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JP2022012500A - Moving target detection device, moving target detection system, moving target detection program and moving target detection method - Google Patents

Moving target detection device, moving target detection system, moving target detection program and moving target detection method Download PDF

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JP2022012500A
JP2022012500A JP2020114366A JP2020114366A JP2022012500A JP 2022012500 A JP2022012500 A JP 2022012500A JP 2020114366 A JP2020114366 A JP 2020114366A JP 2020114366 A JP2020114366 A JP 2020114366A JP 2022012500 A JP2022012500 A JP 2022012500A
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Abstract

【課題】本開示は、FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知するにあたり、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することを目的とする。【解決手段】本開示は、FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部21と、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出部22と、差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出部23と、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数に基づいて、振動物標(環境雑音)の距離を出力せず、移動物標の距離を出力する移動物標出力部25と、を備える移動物標検知装置2である。【選択図】図1[Problem] The present disclosure aims to appropriately set a variable spectrum threshold for a vibrating target (environmental noise) when detecting the distance of a moving target using an FMCW radar, increase the sensitivity of the FMCW radar, and avoid false detection of the vibrating target (environmental noise). [Solution] The present disclosure provides a moving target detection device 2 including a beat signal acquisition unit 21 for acquiring a beat signal between transmission and reception signals of the FMCW radar, a differential signal calculation unit 22 for calculating a differential signal between beat signals of different transmission and reception cycles, a frequency spectrum calculation unit 23 for calculating a frequency spectrum of the differential signal, and a moving target output unit 25 for outputting the distance of the moving target without outputting the distance of the vibrating target (environmental noise) based on a frequency whose frequency spectrum is larger than a spectrum threshold having a peak at a frequency corresponding to the distance of the vibrating target (environmental noise). [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は、FMCW(Frequency-Modulation Continuous-Wave)レーダを用いて、移動物標の距離を検知する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for detecting the distance of a moving object using an FMCW (Frequency-Modulation Continuous-Wave) radar.

FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知する技術が、特許文献1等に開示されている。ここで、移動物標として、歩く人及び動く車等が挙げられる。そして、送受信信号間のビート信号を算出したうえで、ビート信号の周波数スペクトルを算出するとともに、周波数スペクトルのピーク周波数に基づいて、移動物標の距離を検知する。 A technique for detecting the distance of a moving object using an FMCW radar is disclosed in Patent Document 1 and the like. Here, examples of moving objects include walking people and moving vehicles. Then, after calculating the beat signal between the transmitted / received signals, the frequency spectrum of the beat signal is calculated, and the distance of the moving object is detected based on the peak frequency of the frequency spectrum.

特許第3906869号明細書Japanese Patent No. 3906869

周知技術のFMCWレーダでは、周波数スペクトルが白色雑音(自然雑音)に対する「固定」スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、移動物標の距離を検知する。しかし、FMCWレーダの経年変化又は温度変化に応じて、白色雑音(自然雑音)が時間変化する。そこで、周波数スペクトルが白色雑音(自然雑音)に対する「可変」スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、移動物標の距離を検知することが望ましいと考えられる。 Well-known FMCW radar detects the distance of a moving object based on a frequency whose frequency spectrum is greater than the "fixed" spectral threshold for white noise (natural noise). However, the white noise (natural noise) changes with time according to the secular change or the temperature change of the FMCW radar. Therefore, it may be desirable to detect the distance of a moving object based on a frequency whose frequency spectrum is greater than the "variable" spectral threshold for white noise (natural noise).

これに対して、従来技術のCWドップラレーダでは、低周波数の狭帯域の信号処理において、白色雑音(自然雑音)を検知することができる。よって、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定することができ、CWドップラレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)の誤報検知を回避することができる。 On the other hand, the conventional CW Doppler radar can detect white noise (natural noise) in low frequency narrow band signal processing. Therefore, the variable spectrum threshold value for white noise (natural noise) can be set to an appropriate small value, the sensitivity of the CW Doppler radar can be increased, and false alarm detection of white noise (natural noise) can be avoided. ..

その一方で、特許文献1のFMCWレーダでは、広帯域の信号処理において、白色雑音(自然雑音)を検知するのみならず、静止物標及び振動物標(環境雑音)を検知することがある。ここで、静止物標として、静止物体及びグランドクラッタ等が挙げられる。そして、振動物標(環境雑音)として、室内の扇風機、換気扇、冷却用ファン及び屋外の空調機、建物、樹木、旗、のぼり、エンジン等が挙げられる。よって、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定することができず、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)の誤報検知を回避することができない。 On the other hand, the FMCW radar of Patent Document 1 may detect not only white noise (natural noise) but also stationary and vibrating objects (environmental noise) in wideband signal processing. Here, examples of the stationary object marker include a stationary object, a ground clutter, and the like. Examples of the vibration target (environmental noise) include an indoor fan, a ventilation fan, a cooling fan, an outdoor air conditioner, a building, a tree, a flag, a banner, an engine, and the like. Therefore, the variable spectrum threshold value for white noise (natural noise) cannot be set to an appropriate small value, and it is not possible to avoid false alarm detection of white noise (natural noise) after increasing the sensitivity of the FMCW radar. ..

そして、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定することもできず、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することもできない。さらに、車載レーダとして用途が限定されており、グランドクラッタ及びボンネット形状等のみに条件が限定されるため、用途及び条件が限定されない汎用的な場合について、特許文献1のFMCWレーダを適用することができない。 Further, the variable spectrum threshold value for the vibration target (environmental noise) cannot be set to an appropriate large value, and the sensitivity of the FMCW radar should be increased to avoid false alarm detection of the vibration target (environmental noise). I can't do that. Further, since the use is limited as an in-vehicle radar and the conditions are limited only to the ground clutter and the bonnet shape, the FMCW radar of Patent Document 1 can be applied to a general-purpose case where the use and conditions are not limited. Can not.

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知するにあたり、白色雑音(自然雑音)及び振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)及び振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present disclosure appropriately sets variable spectrum thresholds for white noise (natural noise) and vibration target (environmental noise) when detecting the distance of a moving target using an FMCW radar. The purpose is to avoid false alarm detection of white noise (natural noise) and vibration target (environmental noise) while increasing the sensitivity of the FMCW radar.

前記課題を解決するために、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出したうえで、差分信号の周波数スペクトルを算出するとともに、周波数スペクトルのピーク周波数に基づいて、移動物標の距離を検知する。ここで、周波数スペクトルでは、静止物標の周波数ピークが除去されたうえで、移動物標の周波数ピークが維持されるものの、白色雑音(自然雑音)の周波数成分及び振動物標(環境雑音)の周波数ピークも維持される。 In order to solve the above problem, the difference signal between beat signals having different transmission / reception cycles is calculated, the frequency spectrum of the difference signal is calculated, and the distance of the moving object is detected based on the peak frequency of the frequency spectrum. do. Here, in the frequency spectrum, the frequency peak of the stationary object is removed and the frequency peak of the moving object is maintained, but the frequency component of the white noise (natural noise) and the frequency component of the vibrating object (environmental noise). The frequency peak is also maintained.

そこで、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値(振動物標に応じて時間変化)と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数に基づいて、振動物標(環境雑音)の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する。 Therefore, the vibration target (environment) is based on a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold (time change according to the vibration target) having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise). The distance of the moving object is output without outputting the distance of noise).

そして、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値(白色雑音に応じて時間変化)と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数に基づいて、スペクトル強度が白色雑音(自然雑音)より高い移動物標の距離を出力する。 Then, the spectral intensity is white noise (natural noise) based on the frequency whose frequency spectrum is larger than the variable spectrum threshold (time change according to the white noise) having a flat portion at the frequency corresponding to the white noise (natural noise). ) Output the distance of a higher moving object.

具体的には、本開示は、FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出部と、前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出部と、前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定部と、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力部と、を備えることを特徴とする移動物標検知装置である。 Specifically, the present disclosure comprises a beat signal acquisition unit that acquires a beat signal between transmission and reception signals of an FMCW radar, a difference signal calculation unit that calculates a difference signal between the beat signals having different transmission and reception cycles, and the difference signal. Frequency spectrum calculation unit for calculating the frequency spectrum of the above, and a spectrum threshold determination unit for determining the magnitude relationship between the frequency spectrum and the spectrum threshold having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target at each frequency. A moving object target output unit that outputs the distance of the moving object without outputting the distance of the vibrating target based on the frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold. It is a moving object detection device.

また、本開示は、FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定ステップと、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力ステップと、を順にコンピュータに実行させるための移動物標検知プログラムである。 Further, the present disclosure includes a beat signal acquisition step for acquiring a beat signal between transmission and reception signals of an FMCW radar, a difference signal calculation step for calculating a difference signal between the beat signals having different transmission and reception cycles, and a frequency spectrum of the difference signal. The frequency spectrum calculation step for calculating the frequency spectrum, the spectrum threshold determination step for determining the magnitude relationship between the frequency spectrum and the spectrum threshold having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target, and the spectrum threshold determination step for determining the magnitude relationship at each frequency. A moving object for causing a computer to sequentially execute a moving object target output step that outputs a moving object target distance without outputting the vibration target distance based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold. It is a mark detection program.

また、本開示は、FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定ステップと、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力ステップと、を順に備えることを特徴とする移動物標検知方法である。 Further, the present disclosure includes a beat signal acquisition step for acquiring a beat signal between transmission and reception signals of an FMCW radar, a difference signal calculation step for calculating a difference signal between the beat signals having different transmission and reception cycles, and a frequency spectrum of the difference signal. The frequency spectrum calculation step for calculating the frequency spectrum, the spectrum threshold determination step for determining the magnitude relationship between the frequency spectrum and the spectrum threshold having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target, and the spectrum threshold determination step for determining the magnitude relationship at each frequency. A moving object characterized by comprising, in order, a moving object target output step for outputting the distance of the moving object without outputting the distance of the vibrating object based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold. It is a mark detection method.

これらの構成によれば、移動物標の距離を検知するにあたり、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することができる。 According to these configurations, when detecting the distance of the moving object, the variable spectral threshold value for the vibrating object (environmental noise) is set to an appropriate large value, the sensitivity of the FMCW radar is increased, and then the vibrating object is increased. It is possible to avoid false alarm detection of (environmental noise).

また、本開示は、前記スペクトル閾値判定部は、前記移動物標の距離に対応し時間変化する周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従せず、前記振動物標の距離に対応し時間変化しない周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従して、前記スペクトル閾値を設定することを特徴とする移動物標検知装置である。 Further, in the present disclosure, the spectrum threshold determination unit does not follow the intensity change of the frequency spectrum at the frequency corresponding to the distance of the moving object and changes with time, but changes with time corresponding to the distance of the vibrating object. It is a moving object detection device characterized in that the spectrum threshold value is set according to a change in the intensity of the frequency spectrum at a frequency that does not.

この構成によれば、振動物標(環境雑音)の周波数ピークの時間変化に応じて、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定することができる。 According to this configuration, the variable spectral threshold value for the vibration target (environmental noise) can be set to an appropriate large value according to the time change of the frequency peak of the vibration target (environmental noise).

また、本開示は、前記移動物標出力部は、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きいものの時間変化しない周波数に基づかず、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きいとともに時間変化する周波数に基づいて、前記移動物標の距離を出力することを特徴とする移動物標検知装置である。 Further, in the present disclosure, the moving object output unit is not based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectral threshold but does not change with time, but based on a frequency at which the frequency spectrum is larger than the spectral threshold and changes with time. It is a moving object detection device characterized by outputting the distance of the moving object.

この構成によれば、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定完了するまでに、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することができる。 According to this configuration, it is possible to avoid false alarm detection of the vibration target (environmental noise) until the variable spectrum threshold value for the vibration target (environmental noise) is set to an appropriate large value.

また、本開示は、前記スペクトル閾値判定部は、前記周波数スペクトルと、白色雑音に対応する周波数に平坦部を有する前記スペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定し、前記移動物標出力部は、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、スペクトル強度が前記白色雑音より高い前記移動物標の距離を出力することを特徴とする移動物標検知装置である。 Further, in the present disclosure, the spectral threshold determination unit determines the magnitude relationship between the frequency spectrum and the spectral threshold having a flat portion at a frequency corresponding to white noise at each frequency, and the moving object. The target output unit is a moving object detection device characterized in that the distance of the moving object whose spectral intensity is higher than that of the white noise is output based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold.

この構成によれば、移動物標の距離を検知するにあたり、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)の誤報検知を回避することができる。 According to this configuration, when detecting the distance of a moving object, the variable spectral threshold for white noise (natural noise) is set to an appropriate small value, the sensitivity of the FMCW radar is increased, and then white noise (natural noise) is detected. ) False alarm detection can be avoided.

また、本開示は、前記スペクトル閾値判定部は、前記差分信号の信号強度についての各送受信周期内における時間積分の強度変化に追従して、又は、前記白色雑音に対応する全ての周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従して、前記スペクトル閾値を設定することを特徴とする移動物標検知装置である。 Further, in the present disclosure, the spectral threshold determination unit follows the change in the intensity of the time integration in each transmission / reception cycle for the signal intensity of the difference signal, or the white noise is described at all frequencies corresponding to the white noise. It is a moving object detection device characterized in that the spectrum threshold value is set according to a change in the intensity of a frequency spectrum.

この構成によれば、白色雑音(自然雑音)の強度の時間変化に応じて、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定することができる。 According to this configuration, the variable spectral threshold value for white noise (natural noise) can be set to an appropriate small value according to the time change of the intensity of white noise (natural noise).

また、本開示は、以上に記載の移動物標検知装置と、前記FMCWレーダのレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする移動物標検知システムである。 Further, the present disclosure is a moving object detection system including the above-described moving object detection device and the radar transmission / reception device of the FMCW radar.

この構成によれば、以上に記載の効果を有するシステムを提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a system having the above-mentioned effects.

このように、本開示は、FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知するにあたり、白色雑音(自然雑音)及び振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)及び振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することができる。 As described above, the present disclosure appropriately sets variable spectrum thresholds for white noise (natural noise) and vibration target (environmental noise) when detecting the distance of a moving object using the FMCW radar, and the FMCW radar. It is possible to avoid false alarm detection of white noise (natural noise) and vibration target (environmental noise) while increasing the sensitivity of the radar.

本開示の移動物標検知システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the moving object detection system of this disclosure. 本開示の静止物標の差分信号及び周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the difference signal and the frequency spectrum of the stationary object mark of this disclosure. 本開示の移動物標の差分信号及び周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the difference signal and the frequency spectrum of the moving object of this disclosure. 本開示の振動物標の差分信号及び周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the difference signal and the frequency spectrum of the vibration target of this disclosure. 本開示の移動物標検知処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the moving object detection process of this disclosure. 本開示の移動物標検知処理及びスペクトル閾値設定処理を示す図である。It is a figure which shows the moving object detection process and the spectrum threshold value setting process of this disclosure. 本開示のいずれの物標距離の非検知処理を示す図である。It is a figure which shows the non-detection processing of any target distance of this disclosure. 本開示の移動物標の物標距離の出力処理を示す図である。It is a figure which shows the output process of the target distance of the moving object of this disclosure. 本開示の振動物標の物標距離の非出力処理を示す図である。It is a figure which shows the non-output processing of the target distance of the vibrating object of this disclosure. 本開示のスペクトル閾値設定処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the spectrum threshold value setting process of this disclosure. 本開示の白色雑音に対するスペクトル閾値の設定処理を示す図である。It is a figure which shows the setting process of the spectrum threshold value with respect to the white noise of this disclosure. 本開示の白色雑音に対するスペクトル閾値の更新処理を示す図である。It is a figure which shows the update process of the spectrum threshold value with respect to the white noise of this disclosure. 本開示の振動物標に対するスペクトル閾値の設定処理を示す図である。It is a figure which shows the setting process of the spectrum threshold value with respect to the vibrating object of this disclosure. 本開示の以上のスペクトル閾値の維持処理を示す図である。It is a figure which shows the maintenance process of the said spectrum threshold value of this disclosure. 本開示のスペクトル閾値設定処理及び移動物標検知処理を示す図である。It is a figure which shows the spectrum threshold value setting process and the moving object detection process of this disclosure.

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the embodiments of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.

(移動物標検知システムの構成)
本開示の移動物標検知システムの構成を図1に示す。移動物標検知システムSは、FMCWレーダ送受信装置1及び移動物標検知装置2を備える。移動物標検知装置2は、ビート信号取得部21、差分信号算出部22、周波数スペクトル算出部23、スペクトル閾値判定部24及び移動物標出力部25を備え、図5及び図10に示した移動物標検知プログラムをコンピュータにインストールすることにより実現することができる。
(Configuration of moving object detection system)
FIG. 1 shows the configuration of the moving object detection system of the present disclosure. The moving object detection system S includes an FMCW radar transmission / reception device 1 and a moving object detection device 2. The moving object detection device 2 includes a beat signal acquisition unit 21, a difference signal calculation unit 22, a frequency spectrum calculation unit 23, a spectrum threshold value determination unit 24, and a moving object target output unit 25, and is shown in FIGS. 5 and 10. This can be achieved by installing a target detection program on the computer.

FMCWレーダ送受信装置1は、FMCWレーダの送信信号を物標Tへと照射し、FMCWレーダの反射信号を物標Tから受信する。ビート信号取得部21は、FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得する(図5でのステップS1)。差分信号算出部22は、異なる送受信周期(図2から図4まででは、時間的に隣接する送受信周期)のビート信号間の差分信号を算出する(図5でのステップS2)。周波数スペクトル算出部23は、差分信号の周波数スペクトルを算出する(図5でのステップS3)。移動物標出力部25は、周波数スペクトルのピーク周波数に基づいて、物標Tの距離を検知する。 The FMCW radar transmission / reception device 1 irradiates the target T with the transmission signal of the FMCW radar, and receives the reflection signal of the FMCW radar from the target T. The beat signal acquisition unit 21 acquires a beat signal between the transmission / reception signals of the FMCW radar (step S1 in FIG. 5). The difference signal calculation unit 22 calculates a difference signal between beat signals having different transmission / reception cycles (time-adjacent transmission / reception cycles in FIGS. 2 to 4) (step S2 in FIG. 5). The frequency spectrum calculation unit 23 calculates the frequency spectrum of the difference signal (step S3 in FIG. 5). The moving target output unit 25 detects the distance of the target T based on the peak frequency of the frequency spectrum.

本開示の静止物標の差分信号及び周波数スペクトルを図2に示す。ここで、静止物標として、静止物体及びグランドクラッタ等が挙げられる。第1、2周期のビート信号は、周波数が同一であり、位相も同一である。第1、2周期間の差分信号は、キャンセルされる。第1、2周期間の周波数スペクトルは、いずれに周波数においてもピークを有さない。このように、異なる送受信周期間での周波数スペクトルでは、静止物標の周波数ピークが除去されるものの、白色雑音(自然雑音)の周波数成分は維持される。 The difference signal and frequency spectrum of the stationary object of the present disclosure are shown in FIG. Here, examples of the stationary object marker include a stationary object, a ground clutter, and the like. The beat signals of the first and second cycles have the same frequency and the same phase. The difference signal between the first and second cycles is canceled. The frequency spectrum between the first and second cycles has no peak at any frequency. In this way, in the frequency spectrum between different transmission / reception cycles, the frequency peak of the stationary object is removed, but the frequency component of white noise (natural noise) is maintained.

本開示の移動物標の差分信号及び周波数スペクトルを図3に示す。ここで、移動物標として、歩く人及び動く車等が挙げられる。第1、2(2、3)周期のビート信号は、周波数が異なる。第1、2(2、3)周期間の差分信号は、キャンセルされない。第1、2(2、3)周期間の周波数スペクトルは、ある(他の)周波数においてピークを有する。このように、異なる送受信周期間での周波数スペクトルでは、移動物標の周波数ピークが維持されるものの、白色雑音(自然雑音)の周波数成分も維持される。 The difference signal and frequency spectrum of the moving object of the present disclosure are shown in FIG. Here, examples of moving objects include walking people and moving vehicles. The beat signals of the first, second (2, 3) cycles have different frequencies. The difference signal between the first, second (2, 3) cycles is not canceled. The frequency spectrum between the first, second (2, 3) periods has a peak at one (other) frequency. As described above, in the frequency spectrum between different transmission / reception cycles, the frequency peak of the moving object is maintained, but the frequency component of white noise (natural noise) is also maintained.

本開示の振動物標(環境雑音)の差分信号及び周波数スペクトルを図4に示す。ここで、振動物標(環境雑音)として、室内の扇風機、換気扇、冷却用ファン及び屋外の空調機、建物、樹木、旗、のぼり、エンジン等が挙げられる。第1、2(2、3)周期のビート信号は、周波数が同一であり、位相は異なる(振動物標(環境雑音)は、距離不変だが振動回転する。)。第1、2(2、3)周期間の差分信号は、キャンセルされない。第1、2(2、3)周期間の周波数スペクトルは、ある(同じ)周波数においてピークを有する。このように、異なる送受信周期間での周波数スペクトルでは、振動物標(環境雑音)の周波数ピークが維持されるものの、白色雑音(自然雑音)の周波数成分も維持される。 The difference signal and frequency spectrum of the vibration target (environmental noise) of the present disclosure are shown in FIG. Here, examples of the vibration target (environmental noise) include an indoor fan, a ventilation fan, a cooling fan, an outdoor air conditioner, a building, a tree, a flag, a banner, an engine, and the like. The beat signals of the first, second (2, and 3) periods have the same frequency and different phases (the vibration target (environmental noise) has an invariant distance but oscillates and rotates). The difference signal between the first, second (2, 3) cycles is not canceled. The frequency spectrum between the first, second (2, 3) periods has a peak at a certain (same) frequency. As described above, in the frequency spectrum between different transmission / reception cycles, the frequency peak of the vibration target (environmental noise) is maintained, but the frequency component of the white noise (natural noise) is also maintained.

そこで、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値(振動物標に応じて時間変化)と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数に基づいて、振動物標(環境雑音)の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する。 Therefore, the vibration target (environment) is based on a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold (time change according to the vibration target) having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise). The distance of the moving object is output without outputting the distance of noise).

そして、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値(白色雑音に応じて時間変化)と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数に基づいて、スペクトル強度が白色雑音(自然雑音)より高い移動物標の距離を出力する。 Then, the spectral intensity is white noise (natural noise) based on the frequency whose frequency spectrum is larger than the variable spectrum threshold (time change according to the white noise) having a flat portion at the frequency corresponding to the white noise (natural noise). ) Output the distance of a higher moving object.

(移動物標検知処理の手順)
本開示の移動物標検知処理の手順を図5に示す。本開示の移動物標検知処理及びスペクトル閾値設定処理を図6に示す。本開示のいずれの物標距離の非検知処理を図7に示す。本開示の移動物標の物標距離の出力処理を図8に示す。本開示の振動物標の物標距離の非出力処理を図9に示す。スペクトル閾値設定処理については、後に詳述する。
(Procedure for moving object detection process)
FIG. 5 shows the procedure of the moving object detection process of the present disclosure. FIG. 6 shows the moving object detection process and the spectrum threshold setting process of the present disclosure. FIG. 7 shows the non-detection process of any of the target distances in the present disclosure. FIG. 8 shows the output processing of the target distance of the moving object of the present disclosure. FIG. 9 shows the non-output processing of the target distance of the vibrating object of the present disclosure. The spectrum threshold setting process will be described in detail later.

時刻t~tでは、移動物標が出現しておらず、振動物標(環境雑音)も出現していない。周波数スペクトルは、周波数ピークを有さない(図7の左欄を参照)。可変スペクトル閾値は、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する(図11及び図12を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS4、NO)。移動物標出力部25は、いずれの物標の距離も非検知とする(ステップS8)。 From time t 0 to t 2 , no moving target has appeared, and no vibrating target (environmental noise) has appeared. The frequency spectrum has no frequency peak (see left column of FIG. 7). The variable spectral threshold has a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) (see FIGS. 11 and 12). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (step S4, NO). The moving target output unit 25 does not detect the distance of any target (step S8).

時刻t~tでは、移動物標が出現し始めたが、振動物標(環境雑音)は出現していない。周波数スペクトルは、移動物標の距離に対応する周波数ピークを有する(図8の左欄を参照)。可変スペクトル閾値は、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する(図14の上段を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS4、NO)。移動物標出力部25は、瞬時的な移動物標の誤報検知を極力回避するため、いずれの物標の距離も非検知とする(ステップS8)。 At times t2 to t3 , moving targets began to appear, but vibration targets (environmental noise) did not appear. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the moving object (see the left column of FIG. 8). The variable spectral threshold has a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) (see the upper part of FIG. 14). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (step S4, NO). The moving target output unit 25 does not detect the distance of any target in order to avoid instantaneous false alarm detection of the moving target as much as possible (step S8).

時刻t~tでは、移動物標が出現しているが、振動物標(環境雑音)は出現していない。周波数スペクトルは、移動物標の距離に対応する周波数ピークを有する(図8の左欄を参照)。可変スペクトル閾値は、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する(図14の上段を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS4、YES)、そして時間変化していると判定する(ステップS5、YES)。移動物標出力部25は、移動物標の距離を出力してもよいと判定する(ステップS6)。 At times t3 to t5 , a moving target appears, but a vibrating target (environmental noise) does not appear. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the moving object (see the left column of FIG. 8). The variable spectral threshold has a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) (see the upper part of FIG. 14). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value appears n times in succession (step S4, YES), and determines that the frequency has changed over time (step S5). , YES). The moving object target output unit 25 determines that the distance of the moving object target may be output (step S6).

時刻t~tでは、時刻t~tと同様に、移動物標が出現しておらず、振動物標(環境雑音)も出現していない。そこで、時刻t~tと同様な処理が実行される。 At times t5 to t7 , as with times t0 to t2, no moving target and no vibrating target (environmental noise) have appeared. Therefore, the same processing as at times t 0 to t 2 is executed.

時刻t~tでは、振動物標(環境雑音)が出現し始めたが、移動物標は出現していない。周波数スペクトルは、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数ピークを有する(図9の左欄を参照)。可変スペクトル閾値は、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する(図13の左欄を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS4、NO)。移動物標出力部25は、瞬時的な振動物標(環境雑音)の誤報検知を極力回避するため、いずれの物標の距離も非検知とする(ステップS8)。 At times t7 to t8 , vibration targets (environmental noise) began to appear, but moving targets did not appear. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) (see the left column of FIG. 9). The variable spectral threshold has a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) (see the left column of FIG. 13). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (step S4, NO). The moving target output unit 25 does not detect the distance of any target in order to avoid the false alarm detection of the momentary vibrating target (environmental noise) as much as possible (step S8).

時刻t~tでは、振動物標(環境雑音)が出現しているが、移動物標は出現していない。周波数スペクトルは、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数ピークを有する(図9の右欄を参照)。可変スペクトル閾値は、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有するが、振動物標(環境雑音)のスペクトル強度に追従していない(図9の右欄を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS4、YES)、しかし時間変化していないと判定する(ステップS5、NO)。移動物標出力部25は、振動物標(環境雑音)の距離を出力すべきでないと判定する(ステップS7)。 At times t8 to t9, a vibrating target (environmental noise) appears, but a moving target does not appear. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) (see the right column of FIG. 9). The variable spectral threshold has a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibrating target (environmental noise), but does not follow the spectral intensity of the vibrating target (environmental noise) (see the right column of FIG. 9). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum has appeared n times in succession as compared with the variable spectrum threshold value (step S4, YES), but determines that the frequency has not changed with time (step S5). , NO). The moving object target output unit 25 determines that the distance of the vibrating object target (environmental noise) should not be output (step S7).

時刻t~t14では、振動物標(環境雑音)が出現しており、移動物標は後に詳述する。周波数スペクトルは、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数ピークを有する(図7の右欄を参照)。可変スペクトル閾値は、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有して、振動物標(環境雑音)のスペクトル強度に追従している(図13の右欄を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS4、NO)。移動物標出力部25は、いずれの物標の距離も非検知とする(ステップS8)。 At times t 9 to t 14 , vibration targets (environmental noise) appear, and moving targets will be described in detail later. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) (see the right column of FIG. 7). The variable spectral threshold has a peak at a frequency corresponding to the distance of the vibrating target (environmental noise) and follows the spectral intensity of the vibrating target (environmental noise) (see the right column of FIG. 13). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (step S4, NO). The moving target output unit 25 does not detect the distance of any target (step S8).

時刻t10~t11では、移動物標が出現し始めており、振動物標(環境雑音)は前に詳述した。周波数スペクトルは、移動物標の距離に対応する周波数ピークを有する(図8の右欄を参照)。可変スペクトル閾値は、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有する(図14の下段を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS4、NO)。移動物標出力部25は、瞬時的な移動物標の誤報検知を極力回避するため、いずれの物標の距離も非検知とする(ステップS8)。 At times t 10 to t 11 , moving targets have begun to appear, and vibration targets (environmental noise) have been described in detail earlier. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the moving object (see the right column of FIG. 8). The variable spectral threshold has a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) (see the lower part of FIG. 14). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (step S4, NO). The moving target output unit 25 does not detect the distance of any target in order to avoid instantaneous false alarm detection of the moving target as much as possible (step S8).

時刻t11~t12では、移動物標が出現しており、振動物標(環境雑音)は前に詳述した。周波数スペクトルは、移動物標の距離に対応する周波数ピークを有する(図8の右欄を参照)。可変スペクトル閾値は、振動物標(環境雑音)の距離に対応する周波数にピークを有する(図14の下段を参照)。スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS4、YES)、そして時間変化していると判定する(ステップS5、YES)。移動物標出力部25は、移動物標の距離を出力してもよいと判定する(ステップS6)。 At times t 11 to t 12 , moving targets have appeared, and vibration targets (environmental noise) have been described in detail above. The frequency spectrum has a frequency peak corresponding to the distance of the moving object (see the right column of FIG. 8). The variable spectral threshold has a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) (see the lower part of FIG. 14). The spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value appears n times in succession (step S4, YES), and determines that the frequency has changed over time (step S5). , YES). The moving object target output unit 25 determines that the distance of the moving object target may be output (step S6).

時刻t14~t15では、時刻t~tと同様に、移動物標が出現しておらず、振動物標(環境雑音)も出現していない。そこで、時刻t~tと同様な処理が実行される。 At times t 14 to t 15 , as at times t 0 to t 2 , no moving target and no vibrating target (environmental noise) appeared. Therefore, the same processing as at times t 0 to t 2 is executed.

このように、FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知するにあたり、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することができる。 In this way, when detecting the distance of a moving object using the FMCW radar, the variable spectral threshold value for the vibrating object (environmental noise) is set to an appropriate large value, and the sensitivity of the FMCW radar is increased. It is possible to avoid false alarm detection of vibration target (environmental noise).

そして、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定完了するまでに、振動物標(環境雑音)の誤報検知を回避することができる。 Then, it is possible to avoid false alarm detection of the vibrating object (environmental noise) until the variable spectrum threshold value for the vibrating object (environmental noise) is set to an appropriate large value.

さらに、FMCWレーダを用いて、移動物標の距離を検知するにあたり、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定し、FMCWレーダの感度を高くしたうえで、白色雑音(自然雑音)の誤報検知を回避することができる。 Furthermore, when detecting the distance of a moving object using the FMCW radar, the variable spectral threshold for white noise (natural noise) is set to an appropriate small value, the sensitivity of the FMCW radar is increased, and then white noise (white noise) ( It is possible to avoid false alarm detection (natural noise).

(スペクトル閾値設定処理の手順)
本開示のスペクトル閾値設定処理の手順を図10に示す。本開示の移動物標検知処理及びスペクトル閾値設定処理を図6に示す。本開示の白色雑音に対するスペクトル閾値の設定処理を図11に示す。本開示の白色雑音に対するスペクトル閾値の更新処理を図12に示す。本開示の振動物標に対するスペクトル閾値の設定処理を図13に示す。本開示の以上のスペクトル閾値の維持処理を図14に示す。本開示のスペクトル閾値設定処理及び移動物標検知処理を図15に示す。移動物標検知処理については、前に詳述した。
(Procedure for spectrum threshold setting process)
The procedure of the spectrum threshold setting process of the present disclosure is shown in FIG. FIG. 6 shows the moving object detection process and the spectrum threshold setting process of the present disclosure. FIG. 11 shows the processing for setting the spectral threshold value for the white noise of the present disclosure. FIG. 12 shows an update process of the spectral threshold value for the white noise of the present disclosure. FIG. 13 shows the processing for setting the spectral threshold value for the vibrating object of the present disclosure. FIG. 14 shows the above-mentioned maintenance processing of the spectral threshold value of the present disclosure. FIG. 15 shows the spectrum threshold setting process and the moving object detection process of the present disclosure. The moving object detection process has been described in detail earlier.

時刻t~tでは、スペクトル閾値判定部24は、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する固定スペクトル閾値を初期設定する(ステップS11)。 At times t 0 to t 1 , the spectrum threshold value determination unit 24 initially sets a fixed spectrum threshold value having a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) (step S11).

時刻t~tでは、スペクトル閾値判定部24は、このスペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS12、NO)。スペクトル閾値判定部24は、差分信号の信号強度についての各送受信周期内における時間積分の強度変化に追従して、又は、白色雑音(自然雑音)に対応する全ての周波数での周波数スペクトルの強度変化に追従して、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を更新する(ステップS16)。 At times t 0 to t 3 , the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the spectrum threshold value does not appear continuously n times (steps S12, NO). The spectrum threshold determination unit 24 follows the change in the intensity of the time integration within each transmission / reception cycle of the signal intensity of the difference signal, or changes the intensity of the frequency spectrum at all frequencies corresponding to white noise (natural noise). The variable spectrum threshold having a flat portion at the frequency corresponding to the white noise (natural noise) is updated according to (step S16).

図11の左欄では、スペクトル閾値判定部24は、差分信号の信号強度についての各送受信周期内における時間積分を、複数の送受信周期において移動平均する。図11の右欄では、スペクトル閾値判定部24は、上記の時間積分についての複数の送受信周期における移動平均に、時間領域から周波数領域への換算係数を乗算する。 In the left column of FIG. 11, the spectrum threshold value determination unit 24 moves and averages the time integral of the signal strength of the difference signal in each transmission / reception cycle in a plurality of transmission / reception cycles. In the right column of FIG. 11, the spectrum threshold determination unit 24 multiplies the moving average in the plurality of transmission / reception cycles for the time integration by the conversion coefficient from the time domain to the frequency domain.

図11では、スペクトル閾値判定部24は、時間領域からの換算により、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を更新している。その他には、スペクトル閾値判定部24は、周波数領域において直接的に、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を更新してもよい。 In FIG. 11, the spectrum threshold value determination unit 24 updates the variable spectrum threshold value having a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) by conversion from the time domain. Alternatively, the spectral threshold determination unit 24 may update the variable spectral threshold having a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) directly in the frequency domain.

上記の時間積分の移動平均幅は、移動物標の速度が高いときには、短く設定されることが望ましく、移動物標の速度が低いときには、長く設定されることが望ましい。可変スペクトル閾値の周波数範囲は、ナイキスト周波数に応じて設定されることが望ましい。可変スペクトル閾値の大きさは、FMCWレーダの所望感度に応じて設定されることが望ましい。具体的には、可変スペクトル閾値の大きさは、移動物標が存在しないときには、時間領域からの換算値±x%(x:大)に設定されることが望ましく、移動物標が存在するときには、時間領域からの換算値±y%(y:小)に設定されることが望ましい。 The moving average width of the above time integral is preferably set short when the speed of the moving object is high, and is preferably set long when the speed of the moving object is low. The frequency range of the variable spectral threshold is preferably set according to the Nyquist frequency. It is desirable that the magnitude of the variable spectrum threshold is set according to the desired sensitivity of the FMCW radar. Specifically, the magnitude of the variable spectrum threshold is preferably set to a conversion value ± x% (x: large) from the time domain when there is no moving target, and when there is a moving target. , It is desirable to set the conversion value from the time domain ± y% (y: small).

時刻t~tでは、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS12、YES)、そして時間変化していると判定する(ステップS13、YES)。スペクトル閾値判定部24は、移動物標の距離に対応し時間変化する周波数での周波数スペクトルの強度変化に追従せず、ステップS16の白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を維持する(ステップS14、図14の上段を参照)。ここで、可変スペクトル閾値が周波数ピーク強度の時間変化に追従する時定数は、周波数ピーク強度の上昇時には周波数ピーク強度の下降時より長く設定される。よって、移動物標が出現したとしても、可変スペクトル閾値は、周波数ピーク強度の時間変化に追従しない。 At times t 3 to t 5 , the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum appears n times in succession as compared with the variable spectrum threshold value (step S12, YES), and changes with time. (Step S13, YES). The spectrum threshold determination unit 24 does not follow the intensity change of the frequency spectrum at a frequency that changes with time corresponding to the distance of the moving object, and has a variable portion having a flat portion at the frequency corresponding to the white noise (natural noise) in step S16. The spectral threshold is maintained (step S14, see the upper part of FIG. 14). Here, the time constant at which the variable spectrum threshold value follows the time change of the frequency peak intensity is set longer when the frequency peak intensity increases than when the frequency peak intensity decreases. Therefore, even if a moving object appears, the variable spectral threshold does not follow the time change of the frequency peak intensity.

時刻t~tでは、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS12、NO)。スペクトル閾値判定部24は、時間領域からの換算により、又は、周波数領域において直接的に、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を更新する(ステップS16、図11及び図12を参照)。具体的には、スペクトル閾値判定部24は、時刻tでの白色雑音(自然雑音)の強度増加を検知して、時刻tでの白色雑音(自然雑音)の可変スペクトル閾値を更新する。 At times t5 to t8 , the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (steps S12, NO). The spectrum threshold determination unit 24 updates the variable spectrum threshold having a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) by conversion from the time domain or directly in the frequency domain (step S16, FIG. 11). And see FIG. 12). Specifically, the spectral threshold determination unit 24 detects an increase in the intensity of white noise ( natural noise) at time t4 , and updates the variable spectral threshold of white noise (natural noise) at time t6.

時刻t~tでは、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS12、YES)、しかし時間変化していないと判定する(ステップS13、NO)。スペクトル閾値判定部24は、振動物標(環境雑音)の距離に対応し時間変化しない周波数での周波数スペクトルの強度変化に追従して、振動物標(環境雑音)に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値を設定する(ステップS15、図13を参照)。ここで、可変スペクトル閾値が周波数ピーク強度の時間変化に追従する時定数は、周波数ピーク強度の上昇時には周波数ピーク強度の下降時より長く設定される。よって、振動物標(環境雑音)が出現したときには、可変スペクトル閾値は、周波数ピーク強度の時間変化に追従する。 At times t8 to t9, the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum appears n times in succession as compared with the variable spectrum threshold value (step S12, YES), but changes with time. It is determined that the frequency is not present (step S13, NO). The spectrum threshold determination unit 24 has a peak at a frequency corresponding to the vibration target (environmental noise), following a change in the intensity of the frequency spectrum at a frequency corresponding to the distance of the vibration target (environmental noise) and not changing with time. A variable spectral threshold is set (step S15, see FIG. 13). Here, the time constant at which the variable spectrum threshold value follows the time change of the frequency peak intensity is set longer when the frequency peak intensity increases than when the frequency peak intensity decreases. Therefore, when a vibration target (environmental noise) appears, the variable spectral threshold value follows the time change of the frequency peak intensity.

時刻t~t11、t12~t14(時刻t11~t12については、すぐ後に詳述する。)では、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS12、NO)。スペクトル閾値判定部24は、ステップS15の振動物標(環境雑音)に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値を維持する(ステップS17、図13を参照)。 At times t 9 to t 11 and t 12 to t 14 (time t 11 to t 12 will be described in detail shortly), the spectrum threshold value determination unit 24 has a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value. However, it is determined that it does not appear n times in a row (step S12, NO). The spectral threshold determination unit 24 maintains a variable spectral threshold having a peak at a frequency corresponding to the vibration target (environmental noise) in step S15 (see step S17, FIG. 13).

時刻t11~t12では、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現していると判定し(ステップS12、YES)、そして時間変化していると判定する(ステップS13、YES)。スペクトル閾値判定部24は、移動物標の距離に対応し時間変化する周波数での周波数スペクトルの強度変化に追従せず、ステップS15の振動物標(環境雑音)に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値を維持する(ステップS14、図14の下段を参照)。ここで、可変スペクトル閾値が周波数ピーク強度の時間変化に追従する時定数は、周波数ピーク強度の上昇時には周波数ピーク強度の下降時より長く設定される。よって、移動物標が出現したとしても、可変スペクトル閾値は、周波数ピーク強度の時間変化に追従しない。 At times t 11 to t 12 , the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum appears n times in succession as compared with the variable spectrum threshold value (step S12, YES), and changes with time. (Step S13, YES). The spectrum threshold determination unit 24 does not follow the intensity change of the frequency spectrum at the frequency that changes with time corresponding to the distance of the moving object, and has a peak at the frequency corresponding to the vibration target (environmental noise) in step S15. Maintain the spectral threshold (step S14, see bottom of FIG. 14). Here, the time constant at which the variable spectrum threshold value follows the time change of the frequency peak intensity is set longer when the frequency peak intensity increases than when the frequency peak intensity decreases. Therefore, even if a moving object appears, the variable spectral threshold does not follow the time change of the frequency peak intensity.

時刻t14~t15では、スペクトル閾値判定部24は、可変スペクトル閾値と比べて、周波数スペクトルが大きい周波数が、連続n回出現しているわけではないと判定する(ステップS12、NO)。スペクトル閾値判定部24は、時間領域からの換算により、又は、周波数領域において直接的に、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値を更新する(ステップS16、図11及び図12を参照)。具体的には、スペクトル閾値判定部24は、時刻t13での白色雑音(自然雑音)の強度増加を検知して、時刻t15での白色雑音(自然雑音)の可変スペクトル閾値を更新する。 At times t 14 to t 15 , the spectrum threshold value determination unit 24 determines that a frequency having a larger frequency spectrum than the variable spectrum threshold value does not appear continuously n times (steps S12, NO). The spectrum threshold determination unit 24 updates the variable spectrum threshold having a flat portion at a frequency corresponding to white noise (natural noise) by conversion from the time domain or directly in the frequency domain (step S16, FIG. 11). And see FIG. 12). Specifically, the spectral threshold determination unit 24 detects an increase in the intensity of white noise ( natural noise) at time t13 and updates the variable spectral threshold of white noise ( natural noise) at time t15.

このように、振動物標(環境雑音)の周波数ピークの時間変化に応じて、振動物標(環境雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な大きな値に設定することができる。 In this way, the variable spectral threshold value for the vibration target (environmental noise) can be set to an appropriate large value according to the time change of the frequency peak of the vibration target (environmental noise).

そして、白色雑音(自然雑音)の強度の時間変化に応じて、白色雑音(自然雑音)に対する可変スペクトル閾値を適切な小さな値に設定することができる。 Then, the variable spectral threshold value for white noise (natural noise) can be set to an appropriate small value according to the time change of the intensity of white noise (natural noise).

図15の上段では、白色雑音(自然雑音)のみが存在するときにおいて、スペクトル閾値設定処理及び移動物標検知処理を実験している。左欄では、白色雑音(自然雑音)に対応する周波数に平坦部を有する可変スペクトル閾値が、白色雑音(自然雑音)の強度算出値と比べて大きく設定されている。右欄では、いずれの物標距離も検知されていない。 In the upper part of FIG. 15, when only white noise (natural noise) is present, the spectrum threshold setting process and the moving object detection process are tested. In the left column, the variable spectral threshold having a flat portion at the frequency corresponding to the white noise (natural noise) is set larger than the calculated intensity of the white noise (natural noise). In the right column, neither target distance is detected.

図15の中段では、振動物標(環境雑音)の強度が低いときにおいて、スペクトル閾値設定処理及び移動物標検知処理を実験している。左欄では、振動物標(環境雑音)に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値が、振動物標(環境雑音)の強度算出値と比べて大きく設定されている。右欄では、移動物標の距離が検知・出力されているが、振動物標(環境雑音)の距離は検知されたとしても出力されていない。 In the middle part of FIG. 15, when the intensity of the vibrating object (environmental noise) is low, the spectrum threshold setting process and the moving object detection process are tested. In the left column, the variable spectral threshold having a peak at the frequency corresponding to the vibrating object (environmental noise) is set larger than the intensity calculated value of the vibrating object (environmental noise). In the right column, the distance of the moving object is detected and output, but the distance of the vibrating object (environmental noise) is not output even if it is detected.

図15の下段では、振動物標(環境雑音)の強度が高いときにおいて、スペクトル閾値設定処理及び移動物標検知処理を実験している。左欄では、振動物標(環境雑音)の強度算出値が、振動物標(環境雑音)に対応する周波数にピークを有する可変スペクトル閾値と比べて大きく算出されている。右欄では、可変スペクトル閾値の形成中及び形成後の両方において、振動物標(環境雑音)の距離が検知されたとしても出力されていない。 In the lower part of FIG. 15, when the intensity of the vibrating object (environmental noise) is high, the spectrum threshold setting process and the moving object detection process are tested. In the left column, the calculated intensity of the vibrating object (environmental noise) is calculated to be larger than the variable spectral threshold having a peak at the frequency corresponding to the vibrating object (environmental noise). In the right column, even if the distance of the vibrating object (environmental noise) is detected both during and after the formation of the variable spectrum threshold value, it is not output.

本開示の移動物標検知装置、移動物標検知システム、移動物標検知プログラム及び移動物標検知方法は、静止物標、白色雑音(自然雑音)及び振動物標(環境雑音)を除去したうえで、歩く人及び動く車等の移動物標の距離を検知することができる。 The moving object detection device, the moving object detection system, the moving object detection program, and the moving object detection method of the present disclosure remove stationary objects, white noise (natural noise), and vibrating objects (environmental noise). Therefore, it is possible to detect the distance of a moving object such as a walking person or a moving vehicle.

S:移動物標検知システム
T:物標
1:FMCWレーダ送受信装置
2:移動物標検知装置
21:ビート信号取得部
22:差分信号算出部
23:周波数スペクトル算出部
24:スペクトル閾値判定部
25:移動物標出力部
S: Moving object detection system T: Target 1: FMCW radar transmission / reception device 2: Moving object detection device 21: Beat signal acquisition unit 22: Difference signal calculation unit 23: Frequency spectrum calculation unit 24: Spectrum threshold value determination unit 25: Moving object indicator output unit

Claims (8)

FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出部と、
前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出部と、
前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定部と、
前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力部と、
を備えることを特徴とする移動物標検知装置。
A beat signal acquisition unit that acquires beat signals between transmission and reception signals of the FMCW radar,
A difference signal calculation unit that calculates a difference signal between the beat signals having different transmission / reception cycles,
A frequency spectrum calculation unit that calculates the frequency spectrum of the difference signal,
A spectrum threshold value determination unit that determines the magnitude relationship between the frequency spectrum and the spectrum threshold value having a peak at the frequency corresponding to the distance of the vibration target at each frequency.
A moving object output unit that outputs the distance of the moving object without outputting the distance of the vibrating object based on the frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold.
A moving object detection device characterized by being equipped with.
前記スペクトル閾値判定部は、前記移動物標の距離に対応し時間変化する周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従せず、前記振動物標の距離に対応し時間変化しない周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従して、前記スペクトル閾値を設定する
ことを特徴とする、請求項1に記載の移動物標検知装置。
The spectrum threshold determination unit does not follow the intensity change of the frequency spectrum at a frequency that changes with time corresponding to the distance of the moving object, and the frequency at a frequency corresponding to the distance of the vibration target and does not change with time. The moving object detection device according to claim 1, wherein the spectral threshold value is set according to a change in the intensity of the spectrum.
前記移動物標出力部は、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きいものの時間変化しない周波数に基づかず、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きいとともに時間変化する周波数に基づいて、前記移動物標の距離を出力する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の移動物標検知装置。
The moving object target output unit is not based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectral threshold but does not change with time, and is based on a frequency at which the frequency spectrum is larger than the spectral threshold and changes with time. The moving object detection device according to claim 1 or 2, wherein the frequency is output.
前記スペクトル閾値判定部は、前記周波数スペクトルと、白色雑音に対応する周波数に平坦部を有する前記スペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定し、
前記移動物標出力部は、前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、スペクトル強度が前記白色雑音より高い前記移動物標の距離を出力する
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の移動物標検知装置。
The spectrum threshold value determination unit determines the magnitude relationship at each frequency between the frequency spectrum and the spectrum threshold value having a flat portion at a frequency corresponding to white noise.
The moving object target output unit is characterized in that it outputs a distance of the moving object whose spectral intensity is higher than that of the white noise based on a frequency whose frequency spectrum is larger than the spectrum threshold. The moving object detection device described in any of the above.
前記スペクトル閾値判定部は、前記差分信号の信号強度についての各送受信周期内における時間積分の強度変化に追従して、又は、前記白色雑音に対応する全ての周波数での前記周波数スペクトルの強度変化に追従して、前記スペクトル閾値を設定する
ことを特徴とする、請求項4に記載の移動物標検知装置。
The spectrum threshold determination unit follows the change in the intensity of the time integration of the signal strength of the difference signal in each transmission / reception cycle, or changes the intensity of the frequency spectrum at all frequencies corresponding to the white noise. The moving object detection device according to claim 4, wherein the spectral threshold value is set accordingly.
請求項1から5のいずれかに記載の移動物標検知装置と、前記FMCWレーダのレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする移動物標検知システム。 A moving object detection system comprising the moving object detection device according to any one of claims 1 to 5 and the radar transmission / reception device of the FMCW radar. FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、
前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、
前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定ステップと、
前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力ステップと、
を順にコンピュータに実行させるための移動物標検知プログラム。
A beat signal acquisition step for acquiring a beat signal between transmission and reception signals of the FMCW radar, and
A difference signal calculation step for calculating a difference signal between the beat signals having different transmission / reception cycles, and
The frequency spectrum calculation step for calculating the frequency spectrum of the difference signal, and
A spectrum threshold value determination step for determining a magnitude relationship between the frequency spectrum and a spectrum threshold value having a peak at a frequency corresponding to the distance of a vibrating object at each frequency.
A moving target output step that outputs the distance of the moving target without outputting the distance of the vibrating target based on the frequency at which the frequency spectrum is larger than the spectral threshold.
A moving object detection program to make the computer execute in order.
FMCWレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、
前記差分信号の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出ステップと、
前記周波数スペクトルと、振動物標の距離に対応する周波数にピークを有するスペクトル閾値と、の間の各周波数での大小関係を判定するスペクトル閾値判定ステップと、
前記周波数スペクトルが前記スペクトル閾値より大きい周波数に基づいて、前記振動物標の距離を出力することなく、移動物標の距離を出力する移動物標出力ステップと、
を順に備えることを特徴とする移動物標検知方法。
A beat signal acquisition step for acquiring a beat signal between transmission and reception signals of the FMCW radar, and
A difference signal calculation step for calculating a difference signal between the beat signals having different transmission / reception cycles, and
The frequency spectrum calculation step for calculating the frequency spectrum of the difference signal, and
A spectrum threshold value determination step for determining a magnitude relationship between the frequency spectrum and a spectrum threshold value having a peak at a frequency corresponding to the distance of a vibrating object at each frequency.
A moving target output step that outputs the distance of the moving target without outputting the distance of the vibrating target based on the frequency at which the frequency spectrum is larger than the spectral threshold.
A moving object detection method, characterized in that
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