JP2003121541A - 車載レーダー装置 - Google Patents

車載レーダー装置

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JP2003121541A
JP2003121541A JP2001312514A JP2001312514A JP2003121541A JP 2003121541 A JP2003121541 A JP 2003121541A JP 2001312514 A JP2001312514 A JP 2001312514A JP 2001312514 A JP2001312514 A JP 2001312514A JP 2003121541 A JP2003121541 A JP 2003121541A
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JP
Japan
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signal
failure
frequency
component
vehicle radar
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JP2001312514A
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English (en)
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Mamoru Oba
衛 大場
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は簡素な構成で、車載レーダー装
置の高周波部全体の故障を検知することができる、車載
レーダー装置を提供することである。 【解決手段】送信信号および受信信号の周波数を比較し
てドップラー信号を得るダウンコンバーターと、送信信
号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部と、該周
波数電圧変換部で変換された電圧と前記ドップラー信号
とを加算する加算部と、加算された加算信号をドップラ
ー信号成分と直流成分とに分ける直流分離部と、直流成
分を故障検知しきい値と比べて故障検知をする判定部と
を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は先行する車両との相
対速度、距離を測定する車載用レーダー装置に係わり、
特にレーダーの主要部品である高周波部が正常に動作し
ているか否かを常時監視する故障検出機能を備えた車載
レーダー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、車両用、特に自動車用にレーダー
を搭載し、先行する車両との距離、相対速度を計測し、
計測結果に基づき車間距離警報を発するシステムや、先
行車に追従するように自車を制御するシステムが注目さ
れている。このようなシステムに搭載されるレーダーに
おいては、高い信頼性が要求される一方、何らかの原因
により動作不能となった場合、速やかにそれを検知し、
システム誤動作による事故を回避する施策が必要があ
る。
【0003】従来の故障検知方法を図7に示す。車載レ
ーダーは、送信アンテナ1、受信アンテナ2aおよび2
bによるアンテナ部、高周波部10、制御部20により
構成される。
【0004】高周波部10は、発振装置101が出力す
る高周波信号を高周波増幅部102により増幅し、送信
アンテナ1を介し車両前方空間に出力する送信機能と、
アンテナ2a、2bが受信した対象物からの反射波と、
発振部101の出力信号とをダウンコンバーター103
a、103bによりダウンコンバートしドップラー信号
を取り出す、受信機能を有している。なお発振部10
1、高周波増幅部102、ダウンコンバーター103
a、103bは、MMIC(MonolithicMi
crowave Integrated Circui
t)など集積回路で構成される。
【0005】制御部20は、高周波部10が出力するド
ップラー周波数を信号処理部202において、デジタル
化した後、各種アルゴリズムに基づいた信号処理により
対象物との距離、相対速度を計算する。また、電源部2
04により、高周波部10の各MMICにバイアス電源
を供給する機能も有する。
【0006】従来の故障検出方法は、発振部101、高
周波増幅部102、ダウンコンバーター103a、10
3bのバイアス電流を、図示しない電源部204内の抵
抗で検出し、コンパレーター等により正常時の値と比較
し、正常時との差が大きい時に故障と判断する方法を用
いていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来は
高周波部10のバイアス電流を制御部20で管理するこ
とにより故障を検知するものであった。その為には、高
周波部10に搭載される発振部101、高周波増幅部1
02、ダウンコンバーター103a、103bそれぞれ
のバイアス電流を検知する必要がある。更に内部におい
て複数のバイアス印加を必要とする部品もあり、それら
全てのバイアス電流を検知する必要がある。
【0008】このように全てのバイアス電流を検知する
場合、電源部における検出用抵抗、コンパレーターの規
模が大きくなり、小型化の妨げとなり、またコスト増加
にもつながる。
【0009】また、従来の方法は、MMIC等の能動部
品が正常に動作している事を確認するものであり、図示
しないバイパスコンデンサ等受動部品の異常や、配線の
断線などを検知できず、信頼性の面で問題があった。
【0010】本発明の目的は、簡素な構成で小型化され
た車載レーダー装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信信号およ
び受信信号の周波数を比べて得たドップラー信号と送信
信号の周波数を変換した電圧とを加算し、加算された加
算信号をドップラー信号成分と直流成分とに分け、直流
成分を故障検知しきい値と比べて故障検知の判定を行う
ことを特徴とする。
【0012】更に具体的には、送信信号および受信信号
の周波数を比較してドップラー信号を得るダウンコンバ
ーターと、送信信号の周波数を電圧に変換する周波数電
圧変換部と、周波数電圧変換部で変換された電圧とドッ
プラー信号とを加算する加算部と、加算された加算信号
をドップラー信号成分と直流成分とに分ける直流分離部
と、直流成分を故障検知しきい値と比べて故障検知をす
る判定部とを有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明による車載レーダー
装置の実施形態を示す。
【0014】図1は本発明による車載レーダー装置の構
成を示したものである。車載レーダーは、送信アンテナ
1、受信アンテナ2aおよび2bによるアンテナ部、高
周波部10、制御部20により構成される。
【0015】高周波部10は、発振部101が出力する
高周波信号を高周波増幅部102により増幅し、送信ア
ンテナ1を介し車両前方空間に出力する送信機能と、ア
ンテナ2a、2bが受信した対象物の物体からの反射波
と、発振部101の出力信号とをダウンコンバーター1
03a、103bによりダウンコンバートし、ドップラ
ー信号を取り出す、受信機能を有している。ダウンコン
バートされた信号には基本波、第二高調波等とともに直
流成分が含まれる。
【0016】周波数電圧変換部104は、周波数を直流
の電圧に変換する回路ある。図2に周波数変換部104
のF−V変換特性を示す。入力周波数と出力電圧の関係
は、ある周波数まではほぼ直線的に比例し、最大入力周
波数を超えると飽和する特性をもつ。
【0017】高周波増幅部102が出力する信号の周波
数を考慮すると、飽和領域での使用となるが、後に述べ
る判定方法は、送信無し、すなわち周波数0付近と飽和
領域との相対比較により実施されるため問題にはならな
い。
【0018】加算部105a、および105bはダウン
コンバーター103a、および103bの出力と、周波
数電圧変換部104の出力を加算する機能を持つ。従っ
てダウンコンバーターの出力と、周波数電圧変換された
電圧値はそれぞれ一本の加算信号となり、制御部20に
転送される。
【0019】制御部20では、直流分離部201により
高周波部10より送られて来た加算信号をドップラー信
号成分と直流成分とに分離する。分離されたドップラー
信号成分は信号処理部202により、デジタル化、FF
Tなどの距離や相対速度を計算するアルゴリズムに基づ
いた処理に使われる。一方、分離された直流成分は判定
部203に送られ、その電圧値を基に故障判定のために
使われる。
【0020】以上の構成の動作として、各構成要素にお
ける信号変化を図3に示す。図3の(a)は周波数電圧
変換部の出力信号を示したものである。高周波増幅器の
出力周波数によりVtxなる電圧値が現れる。図3の
(b)はダウンコンバーターの出力信号を示したもので
ある。ドップラー信号とともにVrxなる直流成分が現
れることを示している。図3の(c)は加算部105a
および105bにより、(a)に示した直流の電圧の出
力信号と、(b)に示したドップラー信号とが合成さ
れ、Vtx+Vrxなる直流電圧分をオフセットとした
ドップラー信号が現れる。図3の(d)は直流分離部2
01により分離された直流電圧を示している。(c)の
信号からドップラー信号が差し引かれ、Vtx+Vrx
なる直流電圧成分のみが現れる。図3の(e)は直流分
離部201により分離されたドップラー信号成分であ
る。
【0021】これらの信号変換の後、故障検出に使用さ
れるのは図3の(d)に示した、直流成分である。正常
に対する故障時の直流成分の変化を図4に示す。
【0022】図4の(a)は正常時の直流電圧値を示し
たもので、送信側から電圧Vtxと、受信側からの電圧
Vrxが加算されたレベルの電圧値が現れ、故障検知し
きい値VLより高い電圧値を示している。また図4の
(b)は送信異常時の直流電圧値を示したものである。
送信側異常により送信信号が無いために、周波数電圧変
換部104の出力電圧が0となり、ここに現れるのはV
rxのみとなる。この電圧値は故障検知しきい値VLよ
り低いため故障と判断される。図4の(c)は受信異常
時の直流電圧値を示したものである。受信異常時は、送
信異常時と逆にVrxが0となり、Vtxのみが現れ
る。この時も、故障検知しきい値VLより低い電圧値と
なるために故障と判断される。図4の(d)は送信、受
信ともに異常である場合の電圧値を示したものである。
この場合、Vtx、Vrxともに0であるため直流成分
が現れず、当然故障検知しきい値VLより低い値とな
り、故障と判断される。ここで、故障検知しきい値VL
は、正常である出荷時の直流電圧値を基準に決められる
値である。
【0023】次に実際の故障判定方法を説明する。図5
に故障判定のシーケンスを示す。故障判定は、判定部2
03に送られた直流成分をステップS1で取り込むこと
から始まる。次にその直流分が故障検知しきい値以下で
あるか否かをステップS2で判定する。ここで、故障検
知しきい値以下である場合、故障検知カウンターをステ
ップS3でインクリメントする。次に故障検知カウンタ
ー値がn以上であるか否かの判定をステップS4で行
う。n以上である場合は故障と判断して故障信号をステ
ップS5で出力するが、n以下の場合は故障信号の出力
は行われず、ステップS6で正常信号の出力が行われ
る。これは、ノイズやその他突発的な環境変化による一
時的な異常に対して、検知感度を鈍くすることにより対
応するもので、この場合n回連続して故障検知しきい値
以下であった場合にのみ故障信号を出力する。また、取
り込んだ直流精分が故障検知しきい値以上である場合
は、故障カウンターをクリアする。以上のルーチンは制
御部20により周期的に行われる。つまり、判定部20
3での故障判断が断続するときは故障信号の出力を見送
り、故障判断が連続するときには故障信号の出力をする
のである。
【0024】また、車載レーダーの経時劣化により、直
流成分が変化することが考えられる。この場合、正常に
もかかわらず故障と判断してしまう不具合を避けるため
に、一定の時間を経た後、故障検知しきい値を更新す
る。故障検知しきい値の更新手順を図6に示す。出荷時
は、現在の直流成分から誤差変動分を差し引いた値を故
障検知しきい値として記憶する。その後、ある特定時間
経過後、正常であることを確認した後、その時点での直
流成分を基に故障検知しきい値を再計算し、記憶する。
この更新を定期的に繰り返すことにより、経時劣化によ
る誤検知に対応可能である。
【0025】以上に述べたように、送信信号の周波数を
電圧に変換した直流の電圧成分に、ダウンコンバーター
でダウンコンバートする際に発生する直流成分とを加え
合せ、その加算した値と、正常時のその値とを相対比較
することにより車載レーダーの高周波部の故障検知が可
能である。この高周波部の故障検知は、前述した従来の
ようなダウンコンバーターのバイアス電流を検知した
り、複数のバイアス印加用の部品を必要としたり、それ
ら全てのバイアス電流を検知したりする必要がない。
【0026】したがって、電気部品が削減でき、電気回
路の構成が簡単になり、コンパレーターを含め、小型化
できるのである。
【0027】また、受動部品や断線等の異常にも対応で
きるために信頼性の向上を図ることができる。したがっ
て、安価で信頼性の高い車載レーダーを実現することが
可能となる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡素
な構成で小型化された車載レーダー装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るもので、アンテナ、高周
波部および制御部を含めた故障検出の回路構成を示した
図である。
【図2】本発明の実施例に係るもので、高周波部に搭載
する周波数電圧変換部の周波数電圧変換特性を示した図
である。
【図3】本発明の実施例に係るもので、周波数電圧変換
部で変換された電圧の信号およびダウンコンバーターの
ドップラー信号等を示した図である。
【図4】本発明の実施例に係るもので、正常時と異常時
の信号を示した図である。
【図5】本発明の実施例に係るもので、故障判定手順を
示した図である。
【図6】本発明の実施例に係るもので、故障判定に用い
られるしきい値の更新手順を示した図である。
【図7】従来例を示した図である。
【符号の説明】
1…送信アンテナ、2…受信アンテナ、10…高周波
部、101…発振装置、102…高周波増幅器、103
…ダウンコンバーター、104…周波数電圧変換部、1
05…加算部、20…制御部、201…直流分離部、2
02…信号処理部、203…判定部、204…バイアス
電流監視部。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計測対象の物体に向けて送信する送信信号
    と、物体から反射して来る受信信号に基づいて物体との
    距離および相対速度を計測する車載レーダー装置におい
    て、 前記送信信号および前記受信信号の周波数を比べて得た
    ドップラー信号と、送信信号の周波数を変換した電圧と
    を加算し、 加算された加算信号をドップラー信号成分と直流成分と
    に分け、 前記直流成分を故障検知しきい値と比べて故障検知の判
    定を行うことを特徴とする車載レーダー装置。
  2. 【請求項2】計測対象の物体に向けて送信する送信信号
    と、物体から反射して来る受信信号に基づいて物体との
    距離および相対速度を計測する車載レーダー装置におい
    て、 前記送信信号および前記受信信号の周波数を比較してド
    ップラー信号を得るダウンコンバーターと、 前記送信信号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換
    部と、 該周波数電圧変換部で変換された電圧と前記ドップラー
    信号とを加算する加算部と、 加算された加算信号をドップラー信号成分と直流成分と
    に分ける直流分離部と、 前記直流成分を故障検知しきい値と比べて故障検知をす
    る判定部とを有することを特徴とする車載レーダー装
    置。
  3. 【請求項3】計測対象の物体に向けて送信する送信信号
    と、物体から反射して来る受信信号に基づいて物体との
    距離および相対速度を計測する車載レーダー装置におい
    て、 高周波の前記送信信号を起こす発振部と、 前記送信信号を増幅する高周波増幅部と、 増幅された送信信号の周波数を電圧に変換する周波数電
    圧変換部と、 前記発振部で起こされた送信信号と前記受信信号を比較
    してドップラー信号を得るダウンコンバーターと、 周波数電圧変換部で変換された電圧と前記ドップラー信
    号を加算する加算部と、 該加算部で加算された加算信号を直流成分とドップラー
    信号成分に分離する直流分離部と、 前記直流成分を故障検知しきい値と比べて故障検知をす
    る判定部とを有することを特徴とする車載レーダー装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1または2記載されている車載レー
    ダー装置において、 故障として判定する回数を計測し、故障の判定が断続す
    るときには故障信号の出力を見送り、故障の判定が継続
    したときに故障信号を出力することを特徴とする車載レ
    ーダー装置。
  5. 【請求項5】請求項1から3のいずれか一つに記載され
    ている車載レーダー装置において、 前記故障検知しきい値を更新することを特徴とする車載
    レーダー装置。
  6. 【請求項6】請求項3に記載されている車載レーダー装
    置において、 発振部または高周波増幅部の送信信号に含まれる送信信
    号側の故障情報、あるいはダウンコンバーターのドップ
    ラー信号に含まれる受信信号側の故障情報より故障の判
    定を行うことを特徴とする車載レーダー装置。
  7. 【請求項7】請求項3に記載されている車載レーダー装
    置において、 前記直流分離部で分離されたドップラー信号成分より相
    対速度を算定する信号処理部を有することを特徴とする
    車載レーダー装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007083845A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Mazda Motor Corp 車両用歩行者保護装置
JP2008232859A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp ミリ波送受信モジュール
JP2010239276A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Casio Computer Co Ltd 撮影装置
JP2011117808A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Japan Radio Co Ltd パフォーマンスモニタ装置およびパフォーマンスモニタが備えられたレーダ装置
WO2018190277A1 (ja) * 2017-04-10 2018-10-18 株式会社デンソー 周辺監視レーダ装置

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