説明

故障検知機能付レーダ装置

【課題】障害物が近距離に無い場合でも故障を検出できると共に、送信部のみならず受信部の故障も検出できる故障検知機能付レーダ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】送信部1において周波数の異なる信号をミキシングし、発生した高域成分と低域成分の内、低域成分において共振動作をする共振器4を送信部1と受信部2の間に設置することにより、低域成分のみ受信部2に伝送させる。この信号を受信部2において再びミキシングすることにより復調し、復調された信号を信号処理部3で検出することにより、送信部1と受信部2が正常に動作しているかどうかを容易に、確実に検出することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自身が送出した電磁波の反射波を受信し処理して、周囲の物体に関する情報を取得するレーダ装置に関し、より特定的には、自己の動作不良を検知する機能を備えた故障検知機能付レーダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダ装置は、自身が送出した電磁波の反射波を受信し処理して、周囲の物体に関する情報を取得する。ここで、取得される情報としては、レーダ装置から物体までの距離、レーダ装置からみた物体の相対速度、及びレーダ装置からみた物体の方位が典型的である。
【0003】
また、以上のようなレーダ装置の中には、自身が正常に動作しているか否かを判断する自己診断機能を備えるもの(以下、従来のレーダ装置と称する)がある。従来のレーダ装置の第1例は、予め近距離に障害物があるという前提条件の下で、その障害物からの反射波の大きさの変化に基づいて、自身の故障を検知する(例えば特許文献1参照)。
【0004】
また、第2例は、自身の構成する逓倍器に生じるドレイン電圧を検出し、検出された電圧をモニタリングすることによって、自身の故障を検知する(例えば特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平5−297110号公報
【特許文献2】特開平5−341032号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載されている技術においては、近くに障害物があるという前提条件が必要となるので、レーダ装置は、実際の動作中に自己診断を行えないことが多いという課題がある。特に、レーダ装置が車両に搭載される場合、車両は一般的に周囲の物体を避けながら移動するので、車両が走行中にレーダ装置が自己診断を実行することはさらに難しい。
【0006】
また、特許文献2に記載されている技術においては、単に逓倍器のドレイン電圧をモニタリングしているだけであるから、送信系についての故障に関しては検出できるが、受信系について故障があった場合は検出できないという課題を有していた。
【0007】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、レーダ装置の実際の動作中に自己診断が行えると共に、レーダ装置において送信系のみならず受信系も含めた故障の有無を判断できる故障検知機能付レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記従来の課題を解決するために、本発明の故障検知機能付レーダ装置は、発振器から出力された第1の周波数の信号を第2の周波数の信号で変調し、該変調された信号の高域成分を電磁波として送信する送信部と、送信された電磁波の障害物からの反射波を受信して第2の周波数の信号で復調する受信部と、復調された信号から障害物を検出する信号処理部と、送信部で変調された信号の低域成分を受信部に伝送する共振器とを備え、受信部は共振器を通して伝送された低域成分の信号を第2の周波数の信号で復調し、信号処理部は該低域成分を復調して得られた信号を検出することで故障の有無を検出する。
【0009】
また、信号処理部は、信号が検出された時は正常動作であると判断し、信号が検出されない時は故障であると判断し、信号処理部の判断結果を報知する報知部を更に備える。
【発明の効果】
【0010】
本発明の故障検知機能付レーダ装置によれば、上記構成を有することにより、レーダ装置の実際の動作中に自己診断が行えると共に、送信部と受信部が正常に動作しているかどうかを容易に、確実に検出することができる。また、本来必要であった高域成分と低域成分を分離するフィルタも不要となり、小型・低コスト化にも貢献できる送信不良検知機能付レーダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の実施の形態の故障検知機能付レーダ装置は、単独もしくは車両等に搭載されて、周囲を監視し、その監視情報を提供する障害物検知装置に利用される。以下、図面を用いて詳細に説明する。
【0012】
本発明の実施の形態における故障検知機能付レーダ装置の全体構成を図1に示す。図1において、故障検知機能付レーダ装置は、周囲に存在する障害物に電磁波を放射する送信部1と、送信部1から放射された電磁波が障害物に当たって反射した反射波を検出する受信部2と、受信部2が検出した反射波から障害物の有無、距離、方向などを検出する信号処理部3と、送信部1から受信部2に所定の共振周波数の信号を伝送する共振器4と、信号処理部3における検出結果をユーザに報知する報知部5から構成される。
【0013】
送信部1は、周波数f(第1の周波数)の信号を出力するベース信号発振器6と、周波数f(第2の周波数)の高周波信号を出力する発振器7と、ベース信号発振器6の出力する信号を発振器7が出力する信号で変調するミキサ8と、ミキサ8により変調された信号を増幅する増幅器9と、増幅器9により増幅された信号の一部に基づいて電磁波を外部に放出する送信アンテナ10により構成されている。
【0014】
受信部2は、電磁波を受信する受信アンテナ11と、受信アンテナ11で受信された信号を増幅する増幅器12と、増幅器12で増幅された信号を発振器7の出力する周波数fの信号で復調するミキサ13と、ミキサ13の出力する信号からf以下の周波数の信号を選択するフィルタ14により構成されている。
【0015】
信号処理部3は、受信部2の出力により、障害物を検出する。また、送信部1から送信する信号と、受信部2で受信したそれに対応する信号との時間差を求めることにより障害物までの距離を計算する。さらに、共振器4を通して送信部1から受信部2に伝送される信号を検出することで、送信部1および/または受信部2の故障の有無を判断する。
【0016】
共振器4は、様々な種類のものを用いることができるが、例えば、図2に示す様な、基本的なインダクタLとキャパシタCによるLC共振器を用いることができる。直列に接続された抵抗器RとインダクタLとキャパシタCの合成インピーダンスは、角周波数をωとすると、√{R2+(ωL−1/ωC)2}で表現することができる。ここで、共振させたい周波数において、ωL−1/ωC=0が成立するように定数LとCを設定すると合成インピーダンスは最小となり、送信部1から受信部2に共振周波数の信号のみ伝送させることができる。
【0017】
報知部5は、信号処理部3において検出された障害物、その距離・方向などをユーザに報知するもので、ディスプレイにより構成される。また、信号処理部3において、レーダ装置の送信部1および/または受信部2の故障を検出した場合には、故障により正常動作していない旨をユーザに報知する。報知部5は、ディスプレイに替えて、スピーカにより音声で、もしくはディスプレイによる表示と共に音声でユーザに報知してもよい。
【0018】
次に、本実施の形態における故障検知機能付レーダ装置の動作について説明する。送信部1において、ベース信号発振器6が出力する周波数fの信号と発振器7より出力される周波数fの高周波信号をミキサ8でミキシングすることにより、高域成分(f+f)と低域成分(f−f)が得られる。そして、増幅器9で増幅される。
【0019】
従来は、ここで得られた高域成分(f+f)の信号のみを電磁波として出力するために、ハイパスフィルタを設けて低域成分(f−f)の信号をカットしていた。本実施の形態における故障検知機能付レーダ装置においては、従来、カットしていた低域周波数(f−f)の信号を共振周波数を(f−f)に設定された共振器4を通して受信部2に伝送することにより、送信部1および/または受信部2の故障検出に利用する。共振器4を入れることにより、従来必要であった高域成分と低域成分を分離するフィルタが不要になる。
【0020】
増幅器9で増幅された高域成分(f+f)の信号は、共振器4を通過できず、送信用アンテナ10を介して空間に電磁波として出力される。一方、低域成分(f−f)の信号は、共振器4を通して受信部2に伝送される。
【0021】
送信アンテナ10により出力された電磁波が周囲に存在する障害物に当たると、障害物からの反射波は受信用アンテナ11で受信され、受信部2の増幅器12により増幅される。そして、発振器7の周波数fの信号によって、ミキサ13を介してダウンコンバートされ、f成分とf+2×f成分を得る。フィルタ14はf以下の周波数の信号を選択する様に設定されており、f+2×f成分はカットされ、障害物を検出するためのf成分の信号が信号処理部3へ入力される。
【0022】
一方、共振器4を通して送信部1から受信部2に伝送された低域成分(f−f)の信号は、同様にして増幅器12に伝送され、ミキサ13にて発振器7の信号とミキシングされ、f成分とf−2×f成分を得る。そして、フィルタ14を通って信号処理部3へ入力される。ここで、共振器4を通して信号処理部3に入力される周波数fの信号成分については、送信部1から送信する信号と時間差が無いため、反射波による障害物を検出するためのf成分の信号とは区別することができる。
【0023】
次に、故障を自己診断する際の信号処理部3の処理の流れを図3に示すフローチャートを用いて説明する。信号処理部3により、ベース信号発振器6がONされる。このとき信号処理部3ではタイマーの設定を初期値0にする(ステップS001)。次に、送信された時間tの期間、信号処理部3は検出信号を取り込む(ステップS002)。そして、取り込んだ信号から、周波数解析によりf−2×fの検出信号の有無を判断する(ステップS003)。f−2×fの信号を検出した場合(YES)、信号処理部3を介して報知部5に“正常”と表示させ(ステップS004)、信号を検出しなければ(NO)、報知部5に異常と表示させ、ベース信号発振器6をOFFにする(ステップS005)。ここで、検出信号をf−2×fと決めたのは、物体から反射された信号f+fは、ミキサ11にてfとミキシングされ、その結果ベース信号fが発生する。fはレーダ動作における所望の信号であるため、動作検査用としてf−2×fを判定に用いた。
【0024】
かかる構成によれば、送信部1および受信部2が正常に動作しているかを容易に判断でき、自動車衝突防止レーダ装置においても、安全上確かにレーダが動作しているかどうか判断できる。
【0025】
以上のように、低域成分(f−f)にて共振する共振器4を備え、その共振器4を送信部1と受信部2に接続した構成にすることにより、ミキシングされ生成した信号の内、低域成分のみ受信部2へ転送させ、受信部の増幅器12とミキサ13を介し、フィルタ14にてf以下の周波数を選択した後、信号処理部3で検出することで、送信部1および/または受信部2の故障を容易に検出することができる。
【0026】
なお、ベース信号fは、連続波(CW)だけでなくパルス波であってもかまわない。
また、共振器4の接続位置は、送信部1のミキサ8の出力部と、受信部2の増幅器12の出力部の間を接続する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0027】
以上のように、本発明にかかる故障検知機能付レーダ装置によれば、送信部と受信部が正常に動作しているかどうかを容易に、確実に検出することができるという効果を有し、単独もしくは車両等に搭載されて、周囲を監視し、その監視情報を提供する障害物検知装置等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施の形態にかかる故障検知機能付レーダ装置の全体のブロック図
【図2】本発明の実施の形態にかかる共振器4の一例を示す図
【図3】本発明の実施の形態にかかる故障検知機能付レーダ装置の動作の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
【0029】
1 送信部
2 受信部
3 信号処理部
4 共振器
5 報知部
6 ベース信号発振器
7 発振器
8、13 ミキサ
9、12 増幅器
10 送信アンテナ
11 受信アンテナ
14 フィルタ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発振器から出力された第1の周波数の信号を第2の周波数の信号で変調し、該変調された信号の高域成分を電磁波として送信する送信部と、前記送信された電磁波の障害物からの反射波を受信して前記第2の周波数の信号で復調する受信部と、前記復調された信号から障害物を検出する信号処理部と、前記送信部で変調された信号の低域成分を前記受信部に伝送する共振器とを備え、
前記受信部は前記共振器を通して伝送された低域成分の信号を前記第2の周波数の信号で復調し、前記信号処理部は該低域成分を復調して得られた信号を検出することで故障の有無を検出することを特徴とする故障検知機能付レーダ装置。
【請求項2】
前記信号処理部は、信号が検出された時は正常動作であると判断し、信号が検出されない時は故障であると判断し、
前記信号処理部の判断結果を報知する報知部を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の故障検知機能付レーダ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−163293(P2007−163293A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−359951(P2005−359951)
【出願日】平成17年12月14日(2005.12.14)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】