車載用レーダ装置
【課題】自動車用の電波パルスレーダ装置においては、電波障害により被検出物体（ターゲット）の誤検知や検出漏れが発生する場合がある。外来電波による電波障害によって、被検出物体の誤検知、検知漏れが発生するということは、ＡＣＣ制御、プリクラッシュ制御、低速追従走行制御等の車両制御装置に対し非安全側へ影響を及ぼすことになる。
【解決手段】ビーム受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出して相対距離及び相対速度を検出するレーダ観測期間後からビーム送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外を電波障害判定期間とし、この電波障害判定期間に到来した受信信号の信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段を設けたものである。
【解決手段】ビーム受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出して相対距離及び相対速度を検出するレーダ観測期間後からビーム送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外を電波障害判定期間とし、この電波障害判定期間に到来した受信信号の信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段を設けたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等に搭載されたレーダ装置により被検出物体との相対距離および相対速度を測定するようにした車載用レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用レーダ装置は、送信部から被検出物体（ターゲット）に向けて電波ビームを放射し、受信部により放射範囲内にある被検出物体から反射された電波ビームを受信し、電波の送信から受信するまでの時間から被検出物体までの相対距離および相対速度を計測するものである。
以上のような構成をとる車載用レーダ装置において、該装置の発した電波による反射波以外の外来電波によりビート信号に障害を生じた場合、被検出物体の誤検知、検知漏れが発生する恐れがある。
自動車用の電波パルスレーダ装置において、外来電波による電波障害によって、被検出物体の誤検知、検知漏れが発生するということは、ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）制御、プリクラッシュ制御、低速追従走行制御等の車両制御装置に対し非安全側へ影響を及ぼすことになる。
【０００３】
このような外来電波による障害時の対策として、送信波の中心周波数を周期的にシフトし、それぞれの周波数において検出された被検出物体の位置情報の中で多数決を行い、電波障害で誤った被検出物体の検知結果がある場合に、それを排除する等の信号処理上での工夫を行った車載用電波レーダ装置がある。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−１０９０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような外来電波による電波障害を信号処理の工夫だけで取り除くにはハードウェア、ソフトウェアの両面から大きな負担になるだけでなく、これを完全に防止することは困難であった。そこで、これら信号処理上の工夫と合わせて被検出物体の検出結果に対する信憑性を判断し、車の制御を安全側へ導くために、電波障害自体を検出する手段が求められていた。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するため、通常観測期間後の無信号期間の受信信号を観測することで、特別なハードウェア追加をすることなく、該レーダ装置が外来電波による障害（影響）下にあるか否かを判定出来るようにした車載用レーダ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の車両用レーダ装置は、レーダビームを送信信号として放射する送信手段と、放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された信号を受信する受信手段と、送信信号と受信信号の処理結果から、被検出物体との相対距離、相対速度を算出する信号処理手段とを有した車両用レーダ装置において、受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間後から送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外に到来する受信信号を検出処理する外来電波処理手段と、この外来電波処理手段で処理した受信信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車載用レーダ装置によれば、余分なハードウェアを追加することなく、外来電波による電波障害による被検出物体（障害物）の誤検知、検知漏れを抑制し、レーダ装置としての検出結果の信頼性を向上することが出来る。これは、ＡＣＣ等の車両自動制御を安全側に保てることを意味しており、エンドユーザの保護、快適性確保に寄与するレーダ装置を余分なコストをかけずに提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１
この発明の実施の形態１における車載用レーダ装置を図１〜図７について説明する。図１はこの発明に係る車載用レーダ装置の概念的な構成を示したブロック図、図２は外来電波による障害の有無を判定する機能ブロック図、図３はこの発明に係る車載用レーダ装置の動作を示す説明図、図４はこの発明に係るターゲットの検出方法を示す説明図、図５はこの発明に係るターゲットの検出方法の一例であるＦＦＴ結果を示す説明図、図６はこの発明に係るターゲットとの相対距離と受信レベルの関係ならびに電波障害判定期間を示す説明図、図７はこの発明の実施の形態１における電波障害判定動作を示す説明図である。
【０００９】
図１に示す車載用レーダ装置のブロック図において、レーダ装置の送信部は、車両等の被検出物体（ターゲット）に対して電波を放射するための電磁波を出力する発振器（ＶＣＯ＝Voltage ControlledOscillator）１、電磁波の電力を分配する電力分配器２、送信アンプ３、送信オンオフ用スイッチ４、および送信アンテナ５で構成される。送信アンテナ５からのレーダビームの送信信号はレドーム６を介して被検出物体（ターゲット）７に向けて放射される。
レーダ装置の受信部は、被検出物体７からの反射波を受ける受信アンテナ８、受信アンプ９、受信信号と電力分配器２で分配された電磁波とを混合するミキサ１０、フィルタ１１、受信信号のゲインを調整するＩＦアンプ１２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３で構成される。
Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号を入力する信号処理装置１４は、電波の送信から受信するまでの時間からＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算処理を行なって、レーダ装置を搭載した車両から被検出物体７までの相対距離および相対速度を計測する。また、信号処理装置１４は、送信アンテナ５から送信信号を放射するタイミングを決めるため、送信オンオフ用スイッチ４をオンするタイミングを制御している。なお、発振器１の発振周波数を制御するための電圧生成用ＤＡ変換器１５が発信器１に接続されている。
【００１０】
図２は図１に示す信号処理装置１４のうち、外来電波による障害の有無を判定する回路部分を主体に示したブロック図で、Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号をサンプリングしてそのデータを蓄積するデータ蓄積メモリ２１、蓄積されたデジタル信号のデータからＦＦＴ演算処理する信号処理部２２、ＦＦＴ演算処理結果およびＦＦＴ演算処理に使用されたデジタル信号データを蓄積する記憶部２３、記憶部２３に蓄積されたデジタル信号データの内、レーダ観測期間外（後述する）の期間に受信されたデータから予め定めた閾値を超える信号データを検出する外来電波検出部２４、自車速や走行距離に基づいて、閾値を設定するマイコン２５で構成されている。
【００１１】
なお、信号処理部２２は、レーダ観測期間内に検出された受信信号から被検出物体７までの相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを計測する信号処理部を構成する共に、レーダ観測期間外に到来する受信信号もＦＦＴ信号処理する処理部を構成する。したがってこの信号処理部２２とデジタル信号データを蓄積する記憶部２３とで、外来電波処理手段を構成している。
また、外来電波検出部２４には、マイコン２５からピークノイズ検出閾値とノイズフロア検出閾値の２つの閾値が設定される。こうして外来電波検出部２４とマイコン２５とで外来電波による電波障害を検出する外来電波判定手段を構成する。
【００１２】
次に、図３乃至図６に基づき、レーダ装置により被検出物の相対距離および相対速度を検出する動作について説明する。まずレーダ装置の電波送信動作を説明する。発振器１から送信周波数ｆｔｘ（例えば７６．５ＧＨｚ）の電波が出力される。その電波は電力分配器２、送信アンプ３を通過し、送信オンオフ用スイッチ４によりパルス変調される。パルス変調された電波は送信アンテナ５からレドーム６を通過し、空間に図３に示す送信パルスが放射される。
次に電波受信動作を説明する。送信アンテナ５からレドーム６を通過して空間に出力された電波は距離Ｒに存在する被検出物体７で反射され、図３のように距離Ｒに依存する遅延時間△ｔをもって再びレドーム６を通過し受信アンテナ８で受信パルスが入力される。また、被検出物体７が相対速度を持つとき受信電波周波数は送信電波周波数ｆｔｘに対してｆｂだけドップラシフトされる。受信アンテナ８で入力された受信パルス信号は受信アンプ９で増幅され、ミキサ１０で電力分配器２からのローカル用電波信号とミキシングされ、図３に示すビート信号を出力する。得られたビート信号はフィルタ１１を通過し、ＩＦアンプ１２により増幅されてＡ／Ｄ変換器１３に入力される。
【００１３】
信号処理装置１４においては、図３に示すように観測された受信信号の距離ゲートから被検出物体７までの距離を算出できる。また図４及び図５のように、Ａ／Ｄ変換器１３に入力されたデータをパルスｎ発分観測し、信号処理装置１４でＦＦＴ処理をかければドップラシフト周波数ｆｂが求まり、これを元に被検出物体７の相対速度も求めることが出来る。
ここで、相対距離Ｒ、相対速度Ｖは下記式（１）（２）で計算できる。
【数１】
【数２】
ここで、ｔｇは距離ゲート時間幅、ｎは距離ゲート番号、Ｃは光速、ｆｂはビート周波数、ｆｏは送信周波数である。
【００１４】
図１に示す車載用レーダ装置において、パルス変調をかけた電波を送信し、その反射波からビート信号を抽出、ＦＦＴ処理をかけて被検出物体７までの相対距離Ｒ、相対速度Ｖを求める動作を繰り返して行う。このビート信号の受信レベルは、被検出物体７までの距離Ｒの４乗に反比例する形で減衰する。ある送信パルスＡに対するビート信号受信レベルと被検出物体７との距離の関係を図６に示す。該レーダ装置において、通常、被検出物体７を検出出来なくなるまで受信レベルが減衰する距離に相当する期間を通常観測期間Ｔｓとし、これを任意の距離ゲートに分割して観測している。この通常観測期間Ｔｓの後、ＩＦアンプ１２のゲイン操作等のレーダ装置として必要な操作にかかる時間を加味して、次の送信パルスＢの送信までの時間を決めている。即ち、送信パルスを放射する間隔は、レーダ装置が観測可能な距離から電波の往復に必要となる時間を算出し、これに信号処理操作に必要な時間を加味したものとなっている。
【００１５】
ここで、レーダ装置単体で考えれば、通常観測期間後から次の送信パルスＢを送信するまでの期間においては、ビート信号受信レベルは回路系ノイズに相当する十分に低いところで安定しているはずである。従って、図４、図５で説明した信号処理（ＦＦＴ演算）結果のレベルは基本的に回路系の持つノイズレベルに収まっているはずである。また、これはレーダ装置出荷時にも基本特性として確認されているはずであるから、このポイントにおいて何らかのビート信号が検知されるということは、レーダ装置が想定している通常動作とは異なる状態にあることを示している。このポイントでビート信号に振幅が認められるということは、受信アンテナ８から何らかの電波を受信したものがミキサ１０の出力に現れているか、回路系に外来電波の影響が出ているものと想定される。この場合、通常観測期間Ｔｓにおいても影響が出ているものと考えられる。
【００１６】
この発明は、受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間Ｔｓ後から送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外を電波障害判定期間Ｔｎおよび送信準備期間Ｔｐとし、電波障害判定期間Ｔｎに到来する信号を観測することにより、特別なハードウェアを追加することなく、レーダ装置が外来電波による障害があるか否かを判定できるようにしたものである。以下、外来電波による障害の有無を検出する動作を図２および図７に基づいて説明する。図７（ａ）は正常動作時を、図７（ｂ）はピークノイズを検出した電波障害時を、図７（ｃ）はノイズフロアを検出した電波障害時をそれぞれ示す。
【００１７】
図２に示すように、電波障害判定期間Ｔｎにおいても、通常観測期間Ｔｓと同様にＡ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号をサンプリングしてそのデータをデータ蓄積メモリ２１に蓄積する。蓄積されたデジタル信号のうち、通常観測期間Ｔｓで観測されたデータから信号処理部２２でＦＦＴ演算処理して被検出物体７までの相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを計測する。同時にこの信号処理部２２で電波障害判定期間Ｔｎに観測された受信信号もＦＦＴ演算処理する。ＦＦＴ演算処理結果およびＦＦＴ演算処理に使用されたデジタル信号データは記憶部２３に蓄積しておく。電波障害判定期間ＴｎにおけるＦＦＴ演算処理結果を図７に示す。
次に、マイコン２５で自車速や走行距離に基づいて、外来電波障害判定レベル閾値を計算し、外来電波検出部２４に対して設定する。この外来電波障害判定レベル閾値は、図７に示すように外来電波の影響を受けていない正常時の受診レベルに対し、ピークノイズ検出閾値Ｌｐとノイズフロア検出閾値Ｌｎの２つの閾値を設ける。ここで、ピークノイズとは、例えば、違法出力無線機、放送局、レーダ装置と同周波数帯を使った他のレーダ装置などの電波源からの障害信号である。ノイズフロアとは、ホワイトノイズ的に時間軸で平均すると一様な分布を持つノイズレベルを指し、元々回路系で持っている一様な分布のノイズレベルに対し、外来電波により一様なエネルギーを注入された場合、元のノイズフロアがかさ上げされた形で上昇するノイズである。
【００１８】
外来電波検出部２４は、マイコン２５から設定された閾値Ｌｐ、Ｌｎに基づいて、記憶部２３に蓄積されている電波障害判定期間Ｔｎに観測されたデータがそれぞれの閾値を超えているかどうかを判定する。外来電波検出部２４の判定結果における各状態を図７に示す。
図７（ａ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがいずれの閾値Ｌｐ、Ｌｎも超えていない場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けていない正常状態を示している。図７（ｂ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えた場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けている状態なので、図示していない送出手段で車両制御装置側に通知する。このように受信信号がピークノイズ検出閾値Ｌｐを超える状態は、外来電波の周波数が一定で、ＦＦＴ処理結果としては、これに対応した周波数にエネルギーが集中した形として鋭いピークが現れるためである。図７（ｃ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えないがノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けている状態なので、図示していない送出手段で車両制御装置側に通知する。このように受信信号がノイズフロア検出閾値Ｌｎを超える状態は、無線のような周波数の揺らぎを伴う外来電波である場合は、ＦＦＴ処理結果としてエネルギー分散した形でノイズフロア全体が持ち上がったような形となることに対応したものである。
なおノイズフロアはピークノイズのように一箇所にエネルギーが集中して現れるのではなく、エネルギーが分散した形で現れるので、受信信号がノイズフロア検出閾値Ｌｎを所定回数超えた場合にノイズフロアとして検出するようにする。また以上はピークノイズとノイズフロアの２つを検出するようにしたが、どちらか一方だけでも良い。
【００１９】
図７（ｂ）（ｃ）のように、レーダ装置が外来電波による障害を受けていることを検出した場合、外来電波判定手段は、図示していない送出手段を介して、車間距離制御システムＡＣＣ（Adaptive Cruise Control System）、低速追従走行制御システム、プリクラッシュ（セーフティ）制御システムなどの車両制御装置に送出し、車両制御装置はそれぞれ安全側に制御して、運転者の保護或いは快適性確保を図る。
【００２０】
実施の形態２
実施の形態１で説明したように、電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値を超える特定ピークの１回観測にてレーダ装置が外来電波障害下にあると判定するのは、一時的なノイズ等を考えた場合問題がある。実施の形態２の発明は、電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値を超える周波数成分が観測された場合、現在から過去にさかのぼってのノイズ成分の連続性を検証し、予め設定した条件以上の連続性が認められた場合、電波障害下にあると判断し、車両制御装置側に通知するようにしたものである。
【００２１】
図８は実施の形態２における外来電波による障害の有無を判定する機能ブロック図で、図８において、デジタル信号のデータを蓄積するデータ蓄積メモリ２１、ＦＦＴ演算処理する信号処理部２２、ＦＦＴ演算処理結果およびデジタル信号データを蓄積する記憶部２３、予め定めた閾値を超える信号データを検出する外来電波検出部２４、閾値を設定するマイコン２５については実施の形態１と同じであるので、詳細な説明は省略する。
実施の形態２では、更に、外来電波検出部２４で検出したノイズ成分の連続性を検証する連続性判定部２６、連続性判定部２６で判定した結果を蓄積するメモリ２７、ノイズ成分の連続性が所定回数継続した場合に外来電波による障害と出力するカウンタ２８を有している。カウンタ２８にはマイコン２５から連続性の回数が設定される。
この実施の形態２では、外来電波判定手段は、外来電波検出部２４とマイコン２５と連続性判定部２６とメモリ２７とカウンタ２８で構成される。
【００２２】
この実施の形態２における動作を図７に基づいて説明する。図７（ｂ）に示すように、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてピークノイズ検出閾値Ｌｐを超える周波数成分が観測された場合、連続性判定部２６で前回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えた周波数成分と同じかどうか判定し、同じであれば電波障害と判定する。また図７（ｃ）に示すように、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてノイズフロア検出閾値Ｌｎを超える周波数成分が観測された場合、連続性判定部２６で前回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた周波数成分と同じかどうか判定し、同じであれば電波障害と判定する。
また図７では、前回の結果と今回の結果の２回の連続性を検証する例を示しているが、図８に示すように、電波障害判定期間Ｔｎにおいてデータがピークノイズ検出閾値Ｌｐ或いはノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた場合、その判定結果をメモリ２７に蓄積しておく。そして、カウンタ２８においてマイコン２５から設定した任意の回数以上に連続性が認められた場合に、真の電波障害と判定することで誤判定確立を抑えることが出来る。
【００２３】
実施の形態３
実施の形態１および２では、外来電波による障害の判定方法について述べた。レーダ装置を、ＡＣＣ制御システム等に使うことを考えれば、電波障害下においても出来る限り被検出物体の検知を続ける必要がある。つまり、電波障害による検知不能期間を出来るだけ短くする方法が求められる。実施の形態３の発明は、通常観測期間Ｔｓにおける障害情報の除去方法を提案するものである。
以下、この発明の実施の形態３における車載用レーダ装置を図９〜図１１について説明する。図９はこの発明に係る外来電波処理手段及び外来電波判定手段を示す機能ブロック図、図１０は通常観測期間Ｔｓにおける障害情報の除去方法を示す図、図１１は障害情報の除去方法のフロチャートを示す図である。
【００２４】
図９のブロック図において、実施の形態２における構成と同じ構成或いは相当する構成については同一符号を付し、説明を省略する。実施の形態３では実施の形態２における連続性判定部２６に代えて、外来電波検出部２４で検出したノイズ成分の相関性および連続性を検証する相関性判定部２９を有している。また相関性判定部２９にはマイコン２５から相関性の閾値を決める閾値Ｌｓが設定される。
この実施の形態３では、外来電波判定手段は、外来電波検出部２４とマイコン２５と相関性判定部２９とメモリ２７とカウンタ２８で構成される。
【００２５】
この実施の形態３における動作を図１０、図１１に基づいて説明する。実施の形態３において外来電波の障害が外来電波検出部２４にて検出された場合、図１０に示すように、まず、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値Ｌｓを超えるピークＡ’の周波数成分と同一の周波数成分のピークが、今回の通常観測期間Ｔｓにあるかどうかを相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１１（比較１）である。ステップＳ１１で、もし今回の通常観測期間Ｔｓに同一周波数成分で受信レベルも同一程度のピークＡが認められた場合、ピークＡは外来電波障害によるものと判定し、被検出物体（ターゲット）候補から除外する。引き続き、電波障害判定期間Ｔｎで他のピークがある場合は同じ処理を行う。
【００２６】
次に、今回の通常観測期間ＴｓのＦＦＴ処理結果で得られたピークＢの確からしさを確認するために、今回の電波障害判定期間Ｔｎに得られたＦＦＴ処理結果において、ピークＢの周波数成分と同じピークＢ’が存在しないかを相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１２（比較２）である。ステップＳ１２で、今回の電波障害判定期間ＴｎにピークＢ’が存在しないのであれば、ピークＢは被検出物体（ターゲット）候補であると判定する。
次に、電波障害判定と同様に、今回の通常観測期間Ｔｓに検出された被検出物体（ターゲット）候補であるピークＢについて、前回の通常観測期間ＴｓにもピークＢと同一周波数成分の信号があるかどうかの連続性について相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１３（比較３）である。このステップＳ１３で連続性が確認されれば、ピーク周波数Ｂは被検出物体（ターゲット）であると判定する。その最終判定がステップＳ１４である。
【００２７】
こうして、所定閾値Ｌｓを超えた信号が電波障害によるものか、被検出物体（ターゲット）のものかを判定するのに、数段のフィルターを設けることで誤判定を抑えることができる。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３はすべて必須である必要でなく、いずれか１つのステップを用いても電波障害または被検出物体の検出の信頼性は高くなる。
また、電波障害が発生した時点から被検出物体（ターゲット）のピークＢの連続性が突然途絶えたり、不安定になった場合は、被検出物体（ターゲット）からの反射波と障害電波の合成によりビート信号が観測されなくなったと考えて、安全側の処置として検知不能を車両制御側に通知する。
【００２８】
実施の形態４
実施の形態２では、電波障害成分の連続性を検証するための期間（回数）を任意とした。この連続性の検証に許される時間は、レーダ装置が搭載された車両の走行状態によって変わってくると考えられる。つまり、レーダ装置が載る車両の速度が一定、例えば８０ｋｍ／ｈであっても、被検出物体との相対距離の長短によって自車両を安全に保つのに許容される判定時間が変わってくる。同じように被検出物体との相対距離が一定、例えば２０ｍであっても車両速度の大小によって自車両を安全に保つのに必要な判定時間が変わってくる。
この発明の実施の形態４は、被検出物体との相対距離と相対速度の関係から電波障害検出の確度を上げるに許される検証許容時間を設定するようにしたものである。
【００２９】
以下、この発明の実施の形態４における車載用レーダ装置を図１２〜図１３について説明する。図１２はこの発明に係る外来電波処理手段及び外来電波判定手段を示す機能ブロック図、図１３は検証許容時間を設定するためのマップイメージを示す図である。
図１２のブロック図において、実施の形態３における構成と同じ構成或いは相当する構成については同一符号を付し、説明を省略する。実施の形態４では実施の形態３におけるマイコン２５の中に、検証許容時間を設定するための図１３に示すようなマップ３０を設けている。
図１３に示すマップ３０は、横軸に相対距離、縦軸に連続性検証許容時間とし、相対速度をパラメータとしたもので、相対速度が大きいほど連続性検証許容時間は短くする。また相対距離が小さいほど連続性検証許容時間は短くする。
【００３０】
この実施の形態４では、マイコン２５に自車速度などの車両の走行状態を入力すると共に、記憶部２３からレーダ装置が観測した相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを入力し、マイコン２５はそれを基にマップ３０から連続性検証許容時間を算出する。そしてこの連続性検証許容時間を基に、連続性判定および相関性判定部２９の閾値やカウンタ２８に設定する設定回数などを決める。こうして車両制御上許される電波障害判定時間を出来るだけ長く確保した上で、電波障害判定の誤検知確率を最大限減らすことで、安定した滑らかな車両制御状態を確保する。
【００３１】
実施の形態５
実施の形態１〜４にて、レーダ装置が外来電波による障害下にあることを前提にその検出方法を説明した。レーダ装置に、電波障害を引き起こすような電波を発する設備は一般的にまれであると考えられる。例えば、違法出力無線、放送局などの直近や、レーダ装置と同周波数帯を使った他のレーダ装置との干渉などが考えられる。しかし、レーダ装置が搭載される車両がある所定の距離以上走行したにもかかわらず、引き続いて電波障害を検出するようであれば、これらの原因は考えにくく、これは外来電波による障害ではないと考えられる。例えば、高周波回路の異常発振であったり、同回路系電源の異常であったりした場合も同じような現象が考えられる。
【００３２】
この発明の実施の形態５は、実施の形態１〜４のような外来電波の障害検出に加えて、レーダ装置内部の回路異常も検出するようにしたものである。そのブロック構成図は図１４に示す。図１４における構成は、図９に示す実施の形態３とほぼ同じ構成につき、説明を省略する。
図１４において、マイコン２５は自車両の走行距離をモニタすると共に、カウンタ２８からの信号で電波障害の連続性をモニタし、ある走行距離以上連続して電波障害検知が続いた場合に限り、回路系異常と判断する。回路異常と判断された場合、マイコン２５はレーダ装置故障として車両制御装置側へ回路異常を通知する。
【００３３】
実施の形態６
実施の形態５にて、レーダ装置が搭載される車両が、ある所定の距離以上走行した場合との条件を設けた。しかし、高速道路等、自動車が比較的長い距離を併走するような場合、レーダ装置を搭載する車両と、例えば違法無線を搭載する車両が併走することが例外的に考えられる。この場合、レーダ装置は故障していないにもかかわらず回路故障と判断してしまう危険性がある。実施の形態６の発明は、このような回路故障の判断を防止するようにしたものである。そのブロック構成図は図１５に示す。図１５における構成は、図９に示す実施の形態３とほぼ同じ構成につき、説明を省略する。
【００３４】
図１５において、マイコン２５はレーダ装置が搭載される車両に搭載されるナビゲーション装置から、自車両がおかれる位置情報を入力している。先に説明した高速道路を走行している場合などは回路故障の判定基準となる所定の走行距離を長くとるなどの変更手段をマイコン２５に設けることで、回路故障誤判定の確立を抑えることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置の概念的な構成を示したブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置の基本動作を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるターゲットの検出方法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるターゲットの検出方法の一例であるＦＦＴ結果を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるターゲットとの相対距離と受信レベルの関係ならびに電波障害判定期間を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電波障害判定動作を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による電波障害判定動作を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による電波障害判定手順を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による電波障害判定に許容される時間イメージを示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：発振器 ２：電力分配器
３：送信アンプ ４．送信スイッチ
５：送信アンテナ ６：レドーム
７：被検出物（ターゲット） ８：受信アンテナ
９：受信アンプ １０：ミキサ
１１：フィルタ（高域カットフィルター） １２：ＩＦアンプ
１３：Ａ／Ｄ変換器 １４：信号処理回路
２１：データ蓄積メモリ ２２：信号処理部
２３：記憶部 ２４：外来電波検出部
２５：マイコン ２６：連続性判定部
２７：蓄積メモリ ２８：カウンタ
２９：相関性判定部 ３０：マップ
Ｔｓ：通常観測期間 Ｔｎ：電波障害判定期間
Ｌｐ：ピークノイズ検出閾値 Ｌｎ：ノイズフロア検出閾値
Ｌｓ：閾値
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等に搭載されたレーダ装置により被検出物体との相対距離および相対速度を測定するようにした車載用レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用レーダ装置は、送信部から被検出物体（ターゲット）に向けて電波ビームを放射し、受信部により放射範囲内にある被検出物体から反射された電波ビームを受信し、電波の送信から受信するまでの時間から被検出物体までの相対距離および相対速度を計測するものである。
以上のような構成をとる車載用レーダ装置において、該装置の発した電波による反射波以外の外来電波によりビート信号に障害を生じた場合、被検出物体の誤検知、検知漏れが発生する恐れがある。
自動車用の電波パルスレーダ装置において、外来電波による電波障害によって、被検出物体の誤検知、検知漏れが発生するということは、ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）制御、プリクラッシュ制御、低速追従走行制御等の車両制御装置に対し非安全側へ影響を及ぼすことになる。
【０００３】
このような外来電波による障害時の対策として、送信波の中心周波数を周期的にシフトし、それぞれの周波数において検出された被検出物体の位置情報の中で多数決を行い、電波障害で誤った被検出物体の検知結果がある場合に、それを排除する等の信号処理上での工夫を行った車載用電波レーダ装置がある。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−１０９０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような外来電波による電波障害を信号処理の工夫だけで取り除くにはハードウェア、ソフトウェアの両面から大きな負担になるだけでなく、これを完全に防止することは困難であった。そこで、これら信号処理上の工夫と合わせて被検出物体の検出結果に対する信憑性を判断し、車の制御を安全側へ導くために、電波障害自体を検出する手段が求められていた。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するため、通常観測期間後の無信号期間の受信信号を観測することで、特別なハードウェア追加をすることなく、該レーダ装置が外来電波による障害（影響）下にあるか否かを判定出来るようにした車載用レーダ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の車両用レーダ装置は、レーダビームを送信信号として放射する送信手段と、放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された信号を受信する受信手段と、送信信号と受信信号の処理結果から、被検出物体との相対距離、相対速度を算出する信号処理手段とを有した車両用レーダ装置において、受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間後から送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外に到来する受信信号を検出処理する外来電波処理手段と、この外来電波処理手段で処理した受信信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車載用レーダ装置によれば、余分なハードウェアを追加することなく、外来電波による電波障害による被検出物体（障害物）の誤検知、検知漏れを抑制し、レーダ装置としての検出結果の信頼性を向上することが出来る。これは、ＡＣＣ等の車両自動制御を安全側に保てることを意味しており、エンドユーザの保護、快適性確保に寄与するレーダ装置を余分なコストをかけずに提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１
この発明の実施の形態１における車載用レーダ装置を図１〜図７について説明する。図１はこの発明に係る車載用レーダ装置の概念的な構成を示したブロック図、図２は外来電波による障害の有無を判定する機能ブロック図、図３はこの発明に係る車載用レーダ装置の動作を示す説明図、図４はこの発明に係るターゲットの検出方法を示す説明図、図５はこの発明に係るターゲットの検出方法の一例であるＦＦＴ結果を示す説明図、図６はこの発明に係るターゲットとの相対距離と受信レベルの関係ならびに電波障害判定期間を示す説明図、図７はこの発明の実施の形態１における電波障害判定動作を示す説明図である。
【０００９】
図１に示す車載用レーダ装置のブロック図において、レーダ装置の送信部は、車両等の被検出物体（ターゲット）に対して電波を放射するための電磁波を出力する発振器（ＶＣＯ＝Voltage ControlledOscillator）１、電磁波の電力を分配する電力分配器２、送信アンプ３、送信オンオフ用スイッチ４、および送信アンテナ５で構成される。送信アンテナ５からのレーダビームの送信信号はレドーム６を介して被検出物体（ターゲット）７に向けて放射される。
レーダ装置の受信部は、被検出物体７からの反射波を受ける受信アンテナ８、受信アンプ９、受信信号と電力分配器２で分配された電磁波とを混合するミキサ１０、フィルタ１１、受信信号のゲインを調整するＩＦアンプ１２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３で構成される。
Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号を入力する信号処理装置１４は、電波の送信から受信するまでの時間からＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算処理を行なって、レーダ装置を搭載した車両から被検出物体７までの相対距離および相対速度を計測する。また、信号処理装置１４は、送信アンテナ５から送信信号を放射するタイミングを決めるため、送信オンオフ用スイッチ４をオンするタイミングを制御している。なお、発振器１の発振周波数を制御するための電圧生成用ＤＡ変換器１５が発信器１に接続されている。
【００１０】
図２は図１に示す信号処理装置１４のうち、外来電波による障害の有無を判定する回路部分を主体に示したブロック図で、Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号をサンプリングしてそのデータを蓄積するデータ蓄積メモリ２１、蓄積されたデジタル信号のデータからＦＦＴ演算処理する信号処理部２２、ＦＦＴ演算処理結果およびＦＦＴ演算処理に使用されたデジタル信号データを蓄積する記憶部２３、記憶部２３に蓄積されたデジタル信号データの内、レーダ観測期間外（後述する）の期間に受信されたデータから予め定めた閾値を超える信号データを検出する外来電波検出部２４、自車速や走行距離に基づいて、閾値を設定するマイコン２５で構成されている。
【００１１】
なお、信号処理部２２は、レーダ観測期間内に検出された受信信号から被検出物体７までの相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを計測する信号処理部を構成する共に、レーダ観測期間外に到来する受信信号もＦＦＴ信号処理する処理部を構成する。したがってこの信号処理部２２とデジタル信号データを蓄積する記憶部２３とで、外来電波処理手段を構成している。
また、外来電波検出部２４には、マイコン２５からピークノイズ検出閾値とノイズフロア検出閾値の２つの閾値が設定される。こうして外来電波検出部２４とマイコン２５とで外来電波による電波障害を検出する外来電波判定手段を構成する。
【００１２】
次に、図３乃至図６に基づき、レーダ装置により被検出物の相対距離および相対速度を検出する動作について説明する。まずレーダ装置の電波送信動作を説明する。発振器１から送信周波数ｆｔｘ（例えば７６．５ＧＨｚ）の電波が出力される。その電波は電力分配器２、送信アンプ３を通過し、送信オンオフ用スイッチ４によりパルス変調される。パルス変調された電波は送信アンテナ５からレドーム６を通過し、空間に図３に示す送信パルスが放射される。
次に電波受信動作を説明する。送信アンテナ５からレドーム６を通過して空間に出力された電波は距離Ｒに存在する被検出物体７で反射され、図３のように距離Ｒに依存する遅延時間△ｔをもって再びレドーム６を通過し受信アンテナ８で受信パルスが入力される。また、被検出物体７が相対速度を持つとき受信電波周波数は送信電波周波数ｆｔｘに対してｆｂだけドップラシフトされる。受信アンテナ８で入力された受信パルス信号は受信アンプ９で増幅され、ミキサ１０で電力分配器２からのローカル用電波信号とミキシングされ、図３に示すビート信号を出力する。得られたビート信号はフィルタ１１を通過し、ＩＦアンプ１２により増幅されてＡ／Ｄ変換器１３に入力される。
【００１３】
信号処理装置１４においては、図３に示すように観測された受信信号の距離ゲートから被検出物体７までの距離を算出できる。また図４及び図５のように、Ａ／Ｄ変換器１３に入力されたデータをパルスｎ発分観測し、信号処理装置１４でＦＦＴ処理をかければドップラシフト周波数ｆｂが求まり、これを元に被検出物体７の相対速度も求めることが出来る。
ここで、相対距離Ｒ、相対速度Ｖは下記式（１）（２）で計算できる。
【数１】
【数２】
ここで、ｔｇは距離ゲート時間幅、ｎは距離ゲート番号、Ｃは光速、ｆｂはビート周波数、ｆｏは送信周波数である。
【００１４】
図１に示す車載用レーダ装置において、パルス変調をかけた電波を送信し、その反射波からビート信号を抽出、ＦＦＴ処理をかけて被検出物体７までの相対距離Ｒ、相対速度Ｖを求める動作を繰り返して行う。このビート信号の受信レベルは、被検出物体７までの距離Ｒの４乗に反比例する形で減衰する。ある送信パルスＡに対するビート信号受信レベルと被検出物体７との距離の関係を図６に示す。該レーダ装置において、通常、被検出物体７を検出出来なくなるまで受信レベルが減衰する距離に相当する期間を通常観測期間Ｔｓとし、これを任意の距離ゲートに分割して観測している。この通常観測期間Ｔｓの後、ＩＦアンプ１２のゲイン操作等のレーダ装置として必要な操作にかかる時間を加味して、次の送信パルスＢの送信までの時間を決めている。即ち、送信パルスを放射する間隔は、レーダ装置が観測可能な距離から電波の往復に必要となる時間を算出し、これに信号処理操作に必要な時間を加味したものとなっている。
【００１５】
ここで、レーダ装置単体で考えれば、通常観測期間後から次の送信パルスＢを送信するまでの期間においては、ビート信号受信レベルは回路系ノイズに相当する十分に低いところで安定しているはずである。従って、図４、図５で説明した信号処理（ＦＦＴ演算）結果のレベルは基本的に回路系の持つノイズレベルに収まっているはずである。また、これはレーダ装置出荷時にも基本特性として確認されているはずであるから、このポイントにおいて何らかのビート信号が検知されるということは、レーダ装置が想定している通常動作とは異なる状態にあることを示している。このポイントでビート信号に振幅が認められるということは、受信アンテナ８から何らかの電波を受信したものがミキサ１０の出力に現れているか、回路系に外来電波の影響が出ているものと想定される。この場合、通常観測期間Ｔｓにおいても影響が出ているものと考えられる。
【００１６】
この発明は、受信手段で被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間Ｔｓ後から送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外を電波障害判定期間Ｔｎおよび送信準備期間Ｔｐとし、電波障害判定期間Ｔｎに到来する信号を観測することにより、特別なハードウェアを追加することなく、レーダ装置が外来電波による障害があるか否かを判定できるようにしたものである。以下、外来電波による障害の有無を検出する動作を図２および図７に基づいて説明する。図７（ａ）は正常動作時を、図７（ｂ）はピークノイズを検出した電波障害時を、図７（ｃ）はノイズフロアを検出した電波障害時をそれぞれ示す。
【００１７】
図２に示すように、電波障害判定期間Ｔｎにおいても、通常観測期間Ｔｓと同様にＡ／Ｄ変換器１３からのデジタル信号をサンプリングしてそのデータをデータ蓄積メモリ２１に蓄積する。蓄積されたデジタル信号のうち、通常観測期間Ｔｓで観測されたデータから信号処理部２２でＦＦＴ演算処理して被検出物体７までの相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを計測する。同時にこの信号処理部２２で電波障害判定期間Ｔｎに観測された受信信号もＦＦＴ演算処理する。ＦＦＴ演算処理結果およびＦＦＴ演算処理に使用されたデジタル信号データは記憶部２３に蓄積しておく。電波障害判定期間ＴｎにおけるＦＦＴ演算処理結果を図７に示す。
次に、マイコン２５で自車速や走行距離に基づいて、外来電波障害判定レベル閾値を計算し、外来電波検出部２４に対して設定する。この外来電波障害判定レベル閾値は、図７に示すように外来電波の影響を受けていない正常時の受診レベルに対し、ピークノイズ検出閾値Ｌｐとノイズフロア検出閾値Ｌｎの２つの閾値を設ける。ここで、ピークノイズとは、例えば、違法出力無線機、放送局、レーダ装置と同周波数帯を使った他のレーダ装置などの電波源からの障害信号である。ノイズフロアとは、ホワイトノイズ的に時間軸で平均すると一様な分布を持つノイズレベルを指し、元々回路系で持っている一様な分布のノイズレベルに対し、外来電波により一様なエネルギーを注入された場合、元のノイズフロアがかさ上げされた形で上昇するノイズである。
【００１８】
外来電波検出部２４は、マイコン２５から設定された閾値Ｌｐ、Ｌｎに基づいて、記憶部２３に蓄積されている電波障害判定期間Ｔｎに観測されたデータがそれぞれの閾値を超えているかどうかを判定する。外来電波検出部２４の判定結果における各状態を図７に示す。
図７（ａ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがいずれの閾値Ｌｐ、Ｌｎも超えていない場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けていない正常状態を示している。図７（ｂ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えた場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けている状態なので、図示していない送出手段で車両制御装置側に通知する。このように受信信号がピークノイズ検出閾値Ｌｐを超える状態は、外来電波の周波数が一定で、ＦＦＴ処理結果としては、これに対応した周波数にエネルギーが集中した形として鋭いピークが現れるためである。図７（ｃ）は電波障害判定期間Ｔｎに観測した受信信号レベルがピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えないがノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた場合で、これはレーダ装置が外来電波による障害を受けている状態なので、図示していない送出手段で車両制御装置側に通知する。このように受信信号がノイズフロア検出閾値Ｌｎを超える状態は、無線のような周波数の揺らぎを伴う外来電波である場合は、ＦＦＴ処理結果としてエネルギー分散した形でノイズフロア全体が持ち上がったような形となることに対応したものである。
なおノイズフロアはピークノイズのように一箇所にエネルギーが集中して現れるのではなく、エネルギーが分散した形で現れるので、受信信号がノイズフロア検出閾値Ｌｎを所定回数超えた場合にノイズフロアとして検出するようにする。また以上はピークノイズとノイズフロアの２つを検出するようにしたが、どちらか一方だけでも良い。
【００１９】
図７（ｂ）（ｃ）のように、レーダ装置が外来電波による障害を受けていることを検出した場合、外来電波判定手段は、図示していない送出手段を介して、車間距離制御システムＡＣＣ（Adaptive Cruise Control System）、低速追従走行制御システム、プリクラッシュ（セーフティ）制御システムなどの車両制御装置に送出し、車両制御装置はそれぞれ安全側に制御して、運転者の保護或いは快適性確保を図る。
【００２０】
実施の形態２
実施の形態１で説明したように、電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値を超える特定ピークの１回観測にてレーダ装置が外来電波障害下にあると判定するのは、一時的なノイズ等を考えた場合問題がある。実施の形態２の発明は、電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値を超える周波数成分が観測された場合、現在から過去にさかのぼってのノイズ成分の連続性を検証し、予め設定した条件以上の連続性が認められた場合、電波障害下にあると判断し、車両制御装置側に通知するようにしたものである。
【００２１】
図８は実施の形態２における外来電波による障害の有無を判定する機能ブロック図で、図８において、デジタル信号のデータを蓄積するデータ蓄積メモリ２１、ＦＦＴ演算処理する信号処理部２２、ＦＦＴ演算処理結果およびデジタル信号データを蓄積する記憶部２３、予め定めた閾値を超える信号データを検出する外来電波検出部２４、閾値を設定するマイコン２５については実施の形態１と同じであるので、詳細な説明は省略する。
実施の形態２では、更に、外来電波検出部２４で検出したノイズ成分の連続性を検証する連続性判定部２６、連続性判定部２６で判定した結果を蓄積するメモリ２７、ノイズ成分の連続性が所定回数継続した場合に外来電波による障害と出力するカウンタ２８を有している。カウンタ２８にはマイコン２５から連続性の回数が設定される。
この実施の形態２では、外来電波判定手段は、外来電波検出部２４とマイコン２５と連続性判定部２６とメモリ２７とカウンタ２８で構成される。
【００２２】
この実施の形態２における動作を図７に基づいて説明する。図７（ｂ）に示すように、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてピークノイズ検出閾値Ｌｐを超える周波数成分が観測された場合、連続性判定部２６で前回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてピークノイズ検出閾値Ｌｐを超えた周波数成分と同じかどうか判定し、同じであれば電波障害と判定する。また図７（ｃ）に示すように、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてノイズフロア検出閾値Ｌｎを超える周波数成分が観測された場合、連続性判定部２６で前回の電波障害判定期間Ｔｎにおいてノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた周波数成分と同じかどうか判定し、同じであれば電波障害と判定する。
また図７では、前回の結果と今回の結果の２回の連続性を検証する例を示しているが、図８に示すように、電波障害判定期間Ｔｎにおいてデータがピークノイズ検出閾値Ｌｐ或いはノイズフロア検出閾値Ｌｎを超えた場合、その判定結果をメモリ２７に蓄積しておく。そして、カウンタ２８においてマイコン２５から設定した任意の回数以上に連続性が認められた場合に、真の電波障害と判定することで誤判定確立を抑えることが出来る。
【００２３】
実施の形態３
実施の形態１および２では、外来電波による障害の判定方法について述べた。レーダ装置を、ＡＣＣ制御システム等に使うことを考えれば、電波障害下においても出来る限り被検出物体の検知を続ける必要がある。つまり、電波障害による検知不能期間を出来るだけ短くする方法が求められる。実施の形態３の発明は、通常観測期間Ｔｓにおける障害情報の除去方法を提案するものである。
以下、この発明の実施の形態３における車載用レーダ装置を図９〜図１１について説明する。図９はこの発明に係る外来電波処理手段及び外来電波判定手段を示す機能ブロック図、図１０は通常観測期間Ｔｓにおける障害情報の除去方法を示す図、図１１は障害情報の除去方法のフロチャートを示す図である。
【００２４】
図９のブロック図において、実施の形態２における構成と同じ構成或いは相当する構成については同一符号を付し、説明を省略する。実施の形態３では実施の形態２における連続性判定部２６に代えて、外来電波検出部２４で検出したノイズ成分の相関性および連続性を検証する相関性判定部２９を有している。また相関性判定部２９にはマイコン２５から相関性の閾値を決める閾値Ｌｓが設定される。
この実施の形態３では、外来電波判定手段は、外来電波検出部２４とマイコン２５と相関性判定部２９とメモリ２７とカウンタ２８で構成される。
【００２５】
この実施の形態３における動作を図１０、図１１に基づいて説明する。実施の形態３において外来電波の障害が外来電波検出部２４にて検出された場合、図１０に示すように、まず、今回の電波障害判定期間Ｔｎにおいて閾値Ｌｓを超えるピークＡ’の周波数成分と同一の周波数成分のピークが、今回の通常観測期間Ｔｓにあるかどうかを相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１１（比較１）である。ステップＳ１１で、もし今回の通常観測期間Ｔｓに同一周波数成分で受信レベルも同一程度のピークＡが認められた場合、ピークＡは外来電波障害によるものと判定し、被検出物体（ターゲット）候補から除外する。引き続き、電波障害判定期間Ｔｎで他のピークがある場合は同じ処理を行う。
【００２６】
次に、今回の通常観測期間ＴｓのＦＦＴ処理結果で得られたピークＢの確からしさを確認するために、今回の電波障害判定期間Ｔｎに得られたＦＦＴ処理結果において、ピークＢの周波数成分と同じピークＢ’が存在しないかを相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１２（比較２）である。ステップＳ１２で、今回の電波障害判定期間ＴｎにピークＢ’が存在しないのであれば、ピークＢは被検出物体（ターゲット）候補であると判定する。
次に、電波障害判定と同様に、今回の通常観測期間Ｔｓに検出された被検出物体（ターゲット）候補であるピークＢについて、前回の通常観測期間ＴｓにもピークＢと同一周波数成分の信号があるかどうかの連続性について相関性判定部２９で比較判定する。このステップが図１１のステップＳ１３（比較３）である。このステップＳ１３で連続性が確認されれば、ピーク周波数Ｂは被検出物体（ターゲット）であると判定する。その最終判定がステップＳ１４である。
【００２７】
こうして、所定閾値Ｌｓを超えた信号が電波障害によるものか、被検出物体（ターゲット）のものかを判定するのに、数段のフィルターを設けることで誤判定を抑えることができる。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３はすべて必須である必要でなく、いずれか１つのステップを用いても電波障害または被検出物体の検出の信頼性は高くなる。
また、電波障害が発生した時点から被検出物体（ターゲット）のピークＢの連続性が突然途絶えたり、不安定になった場合は、被検出物体（ターゲット）からの反射波と障害電波の合成によりビート信号が観測されなくなったと考えて、安全側の処置として検知不能を車両制御側に通知する。
【００２８】
実施の形態４
実施の形態２では、電波障害成分の連続性を検証するための期間（回数）を任意とした。この連続性の検証に許される時間は、レーダ装置が搭載された車両の走行状態によって変わってくると考えられる。つまり、レーダ装置が載る車両の速度が一定、例えば８０ｋｍ／ｈであっても、被検出物体との相対距離の長短によって自車両を安全に保つのに許容される判定時間が変わってくる。同じように被検出物体との相対距離が一定、例えば２０ｍであっても車両速度の大小によって自車両を安全に保つのに必要な判定時間が変わってくる。
この発明の実施の形態４は、被検出物体との相対距離と相対速度の関係から電波障害検出の確度を上げるに許される検証許容時間を設定するようにしたものである。
【００２９】
以下、この発明の実施の形態４における車載用レーダ装置を図１２〜図１３について説明する。図１２はこの発明に係る外来電波処理手段及び外来電波判定手段を示す機能ブロック図、図１３は検証許容時間を設定するためのマップイメージを示す図である。
図１２のブロック図において、実施の形態３における構成と同じ構成或いは相当する構成については同一符号を付し、説明を省略する。実施の形態４では実施の形態３におけるマイコン２５の中に、検証許容時間を設定するための図１３に示すようなマップ３０を設けている。
図１３に示すマップ３０は、横軸に相対距離、縦軸に連続性検証許容時間とし、相対速度をパラメータとしたもので、相対速度が大きいほど連続性検証許容時間は短くする。また相対距離が小さいほど連続性検証許容時間は短くする。
【００３０】
この実施の形態４では、マイコン２５に自車速度などの車両の走行状態を入力すると共に、記憶部２３からレーダ装置が観測した相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを入力し、マイコン２５はそれを基にマップ３０から連続性検証許容時間を算出する。そしてこの連続性検証許容時間を基に、連続性判定および相関性判定部２９の閾値やカウンタ２８に設定する設定回数などを決める。こうして車両制御上許される電波障害判定時間を出来るだけ長く確保した上で、電波障害判定の誤検知確率を最大限減らすことで、安定した滑らかな車両制御状態を確保する。
【００３１】
実施の形態５
実施の形態１〜４にて、レーダ装置が外来電波による障害下にあることを前提にその検出方法を説明した。レーダ装置に、電波障害を引き起こすような電波を発する設備は一般的にまれであると考えられる。例えば、違法出力無線、放送局などの直近や、レーダ装置と同周波数帯を使った他のレーダ装置との干渉などが考えられる。しかし、レーダ装置が搭載される車両がある所定の距離以上走行したにもかかわらず、引き続いて電波障害を検出するようであれば、これらの原因は考えにくく、これは外来電波による障害ではないと考えられる。例えば、高周波回路の異常発振であったり、同回路系電源の異常であったりした場合も同じような現象が考えられる。
【００３２】
この発明の実施の形態５は、実施の形態１〜４のような外来電波の障害検出に加えて、レーダ装置内部の回路異常も検出するようにしたものである。そのブロック構成図は図１４に示す。図１４における構成は、図９に示す実施の形態３とほぼ同じ構成につき、説明を省略する。
図１４において、マイコン２５は自車両の走行距離をモニタすると共に、カウンタ２８からの信号で電波障害の連続性をモニタし、ある走行距離以上連続して電波障害検知が続いた場合に限り、回路系異常と判断する。回路異常と判断された場合、マイコン２５はレーダ装置故障として車両制御装置側へ回路異常を通知する。
【００３３】
実施の形態６
実施の形態５にて、レーダ装置が搭載される車両が、ある所定の距離以上走行した場合との条件を設けた。しかし、高速道路等、自動車が比較的長い距離を併走するような場合、レーダ装置を搭載する車両と、例えば違法無線を搭載する車両が併走することが例外的に考えられる。この場合、レーダ装置は故障していないにもかかわらず回路故障と判断してしまう危険性がある。実施の形態６の発明は、このような回路故障の判断を防止するようにしたものである。そのブロック構成図は図１５に示す。図１５における構成は、図９に示す実施の形態３とほぼ同じ構成につき、説明を省略する。
【００３４】
図１５において、マイコン２５はレーダ装置が搭載される車両に搭載されるナビゲーション装置から、自車両がおかれる位置情報を入力している。先に説明した高速道路を走行している場合などは回路故障の判定基準となる所定の走行距離を長くとるなどの変更手段をマイコン２５に設けることで、回路故障誤判定の確立を抑えることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置の概念的な構成を示したブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置の基本動作を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるターゲットの検出方法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるターゲットの検出方法の一例であるＦＦＴ結果を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるターゲットとの相対距離と受信レベルの関係ならびに電波障害判定期間を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電波障害判定動作を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による電波障害判定動作を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による電波障害判定手順を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による電波障害判定に許容される時間イメージを示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による電波障害判定のための機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：発振器 ２：電力分配器
３：送信アンプ ４．送信スイッチ
５：送信アンテナ ６：レドーム
７：被検出物（ターゲット） ８：受信アンテナ
９：受信アンプ １０：ミキサ
１１：フィルタ（高域カットフィルター） １２：ＩＦアンプ
１３：Ａ／Ｄ変換器 １４：信号処理回路
２１：データ蓄積メモリ ２２：信号処理部
２３：記憶部 ２４：外来電波検出部
２５：マイコン ２６：連続性判定部
２７：蓄積メモリ ２８：カウンタ
２９：相関性判定部 ３０：マップ
Ｔｓ：通常観測期間 Ｔｎ：電波障害判定期間
Ｌｐ：ピークノイズ検出閾値 Ｌｎ：ノイズフロア検出閾値
Ｌｓ：閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダビームを送信信号として放射する送信手段と、前記放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された信号を受信する受信手段と、前記送信信号と受信信号の処理結果から、前記被検出物体との相対距離、相対速度を算出する信号処理手段とを有した車両用レーダ装置において、前記受信手段で前記被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間後から前記送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外に到来する受信信号を検出処理する外来電波処理手段と、この外来電波処理手段で処理した受信信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段とを設けたことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項２】
外来電波判定手段は、ピークノイズ検出閾値とノイズフロア検出閾値の２つの閾値を設け、外来電波処理手段で処理した受信信号レベルがいずれか一方の閾値を超えた場合に電波障害であると判定するようにした請求項１に記載の車載用レーダ装置。
【請求項３】
外来電波判定手段は、閾値を超えるレベルの受信信号を所定回数連続して検出した場合に、電波障害であると判定するようにした請求項１または請求項２に記載の車載用レーダ装置。
【請求項４】
電波障害であると判定された場合、レーダ観測期間外で得られた電波障害の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、レーダ観測期間で得られた信号処理結果にあるかどうかを比較判定し、前記レーダ観測期間で得られた信号処理結果に前記電波障害の周波数成分と同一周波数成分で受信レベルも同一程度の信号があった場合は、その信号はレーダ観測期間の信号処理結果から除去するようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項５】
レーダ観測期間で得られた所定レベル以上の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、レーダ観測期間外で得られた信号処理結果にあるかどうかを比較判定し、前記レーダ観測期間外で得られた信号処理結果に同一周波数成分の信号が存在しない場合は、前記レーダ観測期間で得られた所定レベル以上の信号は、被検出物体からの信号とするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項６】
今回のレーダ観測期間で得られた所定レベル以上の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、前回のレーダ観測期間で得られた信号処理結果にあるかどうかを判定し、前記前回のレーダ観測期間で得られた信号処理結果に今回のレーダ観測期間で得られた信号と同じ周波数成分でレベルも同一程度の信号が存在する場合は、被検出物体からの信号とするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項７】
外来電波判定手段は、レーダ装置搭載車の自車速と、被検出物体との相対速度と相対距離の関係から電波障害を判定する時間を設定した請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項８】
外来電波判定手段は、ある所定の走行距離以上、電波障害の検出が続いた場合は、特定の外来電波による障害では無く回路故障と判定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項９】
外来電波判定手段は、車載ナビゲーション装置からの情報を元に、回路故障判定に用いる所定の走行距離を変更することで、回路故障の誤判定を防止することを特徴とする請求項８に記載の車載用レーダ装置。
【請求項１０】
外来電波判定手段は、電波障害と判定した場合に、車両側に対してこれを報告する手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項１】
レーダビームを送信信号として放射する送信手段と、前記放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された信号を受信する受信手段と、前記送信信号と受信信号の処理結果から、前記被検出物体との相対距離、相対速度を算出する信号処理手段とを有した車両用レーダ装置において、前記受信手段で前記被検出物体から反射された受信信号を検出するレーダ観測期間後から前記送信手段で次の送信信号を送出するまでの間のレーダ観測期間外に到来する受信信号を検出処理する外来電波処理手段と、この外来電波処理手段で処理した受信信号レベルが予め定めた閾値を超えた場合に電波障害であると判定する外来電波判定手段とを設けたことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項２】
外来電波判定手段は、ピークノイズ検出閾値とノイズフロア検出閾値の２つの閾値を設け、外来電波処理手段で処理した受信信号レベルがいずれか一方の閾値を超えた場合に電波障害であると判定するようにした請求項１に記載の車載用レーダ装置。
【請求項３】
外来電波判定手段は、閾値を超えるレベルの受信信号を所定回数連続して検出した場合に、電波障害であると判定するようにした請求項１または請求項２に記載の車載用レーダ装置。
【請求項４】
電波障害であると判定された場合、レーダ観測期間外で得られた電波障害の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、レーダ観測期間で得られた信号処理結果にあるかどうかを比較判定し、前記レーダ観測期間で得られた信号処理結果に前記電波障害の周波数成分と同一周波数成分で受信レベルも同一程度の信号があった場合は、その信号はレーダ観測期間の信号処理結果から除去するようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項５】
レーダ観測期間で得られた所定レベル以上の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、レーダ観測期間外で得られた信号処理結果にあるかどうかを比較判定し、前記レーダ観測期間外で得られた信号処理結果に同一周波数成分の信号が存在しない場合は、前記レーダ観測期間で得られた所定レベル以上の信号は、被検出物体からの信号とするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項６】
今回のレーダ観測期間で得られた所定レベル以上の周波数成分と同じ周波数成分の信号が、前回のレーダ観測期間で得られた信号処理結果にあるかどうかを判定し、前記前回のレーダ観測期間で得られた信号処理結果に今回のレーダ観測期間で得られた信号と同じ周波数成分でレベルも同一程度の信号が存在する場合は、被検出物体からの信号とするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項７】
外来電波判定手段は、レーダ装置搭載車の自車速と、被検出物体との相対速度と相対距離の関係から電波障害を判定する時間を設定した請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項８】
外来電波判定手段は、ある所定の走行距離以上、電波障害の検出が続いた場合は、特定の外来電波による障害では無く回路故障と判定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【請求項９】
外来電波判定手段は、車載ナビゲーション装置からの情報を元に、回路故障判定に用いる所定の走行距離を変更することで、回路故障の誤判定を防止することを特徴とする請求項８に記載の車載用レーダ装置。
【請求項１０】
外来電波判定手段は、電波障害と判定した場合に、車両側に対してこれを報告する手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の車載用レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１１１７７３（Ｐ２００８−１１１７７３Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９５９７２（Ｐ２００６−２９５９７２）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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