汚れ判定装置
【課題】レーダセンサのレーダ波受信面の汚れを精度良く判定する汚れ判定装置を提供する。
【解決手段】監視対象周波数領域から抽出した監視対象ピークの電力値を、変調区間毎かつ受信チャンネル毎に算出し、変調区間毎に、電力値が最大となる最大チャンネルに対する各受信チャンネルの電力値の偏差（チャンネル偏差）を算出する（S210〜S250）。算出したチャンネル偏差に従って、各受信チャンネルに対応付けられた前判定値ＣＰをカウントすると共に、車速Ｖが下限車速Ｖth以上、かつ受信チャンネルの中に前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上のものが存在する場合に、車速Ｖに応じて算出される更新値Ｋにより汚れ判定値ＣＤを更新し、その汚れ判定値ＣＤが汚れ判定閾値ＣＤth以上であれば、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＮにする（S260〜S320）。
【解決手段】監視対象周波数領域から抽出した監視対象ピークの電力値を、変調区間毎かつ受信チャンネル毎に算出し、変調区間毎に、電力値が最大となる最大チャンネルに対する各受信チャンネルの電力値の偏差（チャンネル偏差）を算出する（S210〜S250）。算出したチャンネル偏差に従って、各受信チャンネルに対応付けられた前判定値ＣＰをカウントすると共に、車速Ｖが下限車速Ｖth以上、かつ受信チャンネルの中に前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上のものが存在する場合に、車速Ｖに応じて算出される更新値Ｋにより汚れ判定値ＣＤを更新し、その汚れ判定値ＣＤが汚れ判定閾値ＣＤth以上であれば、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＮにする（S260〜S320）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダセンサのレーダ波受信面の汚れを判定する汚れ判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両追従制御や衝突予知制御には、ターゲット（障害物や先行車両等）との距離や相対速度を高精度に検出できるミリ波レーダセンサ（以下、単にレーダセンサという）が用いられている。
【０００３】
ところで、レーダセンサは、フロントガラス等に起因した電波の減衰を避けるために車両室内ではなく、例えば、フロントバンパのような雨や雪等に晒される車両室外に取り付けられることが多い。
【０００４】
しかし、車両室外に設置されたレーダセンサは、アンテナ部を保護する保護部材（即ち、レーダ波の受信面）に水分や汚れ付着し、その付着物がレーダ波を遮ったり反射したりすることにより、レーダセンサの検出性能、ひいては、その検出結果を用いる各種制御の信頼性を低下させてしまうおそれがある。このため、レーダセンサの検出性能の低下を検出した場合には、その検出結果を用いる各種制御を禁止または制限することが行われている。
【０００５】
このようなレーダ波の受信面の汚れによるレーダセンサの検出性能の低下を検出する一つの手法として、受信信号の周波数スペクトルを求め、その周波数スペクトル中に現れるピーク（以下、スペクトルピークという）の高さ（即ち受信強度）を監視することによって判断する手法が知られている。
【０００６】
即ち、レーダ波の受信面が汚れるとスペクトルピークが低くなるため、その変化を監視することで、検出性能の低下度合いを推定できるからである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
なお、スペクトルピークは、マルチパスの影響（経路の異なる反射波同士の干渉）で一時的に低下する場合もあるため、スペクトルピークの低下が、受信面の汚れによるものかマルチパスによるものかを識別するために、スペクトルピークの低下が一定期間以上継続した場合に、受信面の汚れによる継続的な検出性能の低下が生じていると判断することも行われている。
【特許文献１】特開２００３−３２０８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、レーダセンサが、方位検出等のために、互いに異なるアンテナ素子でレーダ波を受信する複数の受信チャンネルを備えている場合、装置構成を小さくする等の理由で受信チャンネル数を少なくするほど、一つの受信チャンネルでの受信レベルの低下が、方位検出精度に与える影響が大きくなる。
【０００９】
このような場合には、受信面の汚れが確実に検出されるように、汚れ判定の検出感度を上げる（例えば、スペクトルピークが低下していることを検出する際に用いる閾値を低くする）ことが望まれる。
【００１０】
しかし、このように何等かの理由で汚れ判定の検出感度を向上させると、マルチパスの影響を、受信面の汚れであると誤検出してしまう可能性が高くなり、その結果、レーダセンサの継続的な検出性能の低下（受信面の汚れ）が生じているわけではないにも関わらず、レーダセンサを用いた各種制御を利用できなくなってしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するために、レーダセンサのレーダ波受信面の汚れを精度良く判定する汚れ判定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】
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明の汚れ判定装置では、送信したレーダ波の反射波を、互いに異なるアンテナ素子で受信する複数の受信チャンネルを有したレーダセンサに用いられ、レーダ波を受信する受信面の汚れを判定するものである。
【００１３】
そして偏差算出手段が、複数の受信チャンネルにて受信信号が得られる毎に、受信チャンネルの中で受信信号の電力値が最大となるものを最大チャンネルとして抽出し、受信チャンネル毎に最大チャンネルとの電力値の偏差を算出する。
【００１４】
すると、前判定値カウント手段が、受信チャンネルのうち、偏差算出手段にて算出されるチャンネル偏差が予め設定された候補閾値以上となるものを候補チャンネル、偏差が候補閾値以下の値に設定された非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとし、候補チャンネルに対応付けられた前判定値をインクリメントすると共に、非候補チャンネルに対応付けられた前判定値をリセットする。
【００１５】
更に、判定値カウント手段が、受信チャンネルのうち、前判定値が予め設定された前判定閾値以上となるものが一つでも存在する場合は、汚れ判定値を予め設定された更新値だけ増加させる。
【００１６】
そして、判定手段が、汚れ判定値が予め設定された汚れ判定閾値以上になった場合に、レーダセンサの受信面が汚れていると判定する。
つまり、チャンネル偏差が候補閾値以上である受信チャンネルが存在する場合に、直ちに、受信面に汚れがあると判定するのではなく、そのような受信チャンネルを、受信面の汚れの影響を受けている可能性のある候補チャンネルとして扱い、候補チャンネルである状態が一定期間（前判定値≧前判定閾値となるまでに要する期間、以下、前判定期間という）継続している受信チャンネルが存在する場合に、正式な汚れ判定のための監視（汚れ判定値のカウント）を開始するようにされている。
【００１７】
このように本発明の汚れ判定装置によれば、前判定期間の間は受信チャンネルを固定して前判定値をカウントしているため、何等かの原因で一時的に受信強度が低下しているだけの受信チャンネルが候補チャンネルで有り続けることを排除することができ、その結果、マルチパス等の影響による一時的な受信強度の低下を、受信面の汚れであると誤判定してしまうことを防止できる。なお、汚れの検出感度を向上させる等、何等かの理由によって候補閾値を小さくする必要がある場合には、それに応じて前判定期間の長さを適宜増加させればよい。
【００１８】
また、本発明の汚れ判定装置によれば、前判定期間の後に実行する汚れ判定値のカウントを、一つの受信チャンネルに固定するのではなく、前判定閾値が前判定閾値以上となる受信チャンネルが一つでも存在する限り継続してカウントしているため、例えば、受信面上で汚れが移動しているような場合でも、これを確実に汚れとして判定することができる。
【００１９】
更に、本発明の汚れ判定装置によれば、チャンネル偏差を用いて複数の候補チャンネルを同時に抽出して監視しているため、受信面の汚れによる継続的な受信強度の低下と、マルチパス等による一時的な受信強度の低下とが同時に生じている場合でも、受信面の汚れの影響による受信強度の低下を確実に監視することができ、汚れ判定の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
ところで、本発明の汚れ判定装置において、偏差算出手段が、予め設定された測定周期の間にチャンネル偏差を複数回算出する場合、即ち、レーダセンサが、測定周期の間にレーダ波の送出を複数回行うように構成されている場合、前判定値カウント手段は、受信チャンネルのうち、測定周期の間に算出されたチャンネル偏差が全て候補閾値以上となるものを候補チャンネル、チャンネル偏差が一つでも非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとするように構成されていることが望ましい。
【００２１】
なお、この場合、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値は、そのままの値に保持されることになる。
このように構成された本発明の汚れ判定装置によれば、一時的にチャンネル偏差が大きくなっている受信チャンネルが候補チャンネルとして抽出される可能性、ひいては、当該装置が誤判定する可能性をより低下させることができる。
【００２２】
また、本発明の汚れ判定装置は、更新値算出手段が、レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、その車速が早いほど大きな値となる更新値を算出したり、禁止手段が、レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、その車速が予め設定された下限車速未満である場合に、汚れ判定値カウント手段による汚れ判定値のカウントを禁止したりするように構成されていてもよい。
【００２３】
前者の場合、車速が早いほど、汚れであると判定されるまでの時間が短縮され、受信面の汚れを効率良く判定することができ、後者の場合、低速走行時（特に停車時）に、マルチパスの影響で誤判定が生じることを防止できる。
【００２４】
即ち、車速が高いほど、短時間の間にレーダ波を反射する周囲の環境が大きく変化し、同一の受信チャンネルにマルチパスの影響が連続して現れる可能性が低くなり、逆に言えば、車速が低いほど、レーダ波を反射する周囲の環境の変化が少なく、同一の受信チャンネルのマルチパスの影響が連続して現れる可能性が高くなるため、このような設定が有効となるのである。
【００２５】
また、本発明の汚れ判定装置において、偏差算出手段は、最大チャンネルを抽出する際には、受信チャンネル毎に受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、予め設定された周波数範囲内に存在し、且つ、予め設定されたピーク閾値を超えるピークの電力値を比較することが望ましい。
【００２６】
このように構成された汚れ判定装置によれば、チャンネル偏差を精度よく求めることができ、判定の信頼性をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［全体構成］
図１は、本発明を適用した車両制御システム１の概略構成を示したブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、この車両制御システム１は、車両の前面に設置され車両前方の所定検出範囲内に位置する物体を検知するレーダセンサ３を備えている。また、レーダセンサ３は、車間制御電子制御装置（以下、「車間制御ＥＣＵ」）３０に接続され、その車間制御ＥＣＵ３０は、ＬＡＮ通信バスを介して、エンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」）３２、ブレーキ電子制御装置（以下、「ブレーキＥＣＵ」）３４などの各種ＥＣＵと接続されている。なお、各ＥＣＵは、いずれも周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を実施するためのバスコントローラを備えている。
【００２９】
レーダセンサ３は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信することにより、各種物体（先行車両，路側物，障害物等）を認識し、これらの認識結果に基づいて、自車両の前方を走行する先行車両に関するターゲット情報や、当該レーダセンサ３の状態を示すダイアグ情報を作成して、車間制御ＥＣＵ３０に送信する。なお、ターゲット情報には、先行車両との相対速度、及び先行車両の位置（距離，方位）が少なくとも含まれ、また、ダイアグ情報には、レーダ波の受信面の汚れに基づく検出性能の低下の有無を示す情報が少なくとも含まれている。
【００３０】
ブレーキＥＣＵ３４は、図示しないステアリングセンサ、ヨーレートセンサからの検出情報（操舵角、ヨーレート）に加え、図示しないＭ／Ｃ圧センサからの情報に基づいて判断したブレーキペダル状態を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０から目標加速度、ブレーキ要求等を受信し、これら受信した情報や判断したブレーキ状態に従って、ブレーキ油圧回路に備えられた増圧制御弁・減圧制御弁を開閉するブレーキアクチュエータを駆動することでブレーキ力を制御するように構成されている。
【００３１】
エンジンＥＣＵ３２は、図示しない車速センサ、スロットル開度センサ、アクセルペダル開度センサからの検出情報（車速、エンジン制御状態、アクセル操作状態）を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０からは目標加速度、フューエルカット要求等を受信し、これら受信した情報から特定される運転状態に応じて、内燃機関のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ等に対して駆動命令を出力することで、内燃機関の駆動力を制御するように構成されている。
【００３２】
車間制御ＥＣＵ３０は、レーダセンサ３からターゲット情報，ダイアグ情報、エンジンＥＣＵ３２から車速やエンジン制御状態、ブレーキＥＣＵ３４から操舵角、ヨーレート、ブレーキ制御状態等を受信する。また、車間制御ＥＣＵ３０は、図示しないクルーズコントロールスイッチ，目標車間設定スイッチなどによる設定値、及びレーダセンサ３から受信したターゲット情報に基づいて、先行車両との車間距離を適切な距離に調節するための制御指令として、エンジンＥＣＵ３２に対しては、目標加速度、フューエルカット要求等を送信し、ブレーキＥＣＵ３４に対しては、目標加速度、ブレーキ要求等を送信する。また、レーダセンサ３から受信したダイアグ情報に、検出性能が低下していることが示されている場合は、レーダセンサ３からのターゲット情報の使用を禁止又は制限する処理を実行する。
［レーダセンサの外観］
ここで図２は、レーダセンサ３の外観図である。
【００３３】
図２に示すように、レーダセンサ３は回路素子を収納する開口部位を有した箱状の筐体３ａと、筐体３ａの開口部位を覆うように設置され、レーダ波を送受信するアンテナが配列されたアンテナ基板３ｂと、レーダ波を透過する樹脂で形成され、アンテナ基板３ｂを被覆するようにして筐体３ａに取り付けられるレドーム３ｃとを備えている。なお、図２は、レドーム３ｃを取り外した状態を示し、筐体３ａ，アンテナ基板３ｂの部分が斜視図、レドーム３ｃの部分が平面図である。
【００３４】
そして、レーダセンサ３は、フロントバンパ等の車室外に、レドーム３ｃの取付面（即ち、レーダ波の送受信面）をレーダ波の放射方向に向けた状態で取り付けられる。
［レーダセンサの詳細構成］
ここで、レーダセンサ３の詳細構成について説明する。
【００３５】
レーダセンサ３は、図１に示すように、時間に対して周波数が直線的に増加する上り区間、および周波数が直線的に減少する下り区間を有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する発振器１０と、発振器１０が生成する高周波信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４と、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する送信アンテナ１６と、レーダ波を受信するｎ個の受信アンテナからなる受信アンテナ部２０とを備えている。
【００３６】
また、レーダセンサ３は、受信アンテナ部２０を構成するアンテナのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナからの受信信号Ｓｒを後段に供給する受信スイッチ２１と、受信スイッチ２１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された受信信号Ｓｒおよびローカル信号Ｌを混合してビート信号ＢＴを生成するミキサ２３と、ミキサ２３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２５と、発振器１０の起動，停止やＡ／Ｄ変換器２５を介したビート信号ＢＴのサンプリングを制御すると共に、そのサンプリングデータを用いた信号処理（ターゲット情報，ダイアグ情報の生成）や、車間制御ＥＣＵ３０との通信を行い、信号処理に必要な情報や信号処理の結果として得られる情報を送受信する処理などを実行する信号処理部２６とを備えている。
【００３７】
なお、受信アンテナ部２０を構成する各アンテナは、それぞれ受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎに割り当てられるものとする。
また、信号処理部２６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、さらにＡ／Ｄ変換器２５を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを実行するための演算処理装置（例えばＤＳＰ）等を備えている。
［レーダセンサの動作概要］
このように構成されたレーダセンサ３では、信号処理部２６からの指令に従って発振器１０が起動すると、その発振器１０が生成し、増幅器１２が増幅した高周波信号を、分配器１４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓおよびローカル信号Ｌを生成し、このうち送信信号Ｓｓは、送信アンテナ１６を介してレーダ波として送出される。
【００３８】
そして、送信アンテナ１６から送出され物体に反射して戻ってきた反射波は、受信アンテナ部２０を構成する全ての受信アンテナにて受信され、受信スイッチ２１によって選択されている受信チャンネルＣＨｉ（ｉ＝１〜ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器２２で増幅されたあとミキサ２３に供給される。
【００３９】
すると、ミキサ２３では、この受信信号Ｓｒに分配器１４からのローカル信号Ｌを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。このビート信号ＢＴは、フィルタ２４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器２５にてサンプリングされ、信号処理部２６に取り込まれる。
【００４０】
なお、受信スイッチ２１は、上り区間及び下り区間からなるレーダ波の一変調区間の間に、すべての受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎが所定の回（例えば５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器２５は、この切り替えのタイミングに同期してサンプリングを行う。つまり、レーダ波の一変調区間の間に、各受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。
【００４１】
そして、レーダセンサ３の信号処理部２６では、図３に示すように、予め設定された測定周期（本実施形態では１００ｍｓ）毎に、三変調区間分のレーダ送信を実行し、その３つの変調区間のそれぞれで得られるサンプリングデータに基づいて、ターゲット情報の生成に必要な情報の収集や受信面の汚れの判定を行う周期処理を実行する。
［周期処理］
ここで信号処理部２６が実行する周期処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４２】
本処理が起動すると、まずＳ１１０では、蓄積されたサンプリングデータを、変調区間毎に分離すると共に、各変調区間毎のサンプリングデータを、更に各受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎に分離し、その分離したサンプリングデータ毎にデシメーションフィルタを作用させる。
【００４３】
つまり、多重化されたサンプリングデータのサンプリングレートは、一つの受信チャンネルでのサンプリングレートのｎ倍になっており、この多重化されたサンプリングデータを個々の受信チャンネル毎に分離する操作は、オーバサンプリングされたサンプリングデータを間引きする操作に相当するため、デシメーションフィルタが必要となる。
【００４４】
Ｓ１２０では、変調区間毎かつ受信チャンネル毎かつ上り/下り区間毎にＦＦＴ処理（以下「距離ＦＦＴ」ともいう）を実行して、それぞれの周波数スペクトラムを求める。
Ｓ１３０では、各周波数スペクトラムについて、予め設定された第１ピーク抽出用閾値（本実施形態では５ｄＢ）を用いて、周波数スペクトラム上のピークを抽出して、その信号成分（周波数，電力値）を特定し、Ｓ１４０では、Ｓ１３０にて抽出されたピークのうち、過去のピークの抽出結果（履歴）からの予測値と一致するピーク、即ち、履歴接続のあるピークを抽出する。なお、Ｓ１３０，Ｓ１４０での抽出結果は、ターゲット情報を生成するために別途実行される周知の物体認識処理にて使用される。
【００４５】
Ｓ１５０では、Ｓ１３０にてピーク抽出閾値によって抽出されたピークを対象として、装置自体の特性によって生じる受信チャンネル間の受信レベル（電力値）差を補正する処理を実行する。なお、この補正には、予め用意された実測値が用いられ、その実測値を検出された電力値に加える（又は乗じる）ことで行われる。
【００４６】
Ｓ１６０では、電力値が補正されたピーク信号成分を用いて、受信面の汚れの有無を判定する部分汚れ検出処理を実行し、Ｓ１７０では、同じく電力値が補正されたピーク信号成分を用いて方位演算を実行して、本処理を終了する。
【００４７】
なお、方位演算は、例えば、同じ周波数を有するピーク信号成分を各受信チャンネルから集めてＦＦＴ処理（以下「方位ＦＦＴ」ともいう）を実行する周知のものである。
［部分汚れ判定処理］
次に、先のＳ１６０で実行する部分汚れ判定処理の詳細を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４８】
本処理では、まずＳ２１０にて、予め設定された監視対象周波数領域から、予め設定された第２ピーク抽出閾値以上の信号レベルを有する監視対象ピークを抽出する。なお、第２ピーク抽出閾値は、Ｓ１３０にて使用する第１ピーク抽出閾値以上の値に設定される。また、監視対象周波数領域は、距離２０〜８０ｍに対応する周波数領域とする。
【００４９】
Ｓ２２０では、Ｓ２１０にて監視対象ピークが抽出されたか否かを判断し、抽出されていなければ、そのまま本処理を終了し、抽出されていればＳ２３０に進む。
Ｓ２３０では、変調区間毎かつ受信チャンネル毎に、抽出した各監視対象ピークの電力値を算出する。なお、各変調区間には上り区間と下り区間とが存在するが、両区間の平均値またはいずれか一方の区間の値を用いる。
【００５０】
Ｓ２４０では、変調区間毎に、Ｓ２３０で算出した電力値が最大となる受信チャンネル（以下「最大チャンネル」という）と、最小となる受信チャンネル（以下「最小チャンネル」という）とを抽出する。
【００５１】
Ｓ２５０では、変調区間毎に、最大チャンネルに対する各受信チャンネルの電力値の偏差（以下「チャンネル偏差」という）を算出する。
Ｓ２６０では、変調区間毎に算出されたチャンネル偏差に基づいて、各受信チャンネルに対応付けられた前判定カウンタの値（前判定値）ＣＰを更新する前判定値更新処理を実行する。
【００５２】
この前判定値更新処理では、図６に示すように、まずＳ４１０にて、全て（即ち三つ）の変調区間でチャンネル偏差が候補閾値（本実施形態では、１１ｄＢｍ）以上となる受信チャンネル（以下「候補チャンネル」という）が存在するか否かを判断する。そして、候補チャンネルが一つも存在しなければ、そのままＳ４３０に進み、一方、候補チャンネルが一つでも存在すれば、Ｓ４２０にて、全ての候補チャンネルについて、その候補チャンネルに対応付けられた前判定カウンタのカウント値である前判定値ＣＰをインクリメントしてＳ４３０に進む。
【００５３】
Ｓ４３０では、いずれかの変調区間でチャンネル偏差が、候補閾値以下の値に設定された非候補閾値（本実施形態では、９ｄＢｍ）未満となる受信チャンネル（以下「非候補チャンネル」という）が存在するか否かを判断する。そして、非候補チャンネルが一つも存在しなければ、そのまま本処理を終了し、非候補チャンネルが一つでも存在すれば、Ｓ４４０にて、全ての非候補チャンネルについて、その非候補チャンネルに対応付けられた前判定カウンタのカウント値である前判定値ＣＰをリセットして本処理を終了する。
【００５４】
つまり、前判定値更新処理により、候補チャンネルの前判定値ＣＰはインクリメントされ、非候補チャンネルの前判定値ＣＰはリセットされ、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値ＣＰはそのまま保持される。
【００５５】
図５に戻り、Ｓ２７０では、車速Ｖを取得し、続くＳ２８０では、取得した車速Ｖが下限車速Ｖth（本実施形態では１０ｋｍ／ｈ）以上、かつ受信チャンネルの中に前判定値ＣＰが予め設定された前判定閾値ＣＰth（本実施形態では１０）以上のものが存在するか否かを判断する。なお、前判定閾値ＣＰthは、第２ピーク抽出閾値を小さく設定した場合には、それに応じて大きな値に設定することが望ましい。
【００５６】
そして、Ｓ２８０にて肯定判断された場合は、Ｓ２９０にて、車速Ｖを用い（１）式に従って更新値Ｋを算出し、続くＳ３００では、その更新値Ｋを用い（２）式に従って汚れ判定カウンタのカウント値（汚れ判定値）ＣＤを更新する。
【００５７】
Ｋ＝Ｖ［ｋｍ／ｈ］／１０ （１）
ＣＤ←ＣＤ＋Ｋ （２）
Ｓ３１０では、汚れ判定値ＣＤが予め設定された汚れ判定閾値ＣＤth（本実施形態では１００）以上であるか否かを判断し、否定判断された場合は、そのまま本処理を終了し、肯定判断された場合は、Ｓ３２０に進み、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＮにして、本処理を終了する。
【００５８】
先のＳ２８０にて否定判断された場合は、Ｓ３３０に移行して、変調区間毎に、最大チャンネルと最小チャンネルとの間の電力偏差（以下「最大最小偏差」という）を算出する。 そして、Ｓ３４０では、全ての変調区間で最大最小偏差が予め設定された解除閾値（本実施形態では７ｄＢ）以下となっているか否かを判断し、否定判断された場合、即ち、最大最小偏差が解除閾値より大きい変調区間が一つでも存在する場合は、そのまま本処理を終了し、肯定判断された場合、即ち、全ての変調区間で最大最小偏差が解除閾値以下となっている場合は、Ｓ３５０に進み、汚れ判定値ＣＤをリセットし、続くＳ３６０にて、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＦＦにして、本処理を終了する。
［動作例］
ここで、図７は、汚れ判定処理によって、最大チャンネル，候補チャンネル，前判定値ＣＰ及び汚れ判定値ＣＤが変化する様子を、測定周期毎に例示した説明図である。
【００５９】
図７に示すように、前判定では、一つまたは複数の候補チャンネルが抽出されると、その候補チャンネルの前判定値ＣＰがそれぞれインクリメントされる。但し、図示しないが、非候補チャンネルが抽出されると、その非候補チャンネルの前判定値ＣＰはリセットされ、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値ＣＰはそのまま保持される。
【００６０】
そして、いずれかの受信チャンネルで前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth（＝１０）に達すると、汚れ判定値ＣＤのカウントを開始する（１０番目の測定周期参照）。
但し、図７では車速がＶ＝１００ｋｍ／ｈである場合、即ち、更新値がＫ＝１０である場合を示す。
【００６１】
汚れ判定値ＣＤは、前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上である受信チャンネルが一つでも存在していれば、更新値Ｋによってカウントアップされる。
そして、汚れ判定値ＣＤが、汚れ判定閾値ＣＤth（＝１００）に達すると（１９番目の測定周期参照）、レーダ波の受信面に汚れが生じている（即ち、検出性能が低下している）ことを示すダイアグ情報をＯＮにする。
【００６２】
また、図示しないが、全変調区間で最大最初偏差が解除閾値以下となった場合は、直ちに、汚れ判定値ＣＤをリセットすると共に、ダイアグ情報をＯＦＦにする。
［効果］
以上説明したように、レーダセンサ３では、候補チャンネルの状態を監視（前判定値ＣＰのカウント）する前判定期間を設け、この前判定期間にて、候補チャンネルである状態が一定期間以上継続している受信チャンネルが検出された場合に、汚れ判定のための監視（汚れ判定値ＣＤのカウント）を開始するようにされている。
【００６３】
しかも、レーダセンサ３では、測定周期の間に複数の変調区間を設け、各変調区間で算出されたチャンネル偏差が全て候補閾値以上となる受信チャンネルを候補チャンネルとすると共に、前判定期間では、受信チャンネル毎に前判定値ＣＰをカウントするようにされている。
【００６４】
従って、レーダセンサ３によれば、何等かの原因で一時的に受信強度が低下しているだけの受信チャンネルが候補チャンネルで有り続けること、更には、汚れ判定値ＣＤのカウントが開始されてしまうことを防止でき、その結果、マルチパス等の影響による一時的な受信強度の低下を、受信面の汚れであると誤判定してしまうことを防止できる。
【００６５】
また、レーダセンサ３によれば、汚れ判定値ＣＤのカウントを、一つの受信チャンネルに固定するのではなく、前判定閾値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上となる受信チャンネルが一つでも存在する限り継続してカウントしているため、受信面上で汚れが移動しているような場合でも、これを確実に汚れとして判定することができる。
【００６６】
更に、レーダセンサ３によれば、チャンネル偏差に基づいて複数の候補チャンネルを同時に抽出して監視しているため、受信面の汚れによる継続的な受信強度の低下と、マルチパス等による一時的な受信強度の低下とが同時に生じている場合でも、受信面の汚れの影響による受信強度の低下を見落とすことなく確実に監視することができ、汚れ判定の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
また、レーダセンサ３によれば、当該レーダセンサ３を搭載する車両の車速Ｖが早いほど大きな値となる更新値Ｋによって、汚れ判定値ＣＤを更新するようにされているため、車速が早いほど、汚れであると判定されるまでの時間が短縮され、受信面の汚れを効率良く判定することができる。
【００６８】
また更に、レーダセンサ３では、当該レーダセンサを搭載する車両の車速Ｖが予め設定された下限車速Ｖth未満である場合に、汚れ判定値ＣＤの更新を行わないようにされているため、低速走行時（特に停車時）に、マルチパスの影響で誤判定が生じることを防止できる。
【００６９】
また、レーダセンサ３では、受信チャンネル毎に受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、監視対象周波数領域内に存在し、且つ、第２ピーク閾値を超える電力値を有した監視対象ピークの電力値を比較することによって、最大チャンネル，最小チャンネルを抽出するようにされている。従って、レーダセンサ３によれば、チャンネル偏差を精度よく求めることができ、判定の信頼性をより向上させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、変調区間毎に一つのピークについてチャンネル偏差や最大最小偏差を求めているが、変調区間毎に複数のピークについてチャンネル偏差や最大最小偏差を求めるように構成してもよい。
【００７１】
この場合、例えば、全ての変調区間で一つ以上の監視対象ピークが抽出され、且つ監視対象ピークのそれぞれについて算出されるチャンネル偏差が全て候補判定閾値以上となる受信チャンネルを候補チャンネル、少なくとも一つの変調区間で監視対象ピークが抽出され、且つ監視対象ピークのそれぞれについて算出されるチャンネル偏差が一つでも非候補判定閾値未満となるものが存在する受信チャンネルを非候補チャンネルとすればよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、測定周期の間に変調区間を３つ設けているが、３つに限るものではなく、４つ以上設けたり、１つ又は２つ設けたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】発明が適用された車両制御システムの構成を示すブロック図。
【図２】レーダセンサの外観図。
【図３】レーダ波の送信タイミングを示す説明図。
【図４】レーダセンサの信号処理部が実行する周期処理の内容を示すフローチャート。
【図５】周期処理中で実行する部分汚れ検出処理の詳細を示すフローチャート。
【図６】部分汚れ検出処理中で実行する前判定値更新処理の詳細を示すフローチャート。
【図７】汚れ判定処理によって、最大チャンネル，候補チャンネル，前判定値，汚れ判定値が変化する様子を、測定周期毎に例示した説明図
【符号の説明】
【００７４】
１…車両制御システム ３…レーダセンサ ３ａ…筐体 ３ｂ…アンテナ基板 ３ｃ…レドーム １０…発振器 １２…増幅器 １４…分配器 １６…送信アンテナ ２０…受信アンテナ部 ２１…受信スイッチ ２２…増幅器 ２３…ミキサ ２４…フィルタ ２５…Ａ／Ｄ変換器 ２６…信号処理部 ３０…車間制御ＥＣＵ ３２…エンジンＥＣＵ ３４…ブレーキＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダセンサのレーダ波受信面の汚れを判定する汚れ判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両追従制御や衝突予知制御には、ターゲット（障害物や先行車両等）との距離や相対速度を高精度に検出できるミリ波レーダセンサ（以下、単にレーダセンサという）が用いられている。
【０００３】
ところで、レーダセンサは、フロントガラス等に起因した電波の減衰を避けるために車両室内ではなく、例えば、フロントバンパのような雨や雪等に晒される車両室外に取り付けられることが多い。
【０００４】
しかし、車両室外に設置されたレーダセンサは、アンテナ部を保護する保護部材（即ち、レーダ波の受信面）に水分や汚れ付着し、その付着物がレーダ波を遮ったり反射したりすることにより、レーダセンサの検出性能、ひいては、その検出結果を用いる各種制御の信頼性を低下させてしまうおそれがある。このため、レーダセンサの検出性能の低下を検出した場合には、その検出結果を用いる各種制御を禁止または制限することが行われている。
【０００５】
このようなレーダ波の受信面の汚れによるレーダセンサの検出性能の低下を検出する一つの手法として、受信信号の周波数スペクトルを求め、その周波数スペクトル中に現れるピーク（以下、スペクトルピークという）の高さ（即ち受信強度）を監視することによって判断する手法が知られている。
【０００６】
即ち、レーダ波の受信面が汚れるとスペクトルピークが低くなるため、その変化を監視することで、検出性能の低下度合いを推定できるからである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
なお、スペクトルピークは、マルチパスの影響（経路の異なる反射波同士の干渉）で一時的に低下する場合もあるため、スペクトルピークの低下が、受信面の汚れによるものかマルチパスによるものかを識別するために、スペクトルピークの低下が一定期間以上継続した場合に、受信面の汚れによる継続的な検出性能の低下が生じていると判断することも行われている。
【特許文献１】特開２００３−３２０８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、レーダセンサが、方位検出等のために、互いに異なるアンテナ素子でレーダ波を受信する複数の受信チャンネルを備えている場合、装置構成を小さくする等の理由で受信チャンネル数を少なくするほど、一つの受信チャンネルでの受信レベルの低下が、方位検出精度に与える影響が大きくなる。
【０００９】
このような場合には、受信面の汚れが確実に検出されるように、汚れ判定の検出感度を上げる（例えば、スペクトルピークが低下していることを検出する際に用いる閾値を低くする）ことが望まれる。
【００１０】
しかし、このように何等かの理由で汚れ判定の検出感度を向上させると、マルチパスの影響を、受信面の汚れであると誤検出してしまう可能性が高くなり、その結果、レーダセンサの継続的な検出性能の低下（受信面の汚れ）が生じているわけではないにも関わらず、レーダセンサを用いた各種制御を利用できなくなってしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するために、レーダセンサのレーダ波受信面の汚れを精度良く判定する汚れ判定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】
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明の汚れ判定装置では、送信したレーダ波の反射波を、互いに異なるアンテナ素子で受信する複数の受信チャンネルを有したレーダセンサに用いられ、レーダ波を受信する受信面の汚れを判定するものである。
【００１３】
そして偏差算出手段が、複数の受信チャンネルにて受信信号が得られる毎に、受信チャンネルの中で受信信号の電力値が最大となるものを最大チャンネルとして抽出し、受信チャンネル毎に最大チャンネルとの電力値の偏差を算出する。
【００１４】
すると、前判定値カウント手段が、受信チャンネルのうち、偏差算出手段にて算出されるチャンネル偏差が予め設定された候補閾値以上となるものを候補チャンネル、偏差が候補閾値以下の値に設定された非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとし、候補チャンネルに対応付けられた前判定値をインクリメントすると共に、非候補チャンネルに対応付けられた前判定値をリセットする。
【００１５】
更に、判定値カウント手段が、受信チャンネルのうち、前判定値が予め設定された前判定閾値以上となるものが一つでも存在する場合は、汚れ判定値を予め設定された更新値だけ増加させる。
【００１６】
そして、判定手段が、汚れ判定値が予め設定された汚れ判定閾値以上になった場合に、レーダセンサの受信面が汚れていると判定する。
つまり、チャンネル偏差が候補閾値以上である受信チャンネルが存在する場合に、直ちに、受信面に汚れがあると判定するのではなく、そのような受信チャンネルを、受信面の汚れの影響を受けている可能性のある候補チャンネルとして扱い、候補チャンネルである状態が一定期間（前判定値≧前判定閾値となるまでに要する期間、以下、前判定期間という）継続している受信チャンネルが存在する場合に、正式な汚れ判定のための監視（汚れ判定値のカウント）を開始するようにされている。
【００１７】
このように本発明の汚れ判定装置によれば、前判定期間の間は受信チャンネルを固定して前判定値をカウントしているため、何等かの原因で一時的に受信強度が低下しているだけの受信チャンネルが候補チャンネルで有り続けることを排除することができ、その結果、マルチパス等の影響による一時的な受信強度の低下を、受信面の汚れであると誤判定してしまうことを防止できる。なお、汚れの検出感度を向上させる等、何等かの理由によって候補閾値を小さくする必要がある場合には、それに応じて前判定期間の長さを適宜増加させればよい。
【００１８】
また、本発明の汚れ判定装置によれば、前判定期間の後に実行する汚れ判定値のカウントを、一つの受信チャンネルに固定するのではなく、前判定閾値が前判定閾値以上となる受信チャンネルが一つでも存在する限り継続してカウントしているため、例えば、受信面上で汚れが移動しているような場合でも、これを確実に汚れとして判定することができる。
【００１９】
更に、本発明の汚れ判定装置によれば、チャンネル偏差を用いて複数の候補チャンネルを同時に抽出して監視しているため、受信面の汚れによる継続的な受信強度の低下と、マルチパス等による一時的な受信強度の低下とが同時に生じている場合でも、受信面の汚れの影響による受信強度の低下を確実に監視することができ、汚れ判定の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
ところで、本発明の汚れ判定装置において、偏差算出手段が、予め設定された測定周期の間にチャンネル偏差を複数回算出する場合、即ち、レーダセンサが、測定周期の間にレーダ波の送出を複数回行うように構成されている場合、前判定値カウント手段は、受信チャンネルのうち、測定周期の間に算出されたチャンネル偏差が全て候補閾値以上となるものを候補チャンネル、チャンネル偏差が一つでも非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとするように構成されていることが望ましい。
【００２１】
なお、この場合、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値は、そのままの値に保持されることになる。
このように構成された本発明の汚れ判定装置によれば、一時的にチャンネル偏差が大きくなっている受信チャンネルが候補チャンネルとして抽出される可能性、ひいては、当該装置が誤判定する可能性をより低下させることができる。
【００２２】
また、本発明の汚れ判定装置は、更新値算出手段が、レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、その車速が早いほど大きな値となる更新値を算出したり、禁止手段が、レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、その車速が予め設定された下限車速未満である場合に、汚れ判定値カウント手段による汚れ判定値のカウントを禁止したりするように構成されていてもよい。
【００２３】
前者の場合、車速が早いほど、汚れであると判定されるまでの時間が短縮され、受信面の汚れを効率良く判定することができ、後者の場合、低速走行時（特に停車時）に、マルチパスの影響で誤判定が生じることを防止できる。
【００２４】
即ち、車速が高いほど、短時間の間にレーダ波を反射する周囲の環境が大きく変化し、同一の受信チャンネルにマルチパスの影響が連続して現れる可能性が低くなり、逆に言えば、車速が低いほど、レーダ波を反射する周囲の環境の変化が少なく、同一の受信チャンネルのマルチパスの影響が連続して現れる可能性が高くなるため、このような設定が有効となるのである。
【００２５】
また、本発明の汚れ判定装置において、偏差算出手段は、最大チャンネルを抽出する際には、受信チャンネル毎に受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、予め設定された周波数範囲内に存在し、且つ、予め設定されたピーク閾値を超えるピークの電力値を比較することが望ましい。
【００２６】
このように構成された汚れ判定装置によれば、チャンネル偏差を精度よく求めることができ、判定の信頼性をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［全体構成］
図１は、本発明を適用した車両制御システム１の概略構成を示したブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、この車両制御システム１は、車両の前面に設置され車両前方の所定検出範囲内に位置する物体を検知するレーダセンサ３を備えている。また、レーダセンサ３は、車間制御電子制御装置（以下、「車間制御ＥＣＵ」）３０に接続され、その車間制御ＥＣＵ３０は、ＬＡＮ通信バスを介して、エンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」）３２、ブレーキ電子制御装置（以下、「ブレーキＥＣＵ」）３４などの各種ＥＣＵと接続されている。なお、各ＥＣＵは、いずれも周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を実施するためのバスコントローラを備えている。
【００２９】
レーダセンサ３は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信することにより、各種物体（先行車両，路側物，障害物等）を認識し、これらの認識結果に基づいて、自車両の前方を走行する先行車両に関するターゲット情報や、当該レーダセンサ３の状態を示すダイアグ情報を作成して、車間制御ＥＣＵ３０に送信する。なお、ターゲット情報には、先行車両との相対速度、及び先行車両の位置（距離，方位）が少なくとも含まれ、また、ダイアグ情報には、レーダ波の受信面の汚れに基づく検出性能の低下の有無を示す情報が少なくとも含まれている。
【００３０】
ブレーキＥＣＵ３４は、図示しないステアリングセンサ、ヨーレートセンサからの検出情報（操舵角、ヨーレート）に加え、図示しないＭ／Ｃ圧センサからの情報に基づいて判断したブレーキペダル状態を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０から目標加速度、ブレーキ要求等を受信し、これら受信した情報や判断したブレーキ状態に従って、ブレーキ油圧回路に備えられた増圧制御弁・減圧制御弁を開閉するブレーキアクチュエータを駆動することでブレーキ力を制御するように構成されている。
【００３１】
エンジンＥＣＵ３２は、図示しない車速センサ、スロットル開度センサ、アクセルペダル開度センサからの検出情報（車速、エンジン制御状態、アクセル操作状態）を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０からは目標加速度、フューエルカット要求等を受信し、これら受信した情報から特定される運転状態に応じて、内燃機関のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ等に対して駆動命令を出力することで、内燃機関の駆動力を制御するように構成されている。
【００３２】
車間制御ＥＣＵ３０は、レーダセンサ３からターゲット情報，ダイアグ情報、エンジンＥＣＵ３２から車速やエンジン制御状態、ブレーキＥＣＵ３４から操舵角、ヨーレート、ブレーキ制御状態等を受信する。また、車間制御ＥＣＵ３０は、図示しないクルーズコントロールスイッチ，目標車間設定スイッチなどによる設定値、及びレーダセンサ３から受信したターゲット情報に基づいて、先行車両との車間距離を適切な距離に調節するための制御指令として、エンジンＥＣＵ３２に対しては、目標加速度、フューエルカット要求等を送信し、ブレーキＥＣＵ３４に対しては、目標加速度、ブレーキ要求等を送信する。また、レーダセンサ３から受信したダイアグ情報に、検出性能が低下していることが示されている場合は、レーダセンサ３からのターゲット情報の使用を禁止又は制限する処理を実行する。
［レーダセンサの外観］
ここで図２は、レーダセンサ３の外観図である。
【００３３】
図２に示すように、レーダセンサ３は回路素子を収納する開口部位を有した箱状の筐体３ａと、筐体３ａの開口部位を覆うように設置され、レーダ波を送受信するアンテナが配列されたアンテナ基板３ｂと、レーダ波を透過する樹脂で形成され、アンテナ基板３ｂを被覆するようにして筐体３ａに取り付けられるレドーム３ｃとを備えている。なお、図２は、レドーム３ｃを取り外した状態を示し、筐体３ａ，アンテナ基板３ｂの部分が斜視図、レドーム３ｃの部分が平面図である。
【００３４】
そして、レーダセンサ３は、フロントバンパ等の車室外に、レドーム３ｃの取付面（即ち、レーダ波の送受信面）をレーダ波の放射方向に向けた状態で取り付けられる。
［レーダセンサの詳細構成］
ここで、レーダセンサ３の詳細構成について説明する。
【００３５】
レーダセンサ３は、図１に示すように、時間に対して周波数が直線的に増加する上り区間、および周波数が直線的に減少する下り区間を有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する発振器１０と、発振器１０が生成する高周波信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４と、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する送信アンテナ１６と、レーダ波を受信するｎ個の受信アンテナからなる受信アンテナ部２０とを備えている。
【００３６】
また、レーダセンサ３は、受信アンテナ部２０を構成するアンテナのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナからの受信信号Ｓｒを後段に供給する受信スイッチ２１と、受信スイッチ２１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された受信信号Ｓｒおよびローカル信号Ｌを混合してビート信号ＢＴを生成するミキサ２３と、ミキサ２３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２５と、発振器１０の起動，停止やＡ／Ｄ変換器２５を介したビート信号ＢＴのサンプリングを制御すると共に、そのサンプリングデータを用いた信号処理（ターゲット情報，ダイアグ情報の生成）や、車間制御ＥＣＵ３０との通信を行い、信号処理に必要な情報や信号処理の結果として得られる情報を送受信する処理などを実行する信号処理部２６とを備えている。
【００３７】
なお、受信アンテナ部２０を構成する各アンテナは、それぞれ受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎに割り当てられるものとする。
また、信号処理部２６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、さらにＡ／Ｄ変換器２５を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを実行するための演算処理装置（例えばＤＳＰ）等を備えている。
［レーダセンサの動作概要］
このように構成されたレーダセンサ３では、信号処理部２６からの指令に従って発振器１０が起動すると、その発振器１０が生成し、増幅器１２が増幅した高周波信号を、分配器１４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓおよびローカル信号Ｌを生成し、このうち送信信号Ｓｓは、送信アンテナ１６を介してレーダ波として送出される。
【００３８】
そして、送信アンテナ１６から送出され物体に反射して戻ってきた反射波は、受信アンテナ部２０を構成する全ての受信アンテナにて受信され、受信スイッチ２１によって選択されている受信チャンネルＣＨｉ（ｉ＝１〜ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器２２で増幅されたあとミキサ２３に供給される。
【００３９】
すると、ミキサ２３では、この受信信号Ｓｒに分配器１４からのローカル信号Ｌを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。このビート信号ＢＴは、フィルタ２４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器２５にてサンプリングされ、信号処理部２６に取り込まれる。
【００４０】
なお、受信スイッチ２１は、上り区間及び下り区間からなるレーダ波の一変調区間の間に、すべての受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎが所定の回（例えば５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器２５は、この切り替えのタイミングに同期してサンプリングを行う。つまり、レーダ波の一変調区間の間に、各受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。
【００４１】
そして、レーダセンサ３の信号処理部２６では、図３に示すように、予め設定された測定周期（本実施形態では１００ｍｓ）毎に、三変調区間分のレーダ送信を実行し、その３つの変調区間のそれぞれで得られるサンプリングデータに基づいて、ターゲット情報の生成に必要な情報の収集や受信面の汚れの判定を行う周期処理を実行する。
［周期処理］
ここで信号処理部２６が実行する周期処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４２】
本処理が起動すると、まずＳ１１０では、蓄積されたサンプリングデータを、変調区間毎に分離すると共に、各変調区間毎のサンプリングデータを、更に各受信チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎に分離し、その分離したサンプリングデータ毎にデシメーションフィルタを作用させる。
【００４３】
つまり、多重化されたサンプリングデータのサンプリングレートは、一つの受信チャンネルでのサンプリングレートのｎ倍になっており、この多重化されたサンプリングデータを個々の受信チャンネル毎に分離する操作は、オーバサンプリングされたサンプリングデータを間引きする操作に相当するため、デシメーションフィルタが必要となる。
【００４４】
Ｓ１２０では、変調区間毎かつ受信チャンネル毎かつ上り/下り区間毎にＦＦＴ処理（以下「距離ＦＦＴ」ともいう）を実行して、それぞれの周波数スペクトラムを求める。
Ｓ１３０では、各周波数スペクトラムについて、予め設定された第１ピーク抽出用閾値（本実施形態では５ｄＢ）を用いて、周波数スペクトラム上のピークを抽出して、その信号成分（周波数，電力値）を特定し、Ｓ１４０では、Ｓ１３０にて抽出されたピークのうち、過去のピークの抽出結果（履歴）からの予測値と一致するピーク、即ち、履歴接続のあるピークを抽出する。なお、Ｓ１３０，Ｓ１４０での抽出結果は、ターゲット情報を生成するために別途実行される周知の物体認識処理にて使用される。
【００４５】
Ｓ１５０では、Ｓ１３０にてピーク抽出閾値によって抽出されたピークを対象として、装置自体の特性によって生じる受信チャンネル間の受信レベル（電力値）差を補正する処理を実行する。なお、この補正には、予め用意された実測値が用いられ、その実測値を検出された電力値に加える（又は乗じる）ことで行われる。
【００４６】
Ｓ１６０では、電力値が補正されたピーク信号成分を用いて、受信面の汚れの有無を判定する部分汚れ検出処理を実行し、Ｓ１７０では、同じく電力値が補正されたピーク信号成分を用いて方位演算を実行して、本処理を終了する。
【００４７】
なお、方位演算は、例えば、同じ周波数を有するピーク信号成分を各受信チャンネルから集めてＦＦＴ処理（以下「方位ＦＦＴ」ともいう）を実行する周知のものである。
［部分汚れ判定処理］
次に、先のＳ１６０で実行する部分汚れ判定処理の詳細を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４８】
本処理では、まずＳ２１０にて、予め設定された監視対象周波数領域から、予め設定された第２ピーク抽出閾値以上の信号レベルを有する監視対象ピークを抽出する。なお、第２ピーク抽出閾値は、Ｓ１３０にて使用する第１ピーク抽出閾値以上の値に設定される。また、監視対象周波数領域は、距離２０〜８０ｍに対応する周波数領域とする。
【００４９】
Ｓ２２０では、Ｓ２１０にて監視対象ピークが抽出されたか否かを判断し、抽出されていなければ、そのまま本処理を終了し、抽出されていればＳ２３０に進む。
Ｓ２３０では、変調区間毎かつ受信チャンネル毎に、抽出した各監視対象ピークの電力値を算出する。なお、各変調区間には上り区間と下り区間とが存在するが、両区間の平均値またはいずれか一方の区間の値を用いる。
【００５０】
Ｓ２４０では、変調区間毎に、Ｓ２３０で算出した電力値が最大となる受信チャンネル（以下「最大チャンネル」という）と、最小となる受信チャンネル（以下「最小チャンネル」という）とを抽出する。
【００５１】
Ｓ２５０では、変調区間毎に、最大チャンネルに対する各受信チャンネルの電力値の偏差（以下「チャンネル偏差」という）を算出する。
Ｓ２６０では、変調区間毎に算出されたチャンネル偏差に基づいて、各受信チャンネルに対応付けられた前判定カウンタの値（前判定値）ＣＰを更新する前判定値更新処理を実行する。
【００５２】
この前判定値更新処理では、図６に示すように、まずＳ４１０にて、全て（即ち三つ）の変調区間でチャンネル偏差が候補閾値（本実施形態では、１１ｄＢｍ）以上となる受信チャンネル（以下「候補チャンネル」という）が存在するか否かを判断する。そして、候補チャンネルが一つも存在しなければ、そのままＳ４３０に進み、一方、候補チャンネルが一つでも存在すれば、Ｓ４２０にて、全ての候補チャンネルについて、その候補チャンネルに対応付けられた前判定カウンタのカウント値である前判定値ＣＰをインクリメントしてＳ４３０に進む。
【００５３】
Ｓ４３０では、いずれかの変調区間でチャンネル偏差が、候補閾値以下の値に設定された非候補閾値（本実施形態では、９ｄＢｍ）未満となる受信チャンネル（以下「非候補チャンネル」という）が存在するか否かを判断する。そして、非候補チャンネルが一つも存在しなければ、そのまま本処理を終了し、非候補チャンネルが一つでも存在すれば、Ｓ４４０にて、全ての非候補チャンネルについて、その非候補チャンネルに対応付けられた前判定カウンタのカウント値である前判定値ＣＰをリセットして本処理を終了する。
【００５４】
つまり、前判定値更新処理により、候補チャンネルの前判定値ＣＰはインクリメントされ、非候補チャンネルの前判定値ＣＰはリセットされ、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値ＣＰはそのまま保持される。
【００５５】
図５に戻り、Ｓ２７０では、車速Ｖを取得し、続くＳ２８０では、取得した車速Ｖが下限車速Ｖth（本実施形態では１０ｋｍ／ｈ）以上、かつ受信チャンネルの中に前判定値ＣＰが予め設定された前判定閾値ＣＰth（本実施形態では１０）以上のものが存在するか否かを判断する。なお、前判定閾値ＣＰthは、第２ピーク抽出閾値を小さく設定した場合には、それに応じて大きな値に設定することが望ましい。
【００５６】
そして、Ｓ２８０にて肯定判断された場合は、Ｓ２９０にて、車速Ｖを用い（１）式に従って更新値Ｋを算出し、続くＳ３００では、その更新値Ｋを用い（２）式に従って汚れ判定カウンタのカウント値（汚れ判定値）ＣＤを更新する。
【００５７】
Ｋ＝Ｖ［ｋｍ／ｈ］／１０ （１）
ＣＤ←ＣＤ＋Ｋ （２）
Ｓ３１０では、汚れ判定値ＣＤが予め設定された汚れ判定閾値ＣＤth（本実施形態では１００）以上であるか否かを判断し、否定判断された場合は、そのまま本処理を終了し、肯定判断された場合は、Ｓ３２０に進み、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＮにして、本処理を終了する。
【００５８】
先のＳ２８０にて否定判断された場合は、Ｓ３３０に移行して、変調区間毎に、最大チャンネルと最小チャンネルとの間の電力偏差（以下「最大最小偏差」という）を算出する。 そして、Ｓ３４０では、全ての変調区間で最大最小偏差が予め設定された解除閾値（本実施形態では７ｄＢ）以下となっているか否かを判断し、否定判断された場合、即ち、最大最小偏差が解除閾値より大きい変調区間が一つでも存在する場合は、そのまま本処理を終了し、肯定判断された場合、即ち、全ての変調区間で最大最小偏差が解除閾値以下となっている場合は、Ｓ３５０に進み、汚れ判定値ＣＤをリセットし、続くＳ３６０にて、レーダ波の受信面に汚れが生じていることを表すダイアグ情報をＯＦＦにして、本処理を終了する。
［動作例］
ここで、図７は、汚れ判定処理によって、最大チャンネル，候補チャンネル，前判定値ＣＰ及び汚れ判定値ＣＤが変化する様子を、測定周期毎に例示した説明図である。
【００５９】
図７に示すように、前判定では、一つまたは複数の候補チャンネルが抽出されると、その候補チャンネルの前判定値ＣＰがそれぞれインクリメントされる。但し、図示しないが、非候補チャンネルが抽出されると、その非候補チャンネルの前判定値ＣＰはリセットされ、候補チャンネルでも非候補チャンネルでもない受信チャンネルの前判定値ＣＰはそのまま保持される。
【００６０】
そして、いずれかの受信チャンネルで前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth（＝１０）に達すると、汚れ判定値ＣＤのカウントを開始する（１０番目の測定周期参照）。
但し、図７では車速がＶ＝１００ｋｍ／ｈである場合、即ち、更新値がＫ＝１０である場合を示す。
【００６１】
汚れ判定値ＣＤは、前判定値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上である受信チャンネルが一つでも存在していれば、更新値Ｋによってカウントアップされる。
そして、汚れ判定値ＣＤが、汚れ判定閾値ＣＤth（＝１００）に達すると（１９番目の測定周期参照）、レーダ波の受信面に汚れが生じている（即ち、検出性能が低下している）ことを示すダイアグ情報をＯＮにする。
【００６２】
また、図示しないが、全変調区間で最大最初偏差が解除閾値以下となった場合は、直ちに、汚れ判定値ＣＤをリセットすると共に、ダイアグ情報をＯＦＦにする。
［効果］
以上説明したように、レーダセンサ３では、候補チャンネルの状態を監視（前判定値ＣＰのカウント）する前判定期間を設け、この前判定期間にて、候補チャンネルである状態が一定期間以上継続している受信チャンネルが検出された場合に、汚れ判定のための監視（汚れ判定値ＣＤのカウント）を開始するようにされている。
【００６３】
しかも、レーダセンサ３では、測定周期の間に複数の変調区間を設け、各変調区間で算出されたチャンネル偏差が全て候補閾値以上となる受信チャンネルを候補チャンネルとすると共に、前判定期間では、受信チャンネル毎に前判定値ＣＰをカウントするようにされている。
【００６４】
従って、レーダセンサ３によれば、何等かの原因で一時的に受信強度が低下しているだけの受信チャンネルが候補チャンネルで有り続けること、更には、汚れ判定値ＣＤのカウントが開始されてしまうことを防止でき、その結果、マルチパス等の影響による一時的な受信強度の低下を、受信面の汚れであると誤判定してしまうことを防止できる。
【００６５】
また、レーダセンサ３によれば、汚れ判定値ＣＤのカウントを、一つの受信チャンネルに固定するのではなく、前判定閾値ＣＰが前判定閾値ＣＰth以上となる受信チャンネルが一つでも存在する限り継続してカウントしているため、受信面上で汚れが移動しているような場合でも、これを確実に汚れとして判定することができる。
【００６６】
更に、レーダセンサ３によれば、チャンネル偏差に基づいて複数の候補チャンネルを同時に抽出して監視しているため、受信面の汚れによる継続的な受信強度の低下と、マルチパス等による一時的な受信強度の低下とが同時に生じている場合でも、受信面の汚れの影響による受信強度の低下を見落とすことなく確実に監視することができ、汚れ判定の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
また、レーダセンサ３によれば、当該レーダセンサ３を搭載する車両の車速Ｖが早いほど大きな値となる更新値Ｋによって、汚れ判定値ＣＤを更新するようにされているため、車速が早いほど、汚れであると判定されるまでの時間が短縮され、受信面の汚れを効率良く判定することができる。
【００６８】
また更に、レーダセンサ３では、当該レーダセンサを搭載する車両の車速Ｖが予め設定された下限車速Ｖth未満である場合に、汚れ判定値ＣＤの更新を行わないようにされているため、低速走行時（特に停車時）に、マルチパスの影響で誤判定が生じることを防止できる。
【００６９】
また、レーダセンサ３では、受信チャンネル毎に受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、監視対象周波数領域内に存在し、且つ、第２ピーク閾値を超える電力値を有した監視対象ピークの電力値を比較することによって、最大チャンネル，最小チャンネルを抽出するようにされている。従って、レーダセンサ３によれば、チャンネル偏差を精度よく求めることができ、判定の信頼性をより向上させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、変調区間毎に一つのピークについてチャンネル偏差や最大最小偏差を求めているが、変調区間毎に複数のピークについてチャンネル偏差や最大最小偏差を求めるように構成してもよい。
【００７１】
この場合、例えば、全ての変調区間で一つ以上の監視対象ピークが抽出され、且つ監視対象ピークのそれぞれについて算出されるチャンネル偏差が全て候補判定閾値以上となる受信チャンネルを候補チャンネル、少なくとも一つの変調区間で監視対象ピークが抽出され、且つ監視対象ピークのそれぞれについて算出されるチャンネル偏差が一つでも非候補判定閾値未満となるものが存在する受信チャンネルを非候補チャンネルとすればよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、測定周期の間に変調区間を３つ設けているが、３つに限るものではなく、４つ以上設けたり、１つ又は２つ設けたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】発明が適用された車両制御システムの構成を示すブロック図。
【図２】レーダセンサの外観図。
【図３】レーダ波の送信タイミングを示す説明図。
【図４】レーダセンサの信号処理部が実行する周期処理の内容を示すフローチャート。
【図５】周期処理中で実行する部分汚れ検出処理の詳細を示すフローチャート。
【図６】部分汚れ検出処理中で実行する前判定値更新処理の詳細を示すフローチャート。
【図７】汚れ判定処理によって、最大チャンネル，候補チャンネル，前判定値，汚れ判定値が変化する様子を、測定周期毎に例示した説明図
【符号の説明】
【００７４】
１…車両制御システム ３…レーダセンサ ３ａ…筐体 ３ｂ…アンテナ基板 ３ｃ…レドーム １０…発振器 １２…増幅器 １４…分配器 １６…送信アンテナ ２０…受信アンテナ部 ２１…受信スイッチ ２２…増幅器 ２３…ミキサ ２４…フィルタ ２５…Ａ／Ｄ変換器 ２６…信号処理部 ３０…車間制御ＥＣＵ ３２…エンジンＥＣＵ ３４…ブレーキＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信したレーダ波の反射波を、互いに異なるアンテナ素子で受信する複数の受信チャンネルを有したレーダセンサに用いられ、前記レーダ波を受信する受信面の汚れを判定する汚れ判定装置であって、
前記複数の受信チャンネルから受信信号が得られる毎に、前記受信チャンネルの中で前記受信信号の電力値が最大となるものを最大チャンネルとして抽出し、前記受信チャンネル毎に前記最大チャンネルとの電力値の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記受信チャンネルのうち、前記偏差算出手段にて算出されるチャンネル偏差が予め設定された候補閾値以上となるものを候補チャンネル、前記偏差が前記候補閾値以下の値に設定された非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとし、前記候補チャンネルに対応付けられた前判定値をインクリメントすると共に、前記非候補チャンネルに対応付けられた前判定値をリセットする前判定値カウント手段と、
前記受信チャンネルのうち、前記前判定値が予め設定された前判定閾値以上となるものが一つでも存在する場合は、汚れ判定値を予め設定された更新値だけ増加させる汚れ判定値カウント手段と、
前記汚れ判定値が予め設定された汚れ判定閾値以上になった場合に、前記レーダセンサの受信面が汚れていると判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする汚れ判定装置。
【請求項２】
前記偏差算出手段は、予め設定された測定周期の間に前記チャンネル偏差を複数回算出し、
前記前判定値カウント手段は、前記受信チャンネルのうち、前記測定周期の間に算出された前記チャンネル偏差が全て前記候補閾値以上となるものを前記候補チャンネル、前記チャンネル偏差が一つでも前記非候補閾値未満となるものを前記非候補チャンネルとすることを特徴とする請求項１に記載の汚れ判定装置。
【請求項３】
前記レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、該車速が早いほど大きな値となる前記更新値を算出する更新値算出手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚れ判定装置。
【請求項４】
前記レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、該車速が予め設定された下限車速未満である場合に、前記判定値カウント手段による前記汚れ判定値のカウントを禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の汚れ判定装置。
【請求項５】
前記偏差算出手段は、前記最大チャンネルを抽出する際には、前記受信チャンネル毎に前記受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、予め設定された周波数範囲内に存在し、且つ、予め設定されたピーク閾値を超えるピークの電力値を比較することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の汚れ判定装置。
【請求項１】
送信したレーダ波の反射波を、互いに異なるアンテナ素子で受信する複数の受信チャンネルを有したレーダセンサに用いられ、前記レーダ波を受信する受信面の汚れを判定する汚れ判定装置であって、
前記複数の受信チャンネルから受信信号が得られる毎に、前記受信チャンネルの中で前記受信信号の電力値が最大となるものを最大チャンネルとして抽出し、前記受信チャンネル毎に前記最大チャンネルとの電力値の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記受信チャンネルのうち、前記偏差算出手段にて算出されるチャンネル偏差が予め設定された候補閾値以上となるものを候補チャンネル、前記偏差が前記候補閾値以下の値に設定された非候補閾値未満となるものを非候補チャンネルとし、前記候補チャンネルに対応付けられた前判定値をインクリメントすると共に、前記非候補チャンネルに対応付けられた前判定値をリセットする前判定値カウント手段と、
前記受信チャンネルのうち、前記前判定値が予め設定された前判定閾値以上となるものが一つでも存在する場合は、汚れ判定値を予め設定された更新値だけ増加させる汚れ判定値カウント手段と、
前記汚れ判定値が予め設定された汚れ判定閾値以上になった場合に、前記レーダセンサの受信面が汚れていると判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする汚れ判定装置。
【請求項２】
前記偏差算出手段は、予め設定された測定周期の間に前記チャンネル偏差を複数回算出し、
前記前判定値カウント手段は、前記受信チャンネルのうち、前記測定周期の間に算出された前記チャンネル偏差が全て前記候補閾値以上となるものを前記候補チャンネル、前記チャンネル偏差が一つでも前記非候補閾値未満となるものを前記非候補チャンネルとすることを特徴とする請求項１に記載の汚れ判定装置。
【請求項３】
前記レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、該車速が早いほど大きな値となる前記更新値を算出する更新値算出手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚れ判定装置。
【請求項４】
前記レーダセンサを搭載する車両の車速を取得し、該車速が予め設定された下限車速未満である場合に、前記判定値カウント手段による前記汚れ判定値のカウントを禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の汚れ判定装置。
【請求項５】
前記偏差算出手段は、前記最大チャンネルを抽出する際には、前記受信チャンネル毎に前記受信信号の周波数スペクトルを算出した結果に基づき、予め設定された周波数範囲内に存在し、且つ、予め設定されたピーク閾値を超えるピークの電力値を比較することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の汚れ判定装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１９２４２２（Ｐ２００９−１９２４２２Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４７７０（Ｐ２００８−３４７７０）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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