JPH1152050A - 符号変調方式レーダ測距装置及びそれを用いた追突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 距離分解能の高い高性能な符号変調方式レー
ダ測距装置を安価に実現すること 【解決手段】 ＰＮ符号を発生する変調用符号発生器１
と、所定の周波数で変調用符号発生器を駆動して符号の
周期を決める基準発振器２と、変調用符号発生器からの
符号出力により符号変調、或いはスペクトル拡散された
電磁波を測距対象物に向けて送出する送信器３と、対象
物で反射した電磁波を補促するための受信器４と、変調
用符号発生器と同一の符号を発生する参照用符号発生器
８と、基準発振器と微小に異なる周波数で参照用符号発
生器を駆動する参照用発振器９と、変調用符号発生器か
らの符号と参照用符号発生器からの符号との相関値を求
める送信側相関器１０と、受信器からの受信符号と参照
用符号発生器からの符号との相関値を求める受信側相関
器と、送信側相関器の出力と受信側相関器の出力信号の
時間差から対象物までの距離を求めるプロセッサ１２と
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば車両の衝
突防止用の距離センサとして応用される符号変調方式レ
ーダ測距装置及びそれを用いた追突防止装置に関し、特
に、簡単な回路方式で高性能で安定な測距を実現する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の符号変調方式レーダ測距装置と
しては、特開平５−８７９２０号公報に開示された技術
やスペクトル拡散方式レーダー測距装置が代表的であ
る。図１にその構成を示している。

【０００３】図１において、変調用符号発生器１はＭ系
列やＧＯＬＤ系列などのＰＮ符号を発生する。基準発振
器２は所定の周波数で変調用符号発生器１を駆動して前
記変調用ＰＮ符号の周期を決める。送信器３は変調用符
号発生器１からの符号出力により符号変調、或いはスペ
クトル拡散された電磁波（赤外線やミリ波など）を測距
対象物に向けて送出する。

【０００４】受信器４は測距対象物で反射した前記電磁
波を補促する。位相シフト回路５は変調用符号発生器１
からの符号出力を１チップ単位で位相シフトする。相関
器６は位相シフトされた変調符号と受信器４の受信符号
との相関値を求める。プロセッサ７は、位相シフト回路
５を制御して変調符号のシフト量を１チップ単位で１エ
ポック長にわたって繰り返し変化させるとともに（その
変化量を自ら認識している）、相関器６からの位相同期
出力が得られたときの前記位相シフト量に基づいて対象
物までの距離を計算する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の装置で
は、その動作原理から解るように、位相シフト回路５に
よる変調符号の１シフト量（１チップ時間）が距離分解
能である。したがって距離分解能を高くするためには、
基準発振器２の周波数を充分に高くして１チップ時間を
短くする必要がある。このことは高い周波数で安定かつ
高精度に発振する高価な発振器が必要であることを意味
している。さらに、高周波数化に対応するために回路系
の全体も高性能化する必要がある。そのため距離分解能
の高い高性能な測距装置を安価に実現することはきわめ
て困難であった。

【０００６】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、距離分解能の高い高性能な符号変調方式レーダ測距
装置及びそれを用いた追突防止装置を安価に実現するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る符号変調方式レーダ測距装置は、Ｍ
系列やＧＯＬＤ系列などのＰＮ符号を発生する変調用符
号発生器と、所定の周波数で前記変調用符号発生器を駆
動して前記ＰＮ符号の周期を決める基準発振器と、前記
変調用符号発生器からの符号出力により符号変調、或い
はスペクトル拡散された電磁波を測距対象物に向けて送
出する送信器と、前記測距対象物で反射した前記電磁波
を補促するための受信器と、前記変調用符号発生器と同
一の符号を発生するための参照用符号発生器と、前記基
準発振器と微小に異なる周波数で前記参照用符号発生器
を駆動して前記変調用符号と微小に周期の異なる参照用
符号を発生させる参照用発振器と、前記変調用符号発生
器からの変調用符号と前記参照用符号発生器からの参照
用符号との相関値を求める送信位相検出用の送信側相関
器と、前記受信器の受信符号と前記参照用符号発生器か
らの参照用符号との相関値を求める受信位相検出用の受
信側相関器と、前記送信側相関器の出力信号と前記受信
側相関器の出力信号の時間差を求めて前記測距対象物ま
での距離に換算する演算手段とを備えたものである（請
求項１）。

【０００８】前記の構成において、望ましくは、前記参
照用発振器をＶＣＯ（電圧制御型可変周波数発振器）と
し、このＶＣＯの発振周波数を、前記送信側相関器の出
力信号の周期が設定値に保たれるようにフィードバック
制御する回路方式を採用する（請求項２）。

【０００９】また、本発明に係る追突防止装置では、請
求項１または２に記載の符号変調方式レーダ測距装置
と、そのレーダ測距装置で計測した先行車両との車間距
離に基づいて所定の出力信号を出力する手段と、車速セ
ンサとを備え、前記車速センサで検出した車速に基づい
て最大検出距離を求め、少なくともその最大検出距離を
測定するのに必要な区間だけ前記送信器を間欠駆動する
ようにした（請求項３）。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による符号
変調方式レーダ測距装置の構成を図２に示している。図
２において、変調用符号発生器１はＭ系列やＧＯＬＤ系
列などのＰＮ符号を発生する。基準発振器２は所定の周
波数で変調用符号発生器１を駆動して前記ＰＮ符号の周
期を決める。送信器３は変調用符号発生器１からの符号
出力により符号変調、或いはスペクトル拡散された電磁
波（赤外線やミリ波など）を測距対象物に向けて送出す
る。受信器４は測距対象物で反射した前記電磁波を補促
する。

【００１１】参照用符号発生器８は変調用符号発生器１
と同一の符号を発生する。参照用発振器９は、基準発振
器２と微小に異なる周波数で参照用符号発生器８を駆動
して前記変調用符号と微小に周期の異なる参照用符号を
発生させる。送信側相関器１０は、変調用符号発生器１
からの変調用符号と参照用符号発生器８からの参照用符
号との相関値を求める（送信符号の位相を検出する）。
受信側相関器１１は、受信器４の受信符号と参照用符号
発生器８からの参照用符号との相関値を求める（受信符
号の位相を検出する）。プロセッサ１２は、送信側相関
器１０の出力信号と受信側相関器１１の出力信号の時間
差を求めて前記測距対象物までの距離に換算する演算手
段を備えている。

【００１２】より具体的に説明する。基準発振器２の周
波数Ｆ１は３０ＭＨｚである。変調用符号発生器１は符
号長Ｎ＝３１のＭ系列のＰＮ符号を発生する。その符号
の１チップ時間は１／３０μｓｅｃである。

【００１３】一方、参照用発振器９の周波数Ｆ２は基準
周波数Ｆ１よりΔＦ＝３１０Ｈｚだけ低く調整されてい
る。参照用符号発生器８はこの周波数Ｆ２で駆動され、
符号発生器１と同じ符号長Ｎ＝３１のＭ系列のＰＮ符号
を発生する。駆動クロック周波数がΔＦ＝３１０Ｈｚだ
け異なるので、送信に使われる変調用符号と参照用符号
とではその１エポック時間は３１０／３０，０００，０
００＝約１０ｐｐｍだけ異なる。しかし、この時間差は
微小であり、相関器１０と１１において２入力の位相同
期状態を明確に弁別できる程度の微差である。

【００１４】そして送・受信される符号と、参照用符号
とは、Ｔ＝３１／３１０＝０．１ｓｅｃの周期で位相が
一致するため、送信側相関器１０および受信側相関器１
１からは０．１ｓｅｃ周期の位相同期信号が出力され
る。但し送信側相関器１０からの位相同期信号と受信側
相関器１１からの位相同期信号との間には時間差があ
り、その時間差が測距対象物までの距離に対応してい
る。プロセッサ１２は前記時間差を検出して距離を計算
する。

【００１５】上記のことを図で示すと、図３のようにな
る。すなわち、符号長Ｎ＝３１の送信符号は、基準発振
器２のクロック信号に同期して出力される。そして、図
中矢印から矢印までが１エポック長である。そして、受
信符号は測距対象までの距離に応じた時間差（位相遅
れ）を生じる。この時、各変調用符号及び受信符号は、
それぞれ送信側相関器１０と受信側相関器１１により、
ΔＦ＝３１０Ｈｚだけ異なる参照用符号との相関がとら
れるため、各符号と参照用符号の位相が最も一致すると
きに相関信号のピークが出力される（図４参照）。よっ
て、相関信号はプロセッサ１２に与えられるので、ピー
クからピークまでの差Δｔを求め、次式に従い測距対象
までの検出距離Ｌを求めることができる。

【００１６】

【数１】 プロセッサ１２が両相関器１０と１１の出力信号を０．
１ｍｓｅｃの周期でサンプリングするとする（サンプリ
ング周波数が１０ＫＨｚ）。この場合、距離分解能は
０．１５５メートルとなる。これに対して、前述した従
来の回路方式では符号の１チップ時間で決まるが、この
実施の形態と同じ距離分解能を従来方式で得るために
は、基準発振器２の周波数を９６７ＭＨｚにしなければ
ならない。本実施例は３０ＭＨｚであり、このことが本
発明の最大の特徴であり従来技術に対する優位性であ
る。

【００１７】また、従来の分解能は、クロックの周期に
依存し、本実施の形態と同一周波数とすると、Ｌmax ／
Ｎより、約５（ｍ）程度となるが、本実施の形態では、
相関信号のピークは、サンプリング周期に依存するた
め、上記したように例えば０．１５５ｍとなり、非常に
高性能となる。

【００１８】なお、図３，図４では、受信信号の発生タ
イミングが、基準発振器２のクロックに同期しているよ
うに示しているが、これは図示の便宜上であって、クロ
ックとは関係なく発生する。よって、Δｔも必ずしもク
ロックの周期の整数倍とはならず、任意の時間差とな
る。

【００１９】図２の実施例では、参照用発振器９として
ＶＣＯ（電圧制御型可変周波数発振器）を用い、このＶ
ＣＯの発振周波数を、送信側相関器１０の出力信号の周
期が設定値（０．１ｓｅｃ）に保たれるようにフィード
バック制御する回路方式を採用している。このフィード
バック制御はプロセッサ１２が行う。こうすることで、
３０ＭＨｚの発振周波数に対して正確かつ安定に３１０
Ｈｚだけ低い周波数で発振する回路を安価に実現でき
る。

【００２０】但し、本発明では、係る実施の形態に限る
ことはなく、例えば図５に示すように、参照用発振器
９′も基準発振器２と同様に独立した発振器（発振周波
数Ｆ２＝Ｆ１−ΔＦで動作）を用いてももちろんよい。

【００２１】次に、本発明の測距装置を自動車の追突防
止用距離センサとして応用する場合の工夫について説明
する。具体的な装置構成の一例を示すと、図６に示すよ
うに、プロセッサ１２に対して車速センサ２０と警報器
２１を接続する。車速センサ２０は、例えば自動車側か
ら出力される車速パルスでもよく、或いは自動車とは独
立して振動その他各種のセンサにより、車速に応じた信
号を出力するものであれば何でもよい。警報器２１は、
ブザー等のように音声出力をするものでもよいし、警報
ランプなど視覚により報知するものでもよい。さらに
は、オートクルージングのように速度を調整できる機能
がある場合には、直接速度を減速するような制御命令を
出力するようにしてもよく、各種の装置を用いることが
できる。そして、この警報器２１とプロセッサ１２によ
り、請求項３に記載する発明の出力する手段が構成され
る。

【００２２】自車が低速であれば追突防止のために監視
しなければならない近距離ゾーンであり、自車が高速で
走行するほど監視対象はより遠距離ゾーンにまで及ぶ。
そこでプロセッサは、車速センサ２０から自車の速度情
報を取り込み、その速度に合せて測定対象となる最大距
離（安全にて停止できる（前方の走行車に追突しない）
最大安全車間距離）を決定し、その最大距離を超えるエ
リアに対しては送信器３の送信動作を停止してしまう
（図７参照）。つまり、送信側相関器１０からの位相同
期信号を得てから最大距離に相当する時間を経た時点で
送信器３の動作を停止する。そうすれば送信のための電
力消費を削減できる。

【００２３】そして、プロセッサ１２は、上記した測距
装置の動作原理にしたがい、送信信号と受信信号の相関
信号に基づいて前方の走行車と自車との車間距離を求
め、その車間距離に基づいて追突の危険性があるか否か
を判断し、危険性がある場合には、警報器２１を動作さ
せて警報を出力する。なお、この危険性があるか否かの
判断は、単純に車間距離に基づいて行うものでもよい
し、車速センサから得られる速度情報に基づき、自車の
走行速度と車間距離に基づいて判断するようにしてもよ
く、さらには、車間距離の履歴をもとに、近づいている
のか離れているのかを判断したり、或いは相対速度差を
求め、それらを加味して総合的に判断するなど各種の方
法を採ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、距離分解能の高い高性
能な符号変調方式レーダ測距装置並びにそれを用いた追
突防止装置を安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の符号変調方式、或いはスペクトル拡散方
式レーダ測距装置の概略構成ブロック図である。

【図２】本発明に係る符号変調方式レーダ測距装置の一
実施の形態を示す概略構成ブロック図である。

【図３】動作原理を説明する図である。

【図４】動作原理を説明する図である。

【図５】本発明に係る符号変調方式レーダ測距装置の他
の実施の形態を示す概略構成ブロック図である。

【図６】本発明に係る追突防止装置の一実施の形態を示
す概略構成ブロック図である。

【図７】動作原理を説明する図である。

【符号の説明】

１ 変調用符号発生器 ２ 基準発振器 ３ 送信器 ４ 受信器 ８ 参照用符号発生器 ９ 参照用発振器 １０ 送信側相関器 １１ 受信側相関器 １２ プロセッサ（演算手段） ２０ 車速センサ ２１ 警報器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍ系列やＧＯＬＤ系列などのＰＮ符号を
   発生する変調用符号発生器と、 所定の周波数で前記変調用符号発生器を駆動して前記Ｐ
   Ｎ符号の周期を決める基準発振器と、 前記変調用符号発生器からの符号出力により符号変調、
   或いはスペクトル拡散された電磁波を測距対象物に向け
   て送出する送信器と、 前記測距対象物で反射した前記電磁波を補促するための
   受信器と、 前記変調用符号発生器と同一の符号を発生するための参
   照用符号発生器と、 前記基準発振器と微小に異なる周波数で前記参照用符号
   発生器を駆動して前記変調用符号と微小に周期の異なる
   参照用符号を発生させる参照用発振器と、 前記変調用符号発生器からの変調用符号と前記参照用符
   号発生器からの参照用符号との相関値を求める送信位相
   検出用の送信側相関器と、 前記受信器の受信符号と前記参照用符号発生器からの参
   照用符号との相関値を求める受信位相検出用の受信側相
   関器と、 前記送信側相関器の出力信号と前記受信側相関器の出力
   信号の時間差を求めて前記測距対象物までの距離に換算
   する演算手段とを備えたことを特徴とする符号変調方式
   レーダ測距装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記参照用発振器は
   ＶＣＯからなり、このＶＣＯの発振周波数が、前記送信
   側相関器の出力信号の周期が設定値に保たれるようにフ
   ィードバック制御されることを特徴とする符号変調方式
   レーダ測距装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の符号変調方式
   レーダ測距装置と、そのレーダ測距装置で計測した先行
   車両との車間距離に基づいて所定の出力信号を出力する
   手段と、車速センサとを備え、 前記車速センサで検出した車速に基づいて最大検出距離
   を求め、少なくともその最大検出距離を測定するのに必
   要な区間だけ前記送信器を間欠駆動するようにしたこと
   を特徴とする追突防止装置。