車載電波パルスレーダ装置
【課題】ＲＦ送受信回路の異常状態を安価で且つ小型な回路を用いて高い信頼性で検出可能な車載電波パルスレーダ装置を得る。
【解決手段】送受信信号Ｗ１、Ｗ２に基づいて被検出物体７までの距離ｄを算出する信号処理装置１４Ａは、送信信号Ｗ１の周波数可変手段１７と、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常判定手段とを含み、周波数可変手段１７は、送信信号Ｗ１の周波数を所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、異常判定手段は、通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常信号Ｅを生成し、車両の制御システムに対して異常通知を行う。
【解決手段】送受信信号Ｗ１、Ｗ２に基づいて被検出物体７までの距離ｄを算出する信号処理装置１４Ａは、送信信号Ｗ１の周波数可変手段１７と、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常判定手段とを含み、周波数可変手段１７は、送信信号Ｗ１の周波数を所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、異常判定手段は、通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常信号Ｅを生成し、車両の制御システムに対して異常通知を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダビーム（電波パルス）を送受信して、車両から所定範囲内の被検出物体７（障害物）までの距離を検出する車載電波パルスレーダ装置に関し、特にＲＦ送受信回路の感度低下や故障などの異常状態を、安価で且つ小型な回路を用いて高い信頼性で検出することのできる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載電波パルスレーダ装置においては、ＲＦ送受信回路の故障や劣化により回路機能が不安定になると、ＡＣＣ制御、プリクラッシュ制御、停車および発進制御などに対して非安全側へ影響を及ぼすうえ、被検出物体を検知することができなくなるので、ＲＦ送受信回路の異常状態（特性変化や故障）を速やかに検出することが重要である。
また、同時にコストダウンや小型化などの要求もあるため、できるだけ簡便に異常検出することが要求されている。
【０００３】
この種の車載電波パルスレーダ装置の従来技術としては、ＲＦ送受信回路内の各種アンプ系のバイアス電流および電圧などをモニタすることで、ＲＦ送受信回路の異常を検出する手段を備えたものを提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５９０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の車載電波パルスレーダ装置では、ＲＦ送受信回路の故障または劣化を検出する手段として、ＲＦ送受信回路の内部の電流および電圧をモニタしているので、モニタ用の配線を引き回す必要があるうえ、部品追加などが必要となるので、ＲＦ送受信回路の性能に対して悪影響を与えるとともに、コストアップや部品設置面積の増加を招くという課題があった。
【０００６】
また、各部品を個々にモニタせずに、電気系全体のバイアス電流でＲＦ送受信回路を一括してモニタする場合には、個別部品のばらつきを積み上げると、異常判定用の閾値の設定が困難になり、結局、ＲＦ送受信回路の部品全体をモニタすることができないという課題があった。
また、ＡＤ変換器などの信号処理回路を含む回路系の異常判定を実現するためには、さらに付加回路が必要になるという課題があった。
【０００７】
この発明は、異常判定用の付加回路をできるだけ簡便な回路とし、安価で且つ小形な構成として、ＲＦ送受信回路の感度低下や故障などの異常状態を高い信頼性で検出することのできる車載電波パルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による車載電波パルスレーダ装置は、車両に搭載されて使用される車載電波パルスレーダ装置であって、レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、レーダビームの放射範囲内にある被検出物体からの反射ビームを受信信号として受信するビーム受信手段と、送信信号および受信信号に基づいて車両から被検出物体までの距離を算出する信号処理装置と、備え、ビーム送信手段およびビーム受信手段は、ＲＦ送受信回路および送受信アンテナにより構成され、信号処理装置は、送信信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、ＲＦ送受信回路の異常発生状態を判定する異常判定手段と、を含み、周波数可変手段は、送信信号の周波数を所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路内または送受信アンテナ間に存在する漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、異常判定手段は、通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路の感度低下または故障を異常発生状態として判定し、異常発生状態が判定されたときに、車両の制御システムに対して異常通知を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ＲＦ送受信回路の異常状態を、安価で且つ小型な回路を用いて高い信頼性で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に関連した基本的な車載電波パルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、車両（図示せず）に搭載された車載電波パルスレーダ装置は、発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１と、パワーデバイダ２と、送信アンプ３と、開閉スイッチ４と、送信アンテナ５と、レドーム６と、受信アンテナ８と、受信アンプ９と、受信ミキサ１０と、ローパスフィルタ（高域カットフィルタ）１１と、ＩＦ（中間周波数：Ｉｎｔｅｒｍｉｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ１２と、ＡＤ変換器１３と、信号処理回路１４と、を備えている。
【００１２】
発振器１、パワーデバイダ２、送信アンプ３、開閉スイッチ４、受信アンプ９、受信ミキサ１０、ローパスフィルタ１１、および、ＩＦアンプ１２は、ＲＦ送受信回路１５を構成している。
また、ＲＦ送受信回路１５および送受信アンテナ５、８は、ビーム送信手段およびビーム受信手段を構成している。
【００１３】
発振器１は、所定周波数のローカル用（送信）電波を生成し、パワーデバイダ２は、ローカル用電波を分割して、送信アンプ３および受信ミキサ１０に入力する。
送信アンプ３は、ローカル用電波を増幅して、送信用のレーダビーム信号を生成する。
開閉スイッチ４は、信号処理装置１４の制御下で送信信号Ｗ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えて、送信アンプ３の出力信号をパルス信号に変換する。
【００１４】
送信アンテナ５は、レーダビームを送信信号Ｗ１として車両前方に放射し、レドーム６を通して、レーダビームの放射範囲内にある被検出物体７に照射する。
受信アンテナ８は、被検出物体７からの反射ビームを受信信号Ｗ２として受信する。
レドーム６は、たとえば車両のバンパなどと一体化されており、各アンテナ５、８の表面を保護している。
【００１５】
受信アンプ９は、受信信号Ｗ２を増幅し、受信ミキサ１０は、増幅された受信信号とパワーデバイダ２からのローカル用電波とを混合して、ビート信号を生成する。
ローパスフィルタ１１は、受信ミキサ１０から出力されるビート信号のうちの低周波信号を通過させ、ＩＦアンプ１２は、ローパスフィルタ１１を通過したビート信号を増幅する。
【００１６】
ＡＤ変換器１３は、ＩＦアンプ１２の出力信号（ＩＦ受信信号）をデジタル信号に変換し、信号処理装置１４は、ＡＤ変換器１３から入力されるデジタル信号を処理し、送信信号Ｗ１および受信信号Ｗ２に基づいて、車両から被検出物体７までの距離Ｒを算出する。
【００１７】
次に、図２〜図４を参照しながら、図１に示した車載電波パルスレーダ装置によるレーダビーム（電波）の送受信動作について説明する。
図２は送信信号Ｗ１（送信パルス）、受信信号Ｗ２（受信パルス）およびビート信号の各波形を示す説明図であり、それぞれ、距離Ｒに依存した遅延時間Δｔ、距離ゲート時間幅ｔｇおよび距離ゲート番号０〜ｎと関連させて示している。
【００１８】
図３は被検出物体７（ターゲット）の検出動作を示す説明図であり、ｎ個のパルス信号に基づく各ビート信号とサンプリングタイミングとの関係を示している。
図４はＦＦＴ（高速フーリエ変換）結果を用いたターゲット検出処理の一例を示す説明図であり、ローカル用電波からドップラシフトされた周波数成分ｆｂを示している。
【００１９】
まず、発振器１は、所定の送信周波数ｆｔｘ（たとえば、２４．１２５ＧＨｚ）のローカル用電波を出力する。ローカル用電波は、パワーデバイダ２および送信アンプ３を通過し、さらに開閉スイッチ４を介してパルス変調される。
パルス変調された電波は、送信信号Ｗ１として、送信アンテナ５からレドーム６を通過して、空間に放射される。
【００２０】
送信アンテナ５から出力された送信信号Ｗ１は、続いて、車両から距離Ｒだけ離れて存在する被検出物体７で反射され、図２のように、距離Ｒに依存した遅延時間Δｔをもって、再びレドーム６を通過して受信アンテナ８に入力される。
このとき、目標となる被検出物体７が、車両に対して相対速度Ｖを有する場合、受信信号Ｗ２の周波数は、送信電波Ｗ１の周波数ｆｔｘに対して、周波数成分ｆｂ（図２参照）だけドップラシフトする。
【００２１】
受信アンテナ８に入力された電波は、受信アンプ９で増幅された後、受信ミキサ１０において、パワーデバイダ２からのローカル用電波と混合され、ビート信号となって出力される。
受信ミキサ１０から生成されたビート信号は、ローパスフィルタ１１でろ波された後、ＩＦアンプ１２で増幅され、ＡＤ変換器１３を介して信号処理装置１４に入力される。
【００２２】
信号処理装置１４においては、観測された受信信号Ｗ２の距離ゲート（図２参照）に基づいて、被検出物体７までの距離Ｒを算出する。
また、図３のように、ＡＤ変換器１３の入力データをパルスｎ発分だけ観測し、各ビート信号をサンプリングして、信号処理装置１４でＦＦＴ処理を施すことにより、図４のように、ドップラシフト周波数ｆｂが求まる。したがって、ドップラシフト周波数ｆｂに基づいて、被検出物体７の相対速度Ｖを求めることができる。
ここで、距離Ｒ、相対速度Ｖは、以下の式（１）のように算出される。
【００２３】
Ｒ＝（ｔｇ×ｎ×Ｃ）／２
Ｖ＝（ｆｂ×Ｃ）／（２×ｆｏ） ・・・（１）
【００２４】
ただし、式（１）において、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。
【００２５】
ところで、図１に示した車載電波パルスレーダ装置においては、実際にＲＦ送受信回路１５を動作させた結果として漏れ波が発生し、ＲＦ送受信回路１５の特性が変化することが知られている。
また、車載電波パルスレーダ装置の用途を考慮すれば、乗客の安全を確保するために、ＲＦ送受信回路１５の特性変化および故障の発生を診断することは、最重要の要求課題である。
【００２６】
ここで、図５の説明図を参照しながら、図１の車載電波パルスレーダ装置で発生する漏れ波について説明する。
図５において、漏れ波１６ａは、ＲＦ送受信回路１５内の開閉スイッチ４と受信アンプ９との間に発生する。
また、漏れ波１６ｂは、送受信アンテナ５、８間の空間結合により発生する。
さらに、漏れ波１６ｃは、レドーム６（または、車両バンパ）などの極近距離にある物体からの反射波として発生する。
これらの漏れ波１６ａ〜１６ｃは、全体的に「漏れ波」と総称される。
【００２７】
ところで、実際に車載電波パルスレーダ装置を車両に取り付ける初期状態においては、電波パルスレーダとしての本来の検出性能に影響を与えないように、漏れ波が十分小さくなるように設計されているものと考えられる。
したがって、漏れ波のレベル変化をそのまま観測して、異常判定（故障検出）することは容易ではない。
【００２８】
ただし、ＩＦアンプ９の受信信号における漏れ波レベルが十分小さいという初期安定状態は、送信周波数ｆｔｘにおける各種の漏れ波１６ａ〜１６ｃが合成された結果であり、送信周波数ｆｔｘが変化すれば、各漏れ波１６ａ〜１６ｃの位相状態も変化し、その合成波のレベルも変化すると考えられる。
【００２９】
この発明の実施の形態１においては、ＲＦ送受信回路１５の動作時に発生する漏れ波のレベルが基本的に固定値であること、に着目してＲＦ送受信回路１５の異常発生を検出する。
このため、異常判定期間のみにおいて、送信周波数ｆｔｘを、観測受信信号における漏れ波レベルが識別できる範囲まで変動させて、送信周波数ｆｔｘの操作量と同一条件であらかじめ学習しておいた正常時の受信信号レベルと比較する。
これにより、ＲＦ送受信回路１５の特性変化を含めた電波パルスレーダとしての機能全体の異常判定を実現することができる。
【００３０】
ただし、車両の周辺近傍に被検出物体７が存在する場合には、被検出物体７からの反射波がノイズとして観測されるので、電波パルスレーダ機能が正常であっても、上記受信信号レベルの比較結果に差が生じる可能性がある。
これを回避するために、異常判定処理を実行する期間は、周辺に被検出物体７が存在しないと判定された場合に限られており、これにより、誤判定を抑制または防止することができる。
【００３１】
図６はこの発明の実施の形態１に係る車載電波パルスレーダ装置の構成を示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図６において、車載電波パルスレーダ装置は、基本的概念の一例として、バイアス調整回路１７を備えている。
【００３２】
バイアス調整回路１７は、信号処理装置１４Ａと関連して送信信号Ｗ１の周波数ｆｔｘを変化させる周波数可変手段を構成しており、信号処理装置１４Ａの制御下で、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の発振器１Ａの発振周波数を調整する。
また、信号処理装置１４Ａは、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常発生状態を判定する異常判定手段を含む。
【００３３】
信号処理装置１４Ａおよびバイアス調整回路１７により構成される周波数可変手段は、送信信号Ｗ１の周波数ｆｔｘを所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路１５内または送受信アンテナ５、８間に存在する漏れ波１６ａ、１６ｂの位相状態を強制的に変化させるようになっている。
【００３４】
また、信号処理装置１４Ａ内の異常判定手段は、通常時の受信信号Ｗ２に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦアンプ９の受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路１５Ａの感度低下または故障を異常発生状態として判定し、異常発生状態が判定されたときに異常信号Ｅを出力し、車両の制御システム（図示せず）に対して異常通知を行う。
【００３５】
次に、図６に示したこの発明の実施の形態１による車載電波パルスレーダ装置の動作について説明する。
まず、漏れ波は、送信信号Ｗ１（電波）に対して、漏れ経路ｄに相当した遅れ時間Δｔを有しており、漏れ経路ｄによる漏れ波の位相ΔΦは、以下の式（２）のように算出される。
【００３６】
ΔΦ＝２πΔｄ／λ ・・・（２）
【００３７】
ただし、式（２）において、πは円周率、Δｄは漏れ経路の長さ、λは発振器１Ａからのローカル用電波の波長である。
ここで、信号処理回路１４Ａは、バイアス調整回路１７を制御することにより、発振器１Ａのバイアスを調整して、発振器１Ａからのローカル用電波の送信周波数ｆｔｘを変化させる。
【００３８】
送信周波数ｆｔｘの変化は、式（２）内の発振器１Ａの波長λの変化を意味するので、位相差ΔΦを制御することになる。
また、受信ミキサ１０からの検波出力電圧ｅ（ビート信号）は、ローパスフィルタ１１によって除去される成分ｃｏｓ（ωｔ＋ωｔ＋Φ）を考慮すれば、以下の式（３）のように算出される。
【００３９】
ｅ＝Ａｓｉｎωｔ×Ｂｓｉｎ（ωｔ＋Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（ωｔ−ωｔ−Φ）−（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（ωｔ＋ωｔ＋Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（−Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓΦ ・・・（３）
【００４０】
ただし、式（３）において、Ａはローカル用電波の振幅、Ｂは受信アンテナ８による受信波（受信信号Ｗ２）の振幅、ωは各電波の周波数に対応した角速度、Φは各電波の位相、ｔは時間である。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器１３は、式（３）のように得られた受信ミキサ１０の出力電圧ｅを量子化してデジタル値とし、信号処理回路１４Ａは、デジタル値を用いて、被検出物体７を検出する。
ここで、式（３）に式（２）を代入すると、受信ミキサ１０の出力電圧ｅは、以下の式（４）のように表される。
【００４２】
ｅ＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（２πΔｄ／λ） ・・・（４）
【００４３】
式（４）から明らかなように、信号処理回路１４Ａから発振器１Ａの周波数ｆｔｘを操作して、波長λを変化させれば、受信ミキサ１０の出力電圧ｅが変化することが分かる。
したがって、この現象を利用すれば、或る規定の幅をもって発振器１Ａの周波数ｆｔｘを操作し、このときの受信ミキサ１０の出力電圧ｅの変化幅を観測することで、ＲＦ送受信回路１５Ａの動作状態を確認することができる。
【００４４】
また、周波数ｆｔｘの操作時の出力電圧ｅの変化幅を、周波数ｆｔｘの操作量と同一条件であらかじめ学習された初期値と比較することにより、ＲＦ送受信回路１５Ａの特性変化および故障を判定することができる。
この結果、故障と判定された場合には、信号処理装置１４Ａは、異常信号Ｅを出力し、車両の制御システムに対して電波パルスレーダ装置の異常を通知する。
【００４５】
以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の部品ごとに特別な故障検出回路を設けることなく、ＲＦ送受信回路１５Ａの特性変化または故障を高精度に検出することができる。
【００４６】
また、送信信号Ｗ１のパルスタイミングを生成する開閉スイッチ４を含む回路機能と、Ａ／Ｄ変換器１３よりも後段の信号処理回路１４Ａとによるレーダ機能全体の異常判定処理をも実行することができる。
したがって、安価で且つ小型な回路構成で、高信頼性の車載電波パルスレーダ装置を得ることができる。
【００４７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図６参照）では、異常判定処理の実行条件として車両の速度（以下、「車速」という）を考慮しなかったが、車速が所定速度以上を示し、且つ目標となる被検出物体７が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行し、車両の近傍に存在する被検出物体７による異常判定処理への影響を排除してもよい。
【００４８】
図７は車速を異常判定処理の実行条件として考慮したこの発明の実施の形態２に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図であり、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
【００４９】
図７において、信号処理装置１４Ｂには、車輪速センサ２０および車速センサ２１からの検出信号が入力されている。
ここでは、車両の速度情報を検出する手段として、車輪速センサ２０および車速センサ２１を設けたが、車輪速センサ２０または車速センサ２１のいずれか一方のみを設けてもよく、また、速度情報を検出可能であれば、他のセンサ手段を設けてもよい。
【００５０】
上記実施の形態１においては、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常判定処理の実行時（漏れ波の観測時）に、わずかな漏れ波の変化量を観測しているので、車両の周辺近傍に被検出物体７（たとえば、停車中の車両周辺で遊んでいる子供、または電波的に大きな反射物など）が存在する場合には、被検出物体７（障害物）によるノイズが観測され、これにより異常発生を誤判定する可能性がある。
【００５１】
そこで、この発明の実施の形態２においては、図７に示すように、車載センサとして車輪速センサ２０または車速センサ２１を設け、信号処理装置１４Ｂに対して、車速（または、車輪速）などの自車両の速度情報を入力する。ここでは、車速および車輪速の２つの速度情報により冗長性をもたせている。
【００５２】
信号処理装置１４Ｂは、車速が所定速度（たとえば、６０ｋｍ／ｈ）以上を示し、且つ目標となる被検出物体７が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行する。
所定速度（たとえば、６０ｋｍ／ｈ）は、子供などが車両周辺に存在し得ない速度値に設定されている。
【００５３】
これにより、自車両の直近に被検出物体７（障害物）が存在しないと考えられる所定速度以上の状態にあり、且つ周辺に被検出物体７が存在しないと判定された場合に限って、異常判定処理を実行することになり、車両の近傍に存在する被検出物体７による異常判定処理への影響を排除して、精度の高い異常判定処理を実行することができる。
【００５４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、異常判定処理の実行条件として車速情報のみを用いたが、ナビゲーションシステム情報を追加してもよい。
図８は異常判定処理の実行条件としてナビゲーションシステム情報を追加したこの発明の実施の形態３に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【００５５】
図８において、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
この場合、車両は、車両の位置情報を認識するためのナビゲーションシステム２２を備えている。
【００５６】
また、信号処理装置１４Ｃには、車輪速センサ２０および車速センサ２１からの検出信号のみならず、ナビゲーションシステム２２からの情報が入力されている。
また、信号処理装置１４Ｃ内の異常判定手段は、ナビゲーションシステム２２により認識された車両の走行道路情報に基づいて、周辺環境のノイズが少ないと考えられる条件下で異常判定処理を実行するようになっている。
【００５７】
図８に示すように、ナビゲーションシステム２２から自車両が走行している位置（道路状態）を示す情報を得ることにより、たとえば、車両専用道路を走行中であることを異常判定処理の実行条件に加えることができる。
【００５８】
すなわち、車両専用道路を所定速度以上で走行中であって、且つ被検出物体７が存在しないと判定される場合に限って、実行条件が成立したものと見なして異常判定処理を実行する。
これにより、一般道のように周辺環境（ノイズ）を予測しがたい状態では、異常判定処理を禁止して誤判定を回避することができ、精度の高い異常判定処理を実行することができる。
【００５９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図６〜図８）では、特に言及しなかったが、所定のレーダ観測周期内の空き時間に分割して異常判定処理を実行するか、または観測処理の休止期間に異常判定処理を実行し、被検出物体の観測処理を妨げることなく異常判定処理を実行してもよい。
【００６０】
図９はレーダ観測の空き時間または休止期間に異常判定処理を実行したこの発明の実施の形態４に係る車載電波パルスレーダ装置の動作を示すタイミングチャートである。
図９においては、所定のレーダ観測周期Ｔｏ内に、送信アンテナ５からの送信信号Ｗ１（観測用のレーダビーム）のスキャン方向（左、中央、右）を時系列的に示している。
【００６１】
各スキャン方向に対する観測期間ＴＬ、ＴＣ、ＴＲの間には、空き時間τが存在する。
また、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの制御下で、レーダ観測周期Ｔｏを間引くことにより、観測期間ＴＬ、ＴＣ、ＴＲを削除され（図９内の破線参照）、休止期間ＴＳが得られる。
【００６２】
したがって、レーダ観測周期Ｔｏ内の各空き時間τにおいて、分割して異常判定処理を実行することにより、被検出物体７の観測処理を妨げることなく、異常判定処理を実行することができる。
同様に、休止期間ＴＳの間に異常判定処理を実行することにより、本来のレーダ機能に影響を与えることなく、安全に異常判定処理を実行することができる。
【００６３】
このように、レーダとしての観測機能を妨げることなく異常判定処理を実行することにより、異常判定処理による制御システムへの影響を回避することができる。
ただし、レーダ観測周期Ｔｏを間引く場合は、被検出物体７が存在しない状態に限るなどの安全上の制約を設ける必要がある。
【００６４】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では、異常信号Ｅをそのまま車両制御システムに入力したが、異常信号Ｅが所定回数だけ生成された場合に最終的な異常発生状態と見なすことにより、冗長性をもたせてノイズなどによる誤判定を抑制してもよい。
【００６５】
図１０は異常信号Ｅに冗長性をもたせたこの発明の実施の形態５に係る車載電波パルスレーダ装置の要部を示す回路構成図である。
図１０において、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの出力部と車両制御システム４０との間には、故障診断回路３０が挿入されている。
【００６６】
故障診断回路３０は、故障検出部３１と、シフトレジスタ３２と、ＡＮＤゲート３３とにより構成され、故障診断結果が異常状態を示す場合に、最終的な異常信号Ｆを車両制御システム４０に入力する。
【００６７】
故障検出部３１は、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃに含まれており、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの処理結果に応答して最初の異常信号Ｅを生成し、シフトレジスタ３２に入力する。
なお、故障診断回路３０は、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃ内の異常判定手段に含まれてもよい。
【００６８】
シフトレジスタ３２は、異常信号Ｅを所定数だけ保持し所定ビットの出力信号をＡＮＤゲート３３に入力している。
シフトレジスタ３２の出力信号は、異常信号Ｅが所定回数（たとえば、４回）だけ連続的に入力された場合に、すべてのビットが「１」レベルとなる。
【００６９】
ＡＮＤゲート３３は、シフトレジスタ３２のすべての出力信号が「１」レベルを示す場合のみに、最終的な異常信号Ｆを生成して車両制御システム４０に入力し、異常判定の通知を行う。
【００７０】
すなわち、ＲＦ送受信回路１５Ａ（図６〜図８）に異常発生した場合、１回の判定結果による異常信号Ｅのみで真の異常状態と判定するのではなく、たとえば連続４回にわたる判定結果によって異常信号Ｅが連続的に生成された場合のみに、真の異常発生状態と見なし、車両制御システム４０に対して最終的な異常信号Ｆを入力する。
これにより、真の異常状態のみにおいて、車両制御システム４０に対して車載電波パルスレーダ装置の異常が通知され、種々のノイズなどによる異常状態の誤判定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１に関連した基本的な車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な送受信動作を示す説明図である。
【図３】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な被検出物体の検出処理を示す説明図である。
【図４】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な被検出物体のＦＦＴ結果による検出処理を示す説明図である。
【図５】図１の車載電波パルスレーダ装置による漏れ波の例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る車載電波パルスレーダ装置の異常判定処理を示すタイミングチャートである。 この発明に係る異常判定処理の実行タイミングの例を示す説明図。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る車載電波パルスレーダ装置の要部を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ 発振器、２ パワーデバイダ、３ 送信アンプ、４ 開閉スイッチ、５ 送信アンテナ、６ レドーム、７ 被検出物体、８ 受信アンテナ、９ 受信アンプ、１０ 受信ミキサ、１１ ローパスフィルタ、１２ ＩＦアンプ、１３ ＡＤ変換器、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 信号処理回路、１５Ａ ＲＦ送受信回路、１６ａ〜１６ｃ 漏れ波、１７ バイアス調整回路、２０ 車輪速センサ、２１ 車速センサ、２２ ナビゲーションシステム、３０ 故障診断回路、３１ 故障検出部、３２ シフトレジスタ、３３ ＡＮＤゲート、４０ 車両制御システム、ｄ 距離、ＴＬ、ＴＣ、ＴＲ 観測期間、Ｔｏ 観測周期、ＴＳ 休止期間、τ 空き時間。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダビーム（電波パルス）を送受信して、車両から所定範囲内の被検出物体７（障害物）までの距離を検出する車載電波パルスレーダ装置に関し、特にＲＦ送受信回路の感度低下や故障などの異常状態を、安価で且つ小型な回路を用いて高い信頼性で検出することのできる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載電波パルスレーダ装置においては、ＲＦ送受信回路の故障や劣化により回路機能が不安定になると、ＡＣＣ制御、プリクラッシュ制御、停車および発進制御などに対して非安全側へ影響を及ぼすうえ、被検出物体を検知することができなくなるので、ＲＦ送受信回路の異常状態（特性変化や故障）を速やかに検出することが重要である。
また、同時にコストダウンや小型化などの要求もあるため、できるだけ簡便に異常検出することが要求されている。
【０００３】
この種の車載電波パルスレーダ装置の従来技術としては、ＲＦ送受信回路内の各種アンプ系のバイアス電流および電圧などをモニタすることで、ＲＦ送受信回路の異常を検出する手段を備えたものを提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５９０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の車載電波パルスレーダ装置では、ＲＦ送受信回路の故障または劣化を検出する手段として、ＲＦ送受信回路の内部の電流および電圧をモニタしているので、モニタ用の配線を引き回す必要があるうえ、部品追加などが必要となるので、ＲＦ送受信回路の性能に対して悪影響を与えるとともに、コストアップや部品設置面積の増加を招くという課題があった。
【０００６】
また、各部品を個々にモニタせずに、電気系全体のバイアス電流でＲＦ送受信回路を一括してモニタする場合には、個別部品のばらつきを積み上げると、異常判定用の閾値の設定が困難になり、結局、ＲＦ送受信回路の部品全体をモニタすることができないという課題があった。
また、ＡＤ変換器などの信号処理回路を含む回路系の異常判定を実現するためには、さらに付加回路が必要になるという課題があった。
【０００７】
この発明は、異常判定用の付加回路をできるだけ簡便な回路とし、安価で且つ小形な構成として、ＲＦ送受信回路の感度低下や故障などの異常状態を高い信頼性で検出することのできる車載電波パルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による車載電波パルスレーダ装置は、車両に搭載されて使用される車載電波パルスレーダ装置であって、レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、レーダビームの放射範囲内にある被検出物体からの反射ビームを受信信号として受信するビーム受信手段と、送信信号および受信信号に基づいて車両から被検出物体までの距離を算出する信号処理装置と、備え、ビーム送信手段およびビーム受信手段は、ＲＦ送受信回路および送受信アンテナにより構成され、信号処理装置は、送信信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、ＲＦ送受信回路の異常発生状態を判定する異常判定手段と、を含み、周波数可変手段は、送信信号の周波数を所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路内または送受信アンテナ間に存在する漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、異常判定手段は、通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路の感度低下または故障を異常発生状態として判定し、異常発生状態が判定されたときに、車両の制御システムに対して異常通知を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ＲＦ送受信回路の異常状態を、安価で且つ小型な回路を用いて高い信頼性で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に関連した基本的な車載電波パルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、車両（図示せず）に搭載された車載電波パルスレーダ装置は、発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１と、パワーデバイダ２と、送信アンプ３と、開閉スイッチ４と、送信アンテナ５と、レドーム６と、受信アンテナ８と、受信アンプ９と、受信ミキサ１０と、ローパスフィルタ（高域カットフィルタ）１１と、ＩＦ（中間周波数：Ｉｎｔｅｒｍｉｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ１２と、ＡＤ変換器１３と、信号処理回路１４と、を備えている。
【００１２】
発振器１、パワーデバイダ２、送信アンプ３、開閉スイッチ４、受信アンプ９、受信ミキサ１０、ローパスフィルタ１１、および、ＩＦアンプ１２は、ＲＦ送受信回路１５を構成している。
また、ＲＦ送受信回路１５および送受信アンテナ５、８は、ビーム送信手段およびビーム受信手段を構成している。
【００１３】
発振器１は、所定周波数のローカル用（送信）電波を生成し、パワーデバイダ２は、ローカル用電波を分割して、送信アンプ３および受信ミキサ１０に入力する。
送信アンプ３は、ローカル用電波を増幅して、送信用のレーダビーム信号を生成する。
開閉スイッチ４は、信号処理装置１４の制御下で送信信号Ｗ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えて、送信アンプ３の出力信号をパルス信号に変換する。
【００１４】
送信アンテナ５は、レーダビームを送信信号Ｗ１として車両前方に放射し、レドーム６を通して、レーダビームの放射範囲内にある被検出物体７に照射する。
受信アンテナ８は、被検出物体７からの反射ビームを受信信号Ｗ２として受信する。
レドーム６は、たとえば車両のバンパなどと一体化されており、各アンテナ５、８の表面を保護している。
【００１５】
受信アンプ９は、受信信号Ｗ２を増幅し、受信ミキサ１０は、増幅された受信信号とパワーデバイダ２からのローカル用電波とを混合して、ビート信号を生成する。
ローパスフィルタ１１は、受信ミキサ１０から出力されるビート信号のうちの低周波信号を通過させ、ＩＦアンプ１２は、ローパスフィルタ１１を通過したビート信号を増幅する。
【００１６】
ＡＤ変換器１３は、ＩＦアンプ１２の出力信号（ＩＦ受信信号）をデジタル信号に変換し、信号処理装置１４は、ＡＤ変換器１３から入力されるデジタル信号を処理し、送信信号Ｗ１および受信信号Ｗ２に基づいて、車両から被検出物体７までの距離Ｒを算出する。
【００１７】
次に、図２〜図４を参照しながら、図１に示した車載電波パルスレーダ装置によるレーダビーム（電波）の送受信動作について説明する。
図２は送信信号Ｗ１（送信パルス）、受信信号Ｗ２（受信パルス）およびビート信号の各波形を示す説明図であり、それぞれ、距離Ｒに依存した遅延時間Δｔ、距離ゲート時間幅ｔｇおよび距離ゲート番号０〜ｎと関連させて示している。
【００１８】
図３は被検出物体７（ターゲット）の検出動作を示す説明図であり、ｎ個のパルス信号に基づく各ビート信号とサンプリングタイミングとの関係を示している。
図４はＦＦＴ（高速フーリエ変換）結果を用いたターゲット検出処理の一例を示す説明図であり、ローカル用電波からドップラシフトされた周波数成分ｆｂを示している。
【００１９】
まず、発振器１は、所定の送信周波数ｆｔｘ（たとえば、２４．１２５ＧＨｚ）のローカル用電波を出力する。ローカル用電波は、パワーデバイダ２および送信アンプ３を通過し、さらに開閉スイッチ４を介してパルス変調される。
パルス変調された電波は、送信信号Ｗ１として、送信アンテナ５からレドーム６を通過して、空間に放射される。
【００２０】
送信アンテナ５から出力された送信信号Ｗ１は、続いて、車両から距離Ｒだけ離れて存在する被検出物体７で反射され、図２のように、距離Ｒに依存した遅延時間Δｔをもって、再びレドーム６を通過して受信アンテナ８に入力される。
このとき、目標となる被検出物体７が、車両に対して相対速度Ｖを有する場合、受信信号Ｗ２の周波数は、送信電波Ｗ１の周波数ｆｔｘに対して、周波数成分ｆｂ（図２参照）だけドップラシフトする。
【００２１】
受信アンテナ８に入力された電波は、受信アンプ９で増幅された後、受信ミキサ１０において、パワーデバイダ２からのローカル用電波と混合され、ビート信号となって出力される。
受信ミキサ１０から生成されたビート信号は、ローパスフィルタ１１でろ波された後、ＩＦアンプ１２で増幅され、ＡＤ変換器１３を介して信号処理装置１４に入力される。
【００２２】
信号処理装置１４においては、観測された受信信号Ｗ２の距離ゲート（図２参照）に基づいて、被検出物体７までの距離Ｒを算出する。
また、図３のように、ＡＤ変換器１３の入力データをパルスｎ発分だけ観測し、各ビート信号をサンプリングして、信号処理装置１４でＦＦＴ処理を施すことにより、図４のように、ドップラシフト周波数ｆｂが求まる。したがって、ドップラシフト周波数ｆｂに基づいて、被検出物体７の相対速度Ｖを求めることができる。
ここで、距離Ｒ、相対速度Ｖは、以下の式（１）のように算出される。
【００２３】
Ｒ＝（ｔｇ×ｎ×Ｃ）／２
Ｖ＝（ｆｂ×Ｃ）／（２×ｆｏ） ・・・（１）
【００２４】
ただし、式（１）において、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。
【００２５】
ところで、図１に示した車載電波パルスレーダ装置においては、実際にＲＦ送受信回路１５を動作させた結果として漏れ波が発生し、ＲＦ送受信回路１５の特性が変化することが知られている。
また、車載電波パルスレーダ装置の用途を考慮すれば、乗客の安全を確保するために、ＲＦ送受信回路１５の特性変化および故障の発生を診断することは、最重要の要求課題である。
【００２６】
ここで、図５の説明図を参照しながら、図１の車載電波パルスレーダ装置で発生する漏れ波について説明する。
図５において、漏れ波１６ａは、ＲＦ送受信回路１５内の開閉スイッチ４と受信アンプ９との間に発生する。
また、漏れ波１６ｂは、送受信アンテナ５、８間の空間結合により発生する。
さらに、漏れ波１６ｃは、レドーム６（または、車両バンパ）などの極近距離にある物体からの反射波として発生する。
これらの漏れ波１６ａ〜１６ｃは、全体的に「漏れ波」と総称される。
【００２７】
ところで、実際に車載電波パルスレーダ装置を車両に取り付ける初期状態においては、電波パルスレーダとしての本来の検出性能に影響を与えないように、漏れ波が十分小さくなるように設計されているものと考えられる。
したがって、漏れ波のレベル変化をそのまま観測して、異常判定（故障検出）することは容易ではない。
【００２８】
ただし、ＩＦアンプ９の受信信号における漏れ波レベルが十分小さいという初期安定状態は、送信周波数ｆｔｘにおける各種の漏れ波１６ａ〜１６ｃが合成された結果であり、送信周波数ｆｔｘが変化すれば、各漏れ波１６ａ〜１６ｃの位相状態も変化し、その合成波のレベルも変化すると考えられる。
【００２９】
この発明の実施の形態１においては、ＲＦ送受信回路１５の動作時に発生する漏れ波のレベルが基本的に固定値であること、に着目してＲＦ送受信回路１５の異常発生を検出する。
このため、異常判定期間のみにおいて、送信周波数ｆｔｘを、観測受信信号における漏れ波レベルが識別できる範囲まで変動させて、送信周波数ｆｔｘの操作量と同一条件であらかじめ学習しておいた正常時の受信信号レベルと比較する。
これにより、ＲＦ送受信回路１５の特性変化を含めた電波パルスレーダとしての機能全体の異常判定を実現することができる。
【００３０】
ただし、車両の周辺近傍に被検出物体７が存在する場合には、被検出物体７からの反射波がノイズとして観測されるので、電波パルスレーダ機能が正常であっても、上記受信信号レベルの比較結果に差が生じる可能性がある。
これを回避するために、異常判定処理を実行する期間は、周辺に被検出物体７が存在しないと判定された場合に限られており、これにより、誤判定を抑制または防止することができる。
【００３１】
図６はこの発明の実施の形態１に係る車載電波パルスレーダ装置の構成を示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図６において、車載電波パルスレーダ装置は、基本的概念の一例として、バイアス調整回路１７を備えている。
【００３２】
バイアス調整回路１７は、信号処理装置１４Ａと関連して送信信号Ｗ１の周波数ｆｔｘを変化させる周波数可変手段を構成しており、信号処理装置１４Ａの制御下で、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の発振器１Ａの発振周波数を調整する。
また、信号処理装置１４Ａは、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常発生状態を判定する異常判定手段を含む。
【００３３】
信号処理装置１４Ａおよびバイアス調整回路１７により構成される周波数可変手段は、送信信号Ｗ１の周波数ｆｔｘを所定範囲内で変化させて、ＲＦ送受信回路１５内または送受信アンテナ５、８間に存在する漏れ波１６ａ、１６ｂの位相状態を強制的に変化させるようになっている。
【００３４】
また、信号処理装置１４Ａ内の異常判定手段は、通常時の受信信号Ｗ２に基づいて学習された正常レベル変動幅と、漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦアンプ９の受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、正常レベル変動幅と漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、ＲＦ送受信回路１５Ａの感度低下または故障を異常発生状態として判定し、異常発生状態が判定されたときに異常信号Ｅを出力し、車両の制御システム（図示せず）に対して異常通知を行う。
【００３５】
次に、図６に示したこの発明の実施の形態１による車載電波パルスレーダ装置の動作について説明する。
まず、漏れ波は、送信信号Ｗ１（電波）に対して、漏れ経路ｄに相当した遅れ時間Δｔを有しており、漏れ経路ｄによる漏れ波の位相ΔΦは、以下の式（２）のように算出される。
【００３６】
ΔΦ＝２πΔｄ／λ ・・・（２）
【００３７】
ただし、式（２）において、πは円周率、Δｄは漏れ経路の長さ、λは発振器１Ａからのローカル用電波の波長である。
ここで、信号処理回路１４Ａは、バイアス調整回路１７を制御することにより、発振器１Ａのバイアスを調整して、発振器１Ａからのローカル用電波の送信周波数ｆｔｘを変化させる。
【００３８】
送信周波数ｆｔｘの変化は、式（２）内の発振器１Ａの波長λの変化を意味するので、位相差ΔΦを制御することになる。
また、受信ミキサ１０からの検波出力電圧ｅ（ビート信号）は、ローパスフィルタ１１によって除去される成分ｃｏｓ（ωｔ＋ωｔ＋Φ）を考慮すれば、以下の式（３）のように算出される。
【００３９】
ｅ＝Ａｓｉｎωｔ×Ｂｓｉｎ（ωｔ＋Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（ωｔ−ωｔ−Φ）−（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（ωｔ＋ωｔ＋Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（−Φ）
＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓΦ ・・・（３）
【００４０】
ただし、式（３）において、Ａはローカル用電波の振幅、Ｂは受信アンテナ８による受信波（受信信号Ｗ２）の振幅、ωは各電波の周波数に対応した角速度、Φは各電波の位相、ｔは時間である。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器１３は、式（３）のように得られた受信ミキサ１０の出力電圧ｅを量子化してデジタル値とし、信号処理回路１４Ａは、デジタル値を用いて、被検出物体７を検出する。
ここで、式（３）に式（２）を代入すると、受信ミキサ１０の出力電圧ｅは、以下の式（４）のように表される。
【００４２】
ｅ＝（Ａ×Ｂ／２）ｃｏｓ（２πΔｄ／λ） ・・・（４）
【００４３】
式（４）から明らかなように、信号処理回路１４Ａから発振器１Ａの周波数ｆｔｘを操作して、波長λを変化させれば、受信ミキサ１０の出力電圧ｅが変化することが分かる。
したがって、この現象を利用すれば、或る規定の幅をもって発振器１Ａの周波数ｆｔｘを操作し、このときの受信ミキサ１０の出力電圧ｅの変化幅を観測することで、ＲＦ送受信回路１５Ａの動作状態を確認することができる。
【００４４】
また、周波数ｆｔｘの操作時の出力電圧ｅの変化幅を、周波数ｆｔｘの操作量と同一条件であらかじめ学習された初期値と比較することにより、ＲＦ送受信回路１５Ａの特性変化および故障を判定することができる。
この結果、故障と判定された場合には、信号処理装置１４Ａは、異常信号Ｅを出力し、車両の制御システムに対して電波パルスレーダ装置の異常を通知する。
【００４５】
以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、ＲＦ送受信回路１５Ａ内の部品ごとに特別な故障検出回路を設けることなく、ＲＦ送受信回路１５Ａの特性変化または故障を高精度に検出することができる。
【００４６】
また、送信信号Ｗ１のパルスタイミングを生成する開閉スイッチ４を含む回路機能と、Ａ／Ｄ変換器１３よりも後段の信号処理回路１４Ａとによるレーダ機能全体の異常判定処理をも実行することができる。
したがって、安価で且つ小型な回路構成で、高信頼性の車載電波パルスレーダ装置を得ることができる。
【００４７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図６参照）では、異常判定処理の実行条件として車両の速度（以下、「車速」という）を考慮しなかったが、車速が所定速度以上を示し、且つ目標となる被検出物体７が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行し、車両の近傍に存在する被検出物体７による異常判定処理への影響を排除してもよい。
【００４８】
図７は車速を異常判定処理の実行条件として考慮したこの発明の実施の形態２に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図であり、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
【００４９】
図７において、信号処理装置１４Ｂには、車輪速センサ２０および車速センサ２１からの検出信号が入力されている。
ここでは、車両の速度情報を検出する手段として、車輪速センサ２０および車速センサ２１を設けたが、車輪速センサ２０または車速センサ２１のいずれか一方のみを設けてもよく、また、速度情報を検出可能であれば、他のセンサ手段を設けてもよい。
【００５０】
上記実施の形態１においては、ＲＦ送受信回路１５Ａの異常判定処理の実行時（漏れ波の観測時）に、わずかな漏れ波の変化量を観測しているので、車両の周辺近傍に被検出物体７（たとえば、停車中の車両周辺で遊んでいる子供、または電波的に大きな反射物など）が存在する場合には、被検出物体７（障害物）によるノイズが観測され、これにより異常発生を誤判定する可能性がある。
【００５１】
そこで、この発明の実施の形態２においては、図７に示すように、車載センサとして車輪速センサ２０または車速センサ２１を設け、信号処理装置１４Ｂに対して、車速（または、車輪速）などの自車両の速度情報を入力する。ここでは、車速および車輪速の２つの速度情報により冗長性をもたせている。
【００５２】
信号処理装置１４Ｂは、車速が所定速度（たとえば、６０ｋｍ／ｈ）以上を示し、且つ目標となる被検出物体７が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行する。
所定速度（たとえば、６０ｋｍ／ｈ）は、子供などが車両周辺に存在し得ない速度値に設定されている。
【００５３】
これにより、自車両の直近に被検出物体７（障害物）が存在しないと考えられる所定速度以上の状態にあり、且つ周辺に被検出物体７が存在しないと判定された場合に限って、異常判定処理を実行することになり、車両の近傍に存在する被検出物体７による異常判定処理への影響を排除して、精度の高い異常判定処理を実行することができる。
【００５４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、異常判定処理の実行条件として車速情報のみを用いたが、ナビゲーションシステム情報を追加してもよい。
図８は異常判定処理の実行条件としてナビゲーションシステム情報を追加したこの発明の実施の形態３に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【００５５】
図８において、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
この場合、車両は、車両の位置情報を認識するためのナビゲーションシステム２２を備えている。
【００５６】
また、信号処理装置１４Ｃには、車輪速センサ２０および車速センサ２１からの検出信号のみならず、ナビゲーションシステム２２からの情報が入力されている。
また、信号処理装置１４Ｃ内の異常判定手段は、ナビゲーションシステム２２により認識された車両の走行道路情報に基づいて、周辺環境のノイズが少ないと考えられる条件下で異常判定処理を実行するようになっている。
【００５７】
図８に示すように、ナビゲーションシステム２２から自車両が走行している位置（道路状態）を示す情報を得ることにより、たとえば、車両専用道路を走行中であることを異常判定処理の実行条件に加えることができる。
【００５８】
すなわち、車両専用道路を所定速度以上で走行中であって、且つ被検出物体７が存在しないと判定される場合に限って、実行条件が成立したものと見なして異常判定処理を実行する。
これにより、一般道のように周辺環境（ノイズ）を予測しがたい状態では、異常判定処理を禁止して誤判定を回避することができ、精度の高い異常判定処理を実行することができる。
【００５９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図６〜図８）では、特に言及しなかったが、所定のレーダ観測周期内の空き時間に分割して異常判定処理を実行するか、または観測処理の休止期間に異常判定処理を実行し、被検出物体の観測処理を妨げることなく異常判定処理を実行してもよい。
【００６０】
図９はレーダ観測の空き時間または休止期間に異常判定処理を実行したこの発明の実施の形態４に係る車載電波パルスレーダ装置の動作を示すタイミングチャートである。
図９においては、所定のレーダ観測周期Ｔｏ内に、送信アンテナ５からの送信信号Ｗ１（観測用のレーダビーム）のスキャン方向（左、中央、右）を時系列的に示している。
【００６１】
各スキャン方向に対する観測期間ＴＬ、ＴＣ、ＴＲの間には、空き時間τが存在する。
また、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの制御下で、レーダ観測周期Ｔｏを間引くことにより、観測期間ＴＬ、ＴＣ、ＴＲを削除され（図９内の破線参照）、休止期間ＴＳが得られる。
【００６２】
したがって、レーダ観測周期Ｔｏ内の各空き時間τにおいて、分割して異常判定処理を実行することにより、被検出物体７の観測処理を妨げることなく、異常判定処理を実行することができる。
同様に、休止期間ＴＳの間に異常判定処理を実行することにより、本来のレーダ機能に影響を与えることなく、安全に異常判定処理を実行することができる。
【００６３】
このように、レーダとしての観測機能を妨げることなく異常判定処理を実行することにより、異常判定処理による制御システムへの影響を回避することができる。
ただし、レーダ観測周期Ｔｏを間引く場合は、被検出物体７が存在しない状態に限るなどの安全上の制約を設ける必要がある。
【００６４】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では、異常信号Ｅをそのまま車両制御システムに入力したが、異常信号Ｅが所定回数だけ生成された場合に最終的な異常発生状態と見なすことにより、冗長性をもたせてノイズなどによる誤判定を抑制してもよい。
【００６５】
図１０は異常信号Ｅに冗長性をもたせたこの発明の実施の形態５に係る車載電波パルスレーダ装置の要部を示す回路構成図である。
図１０において、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの出力部と車両制御システム４０との間には、故障診断回路３０が挿入されている。
【００６６】
故障診断回路３０は、故障検出部３１と、シフトレジスタ３２と、ＡＮＤゲート３３とにより構成され、故障診断結果が異常状態を示す場合に、最終的な異常信号Ｆを車両制御システム４０に入力する。
【００６７】
故障検出部３１は、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃに含まれており、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃの処理結果に応答して最初の異常信号Ｅを生成し、シフトレジスタ３２に入力する。
なお、故障診断回路３０は、信号処理装置１４Ａ〜１４Ｃ内の異常判定手段に含まれてもよい。
【００６８】
シフトレジスタ３２は、異常信号Ｅを所定数だけ保持し所定ビットの出力信号をＡＮＤゲート３３に入力している。
シフトレジスタ３２の出力信号は、異常信号Ｅが所定回数（たとえば、４回）だけ連続的に入力された場合に、すべてのビットが「１」レベルとなる。
【００６９】
ＡＮＤゲート３３は、シフトレジスタ３２のすべての出力信号が「１」レベルを示す場合のみに、最終的な異常信号Ｆを生成して車両制御システム４０に入力し、異常判定の通知を行う。
【００７０】
すなわち、ＲＦ送受信回路１５Ａ（図６〜図８）に異常発生した場合、１回の判定結果による異常信号Ｅのみで真の異常状態と判定するのではなく、たとえば連続４回にわたる判定結果によって異常信号Ｅが連続的に生成された場合のみに、真の異常発生状態と見なし、車両制御システム４０に対して最終的な異常信号Ｆを入力する。
これにより、真の異常状態のみにおいて、車両制御システム４０に対して車載電波パルスレーダ装置の異常が通知され、種々のノイズなどによる異常状態の誤判定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１に関連した基本的な車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な送受信動作を示す説明図である。
【図３】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な被検出物体の検出処理を示す説明図である。
【図４】図１の車載電波パルスレーダ装置による一般的な被検出物体のＦＦＴ結果による検出処理を示す説明図である。
【図５】図１の車載電波パルスレーダ装置による漏れ波の例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車載電波パルスレーダ装置を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る車載電波パルスレーダ装置の異常判定処理を示すタイミングチャートである。 この発明に係る異常判定処理の実行タイミングの例を示す説明図。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る車載電波パルスレーダ装置の要部を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ 発振器、２ パワーデバイダ、３ 送信アンプ、４ 開閉スイッチ、５ 送信アンテナ、６ レドーム、７ 被検出物体、８ 受信アンテナ、９ 受信アンプ、１０ 受信ミキサ、１１ ローパスフィルタ、１２ ＩＦアンプ、１３ ＡＤ変換器、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 信号処理回路、１５Ａ ＲＦ送受信回路、１６ａ〜１６ｃ 漏れ波、１７ バイアス調整回路、２０ 車輪速センサ、２１ 車速センサ、２２ ナビゲーションシステム、３０ 故障診断回路、３１ 故障検出部、３２ シフトレジスタ、３３ ＡＮＤゲート、４０ 車両制御システム、ｄ 距離、ＴＬ、ＴＣ、ＴＲ 観測期間、Ｔｏ 観測周期、ＴＳ 休止期間、τ 空き時間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて使用される車載電波パルスレーダ装置であって、
レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、
前記レーダビームの放射範囲内にある被検出物体からの反射ビームを受信信号として受信するビーム受信手段と、
前記送信信号および前記受信信号に基づいて前記車両から前記被検出物体までの距離を算出する信号処理装置と、備え、
前記ビーム送信手段および前記ビーム受信手段は、ＲＦ送受信回路および送受信アンテナにより構成された車載電波パルスレーダ装置において、
前記信号処理装置は、
前記送信信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、
前記ＲＦ送受信回路の異常発生状態を判定する異常判定手段と、を含み、
前記周波数可変手段は、前記送信信号の周波数を所定範囲内で変化させて、前記ＲＦ送受信回路内または前記送受信アンテナ間に存在する漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、
前記異常判定手段は、
通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、前記漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、
前記正常レベル変動幅と前記漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、前記ＲＦ送受信回路の感度低下または故障を前記異常発生状態として判定し、
前記異常発生状態が判定されたときに、前記車両の制御システムに対して異常通知を行うことを特徴とする車載電波パルスレーダ装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、
前記車両の速度が所定速度以上を示し、且つ目標となる被検出物体が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項３】
前記車両は、前記車両の位置情報を認識するためのナビゲーションシステムを備え、
前記異常判定手段は、前記ナビゲーションシステムにより認識された前記車両の走行道路情報に基づいて異常判定処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、所定のレーダ観測周期内の空き時間において、分割して異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、異常判定処理の実行時に前記被検出物体の観測処理の実行を休止し、前記観測処理の休止期間において前記異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項６】
前記異常判定手段は、
異常判定処理を一定周期で繰り返し実行し、
異常発生状態が所定回数だけ連続して判定された場合のみに、前記ＲＦ送受信回路の真の異常発生状態として判定し、
前記真の異常発生状態が判定されたときに、前記制御システムに対して前記異常通知を行うことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項１】
車両に搭載されて使用される車載電波パルスレーダ装置であって、
レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、
前記レーダビームの放射範囲内にある被検出物体からの反射ビームを受信信号として受信するビーム受信手段と、
前記送信信号および前記受信信号に基づいて前記車両から前記被検出物体までの距離を算出する信号処理装置と、備え、
前記ビーム送信手段および前記ビーム受信手段は、ＲＦ送受信回路および送受信アンテナにより構成された車載電波パルスレーダ装置において、
前記信号処理装置は、
前記送信信号の周波数を変化させる周波数可変手段と、
前記ＲＦ送受信回路の異常発生状態を判定する異常判定手段と、を含み、
前記周波数可変手段は、前記送信信号の周波数を所定範囲内で変化させて、前記ＲＦ送受信回路内または前記送受信アンテナ間に存在する漏れ波の位相状態を強制的に変化させ、
前記異常判定手段は、
通常時の受信信号に基づいて学習された正常レベル変動幅と、前記漏れ波の位相状態が変化したときにＩＦ受信信号のＤＣ成分として観測される漏れ込みレベル変動幅とを比較し、
前記正常レベル変動幅と前記漏れ込みレベル変動幅との差分に基づいて、前記ＲＦ送受信回路の感度低下または故障を前記異常発生状態として判定し、
前記異常発生状態が判定されたときに、前記車両の制御システムに対して異常通知を行うことを特徴とする車載電波パルスレーダ装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、
前記車両の速度が所定速度以上を示し、且つ目標となる被検出物体が存在しないと判定された場合のみに異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項３】
前記車両は、前記車両の位置情報を認識するためのナビゲーションシステムを備え、
前記異常判定手段は、前記ナビゲーションシステムにより認識された前記車両の走行道路情報に基づいて異常判定処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、所定のレーダ観測周期内の空き時間において、分割して異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、異常判定処理の実行時に前記被検出物体の観測処理の実行を休止し、前記観測処理の休止期間において前記異常判定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【請求項６】
前記異常判定手段は、
異常判定処理を一定周期で繰り返し実行し、
異常発生状態が所定回数だけ連続して判定された場合のみに、前記ＲＦ送受信回路の真の異常発生状態として判定し、
前記真の異常発生状態が判定されたときに、前記制御システムに対して前記異常通知を行うことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車載電波パルスレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１７６２５（Ｐ２００６−１７６２５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９６９３９（Ｐ２００４−１９６９３９）
【出願日】平成１６年７月２日（２００４．７．２）
【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１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２日（２００４．７．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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