JPH05215842A - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＭ−ＣＷレーダ装置におけるパルス化ビー
ト信号をパルスカウントする場合に生ずる１カウント誤
差を半減させて、目標物との距離、相対速度の精度を向
上させることを目的とする。 【構成】 ＦＭ−ＣＷレーダ装置でえられるパルス化ビ
ート信号をパルスカウントするにあたり、三角波の変調
信号の上り傾斜区間におけるビートパルス数が、ＰＴＭ
１において該パルスの立上り数と立下り数の両方をカウ
ントすることにより算出され、一方該変調信号の下り傾
斜区間におけるビートパルス数が、ＰＴＭ２において該
パルスの立上り数と立下り数の両方をカウントすること
により算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＦＭ−ＣＷレーダ装置に
関し、特にパルス化されたビート信号のパルス数をパル
スカウントすることによって、目標物に対する情報（距
離および相対速度）を演算するようにしたＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３の従来技術におけるこの種のＦＭ−
ＣＷレーダ装置の構成を例示するもので、その情報演算
部にはＰＴＭ（プログラマブルタイマカウンタ）とＭＰ
Ｕ（マイクロプロセッサユニット）とが設けられ、該Ｐ
ＴＭのＯ１端子から出力されるＦＭ同期信号が積分器Ｆ
Ｍに入力されて該積分器（変調信号発生器）から三角波
のＦＭ変調信号が出力されるとともに、該同期信号が該
ＰＴＭのゲート端子Ｇ２およびＧ３に直接あるいはイン
バータＩＮＶを介して入力される。そして該積分器ＦＭ
から出力される該三角波の変調信号により電圧制御発振
器ＶＣＯの周波数が変調され、このようにしてＦＭ変調
された送信信号が送信アンテナＡＮＴ１を介して外部に
放射されるとともに、該送信信号の一部を方向性結合器
Ｃを介して分岐させてローカル信号とし、該ローカル信
号と前方の目標物で反射され受信アンテナＡＮＴ２を介
して受信された受信信号とを、ミキサＭＩＸでミキシン
グすることによりビート信号がえられる。

【０００３】そしてこのようにしてえられたビート信号
は増巾器ＡＭＰで増幅され、次いでバンドパスフィルタ
ＢＰＦを通過した後、コンパレータＣＯＭＰによりパル
ス化され、該パルス化されたビート信号が該ＰＴＭのデ
ータ端子Ｃ２およびＣ３に入力される。そして該ゲート
端子Ｇ２に入力された同期信号と該データ端子Ｃ２に入
力された該パルス化されたビート信号とをもとにして、
該三角波の変調信号（図２（Ａ）に示されるように周波
数ｆｍの三角波）の上り傾斜区間内における、該パルス
化されたビート信号の立ち上がり数がカウントされ、一
方該インバータＩＮＶを介して該ゲート端子Ｇ３に入力
された同期信号と該データ端子Ｃ３に入力された該パル
ス化されたビート信号とをもとにして、該三角波の変調
信号の下り傾斜区間における、該パルス化されたビート
信号の立ち上がり数がカウントされ、このようにして該
ＰＴＭでカウントされたカウント数が所定の割込要求信
号ＩＲＱに応じて該ＰＴＭから該ＭＰＵに読込まれ、該
読込まれたカウントデータにもとづいて、該ＭＰＵにお
いて該目標物との距離あるいは相対速度が演算される。

【０００４】なお図２（Ｂ）には、該レーダ装置と該目
標物との相対速度が０のときの該ビート信号の波形が示
されており、また図２（Ｃ）には、かかるビート信号を
パルス化して、上記変調信号の上り傾斜区間および下り
傾斜区間における、該パルス化されたビート信号の立ち
上がり数がカウントされる状況が示されており、該上り
および下り傾斜区間における該パルス化されたビート信
号の立ち上がり数Ｎがそれぞれ、Ｎ＝４およびＮ＝３と
なることが示されている。なお後述するように、目標物
との間の相対速度が０のときの該ビート信号の周波数
（目標物までの距離に応じて変化する）は、該変調信号
の上りおよび下り傾斜区間において同一の値となること
が知られている（上記図２（Ｃ）に示されるように上記
相対速度が０の状態において、該上りおよび下り傾斜区
間における該パルス化されたビート信号の立ち上がり数
が異なるのは、該変調信号が上り傾斜区間から下り傾斜
区間に移る際に生ずる、該ビート信号の位相反転によっ
て瞬時的なパルスが生じ、該上り傾斜区間において該パ
ルスの立ち上がりを余分にカウントすることによる）。

【０００５】一方図４には、該レーダ装置と目標物との
間に相対速度があるときの、上記送受信信号の周波数の
時間的変化（図４（Ａ））、ビート信号周波数（図４
（Ｂ））、ビート信号波形（図４（Ｃ））、およびパル
ス化されたビート信号の波形（図４（Ｄ））が示されて
いる。すなわち図４（Ａ）において実線で示される送信
信号（上記三角波の変調信号により電圧制御発振器ＶＣ
Ｏの周波数が変調されて生成される）の周波数は、ｆｏ
を中心として△Ｆの周波数変調幅で、かつ１／ｆｍの周
期（上記変調信号の周期と同じ）で三角波状に変化し、
また該送信信号が目標物で反射して受信アンテナで受信
された受信信号（図４（Ａ）において点線で示される）
は、該送信信号より所定時間（該目標物までの距離に比
例する）だけ位相が遅れることになる。

【０００６】そして上記変調信号の上り傾斜区間におけ
る上記ビート信号（上記送信信号と受信信号とがミキシ
ングされて生成される）の周波数をｆｕｐ（通常アップ
ビート周波数という）、一方該変調信号の下り傾斜区間
における上記ビート信号の周波数をｆｄｎ（通常ダウン
ビート周波数という）とすると、上述したように該目標
物との相対速度が０のときは、該ｆｕｐとｆｄｎとの値
が等しくなる（ただしその値は目標物との距離に比例す
る）が、該レーダ装置と該目標物との間に相対速度があ
るときは、ドップラシフトの影響をうけて、該受信信号
が上記図４（Ａ）に示されるように上方に移動したり
（例えば該目標物が接近している場合）、あるいは逆に
下方に移動したりする（例えば該目標物が遠ざかってい
る場合）。

【０００７】そして仮に該受信信号が、上記図４（Ａ）
に示されるように上方に移動した場合には、上記ダウン
ビート周波数ｆｄｎの値がアップビート周波数ｆｕｐの
値より大きくなり、該ビート信号の周波数の値および該
ビート信号の波形は、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示
されるように、該変調信号の上り傾斜区間と下り傾斜区
間とで相異するようになり、それに応じて該パルス化さ
れたビート信号のパルス数も、図４（Ｄ）に示されるよ
うに上記両傾斜区間において相異するようになる。

【０００８】ここで該図４（Ｃ）に示されるビート信号
の周波数をｆｂとすると、 ｆｂ＝（４・△Ｆ・ｆｍ／Ｃ）・Ｒ±（２・ｆｏ／Ｃ）・Ｖ の関係がある（ただしｆｏは送信信号の中心周波数、△
Ｆは送信信号の周波数変調幅、ｆｍは変調周波数、Ｃは
光速、Ｒは目標物までの距離、Ｖは目標物との相対速度
を示しており、該相対速度Ｖが０でないときは、該ｆｂ
は上記両傾斜区間において異なった値となる）。

【０００９】ここで上記ビート周波数ｆｂについての式
において、目標物までの距離Ｒに関する周波数成分（す
なわち（４・△Ｆ・ｆｍ／Ｃ）・Ｒ）をｆｒとし、一方
目標物との相対速度Ｖに関する成分（すなわちドップラ
ビート成分である（２・ｆｏ／Ｃ）・Ｖ）をｆｄとする
と、上記図４（Ａ）に示されるような相対速度がある場
合、上記ダウンビート周波数ｆｄｎ、およびアップビー
ト周波数ｆｕｐはそれぞれ、ｆｄｎ＝ｆｒ＋ｆｄ、ｆｕ
ｐ＝ｆｒ−ｆｄとなり、したがってｆｒ＝（ｆｄｎ＋ｆ
ｕｐ）／２、ｆｄ＝（ｆｄｎ−ｆｕｐ）／２となる。し
たがって、 ｆｒ＝（ｆｄｎ＋ｆｕｐ）／２＝（４・△Ｆ・ｆｍ／
Ｃ）Ｒ、 Ｒ＝（Ｃ／４・△Ｆ ）・〔（ｆｄｎ＋ｆｕｐ）／２ｆ
ｍ〕 ＝（Ｃ／４・△Ｆ）（Ｎｄｎ＋Ｎｕｐ）（ただしＮｕｐ
およびＮｄｎは、それぞれ上記三角波の上りおよび下り
傾斜区間においての、該パルス化されたビート信号のパ
ルス数、すなわちアップビートパルス数およびダウンビ
ートパルス数を示す）となる。一方、 ｆｄ＝（ｆｄｎ−ｆｕｐ）／２＝（２・ｆｏ／Ｃ）・Ｖ、 Ｖ＝（Ｃ・ｆｍ／２・ｆｏ）・〔（ｆｄｎ−ｆｕｐ）／２ｆｍ〕 ＝（Ｃ・ｆｍ／２・ｆｏ）（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）となる。

【００１０】このようにして上記目標物までの距離Ｒお
よび該目標物との相対速度Ｖは、上記アップビートパル
ス数Ｎｕｐおよびダウンビートパルス数Ｎｄｎをもとに
して演算することができ、この場合上述したように、従
来技術においては、上記図３および図２（Ｃ）に示され
るように、該パルス数ＮｕｐおよびＮｄｎをカウントす
るにあたって、それぞれ各パルスの立ち上がり数のみを
カウントするように構成されている。

【００１１】しかしながらこのようにして該上り傾斜区
画および下り傾斜区間の各ビートパルス数Ｎｕｐおよび
Ｎｄｎをカウントするようにした場合、上述したような
上り傾斜区間から下り傾斜区間に移る際に生ずる該ビー
ト信号の位相反転によって瞬時的に余分なパルスが生ず
ることによって該Ｎｕｐ又はＮｄｎのカウント数に誤差
を生じたり、あるいは仮に該ビート信号周波数ｆｂ自体
が該上り傾斜区間と下り傾斜区間とである程度異なって
いたとしても該ビートパルス数ＮｕｐおよびＮｄｎのカ
ウント値には差が生じなかったり、更には該フィルタ部
などにおける信号のおくれなどによって該Ｎｕｐとして
カウントされるべきカウント数が次の区間にずれ込ん
で、該Ｎｄｎとしてカウントされてしまうなどの誤差を
生ずることがある。

【００１２】そしてこれら各ビートパルス数Ｎｕｐ又は
Ｎｄｎを１カウントだけ誤カウントした場合に生ずる上
記距離Ｒおよび相対速度Ｖについての誤差（１カウント
当りの誤差）は、上記ｆｏ＝４９．５ＧＨｚ、△Ｆ＝７
５ＭＨｚ、ｆｍ＝７５０Ｈｚという条件で、上記距離Ｒ
についての１カウント誤差（すなわち上記（Ｃ／４・△
Ｆ）・（Ｎｄｎ＋Ｎｕｐ）において（Ｎｄｎ＋Ｎｕｐ）
を、１だけ誤カウントした場合の誤差）は±１ｍ、上記
相対速度Ｖについての１カウント誤差（すなわち上記
（Ｃ・ｆｍ／２・ｆｏ）・（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）において
（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）を、１だけ誤カウントした場合の誤
差）は±８Ｋｍ／ｈとなり、特に相対速度Ｖの誤差が大
きくなるという問題点があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、上記パルス化ビート信
号をパルスカウントする場合に生ずる上記１カウント当
りの誤差を低減させて、上記目標物との距離、あるいは
相対速度などの情報を精度よく算出しうるようにしたも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明によれば、三角波からなる変調信号で周波数
変調された送信信号の一部を分流させたローカル信号と
受信アンテナを通して受信された受信信号とをミキシン
グしてえられるビート信号をパルス化する手段を有する
ＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、該三角波の上り傾斜と
下り傾斜の各区間において該パルス化されたビート信号
の立ち上がり数と立ち下がり数との和をそれぞれ検出す
る手段をそなえ、該検出された上記各区間においての該
立ち上がり数と立ち下がり数との和の値をもとにして、
目標物に対する情報を演算することを特徴とするＦＭ−
ＣＷレーダ装置が提供される。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、上記上りおよび下り傾斜区
間において該パルス化されたビート信号の立ち上がり数
と立ち下がり数の両方をカウントすることによって、該
アップビートパルス数およびダウンビートパルス数につ
いての情報量を倍にすることができ、これによって上記
目標物との距離Ｒあるいは相対速度Ｖなどのデータの精
度を向上させることができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の１実施例としてのＦＭ−ＣＷ
レーダ装置の全体構成を示すもので、該図１中、上記図
３と共通する部分には共通の符号が付されている。なお
本実施例ではＦＭ同期信号がＭＰＵのＤＯＵＴ端子から
出力されており、また上記ＰＴＭとして、上記上り傾斜
区間のパルス化ビート信号の立ち上がり数と立ち下がり
数とをカウントするためのＰＴＭ１と、上記下り傾斜区
間のパルス化ビート信号の立ち上がり数と立ち下がり数
とをカウントするためのＰＴＭ２とが設けられる。

【００１７】そして上述したように送信信号の一部を分
岐させたローカル信号と上記目標物で反射して受信され
た受信信号とをミキシングしてえられたビート信号がコ
ンパレータＣＯＭＰでパルス化され、このようにしてパ
ルス化されたビート信号がそのまま該ＰＴＭ１およびＰ
ＴＭ２の各データ端子Ｃ２に入力されるとともに、イン
バータＩＮＶ１を介して該ＰＴＭ１およびＰＴＭ２の各
データ端子Ｃ３に入力される。一方、上記ＦＭ同期信号
がそのまま該ＰＴＭ１のゲート端子Ｇ２およびＧ３に入
力されるとともに、インバータＩＮＶ２を介して該ＰＴ
Ｍ２のゲート端子Ｇ２およびＧ３に入力される。このよ
うにして該ＰＴＭ１の各データ端子Ｃ２およびＣ３に入
力されたパルス化ビート信号をもとにして、該三角波の
変調信号の上り傾斜区間における該パルス化ビート信号
の立ち上がり数と立ち下がり数とが該ＰＴＭ１において
それぞれカウントされ、一方該ＰＴＭ２の各データ端子
Ｃ２およびＣ３に入力されたパルス化ビート信号をもと
にして、該変調信号の下り傾斜区間における該パルス化
ビート信号の立ち上がり数と立ち下がり数とが該ＰＴＭ
２においてそれぞれカウントされる。

【００１８】このようにして本発明においては図２
（Ｄ）に示されるように、上記変調信号の上り傾斜区間
と下り傾斜区間とのそれぞれにおいて、該パルス化ビー
ト信号の立ち上がり数と立ち下がり数の両方がカウント
され、それらのカウント数の和（図中にはＮ＝７として
示される）が、該各区間におけるアップビートパルス数
Ｎｕｐおよびダウンビートパルス数Ｎｄｎとされ、これ
らＮｕｐおよびＮｄｎの値にもとづいて該ＭＰＵにおい
て上記距離Ｒあるいは相対速度Ｖが演算される。なお上
述したように、上記図２には、目標物との相対速度が０
のときのビート信号の状況が示されており、したがって
この場合上記ＮｕｐおよびＮｄｎの値も等しくなる（上
記図２（Ｄ）の場合には、該ＮｕｐおよびＮｄｎがとも
に７となる）。

【００１９】このようにして本発明ては、上記Ｎｕｐお
よびＮｄｎの値をカウントするにあたり、上記各区間に
おけるパルス化ビート信号の立ち上がり数と立ち下がり
数の両方をカウントしているため、上記従来技術のよう
に上記立ち上がり数のみをカウントする場合に比し、２
倍のカウントをしていることになり、したがって上記目
標物までの距離Ｒおよび該目標物との相対速度Ｖは、 Ｒ＝（Ｃ／４・△Ｆ）・〔（Ｎｄｎ＋Ｎｕｐ）／２〕 ＝（Ｃ／８・△Ｆ）（Ｎｄｎ＋Ｎｕｐ）となり、また Ｖ＝（Ｃ・ｆｍ／２・ｆｏ）・〔（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）／
２〕 ＝（Ｃ・ｆｍ・／４・ｆｏ）（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）となっ
て、上記１カウント当りの誤差（すなわち、上記（Ｎｄ
ｎ＋Ｎｕｐ）又は（Ｎｄｎ−Ｎｕｐ）を、１だけ誤カウ
ントした場合の上記Ｒ又はＶについての誤差）は、上記
従来技術の場合の半分となる。したがって上記従来技術
の場合と同様に、ｆｏ＝４９．５ＧＨｚ、△Ｆ＝７５Ｍ
Ｈｚ、ｆｍ＝７５０Ｈｚという条件で、上記距離Ｒにつ
いての１カウント誤差は±０．５ｍとなり、また上記相
対速度Ｖについての１カウント誤差は±４Ｋｍ／ｈとな
って、これらの誤差が半減することになる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、パルス化ビート信号を
パルスカウントする場合における１カウント誤差を半減
することができるので、それだけ目標物との距離および
相対速度などの精度を向上させることができる。したが
って本発明によるレーダ装置を定速走行時における車間
制御などに適用した場合におけるフィーリングをも改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例としてのＦＭ−ＣＷレーダ装
置の全体構成図である。

【図２】図１に示される装置の動作を従来技術による場
合と比較して示すタイミング図である。

【図３】従来技術におけるＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成
を例示する図である。

【図４】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の動作原理を説明する図
である。

【符号の説明】

ＭＰＵ…マイクロプロセッサユニット（マイコン） ＰＴＭ，ＰＴＭ１，ＰＴＭ２…プログラマブルタイマカ
ウンタ ＦＭ…ＦＭ変調信号発生器（積分回路） ＶＣＯ…電圧制御発振器 Ｃ…方向性結合器 ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…送信および受信アンテナ ＭＩＸ…ミキサ ＣＯＭＰ…コンパレータ ＩＮＶ，ＩＮＶ１，ＩＮＶ２…インバータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三角波からなる変調信号で周波数変調さ
   れた送信信号の一部を分流させたローカル信号と受信ア
   ンテナを通して受信された受信信号とをミキシングして
   えられるビート信号をパルス化する手段を有するＦＭ−
   ＣＷレーダ装置であって、該三角波の上り傾斜と下り傾
   斜の各区間において該パルス化されたビート信号の立ち
   上がり数と立ち下がり数との和をそれぞれ検出する手段
   をそなえ、該検出された上記各区間においての該立ち上
   がり数と立ち下がり数との和の値をもとにして、目標物
   に対する情報を演算することを特徴とするＦＭ−ＣＷレ
   ーダ装置。