추출되고, 스텝(S20)에 있어서 분포폭(W4l)이 소정치 이상이다 라고 판단된 것이다.

도 4(b)에 나타내는 레벨피크분포(42)는 레벨피크분포(4l) 에 대한 표준분포이다. 이 표준분포는 표준이 되는 싱글타겟에 대한 레벨피크분포의 대표주사각과 대표주사각에 있어서의 피크레벨이 레벨피크분포(4l)의 대표주사각과 그 대표주사각에 있어서의 피크레벨과 일치하도록 정규화한 것이다. 또한 표준이 되는 싱글타겟에 대한 레벨피크분포는 미리 측정되어 기억되어 있다.

도 4(c)에 나타내는 레벨피크분포(43)는 이와 같은 표준분포(42)를 레벨피크분포(41)로부터 감산한 결과를 나타내는 것이다.

소정치를 넘는 분포폭을 가지는 레벨피크분포는, 복수의 타겟으로부터의 반사파에 의거하는 것으로 생각된다. 레벨피크분포(43)는 동일거리, 동일속도로 나열되어 있는 2개의 타겟으로부터의 반사파에 의거하는 것으로 그 대표주사각(θ41)은 한쪽의 타겟으로부터의 반사파에 의거하는 것이다. 표준분포(42)는 그 한쪽의 타겟으로부터의 반사파에만 의거하는 레벨피크분포를 추정한 것으로, 이것을 레벨피크분포(4l)로부터 감산함으로써 다른쪽 타겟의 반사파에만 의거하는 레벨피크분포를 추정할 수 있다. 레벨피크분포(43)가 그것이며, 그 대표주사각(θ43)이 그 다른쪽 타겟의 방위를 나타내고 있다. 또한 표준분포(42)의 대표주사각(θ42)은 정의로부터 레벨피크분포(43)의 대표주사각(θ4l)과 동일하다.

계속해서 스텝(S23)으로 이행한다. 스텝(S23)에서는 상기한 스텝(Sl2)에서부터 스텝(S22)까지의 일련의 처리를 업구간과 다운구간의 양쪽에 대하여 실행하였는 지의 여부가 판단된다. 이 판단에서 부정된 경우는 스텝(S1l)로 되돌아가고, 긍정된 경우는 스텝(S24)로 진행한다.

스텝(S23)에서 스텝(S1l)로 되돌아가는 경우라는 것은, 업구간의 비트주파수데이터에 의거하는 스텝(Sl4)에서부터 스텝(S22)까지의 일련의 처리가 종료하고, 다운구간의 비트주파수 데이터에 의거하는 상기 처리가 아직 실행되어 있지 않은 경우이기 때문에 스텝(Sll)에서의 판단으로 부정된다. 그리고 스텝(Sl3)으로 이행하여 스텝(S10)에서 산출되어 기억된 다운구간의 비트주파수 데이터의 판독이 행하여지고, 이 판독데이터에 따라 스텝(Sl4)에서부터 스텝(S22)까지의 처리가 실행된다. 이 시점에서 스텝(S23)으로 이행하면 그곳에서의 판단은 긍정되어 스텝(S24)으로 이행한다.

스텝(S24)에서는 업구간의 레벨피크군과 다운구간의 레벨피크군을 페어링한다. 페어링이란 동일타겟에 의거한다고 추정되는 레벨피크군 끼리를 조합시키는 것으로 도 3 및 도 4에 의거하여 그 방법을 설명한다.

각 레벨피크군의 대표주사각은 타겟의 중심방위를 나타내고 있다. 따라서, 동일타겟에 의거하는 레벨피크군을 조합시키기 위해서는 대표주사각이 일치하고 있는 것 끼리를 조합시키면 된다.

도 3에 있어서, 업구간의 레벨피크군(31 및 32)은 모두 대표주사각이 θ1 이며, 다운구간에서의 대표주사각이 θl 인 레벨피크군(35)과의 조합이 가능하다. 대표주사각(θ2)에 관해서는 업구간의 레벨피크군(33)과 다운구간의 레벨피크군 (37)이 페어링되고, 대표주사각(θ3)에 있어서는, 업구간의 레벨피크군(34)과 다운구간의 레벨피크군(36)이 페어링된다.

대표주사각(θl)에 있어서는, 업구간에 관하여 2 개의 레벨피크군(3l, 32)이 존재하기 때문에, 어느 한쪽을 다운구간의 레벨피크군(35)의 페어링대상으로 하여채용하고, 다른쪽을 제거할 필요가 있다. 이 경우의 선택요소로서는 레벨피크의 최대치의 비교, 레벨피크 분포폭의 비교가 있다. 레벨피크의 최대치가 보다 가까운 것 끼리, 레벨피크 분포폭이 보다 가까운 것 끼리를 페어링한다. 동일타겟으로부터의 반사파에 의거하면, 레벨피크 최대치 및 레벨피크 분포폭이 거의 같아지게 되기 때문이다.

어느 관점에서 보더라도, 레벨피크군(35)의 페어링대상은 레벨피크군(3l)이 되고, 레벨피크군(32)은 노이즈로서 처리된다. 이 경우 레벨피크군(32)의 데이터가 무시되게 되나, 적어도 레벨피크군(35)과 레벨피크(32)를 페어링하는 것 같은 미스는 피할 수 있다.

대표주사각(θ2 및 θ3)에 있어서는, l 대 1 의 대응이 명확하게 결정된다. 여기서 주목해야 할 것은, 대표주사각을 사용하여 페어링하기 위하여, 비트주파수의 대소관계가 업구간과 다운구간으로 교체되어 있어도 정확하게 페어링할 수 있는 점이다.

만약, 집단화를 행하지 않고, 개개의 레벨피크 끼리를 동일주사각에 대하여 페어링하고자 하면, 레벨피크군(33)을 구성하는 레벨피크와 레벨피크(36)를 구성하는 레벨피크를 잘못하여 페어링할 가능성이 매우 높다. 그러나 이 실시형태에 의하면 그와 같은 페어링미스가 생기지 않는다.

도 5는 레벨피크군의 페어링에 관한 다른예를 나타내는 그래프이다. 도 3과 같이 상기 도면(a)는 업구간에서의 집단화, 상기 도면(b)는 다운구간에서의 집단화의 모양을 나타낸다. 상기 도면(a) 및 (b)에 있어서, 횡축에 주사각을 취하고, 종축에 비트주파수를 취하고 있다. 또 레벨피크를 점으로 나타내고, 점의 크기로 레벨피크의 높이를 나타내고 있다. 레벨피크가 높을 수록 점의 크기가 커져 있다.

이 예는 업구간의 집단화시에 레벨피크 분포폭이 소정치를 넘은 레벨피크군이 만들어진 경우이다. 레벨피크군(52)이 그것이나, 도 2의 플로우차트에 있어서의 스텝(S2l, 22)에 의하여 신 집단화군(53)이 생성된다. 이에 따라 업구간에서는 3 가지의 레벨피크군(51, 52, 53)이 존재하고, 각각의 대표주사각이 θ5, θ6, θ7이 된다.

한편, 다운구간의 레벨피크군은 처음부터 대표주사각이 각각 θ5, θ6, θ7의 3 가지의 레벨피크군(55, 56, 57)이 존재한다. 따라서 대표주사각이 같은 것 끼리를 일의적으로 페어링할 수 있다.

이와 같이 하여 스텝(S24)의 페어링이 완료되면, 스텝(S25)으로 이행하여, 페어링된 레벨피크군의 비트주파수를 사용하여 타겟의 처리 및 속도를 연산에 의하여 구한다. 이 연산은 FM-CW 레이더장치의 기본원리에 의거하는 것이다.

여기서 염려를 위하여 FM-CW 레이더장치의 탐지원리를 간단하게 설명한다.

송신신호의 중심주파수를 f0, 주파수 변조폭을 △F, FM 변조주파수를 fm 으로 하고, 또한 타겟의 상대속도가 영일 때의 비트주파수(협의의 비트주파수)를 fr, 상대속도에 의거하는 도플러주파수를 fd, 업구간의 비트주파수를 fbl, 다운구간의 비트주파수를 fb2 이라 하면,

fbl = fr - fd

fb2 = fr + fd

가 성립한다.

따라서, 변조사이클의 업구간과 다운구간의 비트주파수(fbl 및 fb2)을 따로따로 측정하면, 다음식(3), (4)로부터 fr 및 fd 를 구할 수 있다.

fr = (fbl + fb2) / 2

fd = (fb2 - fbl) / 2

fr 및 fd 가 구해지면 타겟의 거리(R)와 속도(V)를 다음의 (5), (6)식에 의하여 구할 수 있다.

R = (C / (4 ·△F ·fm)) ·fr

V = (C / (2 ·f0)) ·fd

여기에, C는 빛의 속도이다.

도 3을 예로 들면, 레벨피크군(33)과 레벨피크군(37)과의 조합에 있어서, f3및 f7이 각각 상기(l)∼(4)식에 있어서의 fbl 및 fb2 에 해당한다.

스텝(S26)에서는 이렇게 하여 얻어진 타겟의 거리(R) 및 속도(V)를 과거의 타겟정보와 조합하여 타겟의 시계열적인 움직임을 검지하고, 또한 시계열적인 움직임으로부터 타겟의 종별이나 장래 움직임을 예측하여 보다 상세한 타겟인식을 행한다.

또한 본 실시형태에서는 DBF 합성에 의한 빔주사를 행하고 있으나, 위상배열방식의 빔주사나 기계식 빔주사이어도 좋다.

이상과 같이 본 발명의 FM-CW 레이더장치에 의하면, 비트주파수의 레벨피크를 업구간 및 다운구간의 각각에 있어어 집단화한 후에, 업구간과 다운구간의 페어링을 행하게 되기 때문에, 페어링미스의 발생을 억제할 수 있어 정확한 타겟검지를 할 수 있다.

Claims

주사형 FM-CW 레이더장치에 있어서,

변조주파수 증가구간 및 변조주파수 감소구간의 각각에 있어서 수신신호와 송신신호를 믹싱하여 얻어진 비트주파수의 동일한 주사각에서의 레벨피크를 추출하는 피크추출수단과,

상기 추출된 증가구간 레벨피크 및 감소구간 레벨피크의 각각에 대하여, 주사방향으로 인접하는 거의 동일한 비트주파수의 것 끼리를 집단화하여 레벨피크군을 생성하는 집단화수단과,

증가구간 레벨피크군과 감소구간 레벨피크군을 대표주사각이 같은 것 끼리로 페어링하는 페어링수단과,

페어링된 증가구간 레벨피크군의 대표비트주파수와 감소구간 레벨피크군의 대표비트주파수로부터 타겟정보를 산출하는 연산수단을 구비한 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더장치.
제 1항에 있어서,

상기 레벨피크군의 피크 분포폭이 소정폭 이상일 때에는 상기 피크분포로부터 표준분포를 감산하여 새로운 피크분포의 레벨피크군을 생성한 후에 상기 페어링수단에 의한 페어링을 행하는 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더장치.
제 2항에 있어서,

상기 표준분포는 미리 측정, 기억된 싱글타겟의 레벨피크 데이터를 정규화한 것을 특징으로 하는 FM-CW 레이더장치.