JPH0130115B2 - - Google Patents

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JPH0130115B2
JPH0130115B2 JP1191280A JP1191280A JPH0130115B2 JP H0130115 B2 JPH0130115 B2 JP H0130115B2 JP 1191280 A JP1191280 A JP 1191280A JP 1191280 A JP1191280 A JP 1191280A JP H0130115 B2 JPH0130115 B2 JP H0130115B2
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JP
Japan
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target
distance
circuit
pulse width
departing
Prior art date
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JP1191280A
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English (en)
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JPS56108980A (en
Inventor
Akira Hisanaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1191280A priority Critical patent/JPS56108980A/ja
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば列車の接近等を検出して衝突
を防止するためのドツプラレーダ装置に関するも
のである。
従来の列車の接近等を検出するためのレーダ装
置の構成図を第1図に示し、その各部の動作波形
を第3図に示し、説明する。第1図において、ト
リガ発生器1は第3図aに示す如き、レーダの繰
返し周期Tを決めるトリガaを発生するものであ
る。FM変調器2はトリガ発生器1からのトリガ
aに同期したFM変調信号bを発生し、FM発振
器3の発振周波数を制御するものであり、第3図
bにFM変調信号bの波形を示す。同時にこの信
号bはスイツチドライバ4にも供給される。第3
図bに示すFM変調信号bの第1の時間区分τ0の
間、FM発振器3は第1の周波数fTで発振するも
のである。
周波数fTの送信信号はハイブリツド5へ端子5
1より入力され、その信号は端子53,54へ2
分割されてトランジスタスイツチ(以下TRスイ
ツチと称す)6の2つの端子61,62にそれぞ
れ入力される。このとき、TRスイツチ6はスイ
ツチドライバ4により2つの端子61,62から
入つた信号をそれぞれ反射させるような状態に制
御されている。従つて反射された2つの信号はハ
イブリツド5の端子53,54へそれぞれ再び入
り、ハイブリツド5によつて合成され、端子52
よりアンテナ7へ送られ、このようにして送信回
路19により送信パルスが空間に放射される。
目標より反射された送信信号の一部はアンテナ
7で受信され、ハイブリツド5の端子52より入
り、端子53,54に2分割され、TRスイツチ
6の2つの端子61,62に供給される。このと
きTRスイツチ6は端子61,62に入つた信号
がそれぞれ端子63,64へ通過できる様な状態
にスイツチドライバ4で制御されており、ミキサ
8の2つの端子81,82に供給される。このよ
うな受信状態のとき、FM発振器3は第2の周波
数fLで発振しており、局部発振信号として受信信
号と同様、ハイブリツド5、TRスイツチ6を通
つてミキサ8に供給される。即ち図中の20によ
り目標からの反射信号を受信し、IF信号を生成
する受信回路を構成する。
近距離目標および遠距離目標からの受信信号
d1,d2の波形が第3図f及びgに示すようなもの
であり、目標までの往復時間がt1、t2の場合、ミ
キサ8の出力のIF(中間周波)信号は、FM発振
器3が第2の周波数fLで発振している時間と受信
信号が重なり合つた時間、即ち、送信完了時τ0以
降で受信信号の存在する時間のみに得られる。ミ
キサ8から得られたIF信号はIF(中間周波)増幅
器9で増幅された後、第1、第2のサンプルホー
ルド回路11,12に供給され、それぞれ第3図
d及びeに示す第1、第2のサンプリングパルス
c1、c2により、ホールドされる。これらの第1、
第2のサンプリングパルスc1、c2はトリガ発生器
1からのトリガaに応じてサンプリングパルス発
生器10により発生されるものである。ここで第
1のサンプリングパルスc1は時間τ0のすぐ後にあ
り、第2のサンプリングパルスc2は第1のサンプ
リングパルスc1より中間周波数の90゜位相差に相
当する時間だけ遅らせたものである。これらのサ
ンプルホールド回路11,12は、IF信号より
移動目標の速度に対応したドツプラ信号成分を検
出するための回路である。そしてサンプルホール
ド回路11,12と方向判別回路13とによりド
ツプラ信号を用いて移動目標の移動方向を判別す
る回路を構成するものである。
目標の速度は、送信波の周波数と受信波の周波
数の差fがミキサ8で得られているので、これか
ら検知できる。目標の移動方向は、角周波数ωの
正負により判別できる。サンプルホールド回路1
1,12の出力の差および和によりそれを知るこ
とができる(特開昭52−17065号公報参照)。
そしてこのときの移動目標を捕捉することので
きる探知範囲(警戒範囲)Aは第4図aに示すよ
うになる。即ち、送信パルスbのパルス幅がτ0で
あれば、距離R=0からR=cτ0/2までの位置
にある目標からの受信信号はすべてR=cτ0/4
にある目標からの受信信号d1のように、送信完了
時τ0をまたいでパルスが存在するためこれを探知
することができ、また距離R=cτ0/2にある目
標からの受信信号は信号d2のようになり、これも
探知することができる。従つて探知範囲はR=0
からR=cτ0/2までの間となる。ただしcは電
波の伝播速度である。
速度計算回路14は第1のサンプルホールド回
路11に接続されており、ドツプラ信号の周波数
をカウントし、目標の移動速度を算出するもの
で、警報回路15は速度計算回路14から得られ
る速度情報と、方向判別回路13から得られる接
近信号により警報信号を発生するものである。
ところで、探知範囲内に離反する目標と接近す
る目標の両方が存在し、且つ離反目標の方がより
近い場合には、接近目標は検知できない。その理
由は、近くにある離反目標からの反射電波(受信
波)は、遠くの接近目標からの反射電波に比し
て、圧倒的に強いので、接近目標からの反射電波
は、離反目標からの反射電波で隠されてしまい、
検知不能となるからである。これを「離反目標に
より接近目標がマスクされる」と呼んでいる。衝
突防止レーダとしては、探知範囲内の接近目標を
検知できないのは不都合なので、上記のような場
合は、探知範囲を短くして離反目標は検知しない
ようにしている。
離反信号成形回路16は方向判別回路13によ
つて警戒距離内に離反目標(遠ざかる目標)があ
ることを示す信号が入力されると、これをある一
定時間ホールドする機能を有し、またFM変調器
2の発生する送信パルス幅に相当する時間τ0を第
3図cの送信パルスb′の如く、時間τ′0に短かくさ
せる機能をもつ。FM発振器3及びスイツチドラ
イバ4はこれに対応して動作するものである。
第3図cの如く、送信パルス幅τ′0で送信され
たとき、これによる受信信号d′1、d′2が第3図h
及びiの如き波形であつたとすると、t′1<τ0のと
きはミキサ8からのIF信号は得られるが、第3
図d及びeの時刻tA及びTBではIF波形がないの
で、サンプルホールド回路11,12によつてド
ツプラ信号は得られない。しかしt′2τ0とすれば
IF信号も得られ、ドツプラ信号も得られる。
従つて警戒範囲については第4図bに示すよう
になる。即ち送信パルスb′のパルス幅をτ′0と短く
したときは、サンプリング時刻がτ0の直後である
ので距離R=0からR=cτ′/2までの探知不能
で、距離R=cτ′/2からR=cτ′0/2までが警戒
範囲A′となる。また図においてd′1、d′2は同図a
の場合と同様R=cτ0/4およびR=cτ0/2の位
置にある目標からの受信信号である。なお送信パ
ルス幅τ′0で動作する時間は速度計算回路14で
ドツプラ信号より速度情報を算出するに必要な時
間を十分カバーすることが必要であるが、離反信
号成形回路16はこの条件を満足するよう方向判
別回路13の出力をホールドする。
また第4図cは送信パルスb″の幅をτ″0とした
ときの警戒範囲を示し、この場合R=0からR=
cτ″/2までは探知不能で、警戒範囲A″はR=
cτ″/2からR=cτ0/2までとなる。なお図中
d″1、d″2は同図a,bの場合と同様でR=cτ0/
4、およびR=cτ0/2にある目標からの受信信
号を示している。
第5図は送信パルス幅の変化を時間の関数とし
て示したものである。第1図の従来のレーダでは
離反目標のない場合は第5図aに示すように送信
パルス幅を常にτ0にしていたが、離反目標のある
場合は同図bに示すように、τ0とτ′0とに交互に
切換えていた。交互に切換える理由は、τ′0だけ
にすると、離反目標よりも更に近くに存在してい
る静止目標が急に動き出して接近して来た場合に
は検出できなくなり危険だから、τ0に戻してR=
0から探知する期間を作るためである。
なお図中m×T(Tは第3図aと同様にパルス
繰返し周期である)はドツプラ信号が形成される
程度の時間であればよく、nはmと等しくしても
よい。
従来のドツプラレーダ装置は、離反目標がある
場合、これを検知しないよう送信パルス幅をτ′0
に短縮していたが、離反目標の距離に関係なく
τ′0を一定としていたので次のような場合に不都
合を生じていた。
(イ) 探知範囲を縮少し過ぎたため、離反目標だけ
でなく、接近目標も検知できなくなるケース。
即ち第6図aは離反目標がある場合において
送信パルス幅τ8=τ′0がτ0に比較して狭い場合を
示し、この場合は距離R8=cτ′8/2からR10=
cτ0/2の間が探知範囲A1となり、距離R8より
近くにある接近目標が見えない。またパルス幅
がτ0にもどつた時は、本レーダ装置の近くに離
反目標があるため、距離R8より手前で且つ離
反目標より遠くに位置する接近目標の反射信号
が上記離反目標からの大きい反射信号でマスク
され、危険になる。
(ロ) 探知範囲の縮少が不十分であつて、離反目標
と接近目標のいづれも検知してしまい、且つ離
反目標の方が近くにあるため接近目標が検知で
きなくなるケース。
第6図bは離反目標がある場合の送信パルス
幅τ2=τ′0がτ0の8割ぐらいある場合を示し、こ
の場合距離R2=cτ′2/2からR10=cτ0/2の間
が探知範囲A2となるが、距離R3に離反目標、
距離R8に接近目標が存在したとすれば、送信
パルス幅がτ0及びτ′0のいずれの場合も離反信
号によつて接近信号がマスクされて危険であ
る。
(ハ) これらのことから送信パルス幅は第6図cの
様にτ5=τ′0=τ0/2とするのが最適であり、こ
の場合距離R5=cτ5/2からR10=cτ0/2の間
が探知範囲A3となるが、この場合も距離R2に
離反目標、距離R4に接近目標があれば、送信
パルス幅がτ0及びτ′0のいずれの場合も離反信
号によつて接近信号がマスクされて危険であ
る。
この発明は以上のような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、離反目標の距離を検出し、離反
目標だけを探知範囲から除くように送信パルスの
短縮を離反目標の距離に応じて設定する。更に、
離反目標の動きに追従して探知範囲を変えるた
め、離反目標の距離の最初の検出値を初期値とし
て、離反目標の速度を積分して距離を算出し、そ
の離反目標以遠を探知するのに最適な送信パルス
幅に段階的に変化させることにより、離反目標に
より接近目標がマスクされる確率の低いドツプラ
レーダ装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を第2図について説
明する。第2図において第1図と同一符号は同一
又は相当部分を示すもので、第1図に示した構成
と比べ、距離計算回路17が速度計算回路14と
警報回路15との間に挿入されていることと、離
反信号成形回路16の代りに距離補正回路18が
設けられていることが異なる点である。各部の動
作については、FM変調器2、距離補正回路18
及び追加された距離計算回路17を除いて第1図
の動作とほぼ同様である。
距離補正回路18は方向判別回路13より離反
信号が入力されると、送信パルス幅をτ1、τ2、τ3
と短縮するようFM変調器2を制御する。離反目
標の距離が求まるとこれを初期値として、距離計
算回路17は、速度計算回路14の出力である速
度信号を積分し、距離を計算する。なおこの積分
の際の距離初期値は第5図dに示されたτ1、τ2、
τ3…と送信パルス幅を変化させ、どの送信パルス
幅の期間内で離反信号が得られなくなつたかで決
定する。距離の初期値およびその後の積分値信号
は距離補正回路18に送られ、送信パルス幅を調
整するための信号になり、FM変調器2に送ら
れ、送信パルス幅を変化させる。これらの動作を
第5図c,dと第6図により説明する。離反目標
は通常距離0、即ちR=0から遠ざかつていく。
この場合は離反目標が距離R0の位置にあれば、
探知範囲が距離R1からR10になる様に送信パルス
幅をτ1に初期設定する。その後は、R=0の距離
の初期値として離反目標の速度を積分して距離を
求め、それに適したパルス幅とする。第6図bに
示すように離反目標が距離R1の位置に来れば、
探知範囲が距離R2からR10になる様に送信パルス
幅をτ2にする。以下同様に離反目標が移動して距
離R2、R3となる場合、送信パルス幅はτ3、τ4…
とすれば良い。
以上のようにした場合の送信パルス幅の変化を
第5図c,bに示す。第5図cは離反目標がない
場合で、送信パルス幅はτ0で一定である。第5図
dは離反目標がR=0から遠ざかつて行く場合
で、送信パルス幅τ0の次はτ1、τ0、τ2、τ0、τ3、
τ0、τ4、τ0と変化する。これらの時間はn1×T、
m×T、n2×T、m×T、n3×T、m×T、n4×
T、m×Tとなる。ただしm=n1=n2=n3=n4で
もよい。
上記の説明でパルス幅をτ1、τ2、τ3、τ4と等間
隔で変化させたが、目標の速度、距離に応じて変
化させるので、等間隔とならない場合もある。距
離R3に停止していた目標が遠ざかる様な離反目
標に対しては、パルス幅をτ1、τ2、τ3、τ4と変化
させ、τ4で離反目標が探知範囲外となれば、R3
を距離の初期値として距離補正回路18に与えて
パルス幅をτ4とする。
その後は、目標の速度を積分して距離を算出
し、その距離情報を距離補正回路18に入力し、
送信パルス幅を最適にする。
以上のように、この発明によれば、近距離目標
及び遠距離目標を送信パルス幅の広いパルスで同
時にサンプリングするための2個のサンプルホー
ルド回路を備え、上記両目標の速度検出を行うパ
ルスドツプラレーダにおいて、離反目標の位置を
算出する距離計算回路と、上記離反目標より以遠
を探知するように送信パルス幅を変化させる距離
補正回路とを設けたので、離反目標により接近目
標がマスクされる確率が極めて低くなる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のドツプラレーダ装置の構成図、
第2図はこの発明の一実施例によるドツプラレー
ダ装置の構成図、第3図a〜iは第1図及び第2
図の各部動作を示す波形図、第4図a〜cは第1
図及び第2図のレーダ装置の探知範囲(警戒範
囲)を示す図、第5図は送信パルス幅の変化を示
す図で、同図aは従来のレーダで離反目標のない
場合、bは従来のレーダで離反目標のある場合、
cは本発明のレーダで離反目標のない場合、dは
本発明のレーダで離反目標のある場合をそれぞれ
示す。第6図a〜cは第1図及び第2図のレーダ
装置の探知範囲(警戒範囲)を示す図である。 11,12……第1、第2のサンプルホールド
回路、17……距離計算回路、18……距離補正
回路、19……送信回路、20……受信回路。な
お、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 幅広のパルスを送信するパルス幅可変の送信
    回路と、 上記送信パルスの目標からの反射信号を受信し
    中間周波信号を生成する受信回路と、 この受信回路による受信信号を異なるタイミン
    グでサンプルホールドしドツプラ信号成分を検出
    する第1、第2のサンプルホールド回路と、 この両サンプルホールド回路の出力から上記近
    距離目標の移動方向を判別する方向判別回路と、 上記ドツプラ信号から目標の速度を算出する速
    度計算回路と、 本レーダ装置から離反する目標が上記方向判別
    回路によつて検出されると送信パルス幅を段階的
    に短縮する距離補正回路と、 この距離補正回路によつて短縮された送信パル
    ス幅のどの段階で上記離反目標がレーダの探知範
    囲外となつたかにより、上記離反目標の距離の初
    期値を得るとともに、上記速度計算回路からの速
    度情報を積分して上記離反目標の距離の現在値を
    算出し、これらの初期値および現在値を上記距離
    補正回路に与えて上記離反目標がレーダの探知範
    囲外となる段階に送信パルス幅を短縮せしめる距
    離計算回路とを備えたパルスドツプラレーダ装
    置。
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