JPH0351786A - レーダ用ドップラ制御チャネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、車道を走行中の特定の車両にとって起シうる
危険な条件を監視するための改良された車両ボーン・レ
ーダーシステムに関するものである。

本発明は、レーダ装置に向けられ、特に詳しく言えば、
１またはそれ以上の標的からの戻シエコー信号間の位相
差（ドツプラ）を識別するばかシではなく、１またはそ
れ以上の標的間の振幅差を識別し、選択されたエコー信
号にレーダの注意を固定し、また、標的がレーダ・シス
テムによつて決定されるような格別な興味がある限シ、
特別の標的エコーを監視し続けられるようにするＣＷま
たはパルス・レーダに用いる特別の回路に向けられてい
る。

（ロ）従来技術 本願は、１９８８年５月１２日付で米国に出願した米国
特許出願筒０７７１９５，５９５号の一部継続出願であ
る。

１９８７年６月１６日付で特許された本出願人に係る米
国特許筒４．６７’５，９５７号は、車両ボーン・レー
ダ技術の先導となりていると現在信じられている車両ボ
ーン・レーダ・システムを開示している。

しかし、上述したレーダ・システムは、１つの個々の標
的エコー信号をほぼ同じ振幅の複数の到来標的エコー信
号から識別することができず、また、その標的エコー信
号が新しい格別の標的エコー信号によって入れ換えられ
るまで、格別の標的エコー信号に固定することができな
いＯ 移動および静止物体との衝突を防止するためのハイウェ
イ車両運転の安全性を改良し、後続する車両間の走行距
離、速度、方向を監視することによって世界中の道路を
走行する車両密度を安全に増加し、所定の道路上の車両
の数を所定の時間安全に増加させることによつて有用な
道路空間を確保し、そして、両車によって運ばれる乗客
の現在可能な安全性、よりも高く維持することが長く要
求されてきた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明の課題の１つは、車両用の新規な衝突回避システ
ムを提供することにある。そのシステムは複数の潜在障
害物または標的を監視しかつ連続した監視を行うように
最も突出した標的を選択できる。そのシステムが、より
突出した標的に固定するときにその標的が現れるまで、
選択された標的に自動的に固定するシステムがここでは
含まれている。さらに、一方の標的から別の標゛的に非
常に瞬間的に監視を変更できるシステムも含んでいる。

本発明の別の課題は、レーダによつて受信された標的か
らの不明瞭なエコー信号を排除することによって、車両
ボーン・レーダ・システムの改良および精度向上を図る
ことにある。

本発明の別の課題は、標的が監視をするように選択され
たか否かの表示を運転者に与える車両ボーン・レーダ・
システムを提供することにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、レーダ車両専用警告システムを提供すること
によって車両運転安全性を促進させるシステムに用いら
れる。その警告システムは、車両運転者に、第１領域に
よって限定される安全条件の下でその者に安全運転習慣
を持続させることができ、また、第１領域の確立された
安全運転条件が第２領域内への進入によって越えられつ
つあること、かつ、運転者が第１安全領域内で運転条件
まで戻さない限シ、他の物体との衝突が起ることを運転
者に警告することによって、第１安全領域から第２危険
領域に運転者の正常安全運転条件が変ったときに運転者
に警告する。その警告は、車両の衝突または新しい走行
路内への方向転換をする前に車両を減速または停止させ
ることによって、通常の予期した方法で危険条件を運転
者が正すのに十分な時間内になされ、これに、より物体
が側路される。

これは、本発明の専用システムを備えた車両の走行の前
方路を連続的に監視しかつ運転者の正常領が越えた場合
に、車両運転者に警告を与える専用レーダ・システムに
よって達成される。

本発明は、車両の運転者が危険な条件（例えば、別の物
体との衝突）を避けるために警告に応答するのに十分な
時間に危険な車両条件を車両運転者に警報を発する車両
ボーン専用レーダ・システムＫ特に向けられている。こ
のシステムは、車両が不活動にされるようにすることに
よって、危険な状態にないときに、運転者の不要な分離
を防止するように設計されている。そのシステムは、選
択された範囲内で複数の標的を監視しかつ最も突出した
標的に固定し、これに、より、、より突出した標的が現
れるまで、すべての他の標的を排除する。そのシステム
は、レーダが固定される車両に関する最も突出した（危
険な）物体の範囲に向けられたレーダ発生情報および選
択された物体の接近速度を集める。レーダ発生情報は、
例えば車両前進速度、操縦角度、加速およびレーダ信号
プロセッサにおける制動のよ′うな運転条件変更例と加
算される。前進制御アルゴリズムは、重要なレベルにも
とづいて予定の所定の基準値および互いに関して所定の
値に加算されるべきこれらの種々の入力の重要性に重み
を付ける。３つの運転領域、すなわち、安全領域、正常
領域、および危険領域が存在することをアルゴリズムが
仮定する。

これらの領域は、格別の車両運転者の習慣によって部分
的に決定される。すなわち、保守的な運転者の車両が通
常の攻撃的運転者、よりも小さい安全領域を有している
。アルゴリズムが所定の運転者の安全領域に入る加算出
力信号レベルを生じるとき、レーダは作動に留まってい
るが、運転者に警告を発生しない。アルゴリズムの加算
出力信号レベルが安全領域を越えそして危険領域に入る
とき、レーダは危険条件の運転者への警告のための出力
信号を与えかつ危険レベルが増加するに従って運転者に
、より劇的に警告し続ける。すなわち、アルゴリズムの
信号が正の方向に増加した場合についてである。例えば
、保守的な運転者が５９０単位の最大安全レベルを有し
、また、攻撃的車両運転者は４１０単位の最大安全レベ
ルを有している。アルゴリズムによって考慮されたファ
クタが第１運転者にとって３８８単位を発生する場合に
は、レーダ警告はつくられない。同様に、、より攻撃的
運転者についてのアルゴリズム信号レベル出力が４０９
単位に達したときに、安全領域は越えられず、したがっ
て、レーダは運転者警告（正常の警告レベル４０単位）
を発生しない。アルゴリズム出力レベルが５９０．４０
０または４１０をそれぞれ越える場合に、レーダは物体
とのさし迫った危険または衝突を運転者に警告する。第
１警告は、運転者に検出物体との衝突を防止するように
制動するかまたは回転するようにさせる。第１１Ｆ告が
運転者によって必要とされない場合には、別の警報が運
転者によってただちに作動されたときには、検出物体と
の衝突を避けるように回避作用をレーダによって再びつ
くられる。追加の警告は、いずれの物体が運転者による
積極的操縦によって回避されるかまたは衝撃が生じるま
で、レーダによって与えられる。レーダによってつくら
れるこれらの運転者警告は、警告が増大する危険な条件
を目撃し、ますます興奮してきた人の感情に似せて増大
するに従りて、強さおよび感情を増大させる。すなわち
、第１警告は、例えば優しい話し言葉で、続く言葉のレ
ベルは音調及び／又は声量によってより感情的になる。

衝突前の最終警告は絶叫の形体になる。

（ホ）実施例 第１−４図においては、これらの図面の説明は前述した
米国特許第４，６７５，９５７号においてなされている
。

第２図において、この図面の回路は前記米国特許の第２
Ａ図を示す。この特許にお込ては、第５Ａ−５Ｄに示す
回路に接続された１　５　ＭＪ（ｚクロック５１６．７
分割カウンタ５１４、タイミング発生器５１８を、シス
テム・クロック５２および二路通信発生器５４に置き換
えることＫよって変更されている。また、低域フィルタ
６８、ｄｅ−ｍｏｄ　ｓｗ　１００、低域７　イールｐ
　１ｏ　２Ｄｔ−排除ｔ−ることによつても変更されて
いる。Ａ６Ｂは入力Ｂを１０ｇ−１ｉｎ変換器７０″お
よびドツプラ制御チャネルＰに接続される。

特に、第３図は前記米国特許の第２Ｂ図を示す。この図
においては、第５図に示すように、コンプレッサ増幅器
１０４人と１０４Ｂとの間に操縦帯域フィルタ５１０，
５１２を挿入することをその変更が含んでいる。増幅器
１０６Ａ、１０６Ｂ。

コンプレッサ増幅器１０４Ｃ，１０４Ｄ、増幅器１０６
Ｃ，１０６Ｄ、自乗増幅器１０８Ｃ，１０８Ｄ、位相検
出器１１６、傾斜インバータ＃ロングレンジ９２、積分
ロングレンジ１１８、比較器ロングレンジ１２０ｔ−排
除し、第５Ａ−５Ｂ図の範囲不能的に４−ＢＢ３を接続
することによって変更を行っている。

第４図は、前述の特許の第２図を示す。後者のこの部分
および残シの回路は変更なしになりている。

第５Ａ、Ｂ、Ｃ，６図においては、図示する新しい回路
は、７分割カクンタ５１４　、　Ａ５ＭＨｚクロック５
１６、タイミング発生器５１８，４次操縦帯域フィルタ
５１０，５１２．１５ｄｂ増幅器５２０．３０　ｄｂ減
勢増幅器５２２、自乗増幅器５２４、位相固定ループ５
２６、多通路／標的検出器５２８．５０マイクロセ力ン
ド単安定発振器５３０．１０ミリセカンド単安定発振器
５３２．２分割フリップフロップ５３４，１００ミリセ
カンド２次積分器５５６、電圧−周波数変換器５３８、
プートストラップ回路５４０を有している。第５Ａ、Ｂ
、Ｃに挙げた新しい要素は、前記米国特許に示す回路に
互いに配置される。

第５．６図に示すように、本発明の動作については、位
相および位相変化速度（ドツプラ）に加えて、いくつか
の標的間の振幅差は、５２〇−５２４（’５−８２″）
を有するドツプラ制御チャネルまたは回路によって評価
され、また、標的選択用に使われる。

送信機中心周波数における主としたまたは突出した標的
エコーの振幅は、第６図に示すように、時間的順序間隔
７内で決定される。主な標的のドツプラ速度は、ドツプ
ラーチャネルＳにおけるレンジ・チャネルＴ、Ｕ内に比
例周波数を発生する。レンジ・チャネルＡ６−ＡＩ７お
よびＡ６Ａ−Ａ１７Ａは、振幅差を無視しながら、対称
的で非常に正確な位相シフト処理を与える。

一方、ドツプラ制御チャネルＳが位相シフトを無視する
が、しかし相対振幅差を注意深く保存する。標的を識別
し、操縦位相固定ループＳ２−８９によってレーダ受信
機を最も突出した標的に同調させるように用いられつつ
あることがこれらの振幅差となる。

ドツプラ制御チャネルＳ２の出力において、周波数−電
圧変換器（ＦＶＣ）は、ワンシ冒ット単安定発振器５３
０および低域フィルタ５５６（当該技術においては周知
である）からなりている。

これらは、ドップラ制御チヤネルのブーツストラップ回
路５４０へのドツプラ電圧入力を発生する。

閉鎖速度が早くなればなるほど、トップ２電圧はますま
す高くなる。ドツプラ電圧は０−５ＶＤＣであシ、この
場合５ボルトは２００ｍ／時のドツプラ速度に等しい。

ドツプラ電圧は位相固定ループ５２６（ＰＬＬ）、位相
比較器”８６”の出力誤差電圧と加算され、そして、電
圧−周波数変換器（ＶＦＣ）’８７”Ｋ加えられる。周
波数変換器出力はドツプラ周波数ｌ″Ｓ９”の１２８倍
となシ、また、位相固定ループ５２６および２つのレン
ジ・チャネルＴおよびＵＫ加えられて、ＣＬ２５と２０
０　ｒＩＬ／時間のドツプラ速度に比例した２０Ｈｚか
ら２０幻りの周波数範囲内で操縦帯域フィルタ（ＳＢＰ
Ｆ）５１０，５１２の中心周波数に同調させる。５ＢＰ
Ｆの同調帯域通過周波数は２５６″’８８″Ｋ　ヨッテ
分割されたＶＦＣｓ３ｓ。

出力周波数となシ、５ＢＰＦクロツクＳ９の周波数とな
る。この周波数は、ＰＬＬがドツプラ・チャネル″′Ｓ
”に現れる多数の周波数（異なる標的）の１つに固定さ
れたとき、レンジ・チャネル“Ｔ２．Ｕ２”内に選択さ
れかつ維持される。

これらの周波数は、多数の標的からのレーダ・エコー　
多数の経路によつて戻る信号エコーそして、１０に離れ
ているので興味のある標的とはなシえない反射物体から
のエコーを生じる。ＰＬＬ固定周波数は、最大振幅″’
８１″を有するドツプラ・チャネル内の周波数となる。

この振幅は、標的およびレーダ・エコーの強くもとづい
て定まる。レーダ・エコーは、標的への距離が増加する
に従って、減少する。

このようにして、最も突出している標的から得うれるレ
ンジ・チャネル位相情報は′％　２つのレンジ・チャネ
ル”Ｔ２．Ｕ２”の５ＢＰＦによつてさらに範囲処理を
行うように選択される。位相固定ループをその標的”８
２−８９’″に固定するドツプラ制御チャネル″″８１
”内に起る振幅区別によって、すべての他の標的位相情
報は、残シのレンジ・チャネル調整回路に入る前に減衰
される。このドツプラ制御システムは、そのシステムを
多くの他のものから信号標的を選択、すなわち隔離させ
ることができる。

２０Ｈｚと２０　ＫＨｚとの間（（Ｌ２５から２００ｒ
ｒＬ／時）Ｓ２″のドツプラ周波数間隔内で、５ＢＰＦ
は操縦電圧′″Ｓ７”にもとづいて定まって位相固定ル
ープを固定させる。次いで、この電圧”８７″は、ドツ
プラ電圧″８４″と、位相固定検出器′″Ｓ６″の出力
誤差電圧との合計から引き出される。ドツプラ電圧がＶ
ＦＣ”Ｓ７”に加えられる前に、ドツプラ電圧による位
相固定比較器″Ｓ６”（誤差電圧）の出力ブーツストラ
ップの和を増加すべき周波数−電圧変換器（ＦＶＣ’）
８２−８４″の使用は、急速標的選択固定のための高電
圧回転速度および高速周波数シフト″Ｓ９”を生じる。

位相固定ループ誤差電圧″Ｓ６″がゼロになるとき、そ
れはまた位相固定条件″’ＢＢ３″を表す。これはまた
ＶＦＣ”Ｓ７”への操縦電圧入力の５変化を停止させる
。このとき、周波数出力は最も突出した標的のドツプラ
周波数″′Ｓ２”の１２８倍＠８９”に安定され、そし
て、５ＢＰＦ用クロツクロックとして用いられる。５Ｂ
ＰＦは、選択された標的″’Ｔ２．Ｕ２”の開または閉
速度と関連されたレンジ位相情報を通過させるように同
調される。レンジ−チャネル差動位相情報が指向性ドツ
プラ検出器１１２”Ａ１７．Ａ１７Ａ”に最終的に加え
られて、位相検出器短範囲１１０の出力における第１標
的への相対方向″’Ｅ４”および範囲を抽出する。範囲
電圧は０−５ＶＤＣであシ、この場合５ＶＤＣは１００
０フィートである。差動位相シフト情報は、追加の標的
″′Ｔ１゜ＴＪ１’　　を特定するように用いられても
よく、−犬種的チャネル′″Ｔ２．Ｕ２”内の５ＢＰＦ
の出力において減衰される。しかし、−犬種的周波数は
５ＢＰＦ’″Ｔ１．Ｕｌ”におけるノツチ出力によって
除去され、また、残シの差動位相情報は前述したものと
同様に処理されて、第２またはそれ以上の標的に対して
範囲、ドツプラ速度、相対方向を与える。振幅検出器（
トップ２制御）チャネル”Ｓ２”の出力周波数は、標的
の開／閉速度を検出するように用いられる。それは比例
操縦電圧”Ｓ７”にまず変換され、そして、位相固定ル
ープＶＦＣ変換器５５８に加えられる。この電圧は２つ
の成分を有している。この−次のものは、位相比較器″
８６″から得られた誤差電圧である。この位相比較器′
″Ｓ６”は、高周波＠８２”または電流ＰＬＬ周波数に
関する先導位相シフトを有する入力用正出力電圧と、遅
れ位相または低周波入力＠８２″用負電圧をつくる。操
縦電圧′″Ｓ７”の第２成分は、ドツプラ制御チャネル
周波数″’８２”から得られる。標的の閉鎖速度に対応
するこのチャネルの周波数は、比例ドツプラ電圧″’８
４″に変換される。

これは、既存の操縦電圧”８６”に加えられて、低閉鎖
速度が高閉鎖速度が速くなるほど標的の周波数にＰＬＬ
を回転させる。

標的が獲得されたとき、位相固定ループ５２６からの出
力誤差電圧がゼロ′″Ｓ６”に低下し、ＰＬＬ位相干渉
周波数固定″’８９″を設定するように電圧″’８４”
のみにする。工程において、ドツプラ・チャネル″′８
１″の出力は閉鎖速度に比例した繰返し速度で方形波″
’８２”になる。

この方形波はワンシ璽ット・マルチバイブレータ５３０
をトリガして、ＤＣ電圧″’３４”に積分される可変デ
エーティーサイクル幅パルス列１８３″を発生する。

ＤＣ電圧″′Ｓ４”の振幅は、別のパルスが積分器５５
６を充電する前に、ノくルスが積分器５５６を放電させ
る長さ、すなわち、ノ（ルス再現周波数にもとづいて定
まる。ゆっくり動く標的に対しては、ＤＣ電圧は速く動
くもの、よりもずっと低い。ＤＣ電圧は０から５ポル）
”８４”まで直線的に変化し、１から２００　＠　７時
まで標的の相対速度に比例する。

前述の米国特許第４，６７５，９５７号の回路の残シの
ものは、該特許に説明されているように機能する。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第４．６７４９３７号の第２図を示す
。第２図は前記特許の第２Ａ図を示す。第３図は前記特
許の第２Ｂ図を示す。第４図は前記特許の第２Ｃ図を示
す。第５Ａ、５Ｂ、５０図は前記特許と関連された本発
明を実施する回路を示す。第６図は第５Ａ、Ｂ、Ｃの回
路に含まれた送信機および受信機のタイミング波形のグ
ラフを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信機、アンテナ、および受信機を有し、１または
   それ以上の標的が放射信号の経路内にあるときに、信号
   を送信しかつエコー信号を受信するようになっているＣ
   Ｗまたはパルス・ドップラ・レーダ用の制御回路におい
   て、複数の標的のうちの１つを選択しかつ該１つの標的
   からの戻りエコー信号を監視する第１機器を設けたこと
   を特徴とする制御回路。 ２、より大きい衝突の新しいエコー信号が前記第１機器
   によって選択されるまで、前記エコー信号を固定しかつ
   その固定状態を保持する機器をさらに有することを特徴
   とした請求項１記載の制御回路。 ３、別のより大きい衝突エコー信号によって置き換えら
   れるまで、前記第１機器が前記の新しいエコー信号を監
   視することを特徴とした請求項２記載の制御回路。 ４、標的が選択されなかったことを表す回路機器をさら
   に有していることを特徴とした請求項１記載の制御回路
   。 ５、前記１つの標的のエコー信号を除いてすべてのエコ
   ー信号を排除する回路機器をさらに有していることを特
   徴とした請求項１記載の制御回路。 ６、前記、つの標的のエコー信号を除いてすべてのエコ
   ー信号を排除する回路機器をさらに有していることを特
   徴とした請求項３記載の制御回路。 ７、前記第１機器が最高振幅のエコー信号を発生する標
   的を選択することを特徴とした請求項１記載の制御回路
   。 ８、前記１つの標的に対する範囲を決定するように異な
   る時刻に該１つの標的のドップラ周波数を測定する回路
   をさらに有していることを特徴とした請求項１記載の制
   御回路。 ９、前記１つの標的の方向を決定するための回路をさら
   に有していることを特徴とした請求項８記載の制御回路
   。 １０、相対速度にもとづく特定の標的からのエコー信号
   を強勢または減勢させるための回路をさらに有している
   ことを特徴とした請求項１記載の制御回路。 １１、前記第１機器が前記１つの標的上に正確な固定を
   維持するための位相固定ループを有していることを特徴
   とした請求項３記載の制御回路。 １２、ＣＷまたは位相ドップラ・レーダを用いた車両衝
   突回避システムにおいて、信号を車両の経路内で標的に
   送信するアンテナと、該標的からのエコー信号を受信す
   る受信機と、標的からのエコー信号のドップラ周波数を
   標的への範囲を決定する所定の持続時間の異なる間隔で
   測定する第１および第２範囲回路と、所定の範囲限度を
   超えた測定標的から排除する機器とを有する車両衝突回
   避システム。 １３、前記標的範囲限度内で監視されるべき標的を選択
   する回路を有していることを特徴とした請求項１２記載
   のシステム。 １４、前記範囲限度が最大１千フィートまで１４０フィ
   ートの倍数であることを特徴とした請求項１２記載のシ
   ステム。 １５、ＣＷまたはパルス・ドップラ・レーダ信号を送信
   するアンテナと、標的からのエコー信号を受信する受信
   機とを装備した移動車両の経路内の複数の標的の範囲を
   監視する方法であって、最も衝突した標的を選択するこ
   と、他方の標的からのエコー信号を除いて前記選択され
   た標的からのエコー信号を監視することからなる方法。 １６、前に選択された標的を排除しながら第２の新しい
   標的のエコー信号を監視することからなる請求項１５記
   載の方法。 １７、前記標的のドップラ周波数を所定の持続時間の異
   なる時間間隔で測定することからなる請求項１５記載の
   方法。