JP2829790B2 - FM-CW radar device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、目標の距離と速度を測
定できるFM−CWレーダ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FM-CW radar device capable of measuring a target distance and speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】搬送波(CW)に三角波等のFM信号で
周波数変調をかけるFM−CWレーダは、目標の距離と
速度を測定できるため、車両の衝突防止装置等に利用さ
れる。2. Description of the Related Art An FM-CW radar which modulates a carrier wave (CW) with an FM signal such as a triangular wave can measure a target distance and a speed, and is therefore used for a vehicle collision prevention device and the like.
【0003】このFM−CWによる相対速度の計測精度
は、FM信号の繰り返し周波数を下げることで向上させ
ることができる。The accuracy of measuring the relative speed by the FM-CW can be improved by lowering the repetition frequency of the FM signal.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、FM信
号の繰り返し周波数を下げると、(1)相対速度によっ
てビート信号周波数が大きく変化するため、該信号がフ
ィルタ帯域から外れて検出ミスや計測誤差を生じたり、
(2)近距離で相対速度の大きい目標について、その相
対距離と相対速度が演算不能となる現象を生じ易い欠点
がある。However, when the repetition frequency of the FM signal is reduced, (1) since the beat signal frequency greatly changes depending on the relative speed, the signal deviates from the filter band, causing detection errors and measurement errors. Or
(2) There is a disadvantage that a phenomenon in which the relative distance and the relative speed cannot be calculated for a target having a large relative speed at a short distance easily occurs.
【0005】本発明は、目標の距離と速度に応じた最適
フィルタ特性を随時可変設定することにより、距離と速
度の検出精度を向上することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the detection accuracy of a distance and a speed by variably setting an optimum filter characteristic according to a target distance and a speed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のFM−CWレー
ダ装置は、搬送波だけを送信するCWモードと、該搬送
波に高い周波数のFM信号で周波数変調をかけて送信す
る高FM−CWモードと、該搬送波に低い周波数のFM
信号で周波数変調をかけて送信する低FM−CWモード
とを周期的に切替え、前記CWモードで得られた速度情
報と前記高FM−CWモードで得られた距離情報から、
前記低FM−CWモードで使用する可変帯域型バンドパ
スフィルタの上下カットオフ周波数を算出して該フィル
タの特性を随時変更することを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An FM-CW radar apparatus according to the present invention comprises a CW mode for transmitting only a carrier and a high FM-CW mode for transmitting the carrier by modulating the frequency with an FM signal having a high frequency. , A low frequency FM on the carrier
Periodically switches between a low FM-CW mode to transmit by applying frequency modulation with a signal, and from the speed information obtained in the CW mode and the distance information obtained in the high FM-CW mode,
It is characterized in that upper and lower cutoff frequencies of a variable band type band pass filter used in the low FM-CW mode are calculated, and characteristics of the filter are changed as needed.
【0007】[0007]
【作用】図1の区間bのように低い周波数(fmbとす
る)のFM信号で目標の距離と速度を精度良く計測しよ
うとする場合、そのセンサ信号入力部で使用するBPF
(バンドパスフィルタ)の上下カットオフ周波数fCH,
fCL(図2参照)を区間aで求めた概略の速度および距
離情報に基いて設定する。When an attempt is made to accurately measure a target distance and speed with an FM signal of a low frequency (referred to as f mb ) as shown in section b of FIG. 1, the BPF used in the sensor signal input section is used.
(Bandpass filter) upper and lower cutoff frequency f CH ,
f CL (see FIG. 2) is set based on the approximate speed and distance information obtained in section a.
【0008】区間aの前半a1は搬送波だけのCWモー
ドであり、ここでは目標の相対速度の概略を求める。ま
た後半a2は高い周波数(fmaとする)のFM信号を用
いて目標の距離の概略を求める。[0008] The first half a1 of the section a is a CW mode using only a carrier wave, and here, an outline of a target relative speed is obtained. In the latter half a2, an approximate target distance is obtained using an FM signal of a high frequency ( fma ).
【0009】この区間aではa1,a2で速度と距離を
独立して求めるため、目標の相対速度が大きくてもフィ
ルタ外れが生じたり、距離や速度の演算ができないとい
う現象が生じない。しかし、FM信号の繰り返し周波数
fmaが高いため速度の検出精度は悪い。In this section a, since the speed and the distance are independently obtained in a1 and a2, even if the relative speed of the target is large, there is no occurrence of a phenomenon that the filter is disconnected or the distance or the speed cannot be calculated. However, the speed detection accuracy is poor because the repetition frequency f ma of the FM signal is high.
【0010】一方、区間bではFM信号の繰り返し周波
数fmbが低いため速度の検出精度は高いが、固定した特
性のBPFを用いるとフィルタ外れ等の問題を生ずる。
そこで、区間aで求めた速度と距離の概略値から区間b
で使用するBPFの特性を可変設定することにより、フ
ィルタ外れ等の問題を生ずることなく目標の距離と速度
を精度良く計測できるようにする。On the other hand, in section b, although the repetition frequency f mb of the FM signal is low, the speed detection accuracy is high. However, if a BPF having a fixed characteristic is used, a problem such as disconnection of the filter occurs.
Therefore, from the approximate values of the speed and the distance obtained in the section a, the section b
By variably setting the characteristics of the BPF used in the above, it is possible to accurately measure the target distance and speed without causing a problem such as a filter separation.
【0011】具体的には図2のBPFのfCH,fCLを区
間aで得られた距離と速度情報から算出して可変設定す
ることである。以下、この方法を説明する。[0011] Specifically, it is to variably set by calculating f CH of the BPF of FIG. 2, the f CL from the distance and speed information obtained in section a. Hereinafter, this method will be described.
【0012】FM−CWレーダにおけるFM信号(送信
波)が図3の実線のような三角波Tである場合、目標か
らの反射波に含まれる三角波Rは破線のようになり、目
標との距離Lに応じた時間軸t方向の遅延と、目標の速
度Vに応じた周波数軸f方向の偏位を受ける。When the FM signal (transmitted wave) in the FM-CW radar is a triangular wave T as shown by a solid line in FIG. 3, the triangular wave R included in the reflected wave from the target becomes a broken line, and the distance L from the target is L. And a deviation in the direction of the frequency axis f in accordance with the target velocity V.
【0013】この様な三角波T,Rのビート信号IF
は、TがRより高いアップビート周波数fupと、TがR
より低いダウンビート周波数fdnを有し、これらは速度
Vに比例したドップラ周波数fd と、距離Lに比例した
距離周波数fr との間にそれぞれ以下の関係を有する。The beat signal IF of such a triangular wave T, R
Is that if T is an upbeat frequency f up higher than R, then T is R
Have lower downbeat frequency f dn, which have each of the following relationship between the Doppler frequency f d which is proportional to the velocity V, the distance frequency f r which is proportional to the distance L.
【0014】[0014]
【数1】fd =(fdn−fup)/2F d = (f dn −f up ) / 2
【数2】fr =(fdn+fup)/2F r = (f dn + f up ) / 2
【数3】fup=fr −fd ## EQU3 ## f up = fr -f d
【数4】fdn=fr +fd ## EQU4 ## f dn = f r + f d
【0015】上記の数3においてfr ≫fd とした場
合、つまりFM信号の繰り返し周波数fm を高くした場
合、[0015] When the f r »f d in Equation 3 above, that is, if you increase the repetition frequency f m of the FM signal,
【数5】fup≒fr となり、距離周波数fr を精度良く検出できる。Equation 5] f Stay up-≒ f r, and the distance frequency f r can be accurately detected.
【0016】このfr を図1の区間a2において高いF
M周波数fma(数KHz)で求めたとする。同様に区間
bにおいてもfr を求めることができるが、この区間b
におけるFM周波数fmbを区間aのfmaより低い値(数
100Hz)に設定すると、区間bの距離周波数fr と
区間a2のビート周波数fbaとの間には、(fmb×
fma)を変換係数として次の関係が成り立つ。[0016] The higher the f r in the interval a2 of Figure 1 F
Suppose that it was obtained at M frequency f ma (several KHz). Can be obtained even f r Similarly, in section b, this section b
FM the frequency f mb to be set to a value lower than the f ma interval a (several 100 Hz), between the beat frequency f ba distance frequency f r and the section a2 of segment b, (f mb × in
f ma ) as a conversion coefficient, the following relationship holds.
【数6】fr =(fmb×fma)×fba 従って、区間bのfup,fdnはそれぞれF r = (f mb × f ma ) × f ba Therefore, f up and f dn of the section b are respectively
【数7】fup=(fmb×fma)×fba−fd fdn=(fmb×fma)×fba+fd と表わされるので、このfupを上限カットオフ周波数f
CLとし、またfdnを下限カットオフ周波数fCHとした図
2のBPFを用いれば、区間bにおいて低いFM周波数
fmbが距離と速度を精度良く計測することができる。
尚、数7の速度(ドップラ)周波数fdは区間a1にお
いて搬送波CWだけで求めたものである。Equation 7] f up = (f mb × f ma) × f ba -f d f dn = (f mb × f ma) × f ba + f since represented as d, the f Stay up-limit cut-off frequency f
Using the BPF of FIG. 2 with CL as the lower limit cutoff frequency f CH and f dn as the lower limit, the low FM frequency f mb can accurately measure the distance and speed in the section b.
Note that the velocity (Doppler) frequency f d in Equation 7 is obtained by using only the carrier CW in the section a1.
【0017】本発明ではこのようなCWモードa1、f
maモードa2、fmbモードbを1フレームとしてこれを
周期的に繰り返す。In the present invention, such CW modes a1 and f
This is repeated periodically with the ma mode a2 and the fmb mode b as one frame.
【0018】[0018]
【実施例】図4は本発明の一実施例を示す構成図で、1
0はホモダイン検波式レーダセンサ、20はFM信号発
生部、30はセンサ信号入力部、40はマイクロコンピ
ュータ(以下、マイコンは略称する)である。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
Reference numeral 0 denotes a homodyne detection type radar sensor, reference numeral 20 denotes an FM signal generation unit, reference numeral 30 denotes a sensor signal input unit, and reference numeral 40 denotes a microcomputer.
【0019】レーダセンサ10は搬送波CWの発振器1
1を有し、その出力を送信アンテナ12から送信する。
目標からの反射波は受信アンテナ13で受信され、ミキ
サ14でビート信号IFに変換される。このとき使用さ
れるローカルは送信波の一部であり、方向性結合器15
で抽出される。ビート信号IFはアンプ16で増幅さ
れ、センサ信号入力部30に入力する。The radar sensor 10 includes a carrier CW oscillator 1
1 and its output is transmitted from the transmitting antenna 12.
The reflected wave from the target is received by the receiving antenna 13 and converted into a beat signal IF by the mixer 14. The local used at this time is a part of the transmission wave, and the directional coupler 15
Is extracted by The beat signal IF is amplified by the amplifier 16 and input to the sensor signal input unit 30.
【0020】FM信号発生部20はfmaのパルス発生器
21とfmbのパルス発生器22を有し、それぞれの出力
を積分器23,24で三角波に変換する。25は2つの
三角波の一方を選択するアナログSWであり、また26
はアナログSW25の出力をレーダセンサ10の発振器
11に変調信号として入力するか否かを切替えるアナロ
グSWであり、これらをマイコン40から制御すること
で図1の3種類のモードa1,a2,bを周期的に生成
する。The FM signal generator 20 has a pulse generator 21 of f ma and a pulse generator 22 of f mb , and their outputs are converted into triangular waves by integrators 23 and 24. An analog SW 25 selects one of two triangular waves.
Is an analog SW for switching whether or not to input the output of the analog SW 25 to the oscillator 11 of the radar sensor 10 as a modulation signal. By controlling these from the microcomputer 40, the three types of modes a1, a2, and b in FIG. Generate periodically.
【0021】センサ信号入力部30は各モードに適した
フィルタとパルス成形回路からなる。つまり、BPF3
1とパルス成形回路32はCWモードa1用であり、ま
たBPF33とパルス成形回路34はfmaモードa2用
である。これに対しSCF(スイッチド・キャパシタ・
フィルタ)35,36とパルス成形回路37はfmbモー
ドb用である。The sensor signal input section 30 comprises a filter suitable for each mode and a pulse shaping circuit. That is, BPF3
1 and the pulse shaping circuit 32 is for CW mode a1, also BPF33 a pulse shaping circuit 34 is for f ma mode a2. On the other hand, SCF (switched capacitor capacitor)
The filters 35 and 36 and the pulse shaping circuit 37 are for the fmb mode b.
【0022】SCF35,36はマイコン40によって
フィルタ特性を可変設定できる。本例では初段のSCF
35をカットオフ周波数fCLのLPF(ローパスフィル
タ)として使用し、次段のSCF36をカットオフ周波
数fCHのHPF(ハイパスフィルタ)として使用してお
り、両者で図2の特性のBPFを構成する。The filter characteristics of the SCFs 35 and 36 can be variably set by the microcomputer 40. In this example, the first stage SCF
35 is used as an LPF (low-pass filter) with a cut-off frequency f CL , and the next stage SCF 36 is used as an HPF (high-pass filter) with a cut-off frequency f CH , and both form a BPF having the characteristics shown in FIG. .
【0023】マイコン40はアナログSW25,26の
切替え制御をする一方、パルス成形回路32,34の出
力からfCL,fCHを算出し、SCF35,36の特性を
可変設定する。そして、パルス成形回路37の出力から
目標の距離と速度を算出する。The microcomputer 40 controls the switching of the analog SWs 25 and 26, calculates f CL and f CH from the outputs of the pulse shaping circuits 32 and 34, and variably sets the characteristics of the SCFs 35 and 36. Then, the target distance and speed are calculated from the output of the pulse shaping circuit 37.
【0024】パルス成形回路37の出力は低いFM周波
数fmbによるものであるが、SCF35,36の特性が
目標の距離と速度に応じて最適設定されているので、相
対速度が大きくてもフィルタ外れ等の問題を生ずること
なく高精度(絶対値、極性)に速度および距離を計測で
きる。[0024] While the output of the pulse shaping circuit 37 is due to a low FM frequency f mb, the characteristics of SCF35,36 are optimally set according to the distance and velocity of the target, filter out even the relative velocity is large The speed and distance can be measured with high accuracy (absolute value, polarity) without problems such as the above.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、目標
の距離と速度を測定できるFM−CWレーダ装置におい
て、目標の距離と速度に応じた最適フィルタ特性を随時
可変設定することにより、距離と速度の検出精度を向上
することができる。As described above, according to the present invention, in an FM-CW radar device capable of measuring a target distance and a speed, the optimum filter characteristic according to the target distance and the speed is variably set as needed. The accuracy of distance and speed detection can be improved.
【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.
【図2】理想的なフィルタ特性図である。FIG. 2 is an ideal filter characteristic diagram.
【図3】FM−CWレーダの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an FM-CW radar.
【図4】本発明の実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
10 レーダセンサ 20 FM信号発生部 30 センサ信号入力部 35,36 可変帯域型バンドパスフィルタ要素 40 マイクロコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radar sensor 20 FM signal generation part 30 Sensor signal input part 35, 36 Variable band type band pass filter element 40 Microcomputer
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 7/00-7/42 G01S 13/00-13/95
Claims (1)
搬送波に高い周波数のFM信号で周波数変調をかけて送
信する高FM−CWモードと、該搬送波に低い周波数の
FM信号で周波数変調をかけて送信する低FM−CWモ
ードとを周期的に切替え、前記CWモードで得られた速
度情報と前記高FM−CWモードで得られた距離情報か
ら、前記低FM−CWモードで使用する可変帯域型バン
ドパスフィルタの上下カットオフ周波数を算出して該フ
ィルタの特性を随時変更することを特徴とするFM−C
Wレーダ装置。1. A CW mode in which only a carrier is transmitted, a high FM-CW mode in which the carrier is frequency-modulated with a high-frequency FM signal, and a frequency modulation is performed in the carrier with a low-frequency FM signal. The low frequency band used in the low FM-CW mode is periodically switched between the low frequency FM-CW mode and the distance information obtained in the high frequency FM-CW mode. Characterized by calculating upper and lower cutoff frequencies of a bandpass filter and changing the characteristics of the filter as needed.
W radar device.
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| JP2413803A JP2829790B2 (en) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | FM-CW radar device |
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| JPH04223286A JPH04223286A (en) | 1992-08-13 |
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Families Citing this family (2)
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- 1990-12-25 JP JP2413803A patent/JP2829790B2/en not_active Expired - Fee Related
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