CN1898578B

CN1898578B - 雷达装置

Info

Publication number: CN1898578B
Application number: CN2005800013547A
Authority: CN
Inventors: 岛伸和
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: US20070052581A1; EP1760488B1; JPWO2005124388A1; KR20060087606A; DE602005016404D1; EP1760488A1; KR100783476B1; EP1760488A4; WO2005124388A1; US7429947B2; CN1898578A

Abstract

在本发明的雷达装置中，接收电路部的特性的变化，在通常动作时或出厂的初始调整时被修正。并且，随时修正由动作中的环境变化引起的温度变动或由时效劣化导致的该变化。在具有与多个的接收天线对应的多个接收电路系统的雷达装置中，根据由第1切换开关选择的1个天线接收的接收信道信号，用第2切换开关的切换动作，生成相同特性的信道信号ch1和ch2，并把它们输入到各个接收电路系统。比较进行了AD转换的各个信道信号的电平和相位，检测特性变化。根据各个接收电路系统的检测结果对各个接收电路系统的特性或各个AD转换输出信号的特性进行修正。

Description

雷达装置

技术领域

本发明涉及使用对连续波(CW)进行频率调制(FM)的发送信号的FM-CW雷达装置，其是具备能够对由发送信号产生的反射波的接收进行切换的多个天线，进行数字波束成形(DBF)处理的电子扫描方式的雷达装置。

背景技术

以往的DBF型的雷达装置，具备：将使发送信号作为电磁波进行发射的发送部；由把电磁波到达物体后由该物体反射的电磁波当作接收信号进行接收的多个元件天线(单元天线)构成的阵列天线。各个元件天线分别被连接到切换开关的多个输入端子，与该多个输入端子中的任意一个择一地切换连接到切换开关的输出端子。通过使用发送信号的一部分对由输出端子得到的来自所选择的天线的接收信号进行下变频，生成发送信号与接收信号之间的差信号，在接收部的信号处理部中把该差信号转换成数字信号，通过对该数字信号进行规定的处理，检测距物体的距离或相对速度。这些公开于例如特开平11-160423号公报。

另外，例如，就如在特开平11-64485号公报所公开的那样，开发出了在阵列天线结构的雷达装置中，通过以各个天线共同具有1个前端并依次切换连接各个天线的方式构成，直接耦合到各个天线上不再需要设置分别与其对应的高频(RF)接收电路的雷达装置。

另外，例如，在特开平11-311668号公报中，公开了具备发送部、阵列天线部、切换开关部、接收电路部以及数字信号处理部，依次切换连接阵列天线部的各个天线，在数字信号处理部中施行数字波束成形处理以进行物体的检测的FM-CW雷达装置。在该雷达装置中，切换开关部选择性地切换各天线中的某一个到产生差频(差拍)信号的接收部，在频率调制的重复周期的一个周期中选择多个天线的一部分，在所选择的天线之间反复进行切换连接。通过该构成，使得与天线的个数无关地用一组RF接收电路、高频段的混频器、模-数(AD)转换器等昂贵器件即可。

在上述的现有技术的FW-CW雷达装置中，由于采用一边依次切换各天线一边实施DBF处理、检测接收信号的相位差的电子扫描方式，所以如果在接收电路部存在任何零件故障或由于使用环境的温度变动导致的特性变化，就会给接收信号的相位差的检测带来异常。

但是，在上述的特开平11-311668号公报中所公开的现有技术的FM-CW雷达装置，仅仅具备一组包括RF接收电路、高频段的混频器、模-数(AD)转换器等的接收电路部。由于接收信号要在该接收电路部中进行处理，所以存在这样的问题：即使在接收电路部自身中发生了上述的特性变化，也不能判断出在其处理结果中存在相位差检测的异常。

发明内容

本发明的目的在于提供可以利用接收电路部本身自查该接收电路部的特性变化，在该自查的结果判断为在接收电路部内存在特性变化的情况下，能够对该特性进行修正，在发生异常时，可以输出故障诊断信息等的雷达装置。

为了解决以上的课题，本发明的雷达装置具备：发射发送信号的发送部；接收基于上述发送信号的来自物体的反射波的多个天线；把上述多个天线的各个输出端子依次择一地切换连接到输入端子的第1切换开关；用上述发送信号的一部分对输入到上述第1切换开关的上述输入端子上的来自各个天线的接收信号进行下变频的下变频部；把上述下变频部的输出择一地切换连接到第1～第n滤波电路的第2切换开关；把上述第1～第n滤波电路的各个输出输入到第1～第nAD转换器，对从该第1～第nAD转换器输出的第1～第n输出信号进行规定的处理，检测距上述物体的距离或与上述物体之间的相对速度的数字信号处理部；对根据从上述多个天线中所选择的特定天线接收的上述接收信号输出的第1～第n输出信号之中选择的2个输出信号进行比较，判断第1～第n输出信号的特性变化，修正该特性的差的信号特性判断部。

另外，上述信号特性判断部通过对从上述第1～第n输出信号中分别选择出的上述两个输出信号的信号电平和/或相位进行比较，进行上述第1～第n输出信号的特性变化的判断。

上述信号特性判断部控制上述第1切换开关，从上述多个天线中选择特定天线，控制上述第2切换开关，根据该特定天线的接收信号生成上述第1～第n输出信号，在判断为存在上述特性差的情况下，对分别连接到上述第1～第nAD转换器的输入侧的第1～第n调节器进行控制，修正该特性差。

进一步，在上述各个第1～第n调节器中包含通过上述信号特性判断部进行控制的可变增益放大器和/或可变相位器。

另外，上述信号特性判断部在判断为存在上述特性差的情况下，计算针对与该特性差对应的对上述第1～第n输出信号的修正值，上述数字信号处理部根据上述修正值对上述第1～第n输出信号进行修正。

上述信号特性判断部在上述数字信号处理部进行的检测距上述物体的距离或与上述物体的相对速度的识别处理中，间歇地进行关于上述特性变化的判断处理。

上述信号特性判断部在识别到与上述物体之间的相对的上述距离不变时，进行关于上述特性变化的判断处理，特别是在上述信号特性判断部识别到安装有该装置的车辆处于行进停止中时，进行关于上述特性变化的判断处理。

另外，上述信号特性判断部在上述第1～第n输出信号的信号电平或相位大于等于规定值或处于规定范围内时，进行关于上述特性变化的判断处理，上述信号特性判断部与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值，根据基于上述修正值进行了修正的上述第1～第n输出信号执行上述识别处理。

上述信号特性判断部根据外部指示进行关于上述第1～第n输出信号的特性变化的判断处理，上述信号特性判断部进行关于上述特性变化的判断处理作为该装置的初始化调整，在存在该特性变化的情况下，与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值。

上述信号特性判断部在判断为存在上述特性变化时，向外部报知，进一步，上述信号特性判断部在判断为存在上述特性变化时，在该特性变化不在规定范围内的情况下，向外部输出故障诊断信息。

如上所述，根据本发明的雷达装置，无须特别准备用来进行修正的装置，即使在通常动作时，也可以正确且迅速地判断出在包含滤波电路和AD转换器的接收电路系统中存在特性变化或已经发生了特性变化的情况，该滤波电路对用阵列天线接收的接收信号进行处理，并根据其结果对接收电路系统进行修正处理，所以在工厂出厂时的初始调整中，可以简单地对由接收电路系统的处理性能的差产生的接收信号的特性的偏差进行修正，另外，对于动作中的环境变化所产生的温度变动，也可以随时进行修正，可以时时实现精度提高。

另外，根据本发明的雷达装置，由于即使在与多个接收天线对应地具有的多个接收电路系统中原本就存在性能差，或者发生各接收电路系统自身的时效变化导致的特性劣化，雷达装置动作中的各接收电路系统的异常动作，也可以与由该异常引起的特性变化等相对应地被进行修正处理，所以无论什么时候都可以实现雷达装置的识别处理的精度提高。

附图说明

以下，参照附图说明本发明。

图1是说明进行数字波束成形处理的FM-CW方式的雷达装置的基本构成的图。

图2是说明图1所示的雷达装置的下变频后的2个接收电路系统的输出信号间的特性变化的波形图。

图3是说明修正FM-CW方式的雷达装置的下变频后的2个接收电路系统的输出信号间的特性差的原理的波形图。

图4是说明本发明的雷达装置的实施方式的构成的图。

图5是说明本发明的雷达装置的信号特性判断的处理动作的步骤的流程图。

图6是说明本发明的雷达装置的另一实施方式的构成的图。

具体实施方式

下面，虽然要说明本发明的雷达装置的实施方式，但在对该实施方式进行说明之前，为了使由本发明带来的效果变得明确，先对作为本实施方式的雷达装置的根本的进行数字波束成形(DBF)处理的电子扫描方式的雷达装置进行说明。

FM-CW雷达装置，例如，通过向作为目标的前方的车辆等输出进行了三角波形状的频率调制的连续的发送波，并接收该发送波的反射波，例如求出与前方的车辆之间的距离。即得到来自雷达装置的发送波在前方的车辆处被反射后，对反射波的接收信号与发送信号进行混频所得到的差频信号(雷达信号)。对该差频信号进行快速傅立叶变换后进行频率分析。由于频率分析后的差频信号中会产生对于目标而功率变大的峰值，所以取得对应于该峰值的峰值频率。

在该峰值频率中，包含与距离有关的信息，由于与前方的车辆之间的相对速度所产生的多普勒效应，在FM-CW波的各个三角波的上升区间和下降区间中，该峰值频率有所不同。因此，可以由该上述区间和下降区间的峰值频率得到与前方的车辆之间的距离和相对速度。另外，在前方存在多个车辆的情况下，通过进行成对处理，对于各个车辆取得一对上升区间和下降区间的峰值频率。

在如上可以检测距离和相对速度的FM-CW雷达装置中，从调制信号发生器给电压控制振荡器加上调制信号进行FM调制的FM调制波，作为发送信号通过发送天线向外部发送，并且发送信号的一部分被分路后加到作为下变频部的混频器。另一方面，用天线接收从作为目标的物体反射的反射波，在混频器与电压控制振荡器的输出信号进行混频，产生差频信号。该差频信号通过带通滤波电路输入到AD转换器，在那里进行数字采样后，在数字信号处理部中利用快速傅立叶变换等进行信号处理，求得距离和相对速度。

数字波束成形(DBF)处理对由多个接收天线构成的阵列天线的各个接收信号进行AD转换，然后取入到数字信号处理部，在数字信号处理部中进行波束扫描或旁瓣特性等的调整。

采用DBF处理的雷达装置是用数字信号处理实现相控阵列天线的移相器的功能的装置。在该DBF型雷达装置中，从调制信号发生器给电压控制振荡器加上调制信号进行FM调制，并使FM调制波成为发送信号，通过发送天线向外部发送，并且发送信号的一部分被分路，加到与接收天线的个数对应的多个混频器上。另一方面，被物体反射的反射波被多个接收天线接收，来自各个接收天线的接收信号经过各自的放大器后输入到多个混频器，在这里与来自电压控制振荡器的输出信号进行混频后，产生各自的差频信号。

所产生的各个差频信号，经过各自的带通滤波器后，由各个AD转换器转换成数字信号，送到数字信号处理部。在数字信号处理部(DSP)中对来自各个信道的数字信号进行移相处理，进行全信道的合成，形成多波束。

DBF的特征是，由于把全部接收天线的信号作为数字信号取入后，可以以之为基础在任意的方向上进行波束合成，所以取入1次就可以形成多个波束。

对这样的DBF型的FM-CW方式的雷达装置进行了改良的具体例，示于图1。图1所示的雷达装置的构成，成为本实施方式的雷达装置的基本。在该雷达装置中具备由多个天线构成的阵列天线，在图1在例子中，阵列天线包括发送天线AT、接收天线AR1、AR2。由发送天线AT、放大器1、标记为VCO的电压控制振荡器2和标记为MOD的调制信号发生器3形成发送部。

另外，在该雷达装置中，具备：把接收天线AR1、AR2择一地切换连接到放大器5上的标记为SW1的第1切换开关4；把发送信号的一部分与接收信号进行混频的混频器6；把混频后的信号择一地向标记为BP1、BP2的带通滤波器81、82输入的标记为SW2的第2切换开关7；输入带通滤波器81、82的各自的输出，被组装到标记为DSP的数字信号处理部9内，标记为AD1、AD2的AD转换器91和92。

由放大器5和混频器6形成下变频部，由带通滤波器81、82和AD转换器91、92形成接收电路部。在图1所示的雷达装置的例子中，是接收天线为2个的情况，而且与该2个的天线相对应地具备2个把带通滤波电路和AD转换器成组的接收电路系统。在图1中，代表性地示出了具备有2个接收天线的例子，接收电路部构成为，与接收天线的个数相对应地具备多个由带通滤波电路和AD转换器成的组构成的接收电路系统，并由第2切换开关择一地进行切换连接。

在如此构成的雷达装置中，给电压控制振荡器2的输出信号加上来自调制信号发生器3的调制信号生成FM调制信号，该FM调制信号作为发送信号通过发送天线AT向外部发送。与此同时，该发送信号的一部分在分路后加入到作为下变频部的混频器6。另一方面，基于被物体反射的发送信号的反射波，作为接收信号用接收天线AR1、AR2进行接收。在这里，设接收天线AR1、AR2的信号通路分别为信道ch1、chn。用第1切换开关4使多个接收天线的各个输出端子通过放大器5择一地与作为下变频部的混频器6的输入端子依次切换连接，切换来自各个信道ch1、ch2的输入到下变频部的信号。

该切换动作根据从数字信号处理部9具有的切换信号发生器输出的信号进行控制。该切换信号是具有规定频率的时钟信号，信道ch1、ch2的接收信号在规定频率的切换信号的上升沿和下降沿进行信道的切换。其结果是，在基于时钟信号的规定时间内，信道ch1与放大器5连接，在下一个的规定时间内，信道ch2与放大器5连接。以后同样地在下一个规定时间内信道ch1和ch2交替地与放大器5连接。这样可以用完全相同的时间间隔周期切换信道。

输入到放大器5的接收信号，向作为下变频部的混频器6输入，与来自电压控制振荡器2的发送信号进行混频并进行下变频，生成差频信号。该差频信号输出到第2切换开关7。第2切换开关7以该差频信号择一地依次输入到分别具有带通滤波电路81、82和AD转换器91、92的2个信道的方式，进行切换。该切换动作根据来自数字信号处理部9具有的切换信号发生器的信号而被控制，在上述周期与由第1切换开关4进行的天线切换动作同步。

带通滤波电路81和82，分别连接到AD转换器91和92，输入到带通滤波电路81和82的信号，分别通过AD转换器81和82转换成数字信号，在数字信号处理部9利用快速傅立叶变换等进行信号处理。然后，对于来自各个信道的数字信号进行相位处理，进行全信道合成，测定距离和相对速度。

在图1所示的雷达装置中，虽然使接收天线的个数和带通滤波电路的个数相同，但是带通滤波电路的个数也可以比接收天线的个数少。但带通滤波电路的个数至少需要是必须同时切换的接收天线的个数。例如，如果同步进行切换的接收天线的个数为2，带通滤波电路的个数也要是2。

另外，在图1中，虽然设置有多个AD转换器，但是也可以另外插入第3切换开关，使AD转换器为1个，通过第3切换开关切换连接多个带通滤波器。此时，第3切换开关的切换动作，根据从数字信号处理部9的切换信号发生器5输出的信号而被控制，与接收天线的切换动作同步进行。

如图1所示，在截至目前所提出的DBF型的FM-CW方式的雷达装置中，具有刚好与接收天线的个数对应的数量的、由带通滤波电路和AD转换器的组构成的接收电路系统作为接收电路部。这里，在图2示出输入到雷达装置的用来进行距离和相对速度检测的识别处理的接收电路部的输入波形和输入到接收电路部的AD转换器的输入波形。图2的(a)，示出的是信道ch1和ch2在第1切换开关4被切换，被输入到向下变频部，并由其输出的输出信号的波形，图2的(b)示出的是在第2切换开关7进行切换，分别输入到带通滤波电路81或82，并在那里进行了处理的输入到AD转换器91或92的输入信号的波形。

由于如果构成接收电路部的2个接收电路系统具有相同的特性，则接收天线AR1、AR2也具有相同特性，所以下变频部的输出信号的信道ch1和ch2的信号波形，理应成为在时间上恰好错开了第1切换开关4的切换周期的相同波形。但是，例如，如果各个接收天线的特性存在差异，则如图2的(a)所示，下变频处理后的SPDT输入信号的信道ch1和ch2的信号波形形状就彼此不同。

因此，如图2的(a)所示，在被包含于SPDT输入信号的信道ch1和ch2的波形彼此不同的情况下，如图2(b)所示，在带通滤波电路81和82被进行了滤波处理并输入到AD转换器91和92的信道信号ch1和ch2，波形也彼此不同。可知信道信号ch1比信道信号ch2的振幅低，信道信号ch1侧的增益小，信道信号ch1和ch2的相位有偏移。如果根据这些信道信号ch1和ch2进行方位检测，则由于在各个波形间存在信号电平和相位的偏移，识别处理的方位检测会发生异常。

虽然图2说明的是由各个接收天线间的特性差导致的情况，但即使各个接收天线特性相同时，在具备多个接收电路系统的情况下存在各个接收电路系统间的特性差时，在被各个接收电路系统处理的各个信道信号中，也会产生与图2的(b)所示的现象同样的现象。在具备多个接收电路系统时，导致发生方位检测异常的主要原因，可以举出1)在制造时等未调整各个接收电路系统的增益、相位的情况，2)由于雷达装置的使用环境的影响各个接收电路系统的增益、相位发生了偏差的情况，3)特定的接收电路系统发生了故障等的异常的情况等。

因此，在本实施方式的雷达装置中，通过进行消除影响方位检测的正确性的多个接收电路系统之间的特性差的修正，可以排除各个接收电路系统的特性变化或偏差对识别处理的影响。为此，在本实施方式的雷达装置中，利用在该雷达装置中具备多个接收电路系统的情况，向各个接收电路系统供给通用的信道信号，检测各个接收电路系统之间的特性差，根据该特性差自查接收电路系统的异常。

作为向各个接收电路系统供给通用的信道信号的方法，以选择多个接收天线中的特定天线，向各个接收电路系统供给用该特定天线接收的接收信号的方式，对第1切换开关4和第2切换开关进行控制。虽然在通常的识别处理中，第1切换开关4和第2切换开关7同步地切换连接对应的接收天线和接收电路系统，但在进行接收电路系统的异常的自查时，第1切换开关4以仅仅固定连接于特定天线的方式被控制，第2切换开关7以从多个接收电路系统中选择2组的接收电路系统并分别对其进行切换连接的方式被控制。由此，就可以以向各个相应的接收电路系统供给用特定天线接收到的接收信号的信道信号的方式进行控制。

在图3中，用以图1所示的雷达装置为例的信道信号的波形示出了关于该接收电路系统的异常的自查的原理。在图3(a)中，示出了从第2切换开关7输出的输出信号的波形。这时接收天线AR1由第1切换开关4选择为特定天线。接收天线AR1接收从发送天线AT发送的发送信号的反射波。然后，根据该接收信号在下变频部生成差频信号。该差频信号由第2切换开关7以通常识别处理中的切换周期进行切换，产生信道信号ch1和ch2。

就如该信道信号ch11用粗线表示，信道信号ch12用细线表示的那样，信道信号ch11和ch12以切换周期交替呈现，这些信号的包络线成为差频信号。信道信号ch11输入到带通滤波电路81，信道信号ch12输入到带通滤波电路82。

图3(b)示出了既是带通滤波电路的输出，又是AD转换器91、92的输入信号的波形。AD转换器91的输入信号的波形用信道信号ch11表示，AD转换器92的输入信号的波形用信道信号ch12表示。由图3(b)可知，如果所选择的2组的接收电路系统的特性相同，那么信道信号ch11和信道信号ch12的波形也相同，但是如果这些接收电路系统存在特性差，那么信号波形的振幅和/或相位就会发生偏移。因此，如果检测出信道信号ch11和信道信号ch12之间的信号电平和/或相位的偏移，则能够自查这些接收电路系统之间的特性差。

下面，参照图4和图5，对图1所示的雷达装置采用的本实施方式，进行关于上述的接收电路系统的异常的自查(自判断)的原理的说明。图4示出了该本实施方式的雷达装置的构成。图4所示的本实施方式的雷达装置，由于完全沿用了图1所示的雷达装置的构成，所以对相同构成部分赋予相同符号。

在这里，在本实施方式的雷达装置中，在图1的雷达装置的数字信号处理部9中追加设置有信号特性判断部93。并且，该信号特性判断部93仅在进行接收电路系统的信号特性判断时，才控制第1切换开关4和第2切换开关7的切换动作，并根据由特定天线接收的接收信号得到的AD转换器91和92的信道信号输出，判断多个接收电路系统的特性差。根据该判断结果，对信道信号的信号电平和/或相位进行修正。

另外，在图3所示的本实施方式的雷达装置的例子中，为了修正信道信号的信号电平和/或相位，在各个接收电路系统中间的带通滤波电路与AD转换器之间插入有调节器101、102，各个调节器基于信号特性判断部93在信号特性判断时模拟地调整信号电平和/或相位，并保持该调整值。由此，在通常识别处理时，可以修正接收电路系统的特性差。调节器101、102包括可变增益放大器、相位器，在图中标记为L/P。

另外，对信道信号的调整功能，虽然如图4所示可以采用向接收电路系统内插入调节器的硬件方式实现，但也可以以在数字信号处理部9内调整对信道信号进行了AD转换后的处理信号的软件方式，在通常识别处理时对接收电路系统的特性差进行修正。此时，由于在数字信号处理中要使用修正特性差的修正值，所以要预先将其存储于存储部。

如上，即使在各个接收电路系统之间原本就存在特性差，或者在动作中发生了特性差，也由于在以后的处理中根据该保持的或者存储的修正值自动地修正在各个接收电路系统中进行了处理的输出信号，所以在通常的识别处理上就消除了各个接收电路系统间的特性差。即使在具备大于等于3个的多个接收天线的雷达装置的情况下，也可以通过把与特定天线相关联的接收电路系统和与其它接收天线相关联的接收电路系统组合起来，反复进行上述处理，对全部的接收电路系统修正接收电路系统间的特性差，得到整体一致的特性。

下面，就如到目前为止所进行的说明那样，参照图5所示的流程图，根据通过判断接收电路系统间的信道信号的特性变化来消除接收电路系统的特性差的方法，对含于数字信号处理部9的信号特性判断部93的实际的修正处理的步骤进行说明。

图5所示的修正处理的步骤，以图4所示的雷达装置的情况为例进行说明。首先，当最初在数字信号处理部9中作为处理部的主处理的通常的识别处理开始时，信号特性判断部93起动。信号特性判断部93具备定时器，通过该起动，定时器开始动作，例如，判断是否已经经过了10秒(步骤S1)。

在这里，规定在未经过10秒的情况下(步骤S1的Y)，数字信号处理部9执行通常的识别处理，把第1切换开关4和第2切换开关7控制为使之进行同步的切换动作(步骤S2)。

然后，数字信号处理部9对从带通滤波电路81、82输入的信道信号ch1、ch2进行AD转换处理(步骤S3)。接着，进行FFT处理，进行方位检测等的通常的识别处理(步骤S4)。然后返回到步骤S1，一直到经过10秒为止，数字信号处理部9继续进行通常的识别处理。

另一方面，在判断为已经经过了10秒的情况下(步骤S1的N)，信号特性判断部93对第1切换开关4进行控制，把接收天线AR1、AR2中的任意一方当作特定天线，固定地控制成ON状态(步骤S5)。在图4中，选择接收天线AR1作为特定天线，接收天线AR1接收的信道信号ch1成为比较判断的基准。

接着，信号特性判断部93对第2切换开关的切换连接进行控制，从信道信号ch1生成信道信号ch11和ch12，分别输入到带通滤波电路81和82，使AD转换器91和92对带通滤波电路81和82的输出进行AD转换处理(步骤S6)。

在这里，信号特性判断部93对信道信号ch11的AD转换信号和信道信号ch12的AD转换信号进行比较(步骤S7)。在这里，根据各个AD转换信号判断含于信道信号ch11和ch12的信号电平和/或相位的偏移，并计算其偏移量。该偏移量成为用来消除特性差的修正值。

接着，根据所计算的偏移量判断信道信号ch11和ch12双方的信号电平和/或相位是否等同(步骤S8)。

在这里，在判断为各个信号电平和/或相位等同时(步骤S8的Y)，表明已修正完毕在制造过程中原本可能存在的各个接收电路系统的特性差，或者接收电路系统的性能还没怎么劣化，认为接收电路系统未发生特性变化，继续以前的状态，维持在上一次的修正处理中所求得的已经设定的修正值(步骤S9)。然后，返回步骤S1，数字信号处理部93进行通常的识别处理。

另外，在判断为各个信号电平和/或相位不等同的情况下(步骤S8的N)，还要判断信号电平值和/或相位值是否在规定的范围外(步骤S10)。这主要是判断接收电路系统的故障状态。

在信号电平值和/或相位值在规定的范围内的情况下(步骤10的N)，表明存在接收电路系统的性能可能正在劣化，或者特性可能因动作环境的温度变动的影响而发生了的变化，根据在步骤A7中所计算的偏移量产生修正值，根据在本次的修正处理中所求得的修正值，更新在前一次的修正处理求得的已经设定的修正值(步骤S11)。然后，返回步骤S1，数字信号处理部9进行通常的识别处理。另外，也可以做成为使得在该更新时向外部报知该接收电路系统存在特性变化的情况。

另外，在信号电平值和/或相位值在规定范围外的情况下(步骤S10的Y)，表明该接收电路系统已处于异常状态，表明存在会对数字信号处理部9的通常的识别处理造成重大影响的危险性，此时要输出故障诊断信息，向外部报知接收电路系统的异常(步骤S12)。

例如，在来自接收电路系统的输出中产生了在该识别处理中的处理过程中本不会发生的信号电平急剧变动的情况时，如果执行关于接收电路系统的特性变化的判断处理，就可以自动地检知接收电路系统中的某一个突然发生了异常的情况，可以确切地报知雷达装置的识别出了错。而且，作为步骤S12中故障诊断信息的输出目的地，可以举出进行导航处理的电子控制装置(ECU)、自动刹车控制(ACC)等。

如上所述，信号特性判断部93控制第1切换开关4与第2切换开关的切换连接，根据特定天线接收的信道信号ch1，产生信道信号ch11和ch12，向各个接收电路系统输入相同信道信号。根据具有相同特性的该信道信号，可以对各个接收电路系统的处理结果进行比较。因此，即使各接收电路系统自身发生特性变化，或者各个接收电路系统的特性存在偏差，也可以利用针对该接收电路系统求得的修正值进行修正使得不对通常的识别处理产生影响。

另外，在已向各个接收电路系统插入了调节器101和102的情况下，虽然可以通过信号特性判断部93控制这些调节器进行针对各个接收电路系统的修正处理，但也有必要判断这些调节器的调整机构是否在正常地发挥作用。在这样的情况下，只要例如含于各个调节器的可变增益放大器是进行ON·OFF控制来进行调整的形式的放大器，就可以通过在各个接收电路系统间比较该ON·OFF控制状态的差，判断各个调整机构是否正常。如果在各个调整机构间在ON·OFF控制状态上存在差异，则可以进行调整。

以上，如图5的流程图所示，对含于数字信号处理部的信号特性判断部判断接收电路系统间的信道信号的特性变化，进行修正处理以消除接收电路系统的特性差的情况进行了说明。下面，说明该修正处理中的修正值的具体的计算例。

在这里说明的修正值的计算例中，要使用信道信号ch1的接收信号的AD转换后的信道ch11和ch12的2个接收信号，设各自的接收信号为E₁(t)、E₂(t)，不论哪一个接收信号都仅仅当作是基于来自既知的目标的反射波的接收信号，各个接收信号可表示为：

Ex(t)＝C₁·e^-j2πft＝C₁·e^-jθ1(t)

E₂(t)＝C₂·e^-j(2πft-δ)＝C₂·e^-jθ2( ^t)

在这里，C₁、C₂分别表示振幅，而θ₁(t)、θ₂(t)分别表示相位。另外，θ₂(t)＝2πft-δ，表示接收信号E₂(t)相对接收信号E₁(t)具有相位偏移δ。

然而，在各个接收电路系统中存在特性差的状态下，通常所接收的各个接收信号的振幅和相位分别有着C₁≠C₂、θ₁≠θ₂的关系。另一方面，如果在各个接收电路系统中不存在特性差，则C₁＝C₂、θ₁＝θ₂的关系成立，信道ch11和ch12的接收信号当然成为相同的信号。

因此，利用该原理，为了以使接收信号‘ch11’和接收信号‘ch12’相等的方式进行各个接收电路系统的特性修正，把振幅的修正值设为k，把相位的偏移修正值设为δ，则对于振幅C₁、C₂，相位θ₁、θ₂，可以表示为：

C₁＝kC₂

θ₁＝θ₂+δ

如此表示时，如果设修正后的信道Ch12的接收信号为E₂’(t)，则变成为：

E₂’(t)＝kC₂·e^{-j{θ2(t)+δ}}

在这里，由于根据上述的C₁＝kC₂、θ₁＝θ₂+δ的关系，可以得到

所以可以根据修正值k和δ把信道Ch12的接收信号修正为与信道ch11的接收信号相同。

如上所述，可以根据修正值k和δ，以某一方的接收信号为基准对2个信道的接收信号实现修正处理。因此，在图5的流程的步骤S6执行对AD转换后的接收信号的FFT处理，在步骤S7根据FFT处理的结果可以由与既知的目标的距离位置对应的频率的实数和虚数的解，计算振幅值C₁、C₂，和相位值θ₁、θ₂。

因此，如果计算出了振幅值C₁、C₂和相位值θ₁、θ₂，就可以用上述的C₁＝kC₂、θ₁＝θ₂+δ的关系求得信道ch11和信道ch12的修正值k和δ。

以上，虽然说明的是求出由信道ch1得到的信道ch11和信道ch12的修正值k和δ的情况，但如图1所示的雷达装置那样，在接收侧由天线AR1和AR2构成的情况下，即使切换固定天线AR2，由信道ch2得到信道ch21和信道ch22的接收信号，也可以与上述的修正处理同样地求得信道ch21和信道ch22的修正值k和δ。另外，对所求得的2组的修正值进行比较，就可以求得接收天线AR1、AR2间的特性差。

另外，在进一步增加接收天线数，与之相对应地接收电路系统也增加了的多信道的雷达装置的情况下，切换固定1个接收天线，向各个接收电路系统输入用该接收天线接收的接收信号，生成多个信道ch1～chm。而且，也可以把作为基准的信道例如信道ch1和从多个信道中选择的其它的信道组合起来，依次选择2个信道的组，对于每一个组求得修正值k和δ。

在图5的流程图中，对由信号特性判断部93进行的各个接收电路系统的特性变化的判断方法和在特性变化了的情况下进行的修正处理的步骤进行了说明。在这里，通过定时器在数字信号处理部9的通常的识别处理中，例如以10秒的间隔，对各个接收电路系统的特性变化进行了判断处理。下面，对于除此之外究竟在什么样的时候可以实施该接收电路系统的特性变化的判断处理进行说明。

也可以以从雷达装置的外部向信号特性判断部93发送处理指令，在任意的时刻实施的方式进行接收电路系统的特性变化的判断处理。例如，在工厂出厂时的产品检查的阶段，检查部门发出指令使要出厂的产品的品质均一化的情况下，就可以采用。另外，雷达装置的使用者也可以在任意的定时下达指令，提高雷达装置的识别处理的精度。

另一方面，就像雷达装置已经装载到了车辆上的情况下那样，也可以设定为使得在车辆行驶中的装置动作中，在雷达装置的通常的识别处理之间，间歇地而且自动地起动信号特性判断部93，每当这个时候都进行修正处理。在图5的例子中，虽然可以利用定时器每隔规定时间进行一次修正处理，但也可以是每隔规定次数的通常识别处理执行一次修正处理。

另外，也可以由车辆的速度表等检测车速，在车辆停止时执行接收电路系统的修正处理。在这里，在车速不是0而是行驶中的时候，继续进行通常的识别处理，在车辆停止车速为0的时候，按照上述的修正处理的步骤，计算修正值，执行或者是维持该修正值、或者是更新修正值的修正处理。而且，在所计算的修正值在设想的范围外的情况下，输出故障诊断信息。

虽然只在车辆停止的情况下才执行修正处理，但由于当车辆停止时与处于车辆的前方的目标之间的距离固定，所以接收信号的输入稳定，能够提高修正处理的精度。当然，即使采用单纯地每隔规定次数定期执行修正处理，也可以实现本发明的目的而无须规定只在车辆停止时执行修正处理的条件。

由于在车辆停止时即接收信号的输入稳定时，可以正确地执行关于接收电路系统的特性变化的判断处理，所以并不限于车辆停止的情况，只要是向接收电路系统输入的信道信号稳定的情况即可执行，例如在行驶中与车辆前方的目标之间的相对距离稳定时，或者也可以仅在接收电平高的情况下执行。

在到目前为止所说明的关于接收电路系统的特性变化的判断处理主要按照时间条件执行，但也可以在雷达装置的使用环境的温度变化时执行关于接收电路系统的特性变化的判断处理。例如，预先把温度传感器直接设置在雷达装置上或设置在其附近，用该传感器检测与接收电路系统有关的温度。接收电路系统受温度变化影响，其性能、处理特性发生变化，并且各个接收电路系统的变化程度是离散的。

因此，信号特性判断部93根据来自该温度传感器的温度信息，例如，在检测到的温度超过了规定范围的情况下，执行关于接收电路系统的特性变化的判断处理。这样，通过检测温度信息，可以追随雷达装置的温度变化正确地进行修正处理。通过把追随该环境变化的修正处理和上述的间歇性的修正处理组合起来，可以进行更高精度的修正。

在以上所说明的本发明的雷达装置的实施方式中，以图1所示的雷达装置的构成为基础，该雷达装置中具备由多个天线构成的阵列天线。该阵列天线，包括例如发送天线AT、接收天线AR1、AR2。

但上述的本发明的雷达装置的实施方式，并不限于仅应用于由发送专用天线和多个接收专用天线构成阵列天线的情况，也可以应用于把构成阵列天线的多个天线兼用于发送接收的情况。下面，参照图6所示的本发明的雷达装置的其它的实施方式，对用发送接收兼用的多个天线构成阵列天线的情况下的应用例进行说明。

图6所示的DBF型FM-CW方式雷达装置的其它的实施方式，虽然以图4所示的本实施方式的雷达装置的构成为基础，但在该其它实施方式中，采用由多个发送接收兼用天线A1至Am构成天线阵列A，来取代把发送专用天线和多个接收专用天线组合起来的天线构成。

在该雷达装置中，具备天线阵列A、放大器1、被标记为VCO的电压控制振荡器2、以及被标记为MOD调制信号发生器3，形成发送部。

进一步，在该雷达装置中，具备在发送时择一地把天线阵列A中的天线A1至Am切换连接到放大器1，进一步在接收时择一地把各个天线切换连接到放大器5的被标记为SW3的第3切换开关41。另外，具备把发送信号的一部与接收信号进行混频的混频器6，和择一地向被标记为BP1～BPn的带通滤波电路8-1～8-n输入混频后的信号的被标记为SW4的第4切换开关71。具备输入带通滤波电路8-1～8-n的各个输出，被组装到标记为DSP的数字信号处理部9内，并被标记为AD1～ADn的AD转换器9-1～9-n。

由放大器5和混频器6形成下变频部，由带通滤波电路8-1～8-n和AD转换器9-1～9-n形成接收电路部。作为接收电路部的构成，具备与接收天线的个数相对应的由带通滤波电路和AD转换器的组构成的接收电路系统，并通过第4切换开关71择一地进行切换连接。

在这里，在图6所示的其它的实施方式的雷达装置中，也与图4所示的雷达装置的情况相同地在雷达装置的数字信号处理部9内设置有信号特性判断部93。另外，该信号特性判断部93仅仅在进行接收电路系统的信号特性判断时，才控制第3切换开关41和第4切换开关71的切换动作，根据由特定天线接收的接收信号得到的AD转换器9-1～9-n的信道信号输出，判断多个接收电路系统的特性差。根据该判断结果，对信道信号的信号电平和/或相位进行修正。

再有，在图6所示的其它的实施方式的雷达装置中，也可以与上述的实施方式的雷达装置的情况同样地，为了对信道信号的信号电平和/或相位进行修正，在各个接收电路系统的中间，把包括可变增益放大器、相位器的调节器插入到各个接收电路系统中间的带通滤波电路与AD转换器之间。另外，也可以在数字信号处理部9内用软件方式调整对信道信号进行了AD转换后的处理信号，在通常识别处理时修正接收电路系统的特性差。

下面，对图6所示的其它实施方式的雷达装置的判断接收电路系统间的特性变化并修正处理该变化的步骤进行说明。消除接收电路系统的特性差的方法和计算修正处理的修正值的计算方法，与在上述的实施方式中所采用的方法是相同的。

首先，一开始在数字信号处理部9中，当作为处理部的主处理的通常的识别处理开始后，信号特性判断部93就被起动。包含于信号特性判断部93的定时器开始动作，执行通常的识别处理直到经过规定时间。控制第3切换开关41和第4切换开关71。

然后，在经过了规定时间的情况下，如图6所示，信号特性判断部93控制第3切换开关41，例如，由于把天线A1当作发送天线，将其连接到放大器1。在图6中作为特定天线选择天线A1，把用天线A1接收的信道信号ch1当作比较判断的基准。

接着，信号特性判断部93控制第3切换开关41，把天线A1连接到放大器5，进而控制第4切换开关71，由信道信号ch1生成信道信号ch11和ch12，并输入到各个带通滤波电路8-1～8-2，对带通滤波电路8-1～8-2的输出分别用AD转换器9-1～9-2进行AD转换处理。

在这里，信号特性判断部93对信道信号ch11的AD转换信号和信道信号ch12的AD转换信号进行比较。在这里，根据各个AD转换信号对被包含于信道信号ch11和ch12的信号电平和/或相位的偏移进行判断，计算其偏移量。该偏移量成为用来消除接收电路系统间的特性差的修正值。

接着，根据所计算的偏移量，判断信道信号ch11和信道信号ch12双方的信号电平和/或相位是否等同。在判断为各个信号电平和/或相位是等同的情况下，表明已修正完毕或者接收电路系统的性能并没有发生劣化。于是，认为在接收电路系统中未发生特性变化，维持已经设定的修正值，数字信号处理部9继续进行通常的识别处理。

另外，在判断为各个信号电平和/或相位不等同的情况下，为了判断接收电路系统的故障状态，判断信号电平值和/或相位值是否是规定的范围外的值，由于在信号电平和/或相位值是在规定的范围内的值的情况下，表明接收电路系统的性能发生劣化或者动作环境的温度变动的影响导致特性发生了变化，所以根据所计算的偏移量生成修正值，并通过本次所求得的修正值更新已设定的修正值。

然后，数字信号处理部9进行通常的识别处理。另外，也可以在进行该更新时，向外部报知该接收电路系统发生了特性变化的情况。

另外，在信号电平值和/或相位值在规定范围外的情况下，表明该接收电路系统处于异常处理状态。由于存在会对数字信号处理部9的通常的识别处理造成重大影响的危险性，所以输出故障诊断信息，向外部报知接收电路系统的异常。

在这里，如图6所示，作为故障诊断信息的输出目的地，例如，在数字信号处理部9连接于车辆内的LAN、CAN等网络的情况下，可以举出连接于网络的导航处理用ECU11、ACC用ECU12等，数字信号处理部9向这些输出目的地传送故障诊断信息。

如上所述，信号特性判断部93控制第3切换开关41和第4切换开关71的切换，根据用特定的天线接收的信道ch1，生成信道信号ch11和信道信号ch12并向各个接收电路系统输入相同信道信号。根据具有该相同特性的信道信号，比较各个接收电路系统的处理结果。由此，即使在各个接收电路系统自身中发生了特性的变化，或者，在各个接收电路系统的特性中存在偏差，也可以用针对该接收电路系统求得的修正值，以不影响通常的识别处理的方式进行修正。

Claims

1.一种雷达装置，具备：

发射发送信号的发送部；

接收基于上述发送信号的来自物体的反射波的多个天线；

把上述多个天线的各个输出端子依次择一地切换连接到输入端子的第1切换开关；

用上述发送信号的一部分对输入到上述第1切换开关的上述输入端子的来自各个天线的接收信号进行下变频的下变频部；

把上述下变频部的输出择一地切换连接到第1～第n滤波电路的第2切换开关；

把上述第1～第n滤波电路的各个输出输入到第1～第nAD转换器，对由该第1～第nAD转换器输出的第1～第n输出信号进行规定的处理，检测距上述物体的距离或与上述物体之间的相对速度的数字信号处理部；以及

信号特性判断部，其通过控制上述第1切换开关，从上述多个天线中选择特定天线，通过控制上述第2切换开关，根据该特定天线的接收信号生成上述第1～第n输出信号，并对从所生成的上述第1～第n输出信号中选择的2个输出信号进行比较，从而通过对所选择出的上述2个输出信号的信号电平和/或相位进行比较，判断上述第1～第n输出信号的特性变化，并修正该特性的差。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在判断为存在上述特性差的情况下，对分别连接到上述第1～第nAD转换器的输入侧的第1～第n调节器进行控制，修正该特性差。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于：上述各个第1～第n调节器都包含由上述信号特性判断部进行控制的可变增益放大器和/或可变相位器。

4.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：

上述信号特性判断部在判断为存在上述特性差的情况下，计算与该特性差对应的对上述第1～第n输出信号的修正值，

上述数字信号处理部根据上述修正值对上述第1～第n输出信号进行修正。

5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值，根据基于上述修正值进行了修正的上述第1～第n输出信号执行上述数字信号处理部中的识别处理。

6.根据权利要求5所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部进行关于上述特性变化的判断处理作为该装置的初始化调整，在存在该特性变化的情况下，与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值。

7.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在由上述数字信号处理部进行的检测距上述物体的距离或与上述物体的相对速度的识别处理中，间歇地进行关于上述特性变化的判断处理。

8.根据权利要求5所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在识别到与上述物体之间的相对的上述距离不变时，进行关于上述特性变化的判断处理。

9.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在识别到安装有该装置的车辆处于行进停止中时，进行关于上述特性变化的判断处理。

10.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在上述第1～第n输出信号的信号电平或相位大于等于规定值或处于规定范围内时，进行关于上述特性变化的判断处理。

11.根据权利要求10所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值，根据基于上述修正值进行了修正的上述第1～第n输出信号执行上述数字信号处理部中的识别处理。

12.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部根据外部指示进行关于上述第1～第n输出信号的特性变化的判断处理。

13.根据权利要求11所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部进行关于上述特性变化的判断处理作为该装置的初始化调整，在存在该特性变化的情况下，与上述第1～第n输出信号相关联地存储所计算的上述修正值。

14.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在判断为存在上述特性变化时，向外部报知。

15.根据权利要求14所述的雷达装置，其特征在于：上述信号特性判断部在判断为存在上述特性变化时，在该特性变化不在规定范围内的情况下，向外部输出故障诊断信息。