JP2000241538A - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーダ装置の感度低下や故障等の異常を検出
する。 【解決手段】 レーダビームの送信手段３０と受信手段
４０と、送信信号と受信信号とから被検出物体の位置を
検出する処理装置５０とを備えてなるレーダ装置に於い
て、処理装置には信号分別手段５１ａと路面反射解析手
段５１ｂと異常判断手段５１ｃとを備え、信号分別手段
５１ａにより分離された低強度スペクトル信号につい
て、路面反射解析手段５１ｂで路面からの反射信号が検
出されないときにレーダ装置に異常があると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車載用レーダシステ
ムなどとして利用されるレーダ装置に関し、特にレーダ
装置の異常を検出する場合の異常検出方法及びこの異常
検出方法を用いたレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車載用レーダ装置は、例えば車両の車庫
入れ時等に電柱やブロック塀等の障害物と衝突しないよ
う比較的近距離の物体を検出する障害物検出用として従
来から実用化されている。また、近年では上記のような
静止した障害物への衝突防止のほか、車両走行時の先行
車両への追突や衝突防止用警報装置として、あるいは、
いわゆるオートクルーズ時の自動車間制御装置(ACC)と
して比較的遠距離の被検出物体を高速高精度で捕らえる
レーダ装置の実用化研究が進められてきている。
【０００３】例えば、本出願人に係る特許第２５６７３
３２号広報には、ミリ派帯の高周波電波ビームをレーダ
波として用いたマルチビームレーダ装置について提案さ
れており、このなかで複数の送受信手段を用いて空間的
に重複するレーダビームを放射し、その送受信手段の組
み合わせを変えることにより検出精度を向上させるレー
ダ装置が開示されている。
【０００４】また、例えば本出願人に係る特開平１０−
１４５１２９号広報には、ミリ派帯の高周波電波ビーム
をレーダ波として用いたスキャンビームレーダ装置が提
案されており、このなかで一次放射器から放射された電
波ビームを回転する反射体で揺動スキャンさせると供
に、この反射ビームを誘電体レンズにより収束させて拡
がり角を減少させ、車両進行方向に放射する方法が開示
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば前記マ
ルチビームレーダ装置では、検出領域は各送受信手段の
組み合わせ毎に規定される固有の検出領域を持ち、被検
出物体の位置すなわち車両に対する方位角と距離とは、
これら送受信手段の組み合わせ毎に観測される受信デー
タを合成することによって算出されるため、複数の送信
手段若しくは受信手段のうちいずれかが故障し、あるい
は劣化して感度が低下した場合には算出される被検出物
体の位置が現実の位置と異なって検出されることにな
る。
【０００６】また、例えば前記スキャンビームレーダ装
置では、通常では送受信回路が一対の構成を採用するた
め、送信回路または受信回路の劣化によって上記マルチ
ビームレーダ装置のような方位誤差は生じにくいが、一
方では検出感度が全方位にわたって一律に低下すること
となり、被検出物体を検出する測距範囲が短くなること
となる。
【０００７】そして、これらのように被検出物体の検出
位置が、現実の物体位置と異なって捕捉された場合に
は、例えば前記自動車間制御装置に於いては先行車両と
の車両間隔が当初設定された値と異なってしまうという
課題を有していた。
【０００８】従って、従来ではレーダ装置の感度測定を
定期的に行い、感度低下等の異常のないことを確認する
必要があったが、この感度測定は当該レーダ装置の搭載
された車両を基準物標が設置された試験環境に運搬し、
所定の試験位置に停車した状態で基準物標に対してレー
ダビームを送受信し、その受信レベルを測定することに
より行われていたため、多くの時間と工数を要するとい
う問題があった。また、定期点検の合間に何らかの原因
で感度低下した場合や、構成回路に部分的な故障が生じ
た場合等に於いては、前記のような被検出物体位置の誤
認に基づく問題を回避することができないという課題が
あった。
【０００９】このため、車両搭載状態での異常検出を目
的とし、所定時間当たりに検出される被検出物体の検出
数からレーダ装置の感度を推定する方法も考案されてい
るが、この推定方法では所定時間内に被検出物体が検出
されないような場合には推定することができない（若し
くは誤判断を生じる）など、車両の走行状態や走行する
道路環境等の個別条件によって異常判断のばらつきが大
きいという問題があり、これ等個別条件の影響を受ける
ことなく走行中に感度を測定し異常判断することができ
るレーダ装置が求められていた。
【００１０】本発明はこの様な課題に鑑みて成されたも
のであり、車両を特殊環境へ運搬することなく、通常の
車両の使用状態に於いてレーダ装置の異常を検出判断
し、感度低下や送受信手段の破損等が生じた場合であっ
ても被検出物体の位置の誤認や当該誤認に基づく種々の
問題を未然に回避するレーダ装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、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（例えば実施形態に於ける送信部３
０）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る信号を受信するビーム受信手段
と（例えば実施形態に於ける受信部４０）、送信信号と
受信信号とから前記被検出物体の位置を検出する処理装
置（例えば実施形態に於ける検出・制御部５０）とを有
し、車両に搭載して使用されるレーダ装置に於いて、処
理装置には受信信号のうち路面から反射される路面反射
信号を解析する路面反射解析手段（例えば実施形態に於
ける路面反射解析回路５１ｂ）を有し、この路面反射解
析手段の解析結果に基づいてビーム送信手段若しくはビ
ーム受信手段の異常を判断する異常判断手段（例えば実
施形態に於ける異常判断回路５１ｃ）を備えてレーダ装
置を構成する。
【００１２】上記構成によれば、処理装置には受信され
る受信信号のうち路面から反射される路面反射信号を解
析する路面反射解析手段を有し、異常判断手段はこの路
面反射解析手段によって路面からの反射信号が検出され
ないときにビーム送信手段若しくはビーム受信手段に異
常があると判断する。従って、車両を特殊な測定環境に
運搬設置して感度測定を行うことなく、また通常レーダ
装置の標的となる被検出物体の有無等の道路環境によら
ず、走行中にレーダ装置の異常を検出して判断すること
ができる。
【００１３】また、前記処理装置は送信信号と受信信号
とを用いて周波数変換処理を行うことにより被検出物体
の位置を検出するレーダ装置に於いては、処理装置に該
装置によって周波数変換処理された受信スペクトル信号
のうち、予め設定された所定の強度レベル以下の低強度
スペクトル信号を分別する信号分別手段（例えば実施形
態に於ける信号分別回路５１ａ）を備えてレーダ装置を
構成し、前記路面反射解析手段は分別された低強度スペ
クトル信号を路面反射信号として解析することが望まし
い。
【００１４】上記の様なレーダ装置に於いては、通常レ
ーダ装置の標的となる被検出物体からの反射信号は一定
のピーク強度を持つスペクトル信号として把握され、こ
の一定強度以上のピーク強度を持つスペクトル信号を解
析することにより被検出物体の位置を算出する。一方、
路面からの反射信号は上記のような強いピークを有せ
ず、低強度で分散したロードノイズ特有のパワースペク
トルとなる。従って、この様な一定レベル以下の信号を
分離してこの信号を解析することにより路面反射信号を
抽出して解析することができ、そのパワースペクトルか
ら例えばメモリー内に記憶された路面反射信号データと
比較することにより異常判断することができる。
【００１５】また、前記路面反射解析手段には、任意の
一の時刻に於ける前記低強度スペクトル信号と、他の時
刻に於ける他の前記低強度スペクトル信号との相関値を
計算する相関計算手段（例えば実施形態に於ける相関計
算回路５１０）をさらに備えてレーダ装置を構成し、前
記異常判断手段は計算された相関値に基づいてビーム送
信手段若しくはビーム受信手段の異常を判断することが
好ましい。
【００１６】一般に路面反射信号は路面状況や走行状態
によって異なったものとなるが、レーダ装置が正常な感
度を有していれば、同一路面を走行する範囲内に於いて
任意の一の時刻に於ける路面反射信号（低強度スペクト
ル信号）と、他の時刻に於ける路面反射信号（同）との
間には一定以上の相関関係が存在する。他方レーダ装置
が正常な感度を有しておらず、いわゆるノイズ成分のみ
のときには両者間の相関関係は低いものとして観測され
る。従って、相関計算手段により微小時間内の低強度ス
ペクトル信号間の相関値を算出し、これらの間の相関関
係が低い場合に異常判断する上記構成によれば、メモリ
ー内に多くのデータを保存し比較することなく任意の路
面状況に於いてレーダ装置の送受信感度が正常か否かを
判断することができる。
【００１７】なお、車両には車両の移動速度を検出する
車速検出手段（例えば実施形態に於ける車速検出手段５
８）を有し、路面反射解析手段には前記一の時刻に於け
る移動速度から算出される受信スペクトル信号のドップ
ラーシフト量と、前記他の時刻に於ける移動速度から算
出される受信スペクトル信号のドップラーシフト量とを
計算するドップラ計算手段（例えば実施形態に於けるド
ップラー計算回路５１５）をさらに有してレーダ装置を
構成し、相関計算手段は一の時刻に於けるドップラシフ
ト量と他の時刻に於けるドップラシフト量とを加味して
相関値を計算することが望ましい。
【００１８】上記構成によれば、前記相関値を算出する
ためのデータサンプリングを行う一の時刻に於ける車両
の移動速度(自車速)と他の時刻に於ける自車速とをそれ
ぞれ検出するとともに、ドップラ計算手段はサンプリン
グ時のそれぞれの車速によって両者に生じる受信スペク
トル信号のドップラーシフト量を算出し、相関計算手段
はこれ等の相関関係を算出するときに両スペクトラム間
の相対シフト量を加味して相関値を算出する。従って、
検出する２点間で自車速が変化した場合であってもこれ
を補正することにより、相関値の誤差を補正処理して正
確な判断を行うことができる。
【００１９】また、前記レーダ装置がミリ波帯のＦＭ−
ＣＷレーダ装置である場合に於いては、車両に車両の移
動速度を検出する車速検出手段（例えば実施形態に於け
る車速検出手段５８）を有し、路面反射解析手段には検
出される車両の移動速度から、ＦＭ変調されたレーダビ
ームの送信信号の周波数上昇区間に於ける受信スペクト
ル信号のドップラシフト量と、送信信号の周波数下降区
間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量とを
算出するドップラ計算手段（例えば実施形態に於けるド
ップラー計算回路５１５）をさらに有してレーダ装置を
構成し、前記相関計算手段は周波数上昇区間で検出され
る低強度スペクトル信号と、周波数下降区間で検出され
る低強度スペクトル信号と、ドップラ算出手段によって
算出されるそれぞれのドップラシフト量とから、周波数
上昇区間と周波数下降区間との低強度スペクトル信号の
相関値を計算するすることが好ましい。
【００２０】ＦＭ−ＣＷレーダ装置では、送信するミリ
波帯レーダビームの周波数が一定帯域幅内で上昇する周
波数上昇区間と下降する周波数下降区間とを持ち、また
被検出物体から反射される受信信号はレーダ装置と被検
出物体間の距離に応じた時間遅れをもって検出される。
このため、送受信信号を混合した信号には周波数上昇区
間と周波数下降区間に異なった周波数のビート信号が検
出されるが、このビート信号は車両の移動速度に応じて
周波数上昇区間と周波数下降区間に異なったドップラシ
フトを生じる。
【００２１】しかし、上記構成のレーダ装置によれば、
車両の車速手段によって検出される自車速から、ドップ
ラ計算手段により送信信号の周波数上昇区間に於ける受
信スペクトル信号のドップラシフト量と、送信信号の周
波数下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシ
フト量とを算出し、前記相関計算手段はこれ等の相関関
係を算出するときに周波数の上昇区間と下降区間での各
々のドップラシフト量を加味して相関値を算出する。従
って、検出する２点間でＦＭ波の周波数が上昇若しくは
下降し、または自車速が変化した場合であっても相関値
を補正処理して正確な判断を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以降本発明に係るレーダ装置につ
いて図面を参照して説明を行う。図１０には本発明の一
実施例である時分割型ＦＭ−ＣＷマルチビームレーダ装
置の全体構成をブロック図として示しており、レーダ装
置１は４個のアンテナ１０ａ〜１０ｄと、ＦＭ波発生回
路２０と、４ch構成の送信部３０と、４ch構成の受信部
４０と、検出・制御部５０と、４個の方向性結合器６０
ａ〜６０ｄとから構成されている。
【００２３】アンテナ１０ａ〜１０ｄは、例えば空間的
に部分的重複部を有して放射されるビームの放射パター
ンを有するオフセット・デフォーカス・パラボリック・マ
ルチビームアンテナなどにより構成される。ＦＭ波発生
回路２０は、例えば２０GHzや２５GHz程度の準ミリ波帯
の電波を発生する電圧制御発振器２１と、この電圧制御
発振器２１に三角波形状の変調電圧を供給する掃引回路
２２と、変調された電力を送信部３０と受信部４０とに
２分割する電力分割回路２３とから構成される。送信部
３０は変調された電力を所定のタイミングで各アンテナ
にスイッチングする送信スイッチング回路３１と、送信
変調電力を３逓倍し、６０GHzや７５GHz程度のミリ波帯
のＦＭ波に変換する周波数逓倍回路３２ａ〜３２ｄとか
ら構成されている。
【００２４】受信部４０は、前記電力分割回路２３で分
割された局発変調電力をスイッチングする局発スイッチ
ング回路４１と、局発変調電力を送信変調電力と同一周
波数に変換する３逓倍回路４２ａ〜４２ｄと、混合回路
４３ａ〜４３ｄと、ビートセレクタ４４とから構成され
ている。検出・制御回路５０は、処理装置（ＣＰＵ）５
１と増幅回路５２と、Ａ／Ｄ変換回路５３と高速フーリ
エ変換回路（ＦＦＴ）５４と、タイミング制御回路５５
とから構成されている。
【００２５】そして、例えば６０GHzのミリ波帯のＦＭ
波に変調されたレーダ波Ｔxa〜Ｔxdは、方向性結合器６
０ａ〜６０ｄを通過してアンテナ１０ａ〜１０ｄに異な
るタイミングで供給され該アンテナから被検出物体へ向
け放出される。
【００２６】アンテナ１０ａ〜１０ｄから放出されたレ
ーダ波Ｔxa〜Ｔxdのうち被検出物体で反射されたレーダ
波は、アンテナ１０ａ〜１０ｄに反射波Ｒxa〜Ｒxdとし
て受信され、方向性結合器６０ａ〜６０ｄにより送信波
と分離されて受信部４０に入力され、混合回路４３ａ〜
４３ｄで局発ＦＭ変調波Ｌoa〜Ｌodと所定のタイミング
で合成されて合成信号中にビートＢta〜Ｂtdを発生す
る。ビートセレクタ４４は、混合回路４３ａ〜４３ｄか
ら出力されるビート信号Ｂta〜Ｂtdを順次選択し、検出
・制御回路５０に出力する。
【００２７】検出・制御回路５０に出力されたビート信
号Ｂta〜Ｂtdは増幅回路５２で増幅された後Ａ／Ｄ変換
回路５３でディジタル変換され、高速フーリエ変換回路
（ＦＦＴ）５４で周波数変換されてビート周波数に対応
する周波数にピークを有するパワースペクトルとして処
理装置（ＣＰＵ）５１に出力される。
【００２８】処理装置５１は、入力される各パワースペ
クトルから一定レベル以上のパワー強度を持つスペクト
ル周波数についてＦＭ波の伝播遅延時間を算出し、これ
に基づき被検出物体までの距離を算出する。また処理装
置５１は各パワースペクトルのピーク強度から重み付け
平均化処理により被検出物体の方位を算出し、前記算出
された距離と方位とから被検出物体の位置を確定する。
【００２９】例えば、図３には車両を停止させた状態、
若しくは低速走行させた状態で一定距離に配設した被検
出物体を観測したときの局発波(発信波)Ｌoaと受信波Ｒ
xaとの関係を、縦軸に周波数、横軸に時間をとり概念的
に示したものである。両者間の相対速度が低い状態で
は、送受信波間には送信されたレーダ波が被検出物体に
反射されて受信されるまでの時間遅れ要素のみが作用す
るため、図３に示す様にＦＭ波の周波数上昇区間（例え
ば図３中の時刻ｔ1）に於ける送受信波の周波数差δｆu
と、周波数下降区間（例えば図３中の時刻ｔ2）に於け
る送受信波の周波数差δｆdとは略同一の一定値とな
り、これら送受信波を混合回路により合成した合成信号
中には周波数差δｆu≒δｆdに対応した周波数のビート
信号Ｂtaが発生する。
【００３０】そして、この送受信波の周波数差はＦＭ波
の伝播遅延時間を表していることから、被検出物体が近
いほど周波数差が小さく被検出物体が遠方にあるほど周
波数差が大きくなる。従って、この周波数差すなわち合
成信号に於けるビート信号Ｂtaの周波数は被検出物体が
近いほど低く、被検出物体が遠いほど高い周波数とな
り、このビート信号Ｂtaの周波数を解析することにより
被検出物体までの距離を算出することができる。
【００３１】図４(a)(b)には時刻ｔ1（図(a)）及び時刻
ｔ2（図(b)）にサンプリングされたビート信号Ｂtaを高
速フーリエ変換回路５４で周波数変換して得られたパワ
ースペクトルを示しており、この条件では、ともに略同
一周波数にピークを有する波形として検出される。処理
装置５１はこの様にして計測されるパワースペクトルか
ら一定のしきい値レベル（図４中に一点差線で示す。）
Ｌsを超えるピーク強度を有するスペクトル成分を取り
出し、この周波数（以降「ピーク周波数」という。）か
ら被検出物体の距離を算出する。
【００３２】ところで、上記しきい値レベルＬs以下の
低強度スペクトル信号は、従来では上記のように有意な
被検出物体の情報ではないとして排除（ノイズ処理）さ
れていた信号であるが、この信号中には、いわゆるノイ
ズ成分の他に送信されたレーダ波の微弱な反射波のスペ
クトル信号も含まれている。例えば路面や路面上の散乱
物、道路中央の路面に埋設された反射鏡、路肩の段差な
どからの反射スペクトル信号（「路面反射信号」とい
う。）がこれに該当し、それぞれの距離も反射面積も、
また自車速によっても異なるため一般的に広い周波数帯
域にわたって分散した微弱なパワーを有するパワースペ
クトルとなる。
【００３３】しかし、この路面反射信号には、その車両
が走行する道路環境固有の情報を有しており、検出され
るパワースペクトル上には走行する道路環境に対応した
一定の規則性が見出される。
【００３４】そこで、本発明のレーダ装置はこの様にし
て見出される規則性に着目し、所定の規則性の範囲内に
あるか否かによってレーダ装置の送受信回路に感度低下
があるか否かを判断する。
【００３５】本発明に係るレーダ装置の実施形態では、
図１に前記マルチビームレーダ装置のブロック図を簡略
化して示す様に、処理装置５１に一定の強度レベル以下
の低強度スペクトル信号を分離する信号分別回路５１ａ
と、分離された２つの時刻に於ける低強度スペクトル信
号の相関値を計算する相関計算回路５１０を有する路面
反射解析回路５１ｂと、路面反射解析回路５１ｂの解析
結果に基づいてレーダ装置の異常判断を行う異常判断回
路５１ｃとを備えてレーダ装置１を構成する。
【００３６】そして路面反射解析回路５１ｂ内の相関計
算回路５１０によって算出される２つの低強度スペクト
ル信号間の相関値から、これらの間の相関間関係が低い
と判断されるときには異常判断回路５１ｃはレーダ装置
に異常があると判断する。
【００３７】すなわち、レーダ装置の送受信回路が正常
な感度を有している状態では、同一路面走行状態に於い
て任意の２つの時刻で検出される低強度スペクトル信号
は各々その走行路面特有のパワースペクトルを有してお
り、従ってこれ等の間に一定の相関関係が見出される
が、レーダ装置が正常な感度を有しておらず低強度スペ
クトル信号がノイズ成分であるときには、これ等２つの
低強度スペクトル信号は分散したものとなり両者間の相
関関係は低いものとなるからである。
【００３８】本実施形態では、処理装置５１の信号分別
回路５１ａは図４(a)に示す時刻ｔ1のパワースペクトル
からしきい値レベルＬs以下の低強度スペクトル信号Ｐs
1を取り出し、また同様にして図４(b)に示す時刻ｔ2の
パワースペクトルから低強度スペクトル信号Ｐs2を取り
出して路面反射解析回路５１ｂに出力する。路面反射解
析回路５１ｂ内の相関計算回路５１０は入力された２つ
の低強度スペクトル信号の相関値を計算する。例えば、
時刻ｔ1のスペクトラムＰs1から時刻ｔ2のスペクトラム
Ｐs2を減算処理し、あるいは２つの信号間のクロスコリ
レーションを計算して相互相関関数を算出する。
【００３９】異常判断回路５１ｃは上記のようにして算
出された相関値から、２つの低強度スペクトル信号間に
一定の相関関係があると判断されるとき、例えば上記例
に於けるＰs1−Ｐs2が一定の分散幅内であるときにはレ
ーダ装置は路面反射信号を受信しており送受信感度は正
常であると判断する。また、これらの間に相関関係がな
いと判断されるとき、例えば上記Ｐs1−Ｐs2が一定の分
散幅を超えているときには路面反射信号を正確に受信で
きておらず、送受信感度が低下していると判断する。
【００４０】異常判断回路５１ｃは上記異常判断をマル
チビームレーダを構成する送信回路３０と受信回路４０
の各組み合わせ回路毎に行い、異常と判断される組み合
わせ回路があるときには、その回路を特定して処理装置
５１に異常信号出力を行う。
【００４１】上記異常判断信号を受けた処理装置５１
は、例えば車両のインストゥルメントパネル等搭乗者に
視認容易な場所に、レーダ装置１に異常のある旨（また
は必要に応じて異常の発見された組み合わせ回路まで）
のワーニング表示を行い、また、異常ある組み合わせ回
路のデータを除外して被検出物体位置を算出することが
できる。
【００４２】従って、以上説明したレーダ装置によれ
ば、車両を特殊な環境に運搬することなく、また、有意
な被検出物体が見出されない（パワースペクトル上にし
きい値レベル以上のパワーを持つスペクトルがない）よ
うな道路環境に於いても、レーダ装置の送受信回路の異
常を判断することができる。また必要に応じてそのデー
タを除外して被検出物体位置を算出することができるた
め、被検出物体の位置の誤認に基づく問題を未然に防止
することができる。
【００４３】なお、ＦＭ−ＣＷレーダ装置の搭載車両を
高速走行させた状態では、後に詳述するように受信波が
ドップラー効果の影響を受けるため、ＦＭ周波数の上昇
区間と下降区間とでは異なったパワースペクトルが検出
されることとなるが、例えば、処理装置５１が図３に於
ける時刻ｔ1と時刻ｔ3の様に周波数の上昇区間どうし、
あるいは時刻ｔ2とｔ4の様に周波数の下降区間どうしの
パワースペクトルを選択し、相関計算回路５１０はこれ
等同一区間どうしの低強度スペクトル信号について相関
値を計算するよう構成することにより、上記構成に於い
て同様に異常判断を行うことが可能である。
【００４４】例えばこれ等２点を選択する基準としてデ
ータサンプリングの時間間隔dtをとり、この時間間隔dt
が同一上昇区間内となるように限定し、あるいは隣り合
う上昇区間となるよう設定する(例えばＦＭ周波数の周
期と同一とする)。そして順次これ等２点をスウィープ
してゆくことにより、連続して計測することができる。
【００４５】次に、被検出物体とレーダ装置とが相対速
度をもって移動接近するとき、例えば車両が静止する被
検出物体に向けて一定速度で走行しているときの送信波
(局発波)Ｌoaと受信波Ｒxaとの関係を図５に示す。この
とき受信波Ｒxaは前記図３の場合と同様に被検出物体と
レーダ装置間の距離に応じた伝播遅延時間を持つが、こ
の様な状況下では同時に車両の接近速度に比例したドッ
プラーシフトｆdpを生じ、受信波Ｒxaは周波数ｆの増加
方向にシフトする。
【００４６】その結果、両者が静止した状態では同一で
あった周波数上昇区間（例えば時刻ｔ1）の送受信波の
周波数差δｆuと周波数下降区間（例えば時刻ｔ2）での
送受信波の周波数差δｆdとは図５に示す様に同一では
なくなり、δｆu＜δｆd（相対距離が離れる場合にはδ
ｆu＞δｆd）なる関係を有することになる。
【００４７】このため、これ等両時刻に観測されるビー
ト信号Ｂtaを各々ＦＦＴ変換したパワースペクトルのピ
ーク周波数は、車両と被検出物体との相対位置が周波数
の上昇下降時間内（時刻ｔ1とｔ2）でほとんど変化せず
略同一であるにも拘わらず、図６(a)(b)に示す様に周波
数上昇区間である時刻ｔ1（図６(a)）のピーク周波数が
低く、周波数下降区間である時刻ｔ2（図６(b)）のピー
ク周波数が高く検出されることとなる。
【００４８】従って、周波数の上昇区間若しくは下降区
間によらず、検出されたピーク周波数から一律に被検出
物体位置を演算処理したときには、現実には１個の被検
出物体であるにも拘わらず距離の異なる２個の物体若し
くは奥行き方向に大きな幅を持った物体として観念され
るという問題を生じる。
【００４９】この車両の自車速によるドップラーシフト
ｆdpの問題は、上記の様なピーク周波数を有する被検出
物体に限らず、ＦＭ−ＣＷレーダ装置で検出されるパワ
ースペクトルの検出周波数領域全域で発生しており、先
に説明した低強度スペクトル信号に於いても同様であ
る。
【００５０】本発明に係るレーダ装置の他の実施形態で
は、図２に本実施形態のマルチビームレーダ装置のブロ
ック図を簡略化して示す様に、前記実施形態のレーダ装
置に加え、さらに車両に車両の移動速度（自車速）を検
出する車速検出手段５８を備え、処理装置５１内の路面
反射解析回路５１ｂには自車速に対応して生じるドップ
ラシフト量を計算するドップラ計算回路５１５を備えて
レーダ装置１を構成する。
【００５１】そして、車速検出手段５８によって検出さ
れた自車速は処理装置５１に出力され、処理装置５１の
路面反射解析回路５１ｂに入力される。路面反射解析回
路５１ｂ内のドップラ計算回路５１５では逐次入力され
る自車速から送信信号の周波数上昇区間に於ける受信ス
ペクトル信号のドップラシフト量と、送信信号の周波数
下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト
量とを各々算出して前記相関計算回路５１０に出力す
る。
【００５２】路面反射解析回路５１ｂ内の相関計算回路
５１０は、前述のようにして信号分別回路５１ａから入
力された２つの低強度スペクトル信号の相関値を計算す
るにあたり、ドップラ計算回路５１５で算出された２つ
の低強度スペクトル信号各々のドップラシフト量を加味
して信号間の相関関係を演算処理する。そして異常判断
回路５１ｃは算出された相関値から、前述同様の手法に
より２つの低強度スペクトル信号間に一定以上の相関関
係がないと判断されるときには、レーダ装置１に異常が
あると判断する。
【００５３】以降本実施形態のレーダ装置１の作用につ
いて、図面を交えてより詳細に説明する。図７にはこの
レーダ装置１の処理装置５１に於ける信号処理のフロー
チャートを示し、図８には処理フロー中に示す各ステッ
プ（処理ステップ番号で示す）に於ける処理波形を示
す。なお、以降の説明では前述の相関値を計算する測距
データのサンプリングをＦＭ周波数の上昇区間と下降区
間との２点で行う場合について説明する。
【００５４】まず、処理装置５１は、例えば車両の速度
計などの車速手段５８から出力される自車速をサンプリ
ング毎に順次読み込み（ステップＳ１０）、この自車速
からドップラ計算回路５１５によりＦＭ周波数の上昇区
間とＦＭ周波数の下降区間（図中では各々を単に「上昇
区間」「下降区間」と表記する。）のそれぞれについて
ドップラシフト量を計算する（ステップＳ２０）。
【００５５】路面反射解析回路５１ｂは、周波数上昇区
間でサンプリングされ高速フーリエ変換回路５４でＦＦ
Ｔ変換されて処理装置５１に入力された上昇区間パワー
スペクトルと、周波数下降区間でサンプリングされ同様
に処理装置５１に入力された下降区間パワースペクトル
とのそれぞれについて前記ステップ２０で算出されたド
ップラーシフト量を補正して両スペクトラムの重なり区
間Ｓup，Ｓdnを選択し、さらに信号分別回路５１ａによ
りしきい値レベルＬs以下の低強度スペクトル信号Ｐs
u、Ｐsdを取り出す（ステップＳ３０〜Ｓ６０,図８(a)
(b)）。
【００５６】相関計算回路５１０は周波数上昇区間から
取り出された低強度スペクトル信号Ｐsuと、周波数下降
区間から取り出された低強度スペクトル信号Ｐsdとか
ら、両信号の有効部分が重なっている領域についての
み、有効な相関計算領域として設定し（ステップＳ７
０、図９(a)）、この領域内について２つの低強度スペ
クトル信号Ｐsu、Ｐsd間の相関値を算出する（ステップ
Ｓ８０）。
【００５７】ここで、図９(b)には相関値として、Ｐdif
＝Ｐsu−Ｐsdを評価基準として算出した結果を示してお
り、路面反射信号を受信して２つの低強度スペクトル信
号間の相関が強い場合には(i)に示す様にＰdif（Ｐsu−
Ｐsd）の分散幅が小さく、一定の分散幅内に収まる。と
ころが、路面反射信号の受信感度が低くランダムノイズ
が主成分であるときには、２つの低強度スペクトル信号
間の相関が弱くなり、この場合には(ii)に示す様にＰdi
fの分散幅が大きくなる。
【００５８】そこで、上記相関計算の実施例では、異常
判断回路５１ｃは相関計算回路５１０によって算出され
た上記分散幅Ｐdifが、予め設定されメモリーされた所
定の範囲内（図９中に点線で示す）にあるか否かを比較
し、例えば複数回のサンプリングに於いて所定範囲を越
える頻度が一定値以上であるときに、レーダ装置に異常
があると判断する（ステップＳ９０）。
【００５９】また、例えば相関関係の算出方法として、
２つの低強度スペクトル信号間のクロスコリレーション
を計算する場合に於いては、算出される相互相関係数が
所定の係数値以下であるときに上記同様の異常判断を行
う。
【００６０】なお、上記２つの低強度スペクトル信号間
の相関関係を算出して判断するに当たっては、スペクト
ラム全幅について比較するに限らず、路面反射成分の寄
与率の高い周波数帯域についてのみ比較するものであっ
ても良い。
【００６１】異常判断回路５１ｃは上記異常判断をマル
チビームレーダを構成する送信回路３０と受信回路４０
の各組み合わせ回路毎に行い、異常と判断される組み合
わせ回路があるときには、その回路を特定して処理装置
５１に異常信号出力を行う。
【００６２】上記異常判断信号を受けた処理装置５１
は、例えば車両のインストゥルメントパネル等搭乗者に
視認容易な場所に、レーダ装置１に異常のある旨（また
は必要に応じて異常の発見された組み合わせ回路まで）
のワーニング表示を行い、また、異常ある組み合わせ回
路のデータを除外して被検出物体位置を算出することが
できる。
【００６３】以上のように、本実施形態によれば前述の
実施形態による効果に加え、サンプリングする２点間で
ＦＭレーダ波の周波数が上昇若しくは下降し、または自
車速が変化した場合であっても低強度スペクトル信号間
の相関値をドップラー補正処理して正確な判断を行うこ
とができる。そして必要に応じて異常と判断された組み
合わせ回路のデータを除外して被検出物体位置を算出す
ることにより、被検出物体の位置の誤認に基づく問題を
未然に防止することができる。
【００６４】以上、本発明に係るレーダ装置を、ミリ波
帯の電波ビームを用いたＦＭ−ＣＷマルチビームレーダ
装置に適用した場合を中心に実施例を示しながら説明し
てきたが、本発明は上記実施例のみに限定されるもので
はなく、例えばパルスレーダ装置や前記したスキャンビ
ームレーダ装置に於いても同様に適用可能なものであ
る。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではレーダ
ビームを送信するビーム送信手段と、被検出物体からの
反射信号を受信するビーム受信手段と、送受信信号から
被検出物体の位置を検出する処理装置とを有し、車両に
搭載して使用されるレーダ装置に於いて、処理装置には
受信信号のうち路面から反射される路面反射信号を解析
する路面反射解析手段を有し、この路面反射解析手段の
解析結果に基づいてビーム送信手段若しくはビーム受信
手段の異常を判断する異常判断手段を備えてレーダ装置
を構成する。
【００６６】上記構成によれば、受信信号のうち路面か
ら反射される路面反射信号を解析して路面からの反射が
検出されているか否かに基づいてレーダ装置の異常を判
断する。従って、車両を特殊な測定環境に運搬設置して
感度測定を行うことなく、また通常レーダ装置の標的と
なる被検出物体の有無等の道路環境によらず、走行中に
レーダ装置の異常を検出して判断することができる。
【００６７】なお、送信信号と受信信号とを用いて周波
数変換処理を行うことにより被検出物体の位置を検出す
るレーダ装置に於いては、処理装置は周波数変換処理さ
れた受信スペクトル信号のうち予め設定された所定の強
度レベル以下の低強度スペクトル信号を分別する信号分
別手段を有し、路面反射解析手段は分別された低強度ス
ペクトル信号を路面反射信号として解析することが望ま
しい。
【００６８】上記レーダ装置によれば、路面からの反射
信号特有の低強度スペクトル信号を分離抽出して解析す
ることができ、そのパワースペクトルとメモリー内に記
憶された路面反射信号データと比較して異常判断するこ
とができる。
【００６９】また、前記路面反射解析手段には、任意の
一の時刻に於ける低強度スペクトル信号と、他の時刻に
於ける他の低強度スペクトル信号との相関値を計算する
相関計算手段を有してレーダ装置を構成し、異常判断手
段は計算された相関値に基づいてビーム送信手段若しく
はビーム受信手段の異常を判断することが好ましい。
【００７０】上記構成によれば、相関計算手段は微小時
間内で低強度スペクトル信号間の相関値を算出し、異常
判断手段はこれらの間の相関関係が低い場合にレーダ装
置に異常があると判断する。従ってメモリー内に多くの
データを保存し比較することなく任意の路面状況に於い
てレーダ装置の送受信感度が正常か否かを判断すること
ができる。
【００７１】なお、車両の移動速度を検出する車速検出
手段を有し、路面反射解析手段には相関値を計算する２
つの低強度スペクトル信号について、それぞれのサンプ
リング時の自車速により生じるドップラーシフト量を計
算するドップラ計算手段をさらに有してレーダ装置を構
成し、相関計算手段はこれ等のドップラシフト量を加味
して相関値を計算することが望ましい。
【００７２】上記構成によれば、低強度スペクトル信号
を検出する２点間で自車速が変化した場合であってもこ
れを補正することができ、相関値の誤差を補正処理して
正確な判断を行うことができる。
【００７３】また、ミリ波帯のＦＭ−ＣＷレーダ装置に
於いては、路面反射解析手段には車速手段により検出さ
れる車両の移動速度から、ＦＭ変調された送信信号の周
波数上昇区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシ
フト量と、送信信号の周波数下降区間に於ける受信スペ
クトル信号のドップラシフト量とを算出するドップラ計
算手段をさらに有してレーダ装置を構成し、相関計算手
段は周波数上昇区間で検出される低強度スペクトル信号
と、周波数下降区間で検出される低強度スペクトル信号
と、ドップラ算出手段によって算出されるそれぞれのド
ップラシフト量とから、周波数上昇区間と周波数下降区
間との低強度スペクトル信号の相関値を計算するするこ
とが好ましい。
【００７４】上記構成のレーダ装置によれば、ドップラ
計算手段は車速手段によって検出される自車速から、周
波数上昇区間及び周波数下降区間に於ける受信スペクト
ル信号のドップラシフト量を算出し、相関計算手段は相
関関係を算出するときに周波数の上昇区間と下降区間の
各々のドップラシフト量を補正して相関値を算出する。
従って、検出する２点間でＦＭ波の周波数が上昇若しく
は下降し、または自車速が変化した場合であっても相関
値を補正処理して正確な判断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーダ装置の実施形態の構成を示
すブロック図である。
【図２】本発明に係るレーダ装置の他の実施形態の構成
を示すブロック図である。
【図３】ＣＷ−ＦＭレーダ装置に於いて、停止時若しく
は低速走行時に観測される送受信波の関係を説明するグ
ラフである。
【図４】上記図３に於ける時刻ｔ1及び時刻ｔ2での送受
信波をフーリエ変換して得たパワースペクトルである。
【図５】ＣＷ−ＦＭレーダ装置に於いて、高速走行時に
観測される送受信波の関係を説明するグラフである。
【図６】上記図５に於ける時刻ｔ1及び時刻ｔ2での送受
信波をフーリエ変換して得たパワースペクトルである。
【図７】上記実施形態のレーダ装置に於ける信号処理の
流れを説明するフローチャートである。
【図８】上記フローチャートの各ステップでの信号波形
を説明する説明図である。このうち図(a)はＦＭ周波数
上昇区間で観測されたパワースペクトルを、図(b)はＦ
Ｍ周波数下降区間で観測されたパワースペクトルを示
し、両図でこれ等のドップラーシフト関係を概念的に示
している。
【図９】図８に続き図７に示すフローチャートの各ステ
ップでの信号波形を説明する説明図である。このうち図
(a)上記ドップラーシフト補正を行い、さらに低強度ス
ペクトル信号を切り出した状態を示し、図(b)は上記図
(a)両者の重なり部分について相関値を計算した結果
で、(i)は両者の相関が強い場合、(ii)は両者の相関が
弱い場合を示している。
【図１０】本発明に係るレーダ装置全体の構成を説明す
るブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置 １０ａ〜１０ｄ アンテナ（送信手段及び受信手段） ２０ ＦＭ波発生回路 ３０ 送信部（ビーム送信手段） ４０ 受信部（ビーム受信手段） ５０ 検出・制御部（処理装置） ５１ 処理装置（ＣＰＵ） ５１ａ 信号分別回路（信号分別手段） ５１ｂ 路面反射解析回路（路面反射解析手段） ５１ｃ 異常判断回路（異常判断手段） ５８ 車速検出手段 ５１０ 相関計算回路（相関計算手段） ５１５ ドップラー計算回路（ドップラー計算手段） Ｔxn 送信回路（ビーム送信手段） Ｒxn 受信回路（ビーム受信手段）

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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る信号を受信する
    ビーム受信手段と、前記送信信号と前記受信された受信
    信号とから前記被検出物体の位置を検出する処理装置と
    を有し、車両に搭載して使用されるレーダ装置に於い
    て、 前記処理装置には、前記受信信号のうち路面から反射さ
    れる路面反射信号を解析する路面反射解析手段を有し、 前記路面反射解析手段の解析結果に基づいて前記ビーム
    送信手段若しくは前記ビーム受信手段の異常を判断する
    異常判断手段を備えることを特徴とするレーダ装置。
  2. 【請求項２】 前記処理装置は前記送信信号と前記受信
    信号とを用いて周波数変換処理を行うことにより前記被
    検出物体の位置を検出するものに於いて、 前記処理装置は該装置によって周波数変換処理された受
    信スペクトル信号のうち、予め設定された所定の強度レ
    ベル以下の低強度スペクトル信号を分別する信号分別手
    段を有し、 前記路面反射解析手段は、前記分別された低強度スペク
    トル信号を路面反射信号として解析することを特徴とす
    る請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 【請求項３】 前記路面反射解析手段には、任意の一の
    時刻に於ける前記低強度スペクトル信号と、他の時刻に
    於ける他の前記低強度スペクトル信号との相関値を計算
    する相関計算手段を有し、 前記異常判断手段は、前記計算された相関値に基づいて
    前記ビーム送信手段若しくは前記ビーム受信手段の異常
    を判断することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装
    置。
  4. 【請求項４】 前記車両には前記車両の移動速度を検出
    する車速検出手段を有し、 前記路面反射解析手段には、前記一の時刻に於ける移動
    速度から算出される前記受信スペクトル信号のドップラ
    ーシフト量と、前記他の時刻に於ける移動速度から算出
    される他の前記受信スペクトル信号のドップラーシフト
    量とを計算するドップラ計算手段をさらに有し、 前記相関計算手段は、前記一の時刻に於けるドップラシ
    フト量と前記他の時刻に於けるドップラシフト量とを加
    味して前記相関値を計算することを特徴とする請求項３
    に記載のレーダ装置。
  5. 【請求項５】 前記レーダ装置はミリ波帯のＦＭ−ＣＷ
    レーダ装置であり、 前記車両には前記車両の移動速度を検出する車速検出手
    段を有し、 前記路面反射解析手段には、前記検出される車両の移動
    速度から、ＦＭ変調された前記レーダビームの送信信号
    の周波数上昇区間に於ける前記受信スペクトル信号のド
    ップラシフト量と、前記送信信号の周波数下降区間に於
    ける前記受信スペクトル信号のドップラシフト量とを算
    出するドップラ計算手段をさらに有し、 前記相関計算手段は、前記周波数上昇区間で検出される
    前記低強度スペクトル信号と、前記周波数下降区間で検
    出される前記低強度スペクトル信号と、前記ドップラ算
    出手段によって算出されるそれぞれのドップラシフト量
    とから、前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間との
    前記低強度スペクトル信号の相関値を計算するすること
    を特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
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