車載用レーダ装置及び車載用レーダシステム
【課題】多周波変調異常を検出する機能を有する車載用レーダ装置を提供する。
【解決手段】２周波ＣＷ変調処理部１０１のように、送受信信号のＩＦ信号に位相差が発生するような変調処理方式と、ＦＭ変調処理部１０２のように、送受信信号から得られるドップラ周波数がターゲット距離に応じて変動するような特性を持つ変調方式を有し、前記位相差から算出されるターゲット距離と、前記ドップラ周波数の変動量から算出されるターゲット距離の差分が所定値以上になった場合、多周波変調処理が異常であると判断することができる。
【解決手段】２周波ＣＷ変調処理部１０１のように、送受信信号のＩＦ信号に位相差が発生するような変調処理方式と、ＦＭ変調処理部１０２のように、送受信信号から得られるドップラ周波数がターゲット距離に応じて変動するような特性を持つ変調方式を有し、前記位相差から算出されるターゲット距離と、前記ドップラ周波数の変動量から算出されるターゲット距離の差分が所定値以上になった場合、多周波変調処理が異常であると判断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載する車載用レーダ装置及び車載用レーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全運転支援システムとして、車間距離警報システム，アダプティブクルーズコントロールシステム，プリクラッシュシステム等が挙げられるが、上記システムを構築する際に、先行路上のターゲットまでの距離や相対速度等を計測する装置として、車載用レーダ装置がある。
【０００３】
この車載用レーダ装置に用いられる変調方式には様々なものがあるが、その一つに２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式がある（特許文献１）。２周波ＣＷ方式は、２つの周波数を交互に送信する変調方式である。これによって、受信信号から得られるＩＦ信号は、２つの周波数が混在する受信信号より生成されるので、各周波数によるＩＦ信号の間に位相差が発生する。この位相差は、ターゲットまでの距離に応じて一義的な値になっているので、位相差を検出することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。
【０００４】
また、車載用レーダ装置で用いられる別の変調方式として、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式（特許文献２）や、ＳｔｅｐＦＭ（Step Frequency Modulated）方式等のＦＭ変調方式がある。ＦＭ変調方式では、周波数を時間軸上で直線的に増減させるような変調を信号にかけて、同信号を送信させている。ここで、送信信号がターゲットで反射し、その反射信号を受信するまでの間に伝播往復時間がある。これにより、送受信信号の間には時間軸上で周波数シフトが発生する。この周波数シフト量は伝播往復時間に対応するので、ターゲットまでの距離に対しても一義的に決まる値になる。よって、ＦＭ変調方式では、周波数シフト量からターゲットまでの距離を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２５３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２周波ＣＷ方式において、２つの周波数を切り替える機構に異常が発生し、周波数切り替えが実行されなくなった場合、ＩＦ信号における位相差が発生されなくなるため、ターゲットまでの距離を演算することができなくなる。
【０００７】
車間距離警報システム等の安全運転支援システムでは、ターゲットまでの距離や相対速度の情報を元に制御しているので、その異常が発生すると、システムの信頼性を維持することが困難となる。
【０００８】
本発明の目的は、複数の周波数変調方式を切り替える周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車載用レーダ装置は、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、切り替えられた複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、発振部で生成された送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、変調方式によって異なる距離算出方法を有し、ビート信号の変調方式に対応する距離算出方法に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、距離算出部によって異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行う異常判定処理部と、を有する構成とする。
【００１０】
また、本発明の車載用レーダ装置を用いた車載用レーダシステムは、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、切り替えられた複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、発振部で生成された送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、変調方式によって異なる距離算出方法を有し、ビート信号の変調方式に対応する距離算出方法に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有する車載用レーダ装置と、距離算出部によって異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行い、変調異常判定の結果、異常と判定された場合は変調異常発生情報を出力する異常判定処理部を有する処理装置と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
複数の周波数変調方式を切り替える周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る車載用レーダ装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の車載用レーダ装置の２周波ＣＷ方式とＦＭ変調方式を使用した場合の周波数変調波形を示す図である。
【図３】２周波ＣＷ方式における送受信信号の周波数変調波形及び位相波形を示す図である。
【図４】２周波ＣＷ方式において２周波変調が異常になった場合の送受信信号の周波数波形及び位相波形を示す図である。
【図５】ＦＭ変調方式における波形を示す図である。
【図６】２周波ＣＷ方式及びＦＭ変調方式におけるＦＦＴスペクトラムを示す図である。
【図７】本発明に係る車載用レーダ装置の信号処理部及び異常判定処理部のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の車載用レーダ装置の変調方式として、２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合の一例の周波数波形を示す図である。
【図９】本発明の車載用レーダ装置の変調方式として、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合の一例の周波数波形を示す図である。
【図１０】本発明に係る車載用レーダシステムのブロック構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に関する実施例を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
本発明の車載用レーダ装置１は、ターゲットまでの距離算出手段を複数持つことで、周波数切替処理部の異常を検出することを特徴とする。
【００１５】
本発明を実現する車載用レーダ装置１のうち代表的な一つは、電波変調の方式として、２周波ＣＷ方式と、時間経過とともに周波数が増加または減少するＦＭ変調方式と、がある。２周波ＣＷ方式では、送受信信号の各周波数のＩＦ信号から得られる位相差よりターゲットまでの距離を算出する手段を有し、ＦＭ変調方式では、ターゲットの距離に応じたドップラ周波数のシフト量から、ターゲットまでの距離を算出する手段を有していることを特徴とする。
【００１６】
２周波ＣＷ方式におけるＩＦ信号の位相差は、ターゲットまでの距離に応じて変化するので、位相差を検出することで距離に換算することが可能となる。２周波ＣＷ方式は、図３（ａ）のように、２つの周波数を交互に送信する変調方式である。これによって、受信信号から得られるＩＦ信号は図３（ｂ）のようになる。ここでＩＦ信号は、２つの周波数が混在する受信信号より生成されるので、各周波数によるＩＦ信号の間に位相差が発生する。この位相差は、ターゲットまでの距離に応じて一義的な値になっているので、位相差を検出することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。
【００１７】
しかし、２周波変調の切り替えがされない異常が発生した場合、２周波の各周波数間のＩＦ信号が同位相になるので位相差が発生しなくなり、その結果、距離を算出できなくなる。
【００１８】
その一方で、ＦＭ変調方式では、送信信号と受信信号の周波数差によって生成されるビート信号の周波数が、送受信間の伝播往復時間に応じて変化する特性を利用することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。２周波ＣＷ方式のように、固定の周波数を切り替えるような変調方式では、ビート信号の周波数は、ターゲットの相対速度に応じた周波数に発生する。ＦＭ変調方式の信号波形の一例を図４に示す。図５のようにＦＭ変調方式では、周波数を時間軸上で直線的に増減させるような変調を信号にかけて、同信号を送信させている。ここで、送信信号がターゲットで反射し、その反射信号を受信するまでの間に伝播往復時間がある。これにより、送受信信号の間には時間軸上で周波数シフトが発生する。この周波数シフト量は伝播往復時間に対応するので、ターゲットまでの距離に対しても一義的に決まる値になる。よって、ＦＭ変調方式では、周波数シフト量からターゲットまでの距離を算出することができる。
【００１９】
しかし、ＦＭ−ＣＷ方式やＳｔｅｐＦＭ方式のようなＦＭ変調方式では、ある一定の周期で周波数が掃引されているので、送受信間の伝播往復時間が変化すると、送受信信号間の周波数のシフト量も変化する。伝播往復時間は距離に換算できるので、周波数のシフト量と距離を相関付けることができる。
【００２０】
ここで周波数のシフト量は、シフト量が無い２周波ＣＷ方式のドップラ周波数と、シフト量が発生するＦＭ変調方式のビート周波数の差分から算出することが可能である。これより、２つ変調方式の周波数の差分から、距離を算出することができる。
【００２１】
ここで、２周波変調異常で位相差による算出距離が異常値になっている一方、周波数の差分からの算出距離は、２周波変調異常によらず算出可能であるので、両者の算出距離の差分を確認することで、２周波変調異常の有無を検出することが可能となる。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例に関する車載用レーダ装置１のブロック構成図である。なお、本実施例では、複数の送信周波数の変調方式のうち、第１の変調方式として２周波ＣＷ方式を使用し、第２の変調方式としてＦＭ変調方式を使用する。即ち、図２のように、２周波ＣＷ方式とＦＭ変調方式を交互に繰り返すような周波数変調を使用する。なお、これらの変調方式は、測定対象物であるターゲットまでの距離算出方法が異なる。本実施例では、２周波ＣＷ方式は、第１の距離算出方法として位相差から距離を算出し、ＦＭ変調方式は、第２の距離算出方法として、周波数差から距離を算出する。
【００２３】
車載用レーダ装置１は、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部１００と、変調切替処理部１００で切り替えられた、複数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部（第１の変調処理部である２周波ＣＷ変調処理部１０１、第２の変調処理部であるＦＭ変調処理部１０２）と、２周波ＣＷ変調処理部１０１又はＦＭ変調処理部１０２から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する電圧制御型発振器１０３と、電圧制御型発振器１０３で生成された送信信号を送信する送信部である送信アンテナ１０４と、送信信号が測定対象物であるターゲットに反射して生成された受信信号を受信する受信部である受信アンテナ１０５と、送信信号と受信信号を混合、つまりミキシングされ、ビート信号を生成するミキサ１０６と、復調処理部１０７と、Ａ／Ｄ変換部１０８と、信号処理部１０９と、異常判定処理部１１０と、を備え、更に外に報知装置１１１を備えている。
【００２４】
変調切替処理部１００によって、２周波ＣＷ変調が選択された場合、２周波ＣＷ変調処理部１０１は、変調電圧を生成して電圧制御型発振器１０３に出力し、電圧制御型発振器１０３では、図３（ａ）のように、一定時間間隔で、周波数ｆ１または周波数ｆ２に交互に変調された送信信号Ｔｘを生成する。送信アンテナ１０４に入力された送信信号は、送信電波として空間中に放射され、ターゲットに反射することで、受信電波として受信アンテナ１０５にて受信され、図３（ａ）の受信信号Ｒｘが得られる。
【００２５】
ミキサ１０６において、送信信号Ｔｘと受信信号Ｒｘとがミキシングされ、ビート信号が生成される。
【００２６】
生成されたビート信号は、復調処理部１０７にて復調処理をされ、Ａ／Ｄ変換部１０８にてデジタル信号に変換される。
【００２７】
変換されたデジタル信号は、信号処理部１０９に入力される。信号処理部１０９では、後述の流れで演算処理がなされ、ターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号のドップラ周波数、等が求まる。
【００２８】
また、変調切替処理部１００によって、ＦＭ変調方式が選択された場合、ＦＭ変調処理部１０２は、変調電圧を生成して電圧制御型発振器１０３に出力し、電圧制御型発振器１０３では、図５のように、ＦＭ変調周期ＴＦＭ毎にΔＦの差分がある２つの周波数帯を切り替えつつ、徐々に周波数が減少していくような送信信号Ｔｘを生成する。
【００２９】
その後、２周波ＣＷ変調の場合と同様に、送信信号Ｔｘは送信アンテナ１０４で放射し、ターゲットからの反射信号を受信アンテナ１０５で受信した後、ミキサ１０６，復調処理部１０７，Ａ／Ｄ変換部１０８を経て、信号処理部１０９においてターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号の周波数、等が求まる。
【００３０】
以上処理を経て、２周波ＣＷ変調波によって算出された、ターゲットまでの距離と、ビート信号のドップラ周波数、およびＦＭ変調波によって算出された、ターゲットまでの距離と、ビート信号のドップラ周波数と、の情報を異常判定処理部１１０に入力し、後述の流れで、変調に異常があるか判断する。変調に異常があると判断された場合、異常判定処理部１１０は報知装置１１１に変調異常発生情報を出力する。
【００３１】
報知装置１１１に変調異常発生情報が入力された場合、運転者に異常が発生している旨を警告する。警告方法として、ＬＥＤ等のディスプレイ表示や、ビープ音などの警告音が挙げられる。
【００３２】
なお、上記は、車載用レーザ装置１に異常判定処理部１１０を設けた構成としたが、この異常判定処理部１１０を例えば、図１０に示すように、車両側の処理装置３００であるＥＣＵ等に搭載した車載用レーザシステムの構成としても良い。
【００３３】
次に、２周波ＣＷ変調処理における２周波変調に異常が発生した場合の影響について説明する。
【００３４】
２周波ＣＷ変調の受信波を受信した時に、復調処理部１０７によって生成されるＩＦ信号は、図３（ｂ）のような波形を示す。２周波ＣＷ変調において、図３（ａ）のように、ｆ１，ｆ２という２つの周波数を切り替えて送信信号が生成された場合、そのＩＦ信号は図３（ｂ）のように、２つの周波数の間には、距離に応じた位相差が発生する。この位相差を計測することで、ターゲットまでの距離を数式１で算出することができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
ＲCWはターゲット距離、ｃは光速、Δｆはｆ１とｆ２の周波数差、φはΔｆに起因する位相差を表す。
【００３７】
ここで、２周波ＣＷ変調処理において異常が発生し、ｆ１，ｆ２の２つの周波数の切り替えが実行されなくなった場合、送信信号Ｔｘ、および受信信号Ｒｘは、図４（ａ）のように、周波数変調がされていない信号となってしまう。その結果、図４（ｂ）のように、ＩＦ信号において位相差が発生しない状態となり、ターゲットまでの距離を数式１から算出できなくなる。
【００３８】
次に、ビート信号の周波数の差分から、ターゲット距離を算出方法について説明する。
【００３９】
ＦＭ変調方式では、図５のような送信信号Ｔｘが生成され、ターゲットからの反射波を受信すると、受信信号Ｒｘが得られる。ＦＭ変調方式は、時間に応じて周波数を徐々に変化させているので、ターゲットまでの距離が変われば、送受信信号間の伝播往復時間も変動する。これにより、送受信信号間の周波数差は、ドップラシフトｆdのみでなく、伝播往復時間τによる周波数変動量ΔｆRも加味される。
【００４０】
ここで、信号処理部１０９においてＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理されて得られるＦＦＴスペクトラムを表すと、図６のようになる。２周波ＣＷ変調のように、時間に応じて徐々に周波数が変化しない場合、ＦＦＴスペクトラムは図６（ａ）のように、周波数ｆdにピーク信号が発生する。しかし、ＦＭ変調のように、時間に応じて周波数が変化している場合、送受信信号間の周波数差は図５のようにΔｆR＋ｆdだけあるので、ＦＦＴスペクトラムのピーク信号は、図６（ｂ）のように、周波数：ΔｆR＋ｆdに発生する。つまり、ＦＭ変調時のＦＦＴスペクトラムのピーク信号は、２周波ＣＷ変調時のピーク信号よりΔｆRだけシフトされた周波数に発生する。
【００４１】
このΔｆRは、ターゲットまでの距離によって一義的に決まるものなので、ターゲットまでの距離は、ΔｆRより算出することができる。ここで、ΔｆRは数式２で表すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、ＴFMは時間に応じて周波数が変化するＦＭ変調周期、ΔＲampはＴFMの間の周波数変化量、τは送信信号を送信してから、受信信号を受信するまでの伝播往復時間を意味する。
【００４４】
また、伝播往復時間τは、数式３のようになる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ここで、ｃは光速、Ｒはターゲットまでの距離を意味する。
【００４７】
よって、数式２，数式３より、ターゲットまでの距離Ｒは、数式４のように表すことができる。
【００４８】
【数４】
【００４９】
ΔｆRは、２周波ＣＷ変調時のドップラ周波数と、ＦＭ変調時のビート周波数の差分を取ることで導出できるので、数式４でターゲットまでの距離を算出可能となる。
【００５０】
以上のような距離算出方式から、２周波ＣＷ変調異常を判定する処理手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
信号処理部１０９では、まずビート信号に対してステップ２００のフーリエ変換手段であるＦＦＴ処理を実行する。つまりビート信号にフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換スペクトラムを得る。次にステップ２０１の変調方式判断手段である変調方式判断処理において、入力されたビート信号が２周波ＣＷ変調波かＦＭ変調波か、変調方式を判断する。次に、距離算出手段によって、判断された変調方式の距離計算方法にて、フーリエ変換スペクトラムから測定対象物までの距離を算出する。具体的には、２周波ＣＷ変調波と判断された場合は、ステップ２０２の２周波ＣＷ物理値変換処理において、ＦＦＴ処理で得られるＦＦＴスペクトラムからターゲット情報の物理値に変換する。ＦＭ変調波と判断された場合は、ステップ２０３のＦＭ変調物理値変換処理において、ＦＦＴ処理で得られるＦＦＴスペクトラムからターゲット情報の物理値に変換する。以上で算出された物理値をもって、２周波変調異常判定を行う。なお、ここでの物理値とは、上述したターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号のドップラ周波数、等である。
【００５２】
異常判定処理部１１０では、信号処理部１０９から得られる、２周波ＣＷ変調波およびＦＭ変調波における、それぞれのビート信号の周波数の差分ΔｆRをステップ２０４で算出する。
【００５３】
ステップ２０４で算出されたΔｆRを用いて、数式４より、ターゲット距離をステップ２０５で算出する。
【００５４】
一方、信号処理部１０９の物理値変換処理において、位相差を用いてターゲット距離が算出されるので、その位相差から算出した距離と、ステップ２０５における、周波数差から算出した距離の差分をステップ２０６において算出する。
【００５５】
ここで、２周波変調に異常がなかった場合、位相差から算出される距離は正しく求められるので、ステップ２０６で算出される距離差は小さくなる。しかし、２周波変調に異常が発生して位相差が異常値になった場合、位相差から算出される距離値は変動してしまうので、ステップ２０６の距離差の値は大きくなる。
【００５６】
よって、この距離差の値を確認することで、２周波変調異常を判定することができる。すなわち、ステップ２０７において、位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上だった場合、２周波変調異常と判断し、ステップ２０８においてエラー判定処理を行う。また、その距離の差分が所定値以下だった場合は正常と判断し、エラー判定処理を実行しない。
【００５７】
ここで、ステップ２０７における所定値は、位相差から算出した距離、および周波数差から算出した距離の算出精度を勘案して、予め導出される値であり、レーダのハード仕様によって異なるが、ここでは１９.８〔ｍ〕とする。
【００５８】
ステップ２０８にてエラー判定処理が実行された場合、報知装置１１１に異常発生警告信号を出力し、報知装置１１１によって、運転者に異常発生状態にあることを報知する。なお、エラー判定処理が実行されない場合は、異常発生警告信号が出力されないようにする。
【００５９】
一方で、ＦＭ変調に異常が発生した場合においても、その異常を検出することができる。ＦＭ変調に異常が発生した場合、伝播往復時間τによる周波数変動量ΔｆRが変動し、ステップ２０５で演算される、周波数差から算出した距離に誤差が生じる。その結果、ステップ２０７における位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上となり、ステップ２０８においてエラー判定される。よって、ＦＭ変調異常においても、検出が可能となる。
【００６０】
このような構成により、複数の周波数を切り替える変調処理において異常が発生し、複数の周波数間の位相差を用いてターゲット距離を算出できなくなっている状態を精度良く検出し、より信頼性の高い安全運転システムを提供できる車載用レーダ装置を提供することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施例のみに限らず、変調方式として、２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合や、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合でも実現可能である。
【００６２】
２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合、一例として図８のような周波数波形が挙げられる。ここで、ＳｔｅｐＦＭ方式とは、図８のＳｔｅｐＦＭ変調の周波数波形のように、時間に応じて段階的に周波数を減少または増加させる変調方式のことである。
【００６３】
図１の上記実施例のブロック構成において、ＦＭ変調処理部１０２の箇所に、ＳｔｅｐＦＭ変調処理部を代わりに設けることで、上記実施例と同じ手法を実現することができる。
【００６４】
また、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合、一例として図９のような周波数波形が挙げられる。
【００６５】
図１の上記実施例のブロック構成において、２周波ＣＷ変調処理部１０１およびＦＭ変調処理部１０２の箇所で、ＳｔｅｐＦＭ変調処理部およびＣＷ変調処理部を代わりに設けることで、上記実施例と同じ手法を実現することができる。
【００６６】
このように図８，図９のような変調方式の組み合わせでも、位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上だった場合、２周波変調異常やＦＭ変調異常と判断し、ステップ２０８においてエラー判定処理を行い、異常判定をすることができ、変調処理における周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００ 変調切替処理部
１０１ ２周波ＣＷ変調処理部
１０２ ＦＭ変調処理部
１０３ 電圧制御型発振器
１０４ 送信アンテナ
１０５ 受信アンテナ
１０６ ミキサ
１０７ 復調処理部
１０８ Ａ／Ｄ変換部
１０９ 信号処理部
１１０ 異常判定処理部
１１１ 報知装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載する車載用レーダ装置及び車載用レーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全運転支援システムとして、車間距離警報システム，アダプティブクルーズコントロールシステム，プリクラッシュシステム等が挙げられるが、上記システムを構築する際に、先行路上のターゲットまでの距離や相対速度等を計測する装置として、車載用レーダ装置がある。
【０００３】
この車載用レーダ装置に用いられる変調方式には様々なものがあるが、その一つに２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式がある（特許文献１）。２周波ＣＷ方式は、２つの周波数を交互に送信する変調方式である。これによって、受信信号から得られるＩＦ信号は、２つの周波数が混在する受信信号より生成されるので、各周波数によるＩＦ信号の間に位相差が発生する。この位相差は、ターゲットまでの距離に応じて一義的な値になっているので、位相差を検出することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。
【０００４】
また、車載用レーダ装置で用いられる別の変調方式として、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式（特許文献２）や、ＳｔｅｐＦＭ（Step Frequency Modulated）方式等のＦＭ変調方式がある。ＦＭ変調方式では、周波数を時間軸上で直線的に増減させるような変調を信号にかけて、同信号を送信させている。ここで、送信信号がターゲットで反射し、その反射信号を受信するまでの間に伝播往復時間がある。これにより、送受信信号の間には時間軸上で周波数シフトが発生する。この周波数シフト量は伝播往復時間に対応するので、ターゲットまでの距離に対しても一義的に決まる値になる。よって、ＦＭ変調方式では、周波数シフト量からターゲットまでの距離を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２５３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２周波ＣＷ方式において、２つの周波数を切り替える機構に異常が発生し、周波数切り替えが実行されなくなった場合、ＩＦ信号における位相差が発生されなくなるため、ターゲットまでの距離を演算することができなくなる。
【０００７】
車間距離警報システム等の安全運転支援システムでは、ターゲットまでの距離や相対速度の情報を元に制御しているので、その異常が発生すると、システムの信頼性を維持することが困難となる。
【０００８】
本発明の目的は、複数の周波数変調方式を切り替える周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車載用レーダ装置は、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、切り替えられた複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、発振部で生成された送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、変調方式によって異なる距離算出方法を有し、ビート信号の変調方式に対応する距離算出方法に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、距離算出部によって異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行う異常判定処理部と、を有する構成とする。
【００１０】
また、本発明の車載用レーダ装置を用いた車載用レーダシステムは、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、切り替えられた複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、発振部で生成された送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、送信信号と受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、変調方式によって異なる距離算出方法を有し、ビート信号の変調方式に対応する距離算出方法に基づいて測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有する車載用レーダ装置と、距離算出部によって異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行い、変調異常判定の結果、異常と判定された場合は変調異常発生情報を出力する異常判定処理部を有する処理装置と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
複数の周波数変調方式を切り替える周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る車載用レーダ装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の車載用レーダ装置の２周波ＣＷ方式とＦＭ変調方式を使用した場合の周波数変調波形を示す図である。
【図３】２周波ＣＷ方式における送受信信号の周波数変調波形及び位相波形を示す図である。
【図４】２周波ＣＷ方式において２周波変調が異常になった場合の送受信信号の周波数波形及び位相波形を示す図である。
【図５】ＦＭ変調方式における波形を示す図である。
【図６】２周波ＣＷ方式及びＦＭ変調方式におけるＦＦＴスペクトラムを示す図である。
【図７】本発明に係る車載用レーダ装置の信号処理部及び異常判定処理部のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の車載用レーダ装置の変調方式として、２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合の一例の周波数波形を示す図である。
【図９】本発明の車載用レーダ装置の変調方式として、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合の一例の周波数波形を示す図である。
【図１０】本発明に係る車載用レーダシステムのブロック構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に関する実施例を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
本発明の車載用レーダ装置１は、ターゲットまでの距離算出手段を複数持つことで、周波数切替処理部の異常を検出することを特徴とする。
【００１５】
本発明を実現する車載用レーダ装置１のうち代表的な一つは、電波変調の方式として、２周波ＣＷ方式と、時間経過とともに周波数が増加または減少するＦＭ変調方式と、がある。２周波ＣＷ方式では、送受信信号の各周波数のＩＦ信号から得られる位相差よりターゲットまでの距離を算出する手段を有し、ＦＭ変調方式では、ターゲットの距離に応じたドップラ周波数のシフト量から、ターゲットまでの距離を算出する手段を有していることを特徴とする。
【００１６】
２周波ＣＷ方式におけるＩＦ信号の位相差は、ターゲットまでの距離に応じて変化するので、位相差を検出することで距離に換算することが可能となる。２周波ＣＷ方式は、図３（ａ）のように、２つの周波数を交互に送信する変調方式である。これによって、受信信号から得られるＩＦ信号は図３（ｂ）のようになる。ここでＩＦ信号は、２つの周波数が混在する受信信号より生成されるので、各周波数によるＩＦ信号の間に位相差が発生する。この位相差は、ターゲットまでの距離に応じて一義的な値になっているので、位相差を検出することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。
【００１７】
しかし、２周波変調の切り替えがされない異常が発生した場合、２周波の各周波数間のＩＦ信号が同位相になるので位相差が発生しなくなり、その結果、距離を算出できなくなる。
【００１８】
その一方で、ＦＭ変調方式では、送信信号と受信信号の周波数差によって生成されるビート信号の周波数が、送受信間の伝播往復時間に応じて変化する特性を利用することで、ターゲットまでの距離を算出することができる。２周波ＣＷ方式のように、固定の周波数を切り替えるような変調方式では、ビート信号の周波数は、ターゲットの相対速度に応じた周波数に発生する。ＦＭ変調方式の信号波形の一例を図４に示す。図５のようにＦＭ変調方式では、周波数を時間軸上で直線的に増減させるような変調を信号にかけて、同信号を送信させている。ここで、送信信号がターゲットで反射し、その反射信号を受信するまでの間に伝播往復時間がある。これにより、送受信信号の間には時間軸上で周波数シフトが発生する。この周波数シフト量は伝播往復時間に対応するので、ターゲットまでの距離に対しても一義的に決まる値になる。よって、ＦＭ変調方式では、周波数シフト量からターゲットまでの距離を算出することができる。
【００１９】
しかし、ＦＭ−ＣＷ方式やＳｔｅｐＦＭ方式のようなＦＭ変調方式では、ある一定の周期で周波数が掃引されているので、送受信間の伝播往復時間が変化すると、送受信信号間の周波数のシフト量も変化する。伝播往復時間は距離に換算できるので、周波数のシフト量と距離を相関付けることができる。
【００２０】
ここで周波数のシフト量は、シフト量が無い２周波ＣＷ方式のドップラ周波数と、シフト量が発生するＦＭ変調方式のビート周波数の差分から算出することが可能である。これより、２つ変調方式の周波数の差分から、距離を算出することができる。
【００２１】
ここで、２周波変調異常で位相差による算出距離が異常値になっている一方、周波数の差分からの算出距離は、２周波変調異常によらず算出可能であるので、両者の算出距離の差分を確認することで、２周波変調異常の有無を検出することが可能となる。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例に関する車載用レーダ装置１のブロック構成図である。なお、本実施例では、複数の送信周波数の変調方式のうち、第１の変調方式として２周波ＣＷ方式を使用し、第２の変調方式としてＦＭ変調方式を使用する。即ち、図２のように、２周波ＣＷ方式とＦＭ変調方式を交互に繰り返すような周波数変調を使用する。なお、これらの変調方式は、測定対象物であるターゲットまでの距離算出方法が異なる。本実施例では、２周波ＣＷ方式は、第１の距離算出方法として位相差から距離を算出し、ＦＭ変調方式は、第２の距離算出方法として、周波数差から距離を算出する。
【００２３】
車載用レーダ装置１は、複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部１００と、変調切替処理部１００で切り替えられた、複数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部（第１の変調処理部である２周波ＣＷ変調処理部１０１、第２の変調処理部であるＦＭ変調処理部１０２）と、２周波ＣＷ変調処理部１０１又はＦＭ変調処理部１０２から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する電圧制御型発振器１０３と、電圧制御型発振器１０３で生成された送信信号を送信する送信部である送信アンテナ１０４と、送信信号が測定対象物であるターゲットに反射して生成された受信信号を受信する受信部である受信アンテナ１０５と、送信信号と受信信号を混合、つまりミキシングされ、ビート信号を生成するミキサ１０６と、復調処理部１０７と、Ａ／Ｄ変換部１０８と、信号処理部１０９と、異常判定処理部１１０と、を備え、更に外に報知装置１１１を備えている。
【００２４】
変調切替処理部１００によって、２周波ＣＷ変調が選択された場合、２周波ＣＷ変調処理部１０１は、変調電圧を生成して電圧制御型発振器１０３に出力し、電圧制御型発振器１０３では、図３（ａ）のように、一定時間間隔で、周波数ｆ１または周波数ｆ２に交互に変調された送信信号Ｔｘを生成する。送信アンテナ１０４に入力された送信信号は、送信電波として空間中に放射され、ターゲットに反射することで、受信電波として受信アンテナ１０５にて受信され、図３（ａ）の受信信号Ｒｘが得られる。
【００２５】
ミキサ１０６において、送信信号Ｔｘと受信信号Ｒｘとがミキシングされ、ビート信号が生成される。
【００２６】
生成されたビート信号は、復調処理部１０７にて復調処理をされ、Ａ／Ｄ変換部１０８にてデジタル信号に変換される。
【００２７】
変換されたデジタル信号は、信号処理部１０９に入力される。信号処理部１０９では、後述の流れで演算処理がなされ、ターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号のドップラ周波数、等が求まる。
【００２８】
また、変調切替処理部１００によって、ＦＭ変調方式が選択された場合、ＦＭ変調処理部１０２は、変調電圧を生成して電圧制御型発振器１０３に出力し、電圧制御型発振器１０３では、図５のように、ＦＭ変調周期ＴＦＭ毎にΔＦの差分がある２つの周波数帯を切り替えつつ、徐々に周波数が減少していくような送信信号Ｔｘを生成する。
【００２９】
その後、２周波ＣＷ変調の場合と同様に、送信信号Ｔｘは送信アンテナ１０４で放射し、ターゲットからの反射信号を受信アンテナ１０５で受信した後、ミキサ１０６，復調処理部１０７，Ａ／Ｄ変換部１０８を経て、信号処理部１０９においてターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号の周波数、等が求まる。
【００３０】
以上処理を経て、２周波ＣＷ変調波によって算出された、ターゲットまでの距離と、ビート信号のドップラ周波数、およびＦＭ変調波によって算出された、ターゲットまでの距離と、ビート信号のドップラ周波数と、の情報を異常判定処理部１１０に入力し、後述の流れで、変調に異常があるか判断する。変調に異常があると判断された場合、異常判定処理部１１０は報知装置１１１に変調異常発生情報を出力する。
【００３１】
報知装置１１１に変調異常発生情報が入力された場合、運転者に異常が発生している旨を警告する。警告方法として、ＬＥＤ等のディスプレイ表示や、ビープ音などの警告音が挙げられる。
【００３２】
なお、上記は、車載用レーザ装置１に異常判定処理部１１０を設けた構成としたが、この異常判定処理部１１０を例えば、図１０に示すように、車両側の処理装置３００であるＥＣＵ等に搭載した車載用レーザシステムの構成としても良い。
【００３３】
次に、２周波ＣＷ変調処理における２周波変調に異常が発生した場合の影響について説明する。
【００３４】
２周波ＣＷ変調の受信波を受信した時に、復調処理部１０７によって生成されるＩＦ信号は、図３（ｂ）のような波形を示す。２周波ＣＷ変調において、図３（ａ）のように、ｆ１，ｆ２という２つの周波数を切り替えて送信信号が生成された場合、そのＩＦ信号は図３（ｂ）のように、２つの周波数の間には、距離に応じた位相差が発生する。この位相差を計測することで、ターゲットまでの距離を数式１で算出することができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
ＲCWはターゲット距離、ｃは光速、Δｆはｆ１とｆ２の周波数差、φはΔｆに起因する位相差を表す。
【００３７】
ここで、２周波ＣＷ変調処理において異常が発生し、ｆ１，ｆ２の２つの周波数の切り替えが実行されなくなった場合、送信信号Ｔｘ、および受信信号Ｒｘは、図４（ａ）のように、周波数変調がされていない信号となってしまう。その結果、図４（ｂ）のように、ＩＦ信号において位相差が発生しない状態となり、ターゲットまでの距離を数式１から算出できなくなる。
【００３８】
次に、ビート信号の周波数の差分から、ターゲット距離を算出方法について説明する。
【００３９】
ＦＭ変調方式では、図５のような送信信号Ｔｘが生成され、ターゲットからの反射波を受信すると、受信信号Ｒｘが得られる。ＦＭ変調方式は、時間に応じて周波数を徐々に変化させているので、ターゲットまでの距離が変われば、送受信信号間の伝播往復時間も変動する。これにより、送受信信号間の周波数差は、ドップラシフトｆdのみでなく、伝播往復時間τによる周波数変動量ΔｆRも加味される。
【００４０】
ここで、信号処理部１０９においてＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理されて得られるＦＦＴスペクトラムを表すと、図６のようになる。２周波ＣＷ変調のように、時間に応じて徐々に周波数が変化しない場合、ＦＦＴスペクトラムは図６（ａ）のように、周波数ｆdにピーク信号が発生する。しかし、ＦＭ変調のように、時間に応じて周波数が変化している場合、送受信信号間の周波数差は図５のようにΔｆR＋ｆdだけあるので、ＦＦＴスペクトラムのピーク信号は、図６（ｂ）のように、周波数：ΔｆR＋ｆdに発生する。つまり、ＦＭ変調時のＦＦＴスペクトラムのピーク信号は、２周波ＣＷ変調時のピーク信号よりΔｆRだけシフトされた周波数に発生する。
【００４１】
このΔｆRは、ターゲットまでの距離によって一義的に決まるものなので、ターゲットまでの距離は、ΔｆRより算出することができる。ここで、ΔｆRは数式２で表すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、ＴFMは時間に応じて周波数が変化するＦＭ変調周期、ΔＲampはＴFMの間の周波数変化量、τは送信信号を送信してから、受信信号を受信するまでの伝播往復時間を意味する。
【００４４】
また、伝播往復時間τは、数式３のようになる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ここで、ｃは光速、Ｒはターゲットまでの距離を意味する。
【００４７】
よって、数式２，数式３より、ターゲットまでの距離Ｒは、数式４のように表すことができる。
【００４８】
【数４】
【００４９】
ΔｆRは、２周波ＣＷ変調時のドップラ周波数と、ＦＭ変調時のビート周波数の差分を取ることで導出できるので、数式４でターゲットまでの距離を算出可能となる。
【００５０】
以上のような距離算出方式から、２周波ＣＷ変調異常を判定する処理手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
信号処理部１０９では、まずビート信号に対してステップ２００のフーリエ変換手段であるＦＦＴ処理を実行する。つまりビート信号にフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換スペクトラムを得る。次にステップ２０１の変調方式判断手段である変調方式判断処理において、入力されたビート信号が２周波ＣＷ変調波かＦＭ変調波か、変調方式を判断する。次に、距離算出手段によって、判断された変調方式の距離計算方法にて、フーリエ変換スペクトラムから測定対象物までの距離を算出する。具体的には、２周波ＣＷ変調波と判断された場合は、ステップ２０２の２周波ＣＷ物理値変換処理において、ＦＦＴ処理で得られるＦＦＴスペクトラムからターゲット情報の物理値に変換する。ＦＭ変調波と判断された場合は、ステップ２０３のＦＭ変調物理値変換処理において、ＦＦＴ処理で得られるＦＦＴスペクトラムからターゲット情報の物理値に変換する。以上で算出された物理値をもって、２周波変調異常判定を行う。なお、ここでの物理値とは、上述したターゲットまでの距離，相対速度，方位角，ビート信号のドップラ周波数、等である。
【００５２】
異常判定処理部１１０では、信号処理部１０９から得られる、２周波ＣＷ変調波およびＦＭ変調波における、それぞれのビート信号の周波数の差分ΔｆRをステップ２０４で算出する。
【００５３】
ステップ２０４で算出されたΔｆRを用いて、数式４より、ターゲット距離をステップ２０５で算出する。
【００５４】
一方、信号処理部１０９の物理値変換処理において、位相差を用いてターゲット距離が算出されるので、その位相差から算出した距離と、ステップ２０５における、周波数差から算出した距離の差分をステップ２０６において算出する。
【００５５】
ここで、２周波変調に異常がなかった場合、位相差から算出される距離は正しく求められるので、ステップ２０６で算出される距離差は小さくなる。しかし、２周波変調に異常が発生して位相差が異常値になった場合、位相差から算出される距離値は変動してしまうので、ステップ２０６の距離差の値は大きくなる。
【００５６】
よって、この距離差の値を確認することで、２周波変調異常を判定することができる。すなわち、ステップ２０７において、位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上だった場合、２周波変調異常と判断し、ステップ２０８においてエラー判定処理を行う。また、その距離の差分が所定値以下だった場合は正常と判断し、エラー判定処理を実行しない。
【００５７】
ここで、ステップ２０７における所定値は、位相差から算出した距離、および周波数差から算出した距離の算出精度を勘案して、予め導出される値であり、レーダのハード仕様によって異なるが、ここでは１９.８〔ｍ〕とする。
【００５８】
ステップ２０８にてエラー判定処理が実行された場合、報知装置１１１に異常発生警告信号を出力し、報知装置１１１によって、運転者に異常発生状態にあることを報知する。なお、エラー判定処理が実行されない場合は、異常発生警告信号が出力されないようにする。
【００５９】
一方で、ＦＭ変調に異常が発生した場合においても、その異常を検出することができる。ＦＭ変調に異常が発生した場合、伝播往復時間τによる周波数変動量ΔｆRが変動し、ステップ２０５で演算される、周波数差から算出した距離に誤差が生じる。その結果、ステップ２０７における位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上となり、ステップ２０８においてエラー判定される。よって、ＦＭ変調異常においても、検出が可能となる。
【００６０】
このような構成により、複数の周波数を切り替える変調処理において異常が発生し、複数の周波数間の位相差を用いてターゲット距離を算出できなくなっている状態を精度良く検出し、より信頼性の高い安全運転システムを提供できる車載用レーダ装置を提供することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施例のみに限らず、変調方式として、２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合や、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合でも実現可能である。
【００６２】
２周波ＣＷ方式とＳｔｅｐＦＭ方式を使用した場合、一例として図８のような周波数波形が挙げられる。ここで、ＳｔｅｐＦＭ方式とは、図８のＳｔｅｐＦＭ変調の周波数波形のように、時間に応じて段階的に周波数を減少または増加させる変調方式のことである。
【００６３】
図１の上記実施例のブロック構成において、ＦＭ変調処理部１０２の箇所に、ＳｔｅｐＦＭ変調処理部を代わりに設けることで、上記実施例と同じ手法を実現することができる。
【００６４】
また、ＳｔｅｐＦＭ方式とＣＷ方式を使用した場合、一例として図９のような周波数波形が挙げられる。
【００６５】
図１の上記実施例のブロック構成において、２周波ＣＷ変調処理部１０１およびＦＭ変調処理部１０２の箇所で、ＳｔｅｐＦＭ変調処理部およびＣＷ変調処理部を代わりに設けることで、上記実施例と同じ手法を実現することができる。
【００６６】
このように図８，図９のような変調方式の組み合わせでも、位相差から算出した距離と周波数差から算出した距離の差分が所定値以上だった場合、２周波変調異常やＦＭ変調異常と判断し、ステップ２０８においてエラー判定処理を行い、異常判定をすることができ、変調処理における周波数切替処理部に異常が発生している状態を、精度良く検知する車載用レーダ計測装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００ 変調切替処理部
１０１ ２周波ＣＷ変調処理部
１０２ ＦＭ変調処理部
１０３ 電圧制御型発振器
１０４ 送信アンテナ
１０５ 受信アンテナ
１０６ ミキサ
１０７ 復調処理部
１０８ Ａ／Ｄ変換部
１０９ 信号処理部
１１０ 異常判定処理部
１１１ 報知装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、
前記変調切替処理部に基づいて切り替えられ、複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、
前記変調切替処理部にて切り替えられた変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、
前記発振部で生成された前記送信信号を送信する送信部と、
送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、
前記変調方式によって異なる距離算出方法を有し、前記ビート信号の変調方式に対応する前記距離算出方法に基づいて前記測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部によって前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行う異常判定処理部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記異なる距離算出方法は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出方法と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出方法と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の変調処理部は、前記第１の距離算出方法で距離を算出する第１の変調方式の送信周波数を処理する第１の変調処理部と、前記第２の距離算出方法で距離を算出する第２の変調方式の送信周波数を処理する第２の変調処理部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項４】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であるＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項５】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記距離算出部は、
前記ビート信号にフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換スペクトラムを得るフーリエ変換手段と、
前記ビート信号に基づいて変調方式を判断する変調方式判断手段と、
前記変調方式判断手段で判断された変調方式の距離計算方法にて、前記フーリエ変換スペクトラムから前記測定対象物までの距離を算出する距離算出手段と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項６】
請求項５記載の車載用レーダ装置において、
前記距離算出手段は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出手段と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出手段と、を有し、
前記異常判定処理部は、前記第１の距離算出手段で算出された前記距離と前記第２の距離算出手段で算出された前記距離との差に基づいて変調異常判定を行う車載用レーダ装置。
【請求項７】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記異常判定処理部は、前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差が予め定めた所定値以上の場合、変調異常であると判定を行う車載用レーダ装置。
【請求項８】
請求項７記載の車載用レーダ装置において、
前記異常判定処理部は、変調異常であると判定された場合、異常発生警告信号を出力するエラー判定手段を有する車載用レーダ装置。
【請求項９】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記ビート信号生成部は、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する混合部と、
前記ビート信号を復調する復調処理部と、
復調されたアナログ信号の前記ビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１０】
請求項４記載の車載用レーダ装置において、
前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式は、２つの周波数を交互に送信する２周波ＣＷ方式である車載用レーダ装置。
【請求項１１】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であって、時間に応じて段階的に周波数を減少又は増加させるＳｔｅｐＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１２】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式であって、時間に応じて段階的に周波数を減少又は増加させるＳｔｅｐＦＭ変調方式と、前記第２の変調方式であるＣＷ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１３】
複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、前記変調切替処理部に基づいて切り替えられ、複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、前記変調切替処理部にて切り替えられた変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、前記発振部で生成された前記送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、前記変調方式によって異なる距離算出方法を有し、前記ビート信号の変調方式に対応する前記距離算出方法に基づいて前記測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有する車載用レーダ装置と、
前記距離算出部によって前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行い、変調異常判定の結果、異常と判定された場合は変調異常発生情報を出力する異常判定処理部を有する処理装置と、
を有する車載用レーダシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異なる距離算出方法は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出方法と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出方法と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記複数の変調処理部は、前記第１の距離算出方法で距離を算出する第１の変調方式の送信周波数を処理する第１の変調処理部と、前記第２の距離算出方法で距離を算出する第２の変調方式の送信周波数を処理する第２の変調処理部と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であるＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１７】
請求項１３記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異常判定処理部は、前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差が予め定めた所定値以上の場合、変調異常であると判定を行う車載用レーダシステム。
【請求項１８】
請求項１７記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異常判定処理部は、変調異常であると判定された場合、異常発生警告信号を出力するエラー判定手段を有する車載用レーダシステム。
【請求項１】
複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、
前記変調切替処理部に基づいて切り替えられ、複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、
前記変調切替処理部にて切り替えられた変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、
前記発振部で生成された前記送信信号を送信する送信部と、
送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、
前記変調方式によって異なる距離算出方法を有し、前記ビート信号の変調方式に対応する前記距離算出方法に基づいて前記測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部によって前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行う異常判定処理部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記異なる距離算出方法は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出方法と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出方法と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の変調処理部は、前記第１の距離算出方法で距離を算出する第１の変調方式の送信周波数を処理する第１の変調処理部と、前記第２の距離算出方法で距離を算出する第２の変調方式の送信周波数を処理する第２の変調処理部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項４】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であるＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項５】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記距離算出部は、
前記ビート信号にフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換スペクトラムを得るフーリエ変換手段と、
前記ビート信号に基づいて変調方式を判断する変調方式判断手段と、
前記変調方式判断手段で判断された変調方式の距離計算方法にて、前記フーリエ変換スペクトラムから前記測定対象物までの距離を算出する距離算出手段と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項６】
請求項５記載の車載用レーダ装置において、
前記距離算出手段は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出手段と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出手段と、を有し、
前記異常判定処理部は、前記第１の距離算出手段で算出された前記距離と前記第２の距離算出手段で算出された前記距離との差に基づいて変調異常判定を行う車載用レーダ装置。
【請求項７】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記異常判定処理部は、前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差が予め定めた所定値以上の場合、変調異常であると判定を行う車載用レーダ装置。
【請求項８】
請求項７記載の車載用レーダ装置において、
前記異常判定処理部は、変調異常であると判定された場合、異常発生警告信号を出力するエラー判定手段を有する車載用レーダ装置。
【請求項９】
請求項１記載の車載用レーダ装置において、
前記ビート信号生成部は、
前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する混合部と、
前記ビート信号を復調する復調処理部と、
復調されたアナログ信号の前記ビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１０】
請求項４記載の車載用レーダ装置において、
前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式は、２つの周波数を交互に送信する２周波ＣＷ方式である車載用レーダ装置。
【請求項１１】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であって、時間に応じて段階的に周波数を減少又は増加させるＳｔｅｐＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１２】
請求項３記載の車載用レーダ装置において、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式であって、時間に応じて段階的に周波数を減少又は増加させるＳｔｅｐＦＭ変調方式と、前記第２の変調方式であるＣＷ変調方式と、を有する車載用レーダ装置。
【請求項１３】
複数の送信周波数の変調方式を切り替える変調切替処理部と、前記変調切替処理部に基づいて切り替えられ、複数の送信周波数の変調方式を、それぞれ処理する複数の変調処理部と、前記変調切替処理部にて切り替えられた変調処理部から出力される変調電圧に基づいて周波数変調された送信周波数を生成する発振部と、前記発振部で生成された前記送信信号を送信する送信部と、送信信号が測定対象物に反射して生成された受信信号を受信する受信部と、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成するビート信号生成部と、前記変調方式によって異なる距離算出方法を有し、前記ビート信号の変調方式に対応する前記距離算出方法に基づいて前記測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有する車載用レーダ装置と、
前記距離算出部によって前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差分に基づいて変調異常判定を行い、変調異常判定の結果、異常と判定された場合は変調異常発生情報を出力する異常判定処理部を有する処理装置と、
を有する車載用レーダシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異なる距離算出方法は、位相差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第１の距離算出方法と、周波数差を用いて前記測定対象物までの距離を算出する第２の距離算出方法と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記複数の変調処理部は、前記第１の距離算出方法で距離を算出する第１の変調方式の送信周波数を処理する第１の変調処理部と、前記第２の距離算出方法で距離を算出する第２の変調方式の送信周波数を処理する第２の変調処理部と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記複数の送信周波数の変調方式は、前記第１の変調方式である多周波ＣＷ方式と、前記第２の変調方式であるＦＭ変調方式と、を有する車載用レーダシステム。
【請求項１７】
請求項１３記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異常判定処理部は、前記異なる距離算出方法で算出された複数の距離の差が予め定めた所定値以上の場合、変調異常であると判定を行う車載用レーダシステム。
【請求項１８】
請求項１７記載の車載用レーダシステムにおいて、
前記異常判定処理部は、変調異常であると判定された場合、異常発生警告信号を出力するエラー判定手段を有する車載用レーダシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２３２１１５（Ｐ２０１１−２３２１１５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１５９９（Ｐ２０１０−１０１５９９）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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