JP2004264232A

JP2004264232A - Radar system

Info

Publication number: JP2004264232A
Application number: JP2003056978A
Authority: JP
Inventors: Osamu Isaji; 修伊佐治
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP4225804B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar system for judging faults in gain control (GC) functions at an RF section at low costs without providing any RF signal detectors. <P>SOLUTION: The radar system for detecting distance to a target and the relative speed of the target by performing a frequency analysis of beat signals obtained by mixing a transmission signal with a reception signal for each data collection section comprises a high-frequency section gain control means for controlling the gain of the transmission signal and/or the reception signal; and a fault judging means for judging the presence or absence of faults in the high-frequency section gain control means, based on sideband components, by executing switching control for turning on/off the gain control function by the gain control means at a fixed period in the data collection section, and by observing the sideband components generated in the beat signals during the switching control. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置に関し、特に、衝突防止、オートクルーズコントロール、自動運転等を目的として使用される車載用として好適なレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自車両と目標物体との間の距離や自車両に対する目標物体の相対速度を計測するレーダ装置には、ＦＭ−ＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄ−ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）、パルスドプラ等の各種レーダ方式が採用されている。その中でも、特に、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、その回路構成が比較的小型・低廉であって移動体間の車間距離及び相対速度が同時に求まるという利点を有しているため、現在、多くの車両で採用されている。
【０００３】
かかるレーダ装置では、信頼性を確保するために、装置の故障を迅速に検出する必要がある。例えば、下記特許文献１は、混合器の中間周波（ＩＦ）出力に正常時には常時振幅変調キャリアが現れるように、受信アンテナと混合器との間に振幅変調手段を設け、分岐手段により混合器のＩＦ出力を分岐し、故障検出手段によりＩＦ出力レベルと設定レベルとを比較し、比較結果に基づいて装置の故障を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置を開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５２０５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高周波（ＲＦ）部のゲインコントロール（利得制御）機能における故障を判定する方法としては、一般に、ＲＦ信号用の検波器を設けて、検出される出力レベルを、ゲインコントロールを実行しているときと実行していないときとで比較するのが一般的である。
【０００６】
しかし、ＲＦ信号用の検波器を設けることは、コストの上昇を招くとともに、その検波器自体が故障する場合をも考慮する必要がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＲＦ信号検波器を設けることなく、低コストで、ＲＦ部ゲインコントロール（ＧＣ）機能の故障判定を行うことができるレーダ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第一の面によれば、信号をデータ収集区間ごとに周波数分析することにより、目標物を検出して目標物までの距離及び目標物の相対速度を検出するレーダ装置であって、送信信号及び／又は受信信号のゲインをコントロールする高周波部ゲインコントロール手段と、データ収集区間において、前記ゲインコントロール手段によるゲインコントロール機能を一定周期でＯＮ／ＯＦＦするスイッチング制御を実行し、該スイッチング制御中に信号に発生するサイドバンド成分を観測し、該サイドバンド成分に基づいて前記高周波部ゲインコントロール手段における故障の有無を判定する故障判定手段と、を具備するレーダ装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の第二の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記スイッチング制御におけるＯＮ／ＯＦＦの周期は、データ収集区間の１／２以下である。
【００１０】
また、本発明の第三の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、目標物の検出レベルが所定レベル以上のときに判定処理を行う。
【００１１】
また、本発明の第四の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、目標物の周囲に別の目標物が存在しないときに判定処理を行う。
【００１２】
また、本発明の第五の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、前記ＯＮ／ＯＦＦの周期に関連するサイドバンド成分のピーク値と目標物に関連するピーク値との比を検出し、前記比に基づいて判定処理を行う。
【００１３】
また、本発明の第六の面によれば、前記第五の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、前記比が予め設定された値より小さいことが一定の期間連続して検出される場合に故障有りと判定する。
【００１４】
また、本発明の第七の面によれば、前記第五の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、前記比が予め設定された値より小さいことが一定の頻度以上の頻度で検出される場合に故障有りと判定する。
【００１５】
また、本発明の第八の面によれば、前記第五の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段によって検出される前記比に基づいてゲインコントロール量を推定し、該推定されたゲインコントロール量が所望のゲインコントロール量から外れている場合に補正を行うゲインコントロール量補正手段、が更に具備される。
【００１６】
また、本発明の第九の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、前記ＯＮ／ＯＦＦの周期を可変とする。
【００１７】
また、本発明の第十の面によれば、前記第九の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、目標物の距離が遠い場合に前記ＯＮ／ＯＦＦの周期を小さくする。
【００１８】
また、本発明の第十一の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、通常制御時におけるゲインコントロール量よりも大きいゲインコントロール量を設定して判定処理を行う。
【００１９】
また、本発明の第十二の面によれば、前記第一の面によるレーダ装置において、前記故障判定手段は、目標物が小さい場合に前記ＯＮ／ＯＦＦによるゲインコントロール量の変化量を大きくして判定処理を行う。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明をＦＭ−ＣＷレーダ装置に適用した場合の実施形態について説明する。
【００２１】
まず、ＦＭ−ＣＷレーダによる距離及び相対速度の測定原理について、図１及び図２に基づき説明する。ＦＭ−ＣＷレーダは、周波数変調（ＦＭ）を施しつつ連続波（ＣＷ）を送信し、その覆域内の対象（目標物、ターゲット）からのエコー（反射波）を受信するレーダである。
【００２２】
ここで、その周波数変調（ＦＭ）を三角波（周波数ｆ_０を中心として±Δｆ／２の範囲で変化する）を用いて制御するとすれば、送信信号の周波数と時間との関係は、図１（Ａ）における実線のようになる。
【００２３】
そして、距離Ｒだけ離隔した場所に存在する対象からの反射信号の周波数と時間との関係は、その対象とレーダとの相対速度が０であるとすれば、図１（Ａ）の破線のようになる。したがって、送信信号と受信信号（即ち、反射信号）とが混合（ミキシング）せしめられて得られるビート信号の周波数（ビート周波数）ｆ_ｒは、図１（Ｂ）のようになる。
【００２４】
ここで、変調三角波の繰り返し周波数をｆ_ｍ、光速をｃとすれば、

の関係が成立し、ビート周波数ｆ_ｒを測定すれば、距離Ｒを算出することができる。
【００２５】
対象とレーダとの相対速度が０でない場合には、ドプラ効果が起こるため、送受信信号は図２（Ａ）のようになる。したがって、送信信号の周波数が上昇していく区間のビート周波数ｆ_ｕｐ及び送信信号の周波数が下降していく区間のビート周波数ｆ_ｄｏｗｎは、図２（Ｂ）に示すようになる。
【００２６】
すなわち、ｆ_ｕｐ及びｆ_ｄｏｗｎは、相対速度が０の場合のビート周波数ｆ_ｒにドプラ周波数ｆ_ｄを重畳したものとなり、
ｆ_ｕｐ＝ｆ_ｒ−ｆ_ｄ
ｆ_ｄｏｗｎ＝ｆ_ｒ＋ｆ_ｄ
と表される。
【００２７】
なお、周知のように、ターゲットが速度ｖ_ｒの相対運動をするときには、レーダが受信する反射波の周波数は、送信波の周波数ｆ_０に対して、
ｆ_ｄ＝２・ｖ_ｒ・ｆ_０／ｃ
によって表されるドプラ周波数だけずれる。ただし、ｃ＝３×１０^８〔ｍ／ｓ〕である。
【００２８】
したがって、送信信号の周波数が上昇していく区間及び送信信号の周波数が下降していく区間をそれぞれ一つのデータ収集区間とし、データ収集区間に応じてｆ_ｕｐ又はｆ_ｄｏｗｎを別々に測定し、測定されたｆ_ｕｐ及びｆ_ｄｏｗｎに基づいてｆ_ｒ及びｆ_ｄを算出すれば、これらよりレーダから対象までの距離Ｒとレーダに対する対象の相対速度ｖ_ｒとを求めることができる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。同図において、変調信号発生器１０は、変調信号として三角波信号を発生させる装置である。そして、電圧制御型発振器（ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１２は、その三角波信号に基づく周波数変調（ＦＭ）を施された送信信号を発生させる。その送信信号は、増幅器１４にてゲインコントロール（利得制御）された後、送信アンテナ１６から送信波（電波）として放射される。
【００３０】
受信アンテナ１８は、かかる送信波に対する目標物からの反射波を受信するものであり、その受信信号は、増幅器２０にてゲインコントロール（利得制御）された後、混合器（ｍｉｘｅｒ）２２に導かれる。混合器２２は、その受信信号と送信信号とを混合して前述のビート信号を生成する。生成されたビート信号は、フィルタ２４を介してＡＤ変換器（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２６に入力される。ＡＤ変換器２６は、入力信号をサンプリングしてＡＤ変換を行い、ディジタルデータを出力する。
【００３１】
そして、ＡＤ変換器２６の出力データは、処理器２８へと導かれる。処理器２８は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等から構成され、データ収集区間ごとに、ビート信号を表すディジタルデータ列に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施して周波数解析を行い、前述した測定原理に従って対象までの距離及び対象の相対速度を算出する。また、処理器２８は、増幅器１４による送信信号のゲインコントロール及び増幅器２０による受信信号のゲインコントロールを制御する。
【００３２】
ところで、前述のように、増幅器１４、増幅器２０等の高周波（ＲＦ）部のゲインコントロール機能の故障を検出するために、ＲＦ信号用の検波器を設けることは、コストの上昇を招く。そこで、本発明では、一つのデータ収集区間において、ゲインコントロール機能を一定周期でＯＮ／ＯＦＦするスイッチング制御を実行し、そのスイッチング制御中にビート信号に発生するサイドバンド成分を観測し、そのサイドバンド成分に基づいてゲインコントロール機能の故障の有無を判定するようにしている。
【００３３】
すなわち、処理器２８は、図４に示されるように、増幅器１４及び／又は増幅器２０によるゲインコントロール機能を周期Ｔすなわち周波数ｆ（＝１／Ｔ）でＯＮ／ＯＦＦさせる。このようにゲインを変化させることは、信号に振幅変調（ＡＭ）を施すことに結果する。
【００３４】
そのため、振幅変調実施前の周波数スペクトルが、図５（Ａ）に示されるように、目標物に対応するビート信号の周波数ｆ_ｂでピークを有していた場合、振幅変調実施中には、図５（Ｂ）に示されるように、周波数ｆ_ｂ＋ｆ及びｆ_ｂ−ｆのところにサイドバンド（ｓｉｄｅｂａｎｄ、側波帯）成分すなわち第一サイドローブが発生することとなる。したがって、処理器２８は、ゲインコントロール機能をＯＮ／ＯＦＦさせているにもかかわらず、このサイドバンド成分が観測されない場合には、ゲインコントロール機能に故障があると判定することができる。
【００３５】
なお、以上の説明から明らかなように、かかるスイッチング制御におけるＯＮ／ＯＦＦの周期は、データ収集区間の１／２以下である必要がある。また、このような故障判定は、実際に目標物が捕捉されていてビート周波数が観測されている状態で行われる必要があるため、本実施形態では、処理器２８は、目標物の検出レベルが所定レベル以上のときに判定処理を行うようにしている。
【００３６】
また、目標物の周囲に別の目標物が存在するときには、当該別の目標物により発生する周波数成分とサイドバンド成分との識別が困難となる。そこで、本実施形態においては、処理器２８は、目標物の周囲に別の目標物が存在しないときに判定処理を行うようにしている。
【００３７】
なお、処理器２８は、具体的な故障判定処理として、図５（Ｂ）に示されるように、ゲインコントロール機能のＯＮ／ＯＦＦの周期に関連するサイドバンド成分のピーク値Ｌ_１と目標物に関連するピーク値Ｌ_０との比Ｌ_１／Ｌ_０（デシベル表示では差）を検出し、この比が所定の基準値以下の場合に故障有りと判定する。なお、サイドバンド成分の大きさ（レベル、振幅）は、変調度すなわちゲインコントロール機能がＯＮのときのゲイン（図４におけるＧ_ｖ）に依存するため、かかる基準値も、ゲインに応じて決定されることとなる。
【００３８】
また、本発明の好ましい実施形態において、処理器２８は、誤検出を防止するため、比Ｌ_１／Ｌ_０が予め設定された値より小さいことが一定の期間連続して検出されるか、あるいは一定の頻度以上の頻度で検出される場合に故障有りと判定する。
【００３９】
さらに、本発明の好ましい実施形態においては、処理器２８は、検出される比Ｌ_１／Ｌ_０に基づいてゲインコントロール量を推定し、その推定されたゲインコントロール量が所望のゲインコントロール量から外れている場合にゲインコントロール量の補正を行う。
【００４０】
また、本発明の好ましい実施形態においては、処理器２８は、ゲインコントロール機能のＯＮ／ＯＦＦの周期Ｔ（＝１／ｆ）（図４）を可変とする。すなわち、周波数ｆを変化させることにより、サイドバンド成分の周波数ｆ_ｂ＋ｆ及びｆ_ｂ−ｆを変化させることができるところ、処理器２８は、周波数ｆを変化させているにもかかわらず、そのようなサイドバンド成分の周波数変化が検出されない場合に、異常があると判定することができる。
【００４１】
ところで、目標物の距離が遠い場合には、ビート信号成分とサイドバンド成分との間に各種成分が現れることが経験的に知られているため、ＯＮ／ＯＦＦの周期Ｔ（図４）を小さく、すなわち周波数ｆを大きくして、ビート信号成分とサイドバンド成分との間の周波数差を大きくすることにより、サイドバンド成分の識別を容易にすることも可能である。
【００４２】
また、本発明の好ましい実施形態においては、処理器２８は、故障判定処理を実施する際、通常制御時におけるゲインコントロール量よりも大きいゲインコントロール量を設定することにより、ＯＮ／ＯＦＦによる振幅変調度を大きくしてサイドバンド成分を検出しやすくする。
【００４３】
同様に、目標物が小さい場合、すなわち目標物の検出レベルが低い場合においても、ＯＮ／ＯＦＦによるゲインコントロール量の変化量を大きくするようにすれば、変調度が増大してサイドバンド成分が検出されやすくなるため、故障判定の実行が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーダ装置において、ＲＦ信号検波器を特に設けることなく、低コストで、ＲＦ部ゲインコントロール（ＧＣ）機能の故障判定を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＦＭ−ＣＷレーダにおいて相対速度が０である場合の、送受信信号の周波数と時間との関係及びビート周波数と時間との関係をそれぞれ示す特性図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＦＭ−ＣＷレーダにおいて相対速度が０でない場合の、送受信信号の周波数と時間との関係及びビート周波数と時間との関係をそれぞれ示す特性図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ゲインコントロール機能を一定周期でＯＮ／ＯＦＦするスイッチング制御について説明するためのタイムチャートである。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、振幅変調を実施しない場合と実施する場合とにおける周波数スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１０…変調信号発生器
１２…電圧制御型発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ−ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）
１４…増幅器
１６…送信アンテナ
１８…受信アンテナ
２０…増幅器
２２…混合器（ｍｉｘｅｒ）
２４…フィルタ
２６…ＡＤ変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）
２８…処理器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar device, and more particularly to a radar device suitable for use in a vehicle and used for purposes such as collision prevention, auto cruise control, and automatic driving.
[0002]
[Prior art]
Various radar systems such as FM-CW (Frequency Modulated-Continuous Wave) and pulsed Doppler have been adopted for a radar device that measures the distance between the host vehicle and the target object and the relative speed of the target object with respect to the host vehicle. Among them, FM-CW radar devices have the advantage that the circuit configuration is relatively small and inexpensive, and the inter-vehicle distance and relative speed between moving objects can be determined at the same time. It has been adopted in.
[0003]
In such a radar device, it is necessary to quickly detect a device failure in order to ensure reliability. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,098 discloses a method in which an amplitude modulation means is provided between a receiving antenna and a mixer so that an amplitude modulation carrier always appears in an intermediate frequency (IF) output of the mixer in a normal state. There is disclosed an FM-CW radar device that branches an IF output, compares the IF output level with a set level by a failure detection unit, and detects a failure of the device based on the comparison result.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-52052
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a method of determining a failure in a gain control (gain control) function of a high frequency (RF) unit, generally, a detector for an RF signal is provided, and the detected output level is subjected to gain control. It is common to compare when and when not running.
[0006]
However, providing a detector for an RF signal causes an increase in cost and also requires consideration of a case where the detector itself fails.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to determine the failure of the RF unit gain control (GC) function at low cost without providing an RF signal detector. An object of the present invention is to provide a radar device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a signal is subjected to frequency analysis for each data collection section to detect a target and to determine a distance to the target and a relative speed of the target. A radar apparatus for detecting, comprising: a high frequency section gain control means for controlling a gain of a transmission signal and / or a reception signal; and a switching control for turning on / off a gain control function of the gain control means at a constant period in a data collection section. And a failure determination unit that observes a sideband component generated in the signal during the switching control and determines whether or not there is a failure in the high-frequency unit gain control unit based on the sideband component. Is provided.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, an ON / OFF cycle in the switching control is equal to or less than の of a data collection section.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, the failure determination means performs the determination processing when the detection level of the target is equal to or higher than a predetermined level.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, the failure determination means performs the determination processing when another target does not exist around the target.
[0012]
Further, according to a fifth aspect of the present invention, in the radar apparatus according to the first aspect, the failure determination means relates to a peak value of a side band component related to the ON / OFF cycle and a target. A ratio with the peak value is detected, and a determination process is performed based on the ratio.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the radar device according to the fifth aspect, the failure determination means detects that the ratio is smaller than a preset value continuously for a certain period of time. In this case, it is determined that there is a failure.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the radar device according to the fifth aspect, the failure determination unit detects that the ratio is smaller than a predetermined value at a frequency equal to or higher than a predetermined frequency. If there is a failure, it is determined that there is a failure.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, in the radar device according to the fifth aspect, a gain control amount is estimated based on the ratio detected by the failure determination means, and the estimated gain control amount is determined. And a gain control amount correcting means for performing a correction when the value deviates from the desired gain control amount.
[0016]
Further, according to a ninth aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, the failure determination means makes the ON / OFF cycle variable.
[0017]
Further, according to a tenth aspect of the present invention, in the radar device according to the ninth aspect, the failure determination means reduces the ON / OFF cycle when the distance of the target is long.
[0018]
Further, according to an eleventh aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, the failure determination means sets a gain control amount larger than a gain control amount during normal control to perform the determination processing. Do.
[0019]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the radar device according to the first aspect, the failure determination unit increases a change amount of the gain control amount due to the ON / OFF when the target is small. To perform the determination process.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an FM-CW radar device will be described with reference to the accompanying drawings.
[0021]
First, the principle of measuring the distance and the relative speed by the FM-CW radar will be described with reference to FIGS. The FM-CW radar is a radar that transmits a continuous wave (CW) while performing frequency modulation (FM) and receives an echo (reflected wave) from a target (target, target) within its coverage area.
[0022]
Here, if the frequency modulation (FM) is controlled using a triangular wave (which changes in a range of ± Δf / 2 around the frequency f ₀ ), the relationship between the frequency of the transmission signal and time is as shown in FIG. It becomes like the solid line in A).
[0023]
Then, the relationship between the frequency and the time of the reflected signal from an object existing at a place separated by the distance R is as shown by a broken line in FIG. 1A, assuming that the relative speed between the object and the radar is 0. become. Accordingly, transmitted and received signals (i.e., reflection signal) and mixed (mixing) allowed is in the beat signal obtained frequency (beat frequency) f _r is as shown in FIG. 1 (B).
[0024]
Here, the repetition frequency f _m of the modulation triangular _wave, if the velocity of light is c,

Relationship is established, by measuring the beat frequency f _r, it is possible to calculate the distance R.
[0025]
When the relative speed between the target and the radar is not 0, the Doppler effect occurs, and the transmission / reception signal is as shown in FIG. Accordingly, the beat frequency f _{up in the} section where the frequency of the transmission signal increases and the beat frequency f _{down in the} section where the frequency of the transmission signal decreases are as shown in FIG. 2B.
[0026]
_{That, f Stay up-and} _{f down} becomes shall relative velocity is superimposed Doppler frequency _{f d} to the beat frequency _{f r} in the case of 0,
_f _up = f r -f _d
f _down = f _r + f _d
It is expressed as
[0027]
As is well known, when the target is the relative movement velocity v _r is the frequency of the reflected wave radar receives, to the frequency f ₀ of the transmitted wave,
_{_{f d = 2 · v r ·}} f 0 / c
By the Doppler frequency represented by However, c = 3 × 10 ⁸ [m / s].
[0028]
Therefore, the section in which the frequency of the transmission signal increases and the section in which the frequency of the transmission signal decreases are each one data collection section, and f _up or f _down is separately measured according to the data collection section. it is calculated f _r and f _d on the basis of the f _{Stay up-and} f _down, can be determined and the relative velocity v _r of the target with respect to the distance R and the radar from these from the radar to the object.
[0029]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the FM-CW radar device according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a modulation signal generator 10 is a device that generates a triangular wave signal as a modulation signal. Then, the voltage-controlled oscillator (voltage-controlled oscillator) 12 generates a transmission signal subjected to frequency modulation (FM) based on the triangular wave signal. The transmission signal is subjected to gain control (gain control) by the amplifier 14 and then emitted from the transmission antenna 16 as a transmission wave (radio wave).
[0030]
The receiving antenna 18 receives a reflected wave from the target with respect to the transmitted wave, and the received signal is guided to a mixer 22 after gain control (gain control) by an amplifier 20. . The mixer 22 mixes the received signal and the transmitted signal to generate the above-mentioned beat signal. The generated beat signal is input to an AD-converter (analog-to-digital converter) 26 via a filter 24. The AD converter 26 samples the input signal, performs AD conversion, and outputs digital data.
[0031]
Then, the output data of the AD converter 26 is guided to the processor 28. The processor 28 includes a microprocessor, a DSP (Digital Signal Processor), etc., performs a fast Fourier transform (FFT) process on a digital data sequence representing a beat signal for each data collection section, and performs a frequency analysis. The distance to the target and the relative speed of the target are calculated according to the measurement principle described above. Further, the processor 28 controls the gain control of the transmission signal by the amplifier 14 and the gain control of the reception signal by the amplifier 20.
[0032]
By the way, as described above, providing a detector for an RF signal in order to detect a failure of a gain control function of a high frequency (RF) unit such as the amplifier 14 and the amplifier 20 causes an increase in cost. Therefore, in the present invention, in one data collection section, switching control for turning ON / OFF the gain control function at a constant cycle is executed, and a side band component generated in the beat signal during the switching control is observed. The presence or absence of a failure in the gain control function is determined based on the component.
[0033]
That is, as shown in FIG. 4, the processor 28 turns on / off the gain control function of the amplifier 14 and / or the amplifier 20 at the cycle T, that is, at the frequency f (= 1 / T). Changing the gain in this way results in subjecting the signal to amplitude modulation (AM).
[0034]
Therefore, the frequency spectrum before amplitude modulation implementation, as shown in FIG. 5 (A), if the frequency f _b of the beat signal corresponding to the target has a peak, during amplitude modulation implementation, FIG. As shown in FIG. 5 (B), a side band (side band) component, that is, a first side lobe occurs at the frequencies f _b + f and f _b −f. Therefore, when this sideband component is not observed even though the gain control function is turned ON / OFF, the processor 28 can determine that the gain control function has a failure.
[0035]
As is clear from the above description, the ON / OFF cycle in the switching control needs to be 以下 or less of the data collection section. In addition, since such a failure determination needs to be performed in a state where the target is actually captured and the beat frequency is observed, in the present embodiment, the processor 28 determines that the detection level of the target is The determination process is performed when the level is equal to or higher than a predetermined level.
[0036]
In addition, when another target exists around the target, it becomes difficult to discriminate a frequency component and a sideband component generated by the another target. Therefore, in the present embodiment, the processor 28 performs the determination processing when another target does not exist around the target.
[0037]
The processing unit 28, a specific failure determination process, as shown in FIG. 5 (B), the peak value L ₁ and the target of the sideband components associated with the period of ON / OFF of the gain control function Related to detect the ratio L _{1 /} L 0 _(difference in decibel) between the peak value L _0, determines the ratio is that there is a failure if more than a predetermined reference value. The size of the sideband components (level, amplitude), because the degree of modulation or gain control function is dependent on (G _v in FIG. ₄₎ gain when turned ON, even such a reference value is determined according to the gain The Rukoto.
[0038]
In a preferred embodiment of the present invention, the processor 28 detects that the ratio L ₁ / L ₀ is smaller than a preset value continuously for a certain period of time to prevent erroneous detection, or It is determined that there is a failure when the frequency is detected at a frequency equal to or higher than a certain frequency.
[0039]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, processor 28 estimates the gain control amount based on the ratio L _{1 /} L ₀ is detected, the gain control amount which is the estimated deviates from the desired gain control amount If so, the gain control amount is corrected.
[0040]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the processor 28 makes the ON / OFF cycle T (= 1 / f) (FIG. 4) of the gain control function variable. That is, by changing the frequency f, the frequencies f _b + f and f _b −f of the sideband components can be changed. If no significant frequency change of the sideband component is detected, it can be determined that there is an abnormality.
[0041]
By the way, it is empirically known that various components appear between the beat signal component and the sideband component when the distance of the target is long, so that the ON / OFF cycle T (FIG. 4) is reduced. That is, by increasing the frequency f to increase the frequency difference between the beat signal component and the sideband component, it is also possible to easily identify the sideband component.
[0042]
Further, in the preferred embodiment of the present invention, the processor 28 sets the gain control amount larger than the gain control amount at the time of the normal control when performing the failure determination processing, so that the amplitude modulation degree by ON / OFF is set. Is increased to make it easier to detect sideband components.
[0043]
Similarly, even when the target is small, that is, when the detection level of the target is low, if the amount of change in the gain control amount by ON / OFF is increased, the degree of modulation increases and the sideband component is detected. Therefore, it is possible to execute a failure determination.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to determine the failure of the RF unit gain control (GC) function at a low cost without particularly providing an RF signal detector in the radar apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are characteristic diagrams respectively showing the relationship between the frequency and time of a transmission / reception signal and the relationship between beat frequency and time when the relative speed is 0 in an FM-CW radar. is there.
FIGS. 2A and 2B are characteristic diagrams respectively showing the relationship between the frequency and the time of the transmission / reception signal and the relationship between the beat frequency and the time when the relative speed is not 0 in the FM-CW radar. .
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an FM-CW radar device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a time chart for explaining switching control for turning on / off a gain control function in a constant cycle.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing frequency spectra when amplitude modulation is not performed and when amplitude modulation is performed, respectively.
[Explanation of symbols]
10: Modulation signal generator 12: Voltage-controlled oscillator (Voltage-Controlled Oscillator)
14 Amplifier 16 Transmitting antenna 18 Receiving antenna 20 Amplifier 22 Mixer
24: Filter 26: AD converter (Analog-to-Digital Converter)
28 ... Processor

Claims

A radar device that detects a target and detects a distance to the target and a relative speed of the target by frequency-analyzing the signal for each data collection section,
High frequency section gain control means for controlling the gain of the transmission signal and / or the reception signal;
In a data collection section, switching control for turning on / off a gain control function of the gain control means at a fixed period is executed, a side band component generated in a signal during the switching control is observed, and based on the side band component, Failure determination means for determining the presence or absence of a failure in the high frequency section gain control means,
A radar device comprising:

The radar device according to claim 1, wherein an ON / OFF cycle in the switching control is equal to or less than の of a data collection section.

The radar device according to claim 1, wherein the failure determination unit performs a determination process when a detection level of the target is equal to or higher than a predetermined level.

The radar device according to claim 1, wherein the failure determination unit performs the determination processing when another target does not exist around the target.

2. The failure determination unit according to claim 1, wherein the failure determination unit detects a ratio between a peak value of a sideband component related to the ON / OFF cycle and a peak value related to a target, and performs a determination process based on the ratio. The radar device as described.

The radar device according to claim 5, wherein the failure determination unit determines that there is a failure when the ratio is continuously detected for a predetermined period to be smaller than a preset value.

The radar device according to claim 5, wherein the failure determination unit determines that there is a failure when the ratio is detected at a frequency equal to or higher than a predetermined frequency, which is smaller than a preset value.

Gain control amount correction means for estimating a gain control amount based on the ratio detected by the failure determination means and performing correction when the estimated gain control amount deviates from a desired gain control amount. The radar device according to claim 5, comprising:

The radar device according to claim 1, wherein the failure determination unit changes the ON / OFF cycle.

The radar device according to claim 9, wherein the failure determination unit reduces the ON / OFF cycle when the distance of the target is long.

The radar device according to claim 1, wherein the failure determination unit performs a determination process by setting a gain control amount larger than a gain control amount during normal control.

The radar device according to claim 1, wherein the failure determination unit performs the determination process by increasing a change amount of the gain control amount due to the ON / OFF when the target is small.