[go: up one dir, main page]

JP2012052958A - Signal processor - Google Patents

Signal processor Download PDF

Info

Publication number
JP2012052958A
JP2012052958A JP2010196889A JP2010196889A JP2012052958A JP 2012052958 A JP2012052958 A JP 2012052958A JP 2010196889 A JP2010196889 A JP 2010196889A JP 2010196889 A JP2010196889 A JP 2010196889A JP 2012052958 A JP2012052958 A JP 2012052958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal processing
signal
data
dmax
dmin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010196889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Ogawa
勝 小川
Makoto Daimon
真 大門
Takehiko Tanaka
勇彦 田中
Koji Suzuki
浩二 鈴木
Junji Kawakubo
淳史 川久保
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.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010196889A priority Critical patent/JP2012052958A/en
Priority to PCT/IB2011/002005 priority patent/WO2012028938A1/en
Publication of JP2012052958A publication Critical patent/JP2012052958A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35Details of non-pulse systems
    • G01S7/352Receivers
    • G01S7/354Extracting wanted echo-signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/345Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using triangular modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35Details of non-pulse systems
    • G01S7/352Receivers
    • G01S7/356Receivers involving particularities of FFT processing

Landscapes

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

Abstract

【課題】DCノイズに埋もれた信号を検出する。
【解決手段】所定の上限dmaxと、下限dminの少なくとも一方を設け、データの値がdmaxより大きいときはdmaxとする変換、またはデータの値がdminより小さいときはdminとする変換の少なくとも一方の変換を、取得した信号についてのデータ列に施すことで、信号波形に高調波成分を増加させる変更を加える。そして、変換されたデータ列について、周波数解析を行い、得られた解析結果における高調波成分を利用して信号を検出する。
【選択図】図3
A signal buried in DC noise is detected.
At least one of a predetermined upper limit dmax and a lower limit dmin is provided, and the conversion is dmax when the data value is larger than dmax, or at least one of the conversion is dmin when the data value is smaller than dmin. By applying the conversion to the data string for the acquired signal, the signal waveform is changed to increase the harmonic component. Then, frequency analysis is performed on the converted data string, and a signal is detected using a harmonic component in the obtained analysis result.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、取得したデータ列を処理する信号処理装置に関する。   The present invention relates to a signal processing apparatus that processes an acquired data string.

自動車等の移動体におけるレーダとして、FM−CWレーダが広く採用されている。このFM−CWレーダでは、ホモダイン方式で受信系を構成する場合に、受信系に使用する基本波ミキサにおけるDC近傍のノイズの影響により、受信系の雑音指数が劣化し、目標の探知距離性能が低下していた。   FM-CW radar is widely used as a radar in moving bodies such as automobiles. In this FM-CW radar, when the receiving system is configured by the homodyne method, the noise figure of the receiving system is deteriorated due to the influence of noise in the vicinity of DC in the fundamental wave mixer used in the receiving system, and the target detection distance performance is reduced. It was falling.

そこで、送信信号または局発信号に変調手段を設け、受信系に使用するミキサに入力される受信信号と局発信号のどちらか一方の周波数を中間周波数分だけオフセットさせてビデオ信号を得ることが提案されている(特許文献1参照)。これにより、DC近傍のノイズの影響が少なくなり、受信系の雑音指数が改善でき、FM−CWレーダにおける目標の探知距離性能の向上を図ることが可能になる。   Therefore, modulation means is provided for the transmission signal or the local oscillation signal, and the video signal can be obtained by offsetting either the reception signal input to the mixer used in the reception system or the local oscillation signal by an intermediate frequency. It has been proposed (see Patent Document 1). Thereby, the influence of noise in the vicinity of DC is reduced, the noise figure of the receiving system can be improved, and the target detection distance performance in the FM-CW radar can be improved.

特開平11−109026号公報JP-A-11-109026

しかし、特許文献1では、中間周波数FIFを発生するための発振器が必要になるという問題がある。また、中間周波数FIFが存在しない従来のFM−CWレーダで生じるビート信号をFとすると、このレーダで得られるビート信号はFIF+FまたはFIF−Fとなる。FIF−F>0でないと周波数の折り返しが生じてしまい誤検出の原因になるため、FIF>>Fとする必要がある。従って、ビート信号の周波数が高くなり、A/Dサンプリング周波数も高くする必要があるため、一般的にコストアップになってしまう。 However, Patent Document 1 has a problem that an oscillator for generating the intermediate frequency F IF is required. If a beat signal generated by a conventional FM-CW radar having no intermediate frequency F IF is F b , the beat signal obtained by this radar is F IF + F b or F IF −F b . Unless F IF −F b > 0, frequency folding occurs and causes false detection. Therefore, it is necessary to satisfy F IF >> F b . Therefore, the frequency of the beat signal is increased and the A / D sampling frequency needs to be increased, which generally increases the cost.

本発明は、取得した信号についてのデータ列を処理する信号処理装置において、所定の上限dmaxと、下限dminの少なくとも一方を設け、データの値がdmaxより大きいときはdmaxとする変換、またはデータの値がdminより小さいときはdminとする変換の少なくとも一方の変換をデータ列に施すことで、信号波形に高調波成分を増加させる変更を加え、変換されたデータ列について、周波数解析を行い、得られた解析結果における高調波成分を利用してデータ列に含まれる信号を検出することを特徴とする。   The present invention provides a signal processing device that processes a data string for an acquired signal, provided at least one of a predetermined upper limit dmax and a lower limit dmin, and converts the data to dmax when the data value is greater than dmax, or When the value is smaller than dmin, change the signal waveform to increase the harmonic component by applying at least one conversion of dmin to the data sequence, and perform frequency analysis on the converted data sequence. A signal included in the data string is detected using a harmonic component in the obtained analysis result.

また、前記データ列は時間間隔で取得したものであることが好適である。   Moreover, it is preferable that the data string is acquired at time intervals.

また、前記データ列のデータ間隔は一定であることが好適である。   Further, it is preferable that the data interval of the data string is constant.

また、前記周波数解析には、FFTを利用することが好適である。   In addition, it is preferable to use FFT for the frequency analysis.

また、前記上限dmaxおよび下限dminは、取得した信号の基準値を境として対称な直線または曲線であることが好適である。   The upper limit dmax and the lower limit dmin are preferably straight lines or curves that are symmetrical with respect to the reference value of the acquired signal.

また、前記dmaxと、dminは、直線であり、取得したデータの最大値、最小値、および平均値のいずれかに基づいて、それぞれデータの最大値より小さい値、データの最小値より大きい値に設定されることが好適である。   The dmax and dmin are straight lines, and are based on any of the maximum value, minimum value, and average value of the acquired data. It is preferable to set.

また、本発明は、送信信号と受信信号を混合して得られるビート信号を所定の時間間隔で取得して得た時系列データを処理する信号処理装置において、所定の上限dmaxと、下限dminの少なくとも一方を設け、データの値がdmaxより大きいときはdmaxとする変換、またはデータの値がdminより小さいときはdminとする変換の少なくとも一方の変換をデータ列に施すことで、データ列の大きさの変化について強制的な変更を加え、変換されたデータ列について、周波数解析を行い、得られた解析結果における高調波成分を利用してビート信号を検出することを特徴とする。   Further, the present invention provides a signal processing apparatus that processes time-series data obtained by acquiring beat signals obtained by mixing transmission signals and reception signals at predetermined time intervals, and has predetermined upper limit dmax and lower limit dmin. The size of the data string is obtained by providing at least one conversion of dmax when the data value is greater than dmax or at least one of the conversion dmin when the data value is less than dmin. A change is forcibly changed, a frequency analysis is performed on the converted data string, and a beat signal is detected using a harmonic component in the obtained analysis result.

また、前記時系列データの時間間隔を一定時間間隔とし、周波数解析にFFTを利用することが好適である。   In addition, it is preferable that the time interval of the time series data is set to a constant time interval and FFT is used for frequency analysis.

また、変換された時系列データによる周波数解析結果と、変換前の時系列データを周波数解析した結果との違いによってターゲットの存在を判断することが好適である。   Further, it is preferable to determine the presence of the target based on a difference between a frequency analysis result based on the converted time series data and a frequency analysis result of the time series data before conversion.

簡単な信号処理によって、DC近傍のノイズに隠されて検出できない信号の検出をすることができる。   By simple signal processing, it is possible to detect a signal that is hidden by noise near DC and cannot be detected.

レーダの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a radar. レーダの受信信号、ビート信号、DCノイズを示す図である。It is a figure which shows the received signal of a radar, a beat signal, and DC noise. 変換後の受信信号を示す図である。It is a figure which shows the received signal after conversion. 周波数解析結果(ビート信号70Hz)を示す図である。It is a figure which shows a frequency analysis result (beat signal 70Hz). 周波数解析結果(ビート信号50Hz)を示す図である。It is a figure which shows a frequency analysis result (beat signal 50Hz). 周波数解析結果(ビート信号40Hz)を示す図である。It is a figure which shows a frequency analysis result (beat signal 40Hz). 受信信号の変換を示す図である。It is a figure which shows conversion of a received signal.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にレーダの全体構成を示す。ここでは、一例としてFM−CW方式のホモダイン式とした。   FIG. 1 shows the overall configuration of a radar in this embodiment. Here, as an example, the FM-CW homodyne type is used.

発振器10からの送信信号は方向性結合器12を介し送信アンテナ14に供給される。従って、送信アンテナから電波がターゲットに向けて送信される。   A transmission signal from the oscillator 10 is supplied to the transmission antenna 14 via the directional coupler 12. Accordingly, radio waves are transmitted from the transmission antenna toward the target.

ターゲットによって反射された電波(反射波)は、受信アンテナ20によって受信される。受信アンテナ20で得られた受信信号は、ミキサ22において、方向性結合器12から供給される送信信号と混合され、差分についてのビート信号が得られ、これがローパスフィルタ(LPF)24において、高周波成分が除去されてA/D変換器26に供給される。A/D変換器26は、受信信号についてデジタル信号に変換し、これを信号処理装置28に供給する。そこで、信号処理装置がデジタルの受信信号について信号処理して、ターゲットを検出する。   The radio wave (reflected wave) reflected by the target is received by the receiving antenna 20. The reception signal obtained by the reception antenna 20 is mixed with the transmission signal supplied from the directional coupler 12 in the mixer 22 to obtain a beat signal for the difference, which is obtained by the high-frequency component in the low-pass filter (LPF) 24. Is removed and supplied to the A / D converter 26. The A / D converter 26 converts the received signal into a digital signal and supplies it to the signal processing device 28. Therefore, the signal processing device performs signal processing on the digital received signal to detect the target.

ここで、このレーダは、FM−CWレーダであり、図に示すように、送信波の周波数が時間軸上で所定の傾きで上昇する上昇フェーズと、下降する下降フェーズからなる信号を繰り返すものであり、送信信号と受信信号はその時間遅れ分のずれに伴う周波数差を有するとともに、ターゲットの相対速度に応じた周波数変化を有している。   Here, this radar is an FM-CW radar, and repeats a signal composed of an ascending phase in which the frequency of the transmission wave rises with a predetermined inclination on the time axis and a descending phase in which it falls as shown in the figure. Yes, the transmission signal and the reception signal have a frequency difference according to the time lag and a frequency change according to the relative speed of the target.

このようなレーダにおいて、ターゲットまでの距離をRとすると、その反射波によって生じるビート信号の周波数Fは以下のようになる。ただし、ここでは簡単のためにターゲットとの相対速度は無いものとする。
(R)=(ΔF/T)×2R/c
ここで、ΔF/Tは周波数の時間変化、cは電波の伝搬速度である。
In such a radar, and the distance to the target is R, the frequency F b of the beat signal produced by the reflected wave is as follows. However, here, for simplicity, it is assumed that there is no relative speed with the target.
F b (R) = (ΔF / T) × 2R / c
Here, ΔF / T is a frequency change with time, and c is a radio wave propagation speed.

一方、DCノイズはミキサ22の内部で生じる熱雑音だけでなく、送信波が送信アンテナから受信アンテナに直接またはレドームの反射などによって回り込んだ電波や、送信アンテナで反射された送信信号が方向性結合器を通ってミキサ22に流れること等によって生じるもので、その周波数は等価的な距離Rを用いてF(R)と表され、F(R)に比べて小さいことが普通である。A/D変換器26のサンプリングで取得した受信信号(ビート信号+DCノイズ)の時系列データが一定時間間隔で得られているとすると、取得したデータをFFTで周波数解析することができる。すると、周波数F(R)とF(R)の2ヶ所にピークを生じる。このうちF(R)のピークはターゲットの存在に関わらず常に生じる。一方、F(R)は、ターゲットが存在するときにのみ生じ、この周波数からターゲットまでの距離を推定できる。 On the other hand, the DC noise is not only the thermal noise generated inside the mixer 22, but also the radio waves in which the transmission wave circulates directly from the transmission antenna to the reception antenna or by reflection of the radome, or the transmission signal reflected by the transmission antenna The frequency is expressed as F b (R o ) using an equivalent distance R o and is usually smaller than F b (R). It is. Assuming that the time series data of the received signal (beat signal + DC noise) obtained by sampling of the A / D converter 26 is obtained at a constant time interval, the obtained data can be subjected to frequency analysis by FFT. Then, peaks occur at two locations of the frequencies F b (R o ) and F b (R). Among these, the peak of F b (R o ) always occurs regardless of the presence of the target. On the other hand, F b (R) occurs only when the target exists, and the distance from this frequency to the target can be estimated.

図4〜6には、F(R)=10Hz、F(R)=70,50,40Hzの3つにそれぞれ設定した場合の周波数解析結果を示している。 4 to 6 show the frequency analysis results when F b (R o ) = 10 Hz and F b (R) = 70, 50, and 40 Hz, respectively.

ターゲットが極めて近距離に存在した場合、図4〜6の「thlなし」の線で示したように、受信信号の周波数解析結果でF(R)とF(R)が異なっていても、そのピークが重なって区別できなくなることがある。これは、ピークがその周波数のみでなくその前後の周波数にも広がってしまうためである。また、サイドローブレベルを下げるためにFFTにウインドウ処理を加えると、ピーク(メインビーム)の幅は一層広がってしまう。このような状況では、ターゲットで生じたビート信号のピーク周波数が検出できず、ターゲットが未検出となってしまう。 When the target exists at a very short distance, as shown by the “no thl” line in FIGS. 4 to 6, F b (R o ) and F b (R) are different in the frequency analysis result of the received signal. However, the peaks may overlap and become indistinguishable. This is because the peak spreads not only at that frequency but also before and after that frequency. Further, if window processing is applied to the FFT in order to lower the side lobe level, the width of the peak (main beam) is further expanded. In such a situation, the peak frequency of the beat signal generated at the target cannot be detected, and the target is not detected.

ここで、図6を代表例として、その受信信号(ビート信号+DCノイズ)、本来のビート信号、DCノイズの時系列データを図2に示す。この受信信号に対し、所定の上限値dmaxと、下限値dminを設定し、受信信号の値がdmaxを上回るときはdmaxとし、dminを下回るときはdminとするデータの上の部分および下の部分をカットする変換処理を行う。ここでは、その時の受信信号の振幅値に0.5,−0.5を掛けた値を上限値dmax,dmin(以下thl0.5とする)とし、その結果得られた変換後の受信信号を図3に示す。   Here, taking FIG. 6 as a representative example, FIG. 2 shows the received signal (beat signal + DC noise), the original beat signal, and DC noise time-series data. For this received signal, set a predetermined upper limit value dmax and lower limit value dmin. When the received signal value exceeds dmax, it is set to dmax, and when it is below dmin, the upper part and lower part of the data are set to dmin. Performs conversion processing to cut Here, the value obtained by multiplying the amplitude value of the received signal at that time by 0.5 and −0.5 is the upper limit value dmax, dmin (hereinafter referred to as thl0.5), and the converted received signal obtained as a result is As shown in FIG.

図3の受信信号を周波数解析した結果を図6にthl0.5として示す。このように、上下限値thlによるデータカットなしでは1つのピークしか得られないが、thl0.5では約90,140,200,270Hzにピークを生じていることが分かる。これは、ターゲットで生じたビート信号の40Hzの高調波である。さらに、thl0.2とすることにより、DCノイズの影響を少なくすることができ、図6より、約90,135,180,235,285Hzで高調波を生じていることが分かる。なお、高調波の周波数が40Hzの正確に整数倍にならないのはDCノイズが影響しているためと考えられる。   The result of frequency analysis of the received signal of FIG. 3 is shown as thl0.5 in FIG. Thus, it can be seen that only one peak can be obtained without the data cut by the upper and lower limit values thl, but at thl0.5, peaks are generated at about 90, 140, 200, and 270 Hz. This is a 40 Hz harmonic of the beat signal generated at the target. Further, by setting thl 0.2, it is possible to reduce the influence of DC noise, and it can be seen from FIG. 6 that harmonics are generated at about 90, 135, 180, 235, and 285 Hz. Note that the reason why the harmonic frequency does not accurately become an integral multiple of 40 Hz is considered to be due to the influence of DC noise.

DCノイズの影響がより少ない図4のthl0.2では、ターゲットのビート周波数70Hzに対し高調波の周波数は約140,215Hzとなっており、ほぼ2倍と3倍になっている。この結果から、誤差がいくらか含まれるものの、高調波を検知することで、もとのビート信号の周波数を推定することが可能であることが分かる。すなわち、複数の高調波の周波数の差分を検知することで、高調波の周波数自体はシフトしても、比較的正しいターゲットのビート周波数を検知することができる。   In thl0.2 of FIG. 4 where the influence of DC noise is smaller, the harmonic frequency is about 140,215 Hz with respect to the target beat frequency of 70 Hz, which is almost doubled and tripled. From this result, it is understood that the frequency of the original beat signal can be estimated by detecting the harmonics, although some errors are included. That is, by detecting the difference between the frequencies of a plurality of harmonics, it is possible to detect a relatively correct target beat frequency even if the harmonic frequency itself is shifted.

なお、図4〜6では、thl1.0,thl0.5,thl0.2,thlなしについてそれぞれ示しており、受信信号について、上限、下限を設け、波形に角部を生じさせることで、高調波成分が付加され、この高調波成分の発生箇所に基づいて、ビート信号の周波数70,50,40Hzをそれぞれ取得できることがわかる。   4 to 6 show thl1.0, thl0.5, thl0.2, and no thl, respectively. For the received signal, an upper limit and a lower limit are provided, and a corner is generated in the waveform to generate a harmonic. It can be seen that the components 70 are added and the frequencies 70, 50, and 40 Hz of the beat signal can be acquired based on the location where the harmonic component is generated.

さらに、変換された時系列データによる周波数解析結果と、元の時系列データを周波数解析した結果とを比較することで、高調波の有無を判断することができる。すなわち、dmax,dminによりカットしていない信号では、カットによる高調波が基本的に存在しない。そこで、上記比較により、元のビート信号の周波数を高調波と区別することができ、高調波を利用したターゲットの検出をより確実に行うことができる。   Furthermore, the presence / absence of harmonics can be determined by comparing the frequency analysis result of the converted time series data with the result of frequency analysis of the original time series data. In other words, in the signal not cut by dmax and dmin, there is basically no harmonic due to the cut. Therefore, by the above comparison, the frequency of the original beat signal can be distinguished from the harmonics, and the target can be detected more reliably using the harmonics.

ちなみに、ターゲットに相対速度が存在する場合、速度をv(m/s)とすると、ビート信号の周波数F(R,v)は以下のようになる。
(R,v)=(ΔF/T)×2R/c+2vf/c
ここで、fは送信波の中心周波数である。このとき、DCノイズの周波数F(R)は変化が無い。
Incidentally, when a relative speed exists in the target, assuming that the speed is v (m / s), the frequency F b (R, v) of the beat signal is as follows.
F b (R, v) = (ΔF / T) × 2R / c + 2vf / c
Here, f is the center frequency of the transmission wave. At this time, the frequency F b (R o ) of the DC noise does not change.

このように、相対速度によってビート信号の周波数が変化するものの、その影響はF(R)に近づくかどうかだけで決まり、等価的にRの遠近による違いと同じである。 Thus, although the frequency of the beat signal changes depending on the relative speed, the influence is determined only by whether or not it approaches F b (R o ), and is equivalent to the difference due to the perspective of R.

また、A/D変換器26におけるサンプリングで取得した受信信号の時系列データが、何らかの事情で一定時間間隔でなく不等間隔の場合には、周波数解析にFFTが利用できないが、一般的な離散フーリエ変換や高分解能解析手法などを利用することができる。   In addition, when the time series data of the received signal acquired by sampling in the A / D converter 26 is not at regular intervals for some reason but at unequal intervals, FFT cannot be used for frequency analysis. A Fourier transform, a high resolution analysis method, etc. can be used.

本実施形態は、FM−CWレーダを前提としているが、ドップラ周波数を観測するCWレーダやパルスレーダでも、DCノイズのような常に存在する低周波信号からターゲットの信号を分離して検出したい場合には同様に利用できる。さらに、データ列は時間間隔で取得するのみでなく、周波数間隔や、アンテナの位置を変えて取得したものでも同様に利用できる。   This embodiment is based on FM-CW radar. However, even in the case of CW radar or pulse radar that observes the Doppler frequency, when it is desired to detect the target signal separately from the low frequency signal that always exists such as DC noise. Are available as well. Furthermore, the data string is not only acquired at time intervals, but can also be used in the same manner by acquiring the data string by changing the frequency interval or the antenna position.

図2に示した受信信号データはDCノイズによって平均値は+側にオフセットしている。本実施形態では dmax=−dmin としたが、オフセット量によってはdmaxとdminを個別に設定した方が周波数解析でより良好なSNR(SN比)の結果を得られる可能性がある。そのため、dmaxとdminを、取得したデータの値、特に最大値、最小値、平均値に基づいてSNRを良好にできるように設定することが望ましい。例えば、受信信号の最大値の0.5をdmax、最小値の0.2をdminとしたり、平均値を中心として、振幅に対し0.5,−0.5を掛けた値dmax,dminに設定したりすることが可能である。乗算する定数は、受信波形の山および谷の部分をカットできるように、0.2〜0.7程度の値(1未満)とすることが好適である。また、dmax,dminの一方のみの設定とすることも可能である。   The average value of the received signal data shown in FIG. 2 is offset to the + side due to DC noise. In the present embodiment, dmax = −dmin. However, depending on the offset amount, it may be possible to obtain a better SNR (SN ratio) result by frequency analysis when dmax and dmin are individually set. Therefore, it is desirable to set dmax and dmin so that the SNR can be satisfactorily based on the acquired data values, particularly the maximum value, minimum value, and average value. For example, the maximum value 0.5 of the received signal is set to dmax, the minimum value 0.2 is set to dmin, or the values dmax and dmin obtained by multiplying the amplitude by 0.5 and −0.5 around the average value. It is possible to set. The constant to be multiplied is preferably set to a value (less than 1) of about 0.2 to 0.7 so that the peak and valley portions of the received waveform can be cut. It is also possible to set only one of dmax and dmin.

なお、上述の実施形態で示した観測時間や信号の周波数は一例であり、レーダによって様々である。   Note that the observation time and signal frequency shown in the above-described embodiment are merely examples, and vary depending on the radar.

このように、本実施形態によれば、データ列を所定の最大値と最小値で制限することにより、データ列に含まれる信号に高調波を生じさせる。そして、この制限を加えた変換後のデータ列を周波数解析することにより、信号の高調波を検出できる。特に、信号の真の周波数は、高調波の周波数間隔から推定できる。   As described above, according to the present embodiment, the data string is limited by the predetermined maximum value and the minimum value, thereby generating a harmonic in the signal included in the data string. Then, the harmonics of the signal can be detected by frequency analysis of the converted data string to which this restriction is added. In particular, the true frequency of the signal can be estimated from the frequency interval of the harmonics.

また、レーダの受信信号では、FM−CWレーダでターゲットの距離が極めて近い場合や、CWレーダで極めて相対速度が低速な場合において、非常に低い周波数のビート信号を含む受信信号が得られる。この受信信号を周波数解析すると、ターゲットのビート信号のピークが極めて低周波のDCノイズのピークに埋もれて検出できない。しかし、受信信号に上記の変換を加えて、周波数解析を適用すると、低周波のビート信号の高調波を発生させることができ、それを検出することで真の周波数を推定することができる。従って、DCノイズ(低周波信号)に隠されて検出できない信号を検出することができる。   In addition, with respect to the received signal of the radar, a received signal including a beat signal having a very low frequency can be obtained when the target distance is extremely close by the FM-CW radar or when the relative speed is extremely low by the CW radar. When this received signal is subjected to frequency analysis, the peak of the target beat signal is buried in the peak of a very low frequency DC noise and cannot be detected. However, if the above-described conversion is applied to the received signal and frequency analysis is applied, harmonics of the low-frequency beat signal can be generated, and the true frequency can be estimated by detecting it. Therefore, it is possible to detect a signal that is hidden by DC noise (low frequency signal) and cannot be detected.

ここで、上述の例では、上限dmax,下限dminをそれぞれ1つの一定値としたが、必ずしも固定値でなくてもよい。   Here, in the above example, the upper limit dmax and the lower limit dmin are each one constant value, but they are not necessarily fixed values.

図7には、上限dmax,下限dminを一定値ではなく、変動値とした例を示してある。(A)では、上限dmax,下限dminを斜めの線としている。(B)では、信号とは周波数の異なる(この例では周波数が大きなものを採用しているが、周波数の小さいものを採用してもよい)サイン波としている。このように、上下限を決定して、それを超えた値を上限値、下限値に置き換えることで、上述した一定値の場合と同様の効果が得られる。この場合、上限と、下限は、基準値(0)を境に対称とすることが好ましい。また、基準値の線の所定の一点を基準に上限と下限を点対称とすることも好適である。   FIG. 7 shows an example in which the upper limit dmax and the lower limit dmin are not constant values but variable values. In (A), the upper limit dmax and the lower limit dmin are diagonal lines. (B) is a sine wave having a frequency different from that of the signal (in this example, a signal having a high frequency is used, but a signal having a low frequency may be used). Thus, by determining the upper and lower limits and replacing the values exceeding the upper and lower limits with the upper limit value and the lower limit value, the same effect as in the case of the constant value described above can be obtained. In this case, the upper limit and the lower limit are preferably symmetric with respect to the reference value (0). It is also preferable that the upper and lower limits are point-symmetric with respect to a predetermined point on the reference value line.

10 発振器、12 方向性結合器、14 送信アンテナ、20 受信アンテナ、22 ミキサ、26 A/D変換器、28 信号処理装置。   10 oscillator, 12 directional coupler, 14 transmitting antenna, 20 receiving antenna, 22 mixer, 26 A / D converter, 28 signal processing device.

Claims (10)

取得した信号についてのデータ列を処理する信号処理装置において、
所定の上限dmaxと、下限dminの少なくとも一方を設け、
データの値がdmaxより大きいときはdmaxとする変換、またはデータの値がdminより小さいときはdminとする変換の少なくとも一方の変換をデータ列に施すことで、信号波形に高調波成分を増加させる変更を加え、
変換されたデータ列について、周波数解析を行い、得られた解析結果における高調波成分を利用してデータ列に含まれる信号を検出する信号処理装置。
In a signal processing device that processes a data string for an acquired signal,
Provide at least one of a predetermined upper limit dmax and a lower limit dmin,
Add harmonic components to the signal waveform by applying at least one of the conversion to dmax when the data value is greater than dmax or the conversion to dmin when the data value is less than dmin. Make changes,
A signal processing apparatus that performs frequency analysis on a converted data string and detects a signal included in the data string by using a harmonic component in the obtained analysis result.
請求項1に記載の信号処理装置において、
前記データ列は時間間隔で取得したものである信号処理装置。
The signal processing device according to claim 1,
The signal processing apparatus, wherein the data string is acquired at time intervals.
請求項1または2に記載の信号処理装置において、
前記データ列のデータ間隔は一定である信号処理装置。
The signal processing device according to claim 1 or 2,
A signal processing apparatus in which a data interval of the data string is constant.
請求項3に記載の信号処理装置において、
前記周波数解析には、FFTを利用する信号処理装置。
The signal processing device according to claim 3.
A signal processing device using FFT for the frequency analysis.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の信号処理装置において、
前記上限dmaxおよび下限dminは、取得した信号の基準値を境として対称な直線または曲線である信号処理装置。
In the signal processing device according to any one of claims 1 to 4,
The upper limit dmax and the lower limit dmin are signal processing apparatuses that are symmetrical straight lines or curves with a reference value of the acquired signal as a boundary.
請求項5に記載の信号処理装置において、
前記dmaxと、dminは、直線であり、取得したデータの最大値、最小値、および平均値のいずれかに基づいて、それぞれデータの最大値より小さい値、データの最小値より大きい値に設定される信号処理装置。
The signal processing device according to claim 5,
The dmax and dmin are straight lines, and are set to a value smaller than the maximum value of the data and a value larger than the minimum value of the data, respectively, based on any of the maximum value, minimum value, and average value of the acquired data. Signal processing device.
送信信号と受信信号を混合して得られるビート信号を所定の時間間隔で取得して得た時系列データを処理する信号処理装置において、
所定の上限dmaxと、下限dminの少なくとも一方を設け、
データの値がdmaxより大きいときはdmaxとする変換、またはデータの値がdminより小さいときはdminとする変換の少なくとも一方の変換をデータ列に施すことで、データ列の大きさの変化について強制的な変更を加え、
変換されたデータ列について、周波数解析を行い、得られた解析結果における高調波成分を利用してビート信号を検出する信号処理装置。
In a signal processing apparatus for processing time-series data obtained by acquiring beat signals obtained by mixing transmission signals and reception signals at predetermined time intervals,
Provide at least one of a predetermined upper limit dmax and a lower limit dmin,
Force the change in the size of the data string by applying at least one of the conversion to dmax when the data value is greater than dmax or the conversion to dmin when the data value is less than dmin Changes,
A signal processing device that performs frequency analysis on a converted data string and detects a beat signal by using a harmonic component in the obtained analysis result.
請求項7に記載の信号処理装置において、
前記時系列データの時間間隔を一定時間間隔とし、周波数解析にFFTを利用する信号処理装置。
The signal processing device according to claim 7,
A signal processing apparatus that uses FFT for frequency analysis with a time interval of the time-series data as a constant time interval.
請求項7または8に記載の信号処理装置において、
変換された時系列データによる周波数解析結果と、変換前の時系列データを周波数解析した結果との違いによってターゲットの存在を判断する信号処理装置。
The signal processing device according to claim 7 or 8,
A signal processing apparatus that determines the presence of a target based on a difference between a frequency analysis result based on converted time series data and a frequency analysis result of time series data before conversion.
請求項7〜9のいずれか1つに記載の信号処理装置において、
前記上限dmaxおよび下限dminは、取得した信号の基準値を境として対称な直線または曲線である信号処理装置。
In the signal processing device according to any one of claims 7 to 9,
The upper limit dmax and the lower limit dmin are signal processing apparatuses that are symmetrical straight lines or curves with a reference value of the acquired signal as a boundary.
JP2010196889A 2010-09-02 2010-09-02 Signal processor Withdrawn JP2012052958A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010196889A JP2012052958A (en) 2010-09-02 2010-09-02 Signal processor
PCT/IB2011/002005 WO2012028938A1 (en) 2010-09-02 2011-09-01 Signal processor, signal processing method and radar apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010196889A JP2012052958A (en) 2010-09-02 2010-09-02 Signal processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012052958A true JP2012052958A (en) 2012-03-15

Family

ID=44903274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010196889A Withdrawn JP2012052958A (en) 2010-09-02 2010-09-02 Signal processor

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012052958A (en)
WO (1) WO2012028938A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016010109A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 株式会社デンソー Target detection device and target detection method for detecting target using radar waves
KR20190133927A (en) * 2018-05-24 2019-12-04 주식회사 에스원 Rain Sensing Method by Using Radar Invader Sensor anc System thereof
WO2021014531A1 (en) * 2019-07-22 2021-01-28 三菱電機株式会社 Obstacle detection device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854134A (en) * 1966-12-28 1974-12-10 Us Army Radio ranging utilizing doppler signals
GB2218293A (en) * 1988-05-04 1989-11-08 Philips Electronic Associated Continuous wave radar receiver and apparatus
JPH11109026A (en) 1997-10-07 1999-04-23 Mitsubishi Electric Corp FM-CW radar
JP3668941B2 (en) * 2002-09-26 2005-07-06 三菱電機株式会社 Pulse radar equipment

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016010109A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 株式会社デンソー Target detection device and target detection method for detecting target using radar waves
JP2016023945A (en) * 2014-07-16 2016-02-08 株式会社デンソー Target detector
KR20190133927A (en) * 2018-05-24 2019-12-04 주식회사 에스원 Rain Sensing Method by Using Radar Invader Sensor anc System thereof
KR102108771B1 (en) * 2018-05-24 2020-05-11 주식회사 에스원 Rain Sensing Method by Using Radar Invader Sensor anc System thereof
WO2021014531A1 (en) * 2019-07-22 2021-01-28 三菱電機株式会社 Obstacle detection device
JPWO2021014531A1 (en) * 2019-07-22 2021-11-04 三菱電機株式会社 Obstacle detector

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012028938A1 (en) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10809365B2 (en) Vibration parameters monitoring using FMCW radar
JP4462060B2 (en) FMCW radar equipment
JP3460453B2 (en) FMCW radar equipment
US7460058B2 (en) Radar
CN110366689B (en) radar device
JP2008232832A (en) Interference determination method and fmcw radar
JP4468402B2 (en) Radar equipment
CN103513245B (en) Radar installations and reflected signal processing method
JP5595496B2 (en) Radar equipment
US20070103360A1 (en) Radar
JP2013213761A (en) Radar device, on-vehicle radar system, and program
JP2011133404A (en) Observation signal processing apparatus
JP2010203918A (en) Radar device for vehicle
JP5554384B2 (en) FMCW radar apparatus and signal processing method for FMCW radar
JP2009014405A (en) Automotive radar equipment
JP5524803B2 (en) In-vehicle radar device and radio wave interference detection method for in-vehicle radar device
JP2010014488A (en) Signal processing device for fmcw radar device, signal processing method for the fmcw radar device, and the fmcw radar device
JP5637756B2 (en) Radar apparatus, position / velocity detection method, and program
WO2022203006A1 (en) Radar device
JP2012052958A (en) Signal processor
JP3799337B2 (en) FM-CW radar apparatus and interference wave removing method in the apparatus
JP5564244B2 (en) Observation signal processor
WO2023062803A1 (en) Radar device and method for detecting interference countermeasure for radar device
JP7433528B2 (en) Radar equipment and interference wave suppression equipment
JPH08166443A (en) Dual frequency CW radar sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20131105