JP2005221343A - 車載レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標物体からの反射波に基づく距離測定データから距離誤差を検出して補正する車載レーダ装置において、隣接する２つの距離ゲート内で目標物体によるビート周波数成分の振幅がほぼ等しいときに距離誤差を検出し、距離誤差検出精度を向上させる。
【解決手段】上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波をパルス変調して送信する送信部と、送信波が目標物体６で反射された反射波を受信する受信部と、距離ゲートの距離と送受信周波数の周波数差から求めた距離とを比較して、送信波の周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出する演算装置１３とを備えている。演算装置１３は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて距離誤差を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＦＭパルスドップラレーダを用いた車載レーダ装置、またはパルス動作モードとＦＭＣＷ動作モードとに適時切り替える車載レーダ装置に関し、特に距離ゲートの幅が任意の値であっても、精度良く距離補正値を算出することのできる車載レーダ装置に関するものである。

従来の車載レーダ装置としては、ＦＭパルスドップラレーダを適用した装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記従来装置の場合、自車両の速度を得るための車速センサと、変調制御電圧発生器と、７６ＧＨｚ〜７７ＧＨｚ程度の送信周波数を有する電磁波を発生する電圧制御発振器と、電磁波電力を送信用アンプまたは受信側ミキサに切り替えて供給する送受切替スイッチと、電磁波電力を増幅する送信用アンプと、増幅された電磁波を空間に送信する送信用アンテナと、目標物体（検出対象）で反射された送信電磁波の反射波を受信する受信用アンテナと、受信電磁波を増幅する受信用アンプと、送信用電磁波および反射電磁波をミキシングして目標物体までの距離および目標物体の相対速度に応じたビート信号を出力するミキサと、カットオフ周波数を送信パルス時間幅の逆数にするローパスフィルタと、反射波の受信電力に応じてゲインを調整するＡＧＣアンプと、ビート信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、ビート信号のＡ／Ｄ変換値に基づいて目標物体までの距離および目標物体の相対速度を計算する距離演算部と、を備えている。
距離演算部は、距離補正部を有しており、算出された距離および相対速度、距離ゲートおよび自車速度などに基づいて算出された距離を補正するようになっている。

次に、上記のように構成された従来装置の電磁波送受信動作について説明する。
まず、電圧制御発振器は、変調制御電圧発生器からの電圧信号に応じて変調された電磁波を出力する。この変調電磁波は、送受切替スイッチを介して送信用アンプに供給され、増幅された後、送信用アンテナから空間に出力される。

続いて、電磁波送信開始時から、たとえば３３．３ｎｓ（＝１／３０ＭＨｚ、距離５ｍ相当）のパルス時間幅だけ経過した時点で、送受信切替スイッチは受信側に切り替わり、電圧制御発振器とミキサとを接続する。
また、送信用アンテナから空間に出力された電磁波は、３３．３ｎｓだけ出力されるパルス波となり、自車両から或る距離だけ離れた目標物体で反射されて受信される。この受信電磁波は、送信電磁波に対して、目標物体までの距離に依存する遅延時間をもって受信用アンテナに入力される。

また、目標物体が相対速度を持つ場合、受信電磁波の周波数は、送信電磁波の周波数に対して、相対速度に対応した所定周波数だけドップラシフトして受信用アンテナに入力される。
受信用アンテナから入力された電磁波は、受信用アンプにより増幅され、ミキサにより電圧制御発振器からの送信用電磁波とミキシングされ、ビート信号を出力する。
得られたビート信号は、たとえばカットオフ周波数が３０ＭＨｚのフィルタを通過し、送信波の周波数と受信波の周波数との周波数差（以下、「ビート周波数」と称する）成分を持つ信号となり、ＡＧＣアンプにより増幅されてＡ／Ｄ変換器に入力され、デジタル信号に変換される。

次に、距離演算部において、Ａ／Ｄ変換器の出力データ（ビート信号のＡ／Ｄ変換値）から目標物体までの距離および目標物体の相対速度を演算する処理動作について説明する。
ここでは、説明を簡略化するため、電圧制御発振器でＦＭ変調を行わず、送信周波数を７６．５ＧＨｚとする。
所定の速度分解能（＝１ｋｍ／ｈ）を得たい場合、ドップラ周波数の分解能Δｆは、以下の式（１）となる。

したがって、式（１）から、７．０６ｍｓの計測時間Ｔｍが必要となる。
ここで、最大計測距離を１５０ｍとした場合、送信波出力周期は、３３．３ｎｓ×３０（＝１μｓ）となるので、速度分解能「１ｋｍ／ｈ」を得るためには、ビート信号を、距離ゲート毎に送信波出力（＝７０６０回分）を取得し、すべてのデータを距離ゲート毎にＦＦＴ演算する必要がある。これにより、検出時の距離ゲートで、ドップラシフトが出力される。
ここで、目標物体までの距離Ｒｇ、目標物体の相対速度Ｖは、以下の式（２）、（３）のように計算される。

ただし、式（２）、（３）において、ｔｇは距離ゲートの時間幅（パルス時間幅）、ｎは距離ゲートの番号、Ｃは光速、ｆｂ１はビート周波数、ｆ０は送信周波数（＝７６．５ＧＨｚ）である。

ここで、上昇および下降を繰り返す周波数の送信電磁波が変調されていることを考慮して、計測時間Ｔｍ（＝７．０６ｍｓ）の間に、送信周波数が、帯域幅Ｂ（＝１５０ＭＨｚ）で、７６．４２５から７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で上昇しているものとする。
このとき、送信用アンテナから電磁波が出力され、目標物体に反射して、受信用アンテナに入力されるまでの時間ｔは、以下の式（４）で求められる。

この時間ｔの間に、送信周波数は上昇しているので、ビート周波数ｆｂｕは、距離に応じた送信周波数と受信周波数との差ｆｂ２と、相対速度によるドップラ周波数ｆｂ１との和となり、以下の式（５）のように表される。

次に、次の計測時間Ｔｍ（＝７．０６ｍｓ）の間に、送信周波数が、帯域幅Ｂ（＝１５０ＭＨｚ）で、７６．４２５ＧＨｚから７６．５７５ＧＨｚまで一定の割合で下降しているものとする。
このとき、送信用アンテナから電磁波が出力され、目標物体に反射して、受信用アンテナに入力されるまでの時間ｔの間に、送信周波数は下降しているので、ビート周波数ｆｂｄは、距離に応じた送信周波数と受信周波数との差ｆｂ２’と、相対速度によるドップラ周波数ｆｂ１’との和となる。
なお、周波数下降の間の距離および相対速度は、周波数上昇時と変わらないものと見なしても支障がない。また、周波数一定上昇の割合と、周波数一定下降の割合とは、等しいので、ｆｂ１＝ｆｂ１’、ｆｂ２’＝−ｆｂ２と見なすことができる。したがって、周波数下降時のビート周波数ｆｂｄは、以下の式（６）のように表される。

このように、送信周波数を上昇および下降させ、それぞれのビート周波数ｆｂｕ、ｆｂｄが取得されれば、距離に応じた送信周波数と受信周波数との差ｆｂ２と、相対速度によるドップラ周波数ｆｂ１とは、それぞれ、以下の式（７）のように求められる。

ここで、周波数差ｆｂ２は、式（４）で求めた時間ｔの間に上昇または下降した周波数を表しているので、以下の式（８）の関係が成り立つ。

式（４）、（８）から、自車両から目標物体までの距離Ｒｂは、周波数差ｆｂ２に基づいて、以下の式（９）のように求められる。

また、目標物体の相対速度Ｖは、ドップラ周波数ｆｂ１に基づいて、前述の式（３）から求められる。

式（９）から、距離Ｒｂと周波数差ｆｂ２とは、比例関係にあることが分かる。
したがって、距離分解能ΔＲは、周波数差ｆｂ２の周波数分解能をΔｆ（＝１／（Ｔｍ／２））とすると、以下の式（１０）のように表される。

式（１０）において、帯域幅Ｂ＝３００ＭＨｚとすれば、距離分解能ΔＲは「０．５ｍ」となり、前述の式（２）で求めた距離Ｒｇよりも分解能が改善される。
また、何らかの原因でノイズが発生し、或る距離ゲートにおいて、ノイズによるビート周波数が検出されたとしても、式（２）により求めた距離Ｒｇと、式（９）により求めた距離Ｒｂとの誤差が、距離ゲートの幅（＝５ｍ）以上であれば、ノイズと判定して検出データから除去される。

たとえば、目標物体までの距離を５２ｍ、目標物体の相対速度を０［ｋｍ／ｈ］とすると、式（２）により求めた距離Ｒｇは「５０ｍ」となり、式（９）により求めた距離Ｒｂは「５２ｍ」となる。
ここで、素子のばらつきや温度変化などの原因により、電圧制御発振器に与える電圧の誤差（「電圧制御発振器の電圧」−「発振周波数変換」の誤差）が発生し、帯域幅Ｂが０．９倍になった場合、式（２）により求めた距離Ｒｇは５０ｍとなるが、式（９）により求めた距離Ｒｂは５２／０．９（≒５８ｍ）となる。

式（２）により求めた距離Ｒｇと、式（９）により求めた距離Ｒｂとの間に誤差が生じた場合、この距離誤差が、前述のノイズに起因するのか、または、実際に距離誤差が発生しているのかを判別することはできない。
そこで、自車速度＝０［ｋｍ／ｈ］と判定されたとき（エンジン始動時などの停車時）には周囲の停止物の相対速度が０［ｋｍ／ｈ］となること、周囲の目標物体としては停止している物体が多いこと、を考慮して、距離補正部は、検出された目標物体の中から相対速度が０［ｋｍ／ｈ］になる目標物体を選び、式（２）、（９）で求めた距離Ｒｇ、Ｒｂが距離ゲートの幅（＝５ｍ）以上に異なる場合は、帯域幅Ｂに誤差が生じていると判定する。

上記のように、目標物体までの距離が５２ｍ、目標物体の相対速度が０［ｋｍ／ｈ］の場合には、式（２）により求めた距離Ｒｂは５８ｍとなるが、距離Ｒｂから距離ゲートｎを逆算すると、式（２）から、ｎ＝１１となる。
実際に検出した距離ゲートは、ｎ＝１０であり、したがって、このときの補正値ｋは、以下の式（１１）のように表される。

この補正値ｋを用いて、式（２）で求めた距離Ｒｂを以下の式（１２）のように補正することにより、距離誤差は低減される。

次に、上記従来の車載レーダ装置による距離補正値の算出処理について説明する。
距離補正値の算出処理ルーチンはメイン制御処理から一定周期で呼び出される。
まず、自車速度が０［ｋｍ／ｈ］よりも大きければ、算出処理ルーチンを実行せずにメイン制御処理に戻り、自車速度が０［ｋｍ／ｈ］であれば、注目距離ゲートを最小距離ゲートに初期化する。

続いて、距離ゲート条件が「注目距離ゲート」＞「最終距離ゲート」であれば算出処理ルーチンを終了し、「注目距離ゲート」≦「最終距離ゲート」であれば、注目距離ゲート内の周波数上昇時の全ビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］（ｉ＝０、１、・・・．）のチェックフラグをリセットする。

次に、周波数上昇時のビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］のすべてがチェック済みであれば、注目距離ゲートを「＋１」だけインクリメントしてから、上記距離ゲート条件の判定処理に戻る。
一方、周波数上昇時のビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］のすべてがチェック済みでなければ、ビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］から未チェック成分を１つ選択し、選択した未チェック成分のチェックフラグをチェック済みにする。

続いて、注目距離ゲート内の周波数下降時の全ビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］（ｊ＝０、１、２、・・・）のチェックフラグをリセットし、ビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］のすべてがチェック済みであれば、上記周波数上昇時のビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］のチェック済み判定処理に戻る。
一方、周波数下降時のビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］のすべてがチェック済みでなければ、ビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］から未チェック成分を１つ選択し、選択した未チェック成分のチェックフラグをチェック済みにする。

次に、周波数上昇時のビート周波数成分ｆｂｕ［ｉ］と、周波数下降時のビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］とを用いて、前述の式（３）、（７）、（８）、（１０）から、距離Ｒｂおよび相対速度Ｖを算出する。
続いて、距離Ｒｂが正、且つ相対速度Ｖが０［ｋｍ／ｈ］の判定条件を満たさなければ、上記周波数下降時のビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］のチェック済み判定処理に戻る。
一方、距離Ｒｂが正、且つ相対速度Ｖが０［ｋｍ／ｈ］であれば、注目距離ゲートから、式（２）に基づいて距離Ｒｇを算出し、距離補正値のＮ個目の算出結果の配列である距離補正値ｋ［Ｎ］に格納する。

次に、距離補正値の算出回数Ｎを「１」だけインクリメントし、Ｎ個の距離補正値ｋ［ｉ］（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を平均して距離補正平滑値を算出し、上記周波数下降時のビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］のチェック済み判定処理に戻る。
なお、距離補正値の算出回数Ｎおよび距離補正値ｋ［ｉ］は、メイン制御処理においてあらかじめ初期化されている。

特開２００１−２６４４２６号公報

従来の車載レーダ装置では、距離Ｒｂ、Ｒｇから各距離補正値ｋ［ｉ］を算出しており、距離Ｒｂが距離ゲート幅範囲の目標物体から得られることから、常に距離ゲート幅範囲内のばらつきが存在する。したがって、距離ゲート幅範囲内のばらつきが均一であれば、距離補正値を精度良く算出できるものの、実際の使用環境では必ずしもばらつきが均一になるとは限らないので、距離補正値ｋ［ｉ］が距離ゲート幅に相当する誤差を含む可能性があるという課題があった。
また、パルス幅（すなわち、距離ゲート）を狭く設定して距離補正値の精度を向上させることも考えられるが、この場合には、パルス幅が狭くなるほど受信波のＳ／Ｎが悪くなるので、検出確率が低下してしまうという課題があった。
さらに、距離補正値を算出する際に、車速センサからの車速情報を用いる必要があり、コストダウンを実現することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、距離ゲートの幅が任意の値であっても、車速情報を用いることなく、精度良く距離補正値を算出することのできる車載レーダ装置を得ることを目的とする。

この発明による車載レーダ装置は、車両に搭載されたＦＭパルスドップラレーダを用いた車載レーダ装置であって、上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波をパルス変調して、送信波として送信する送信手段と、送信波が目標物体で反射された反射波を受信波として、送信波のパルス幅と同じ間隔の距離ゲート毎に受信する受信手段と、距離ゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数との周波数差から求めた距離とを比較して、送信波の周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出する演算手段とを備え、車両から目標物体までの距離を検出する車載レーダ装置において、演算手段は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて距離誤差を検出するものである。

この発明によれば、隣接する２つの距離ゲートにおいて、目標物体によるビート周波数成分の振幅がほぼ等しいときに、距離誤差を検出することにより、測定データから距離誤差を検出して補正し、距離誤差の検出精度を向上させることができる。
また、車載レーダ装置における異常状態の発生を検出することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車載レーダ装置を示すブロック構成図である。
図１において、車載レーダ装置は、車両から目標物体までの距離を検出するために、変調用電圧発生器１と、電圧制御発振器２と、送受信切替スイッチ３と、送信用アンプ４と、送信用アンテナ５と、受信用アンテナ７と、受信用アンプ８と、ミキサ９と、ローパスフィルタ１０と、ＡＧＣアンプ１１と、Ａ／Ｄ変換器１２と、演算装置１３とを備えている。

図１に示す車載レーダ装置は、ＦＭパルスドップラレーダにより構成されており、演算装置１３内の処理動作のみが従来装置と異なる。この場合、距離補正値の演算に車速情報が用いられないので、演算装置１３に対して車速センサは不要となる。

変調用電圧発生器１、電圧制御発振器２、送信用アンプ４および送信用アンテナ５は、上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波をパルス変調して、送信波Ｗ１として送信するための送信手段を構成している。
また、受信用アンテナ７、受信用アンプ８、ミキサ９、ローパスフィルタ１０、ＡＧＣアンプ１１およびＡ／Ｄ変換器１２は、送信波Ｗ１が目標物体６（検出対象）で反射された反射波を受信波Ｗ２として、送信波Ｗ１のパルス幅と同じ間隔の距離ゲート毎に受信するための受信手段を構成している。

演算装置１３は、受信処理時の距離ゲートに相当する距離と、送信波Ｗ１の周波数と受信波Ｗ２の周波数との周波数差から求めた距離とを比較して、送信波Ｗ１の周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出するための演算手段を構成している。

変調用電圧発生器１は変調制御電圧を発生し、電圧制御発振器２は、変調制御電圧に応じて、送信周波数が７６ＧＨｚ〜７７ＧＨｚ程度の電磁波を発生する。
送受切替スイッチ３は、電圧制御発振器２からの電磁波電力を、送信用アンプ４側または受信側ミキサ９側に切り替えて供給する。
送信用アンプ４は送信用の電磁波電力を増幅し、送信用アンテナ５は、増幅された電磁波を、送信波Ｗ１として空間に送信する。

受信用アンテナ７は、目標物体６で反射された電磁波を受信波Ｗ２として受信する。
ミキサ９は、受信用アンプ８で増幅された受信波（反射電磁波）と送信用電磁波とをミキシングして、目標物体６までの距離Ｒおよび目標物体６の相対速度Ｖに応じたビート信号を出力する。
ローパスフィルタ１０は、カットオフ周波数を送信パルス時間幅の逆数にし、ＡＧＣアンプ１１は、反射波の受信電力に応じてゲインを調整する。
Ａ／Ｄ変換器１２は、ビート信号をデジタル信号に変換して演算装置１３に入力する。

演算装置１３は、Ａ／Ｄ変換器１２からのＡ／Ｄ変換値が入力される距離演算部１４と、距離演算部１４で算出された距離が入力される距離補正部１５と、距離補正部１５で算出された距離誤差のデータを蓄積する記憶部１６と、送信波に対する変調制御電圧を補正する電圧補正部１７と、異常状態の発生を判定する異常判定部１８とを備えている。

演算装置１３内において、距離演算部１４は、ビート信号のＡ／Ｄ変換値に基づいて、目標物体６までの距離Ｒおよび目標物体６の相対速度Ｖを計算する。
距離補正部１５は、距離演算部１４で算出された距離Ｒおよび相対速度Ｖと、距離ゲートに関する情報（後述する）とに基づいて、距離演算部１４で算出された距離Ｒを補正する。

この場合、距離補正部１５は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて、距離誤差を検出するようになっている。
また、距離補正部１５は、距離誤差から距離補正量を算出し、車両から目標物体６までの距離Ｒを補正する。

また、距離補正部１５は、必要に応じて、記憶部１６に蓄積されたデータに基づいて距離誤差を算出する。
具体的には、距離補正部１５は、記憶部１６に蓄積されたデータのうち、所定の距離誤差データ範囲内から外れたデータを削除し、残りのデータから距離誤差を算出する。
さらに、距離補正部１５は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分のデータが隣接する距離ゲート内に１つしかない場合のみに、距離誤差を検出するようにも構成され得る。

電圧補正部１７は、距離補正部１５で算出された距離誤差から、変調制御電圧補正量を算出して変調用電圧発生器１に入力し、変調制御電圧補正量に基づいて変調制御電圧を補正する。
異常判定部１８は、距離補正部１５で算出された距離誤差が所定量よりも大きい場合、または変調制御電圧補正量が所定量よりも大きい場合に、異常状態の発生を判定する。

次に、図２および図３のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による演算装置１３の処理動作について説明する。
なお、図２および図３の処理ルーチンはメイン制御処理から一定周期で呼び出されるものとする。

図２において、まず、距離補正値の算出回数Ｎを「０」に初期設定する（ステップＳ１００）。
また、距離ゲートのうち、注目対象となる注目距離ゲートを、最小距離ゲートに初期設定する（ステップＳ１０１）。

続いて、「注目距離ゲート」が「最終距離ゲート−１」よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１０２）、注目距離ゲート＞最終距離ゲート−１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、後述する判定処理（ステップＳ１０８）に進む。
一方、ステップＳ１０２において、注目距離ゲート≦最終距離ゲート−１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、注目距離ゲート内の周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］（ｉ＝０、１、・・・）の全成分のチェックフラグをリセットする（ステップＳ１０３）。

続いて、周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］の全成分がチェック済みか否かを判定し（ステップＳ１０４）、すべてがチェック済み（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、注目距離ゲートを「＋１」だけインクリメントして（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。
一方、ステップＳ１０４において、周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］の中に未チェック成分がある（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ビート周波数ｆｂｕ［ｉ］のうちの未チェック成分を１個選択する（ステップＳ１０６）。

次に、ステップＳ１０６で選択した１個のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］のチェックフラグをチェック済みに設定し（ステップＳ１０７）、距離補正値の演算処理（図３参照）を実行して（ステップＳ２００）、ステップＳ１０４に戻る。

なお、ステップＳ１０２において、注目距離ゲート＞最終距離ゲート−１（すなわち、ＹＥＳ）と判定された場合には、距離補正値の算出回数Ｎが「０」であるか否かにより、距離補正値の演算処理（ステップＳ２００）が１回も実行されなかったか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０８において、Ｎ＝０（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、距離補正値の平滑値ｋとして、１測定周期前の距離補正値の平滑値を設定し、１測定周期前の算出値で代用して（ステップＳ１０９）、図２の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ１０８において、Ｎ＞０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１０９を実行せずに、図２の処理ルーチンを終了し、メイン制御処理に戻る。

次に、図３を参照しながら、ステップＳ１０７（図２参照）に続く距離補正値の演算処理（ステップＳ２００）について説明する。
図３において、まず、選択した注目距離ゲート内の周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］の振幅Ｌｕ［ｉ］と、「注目距離ゲート＋１」内の周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ’［ｉ］の振幅Ｌｕ’［ｉ］と、がほぼ等しくなるビート周波数ｆｂｕ’［ｉ］の成分を選択する（ステップＳ２０１）。

続いて、隣接する距離ゲート内での各振幅Ｌｕ［ｉ］、Ｌｕ’［ｉ］がほぼ等しくなるビート周波数ｆｂｕ’［ｉ］の成分が存在するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
なお、Ｌｕ［ｉ］≒Ｌｕ’［ｉ］の判定は、｜Ｌｕ［ｉ］−Ｌｕ’［ｉ］｜≦ΔＬｉを満たすか否かにより行われ、所定値ΔＬｉは、要求される判定精度に応じて任意に設定され得る。

ステップＳ２０２において、Ｌｕ［ｉ］≒Ｌｕ’［ｉ］の条件を満たすビート周波数ｆｂｕ’［ｉ］の成分が存在しない（ビート周波数成分の選択が不可能）（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図２内のステップＳ１０４に戻る。

一方、ステップＳ２０２において、Ｌｕ［ｉ］≒Ｌｕ’［ｉ］の条件を満たすビート周波数ｆｂｕ’［ｉ］の成分が存在する（ビート周波数成分の選択が可能）（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、注目距離ゲート内の周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］（ｊ＝０、１、２・・・）の全成分のチェックフラグをリセットする（ステップＳ２０３）。

続いて、周波数下降時のビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］のすべてがチェック済みか否かを判定し（ステップＳ２０４）、全成分がチェック済みである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図２内のステップＳ１０４に戻る。
一方、ステップＳ２０４において、ビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］の中に未チェック成分が存在する（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ビート周波数成分ｆｂｄ［ｊ］から選択した未チェック成分のチェックフラグをチェック済みに設定する（ステップＳ２０５）。

次に、選択した注目距離ゲート内の周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］の振幅Ｌｄ［ｊ］と、「注目距離ゲート＋１」内の周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ’［ｊ］の振幅Ｌｄ’［ｊ］とがほぼ等しくなるビート周波数ｆｂｄ’［ｊ］の成分を選択する（ステップＳ２０６）。

続いて、隣接する距離ゲート内の各振幅Ｌｄ［ｊ］、Ｌｄ’［ｊ］がほぼ等しくなるビート周波数ｆｂｄ’［ｊ］の成分が存在するか否かを判定し（ステップＳ２０７）、Ｌｄ［ｊ］≒Ｌｄ’［ｊ］の条件を満たすビート周波数ｆｂｄ’［ｊ］の成分が存在しない（ビート周波数成分の選択が不可能）（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２０４に戻る。

一方、ステップＳ２０７において、Ｌｄ［ｊ］≒Ｌｄ’［ｊ］の条件を満たすビート周波数ｆｂｄ’［ｊ］が存在する（選択可能）（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、選択した注目距離ゲート内での各振幅Ｌｕ［ｉ］、Ｌｄ［ｊ］がほぼ等しいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
なお、Ｌｕ［ｉ］≒Ｌｄ［ｊ］の判定は、｜Ｌｕ［ｉ］−Ｌｄ［ｊ］｜≦ΔＬを満たすか否かにより行われ、所定値ΔＬは、要求される判定精度に応じて任意に設定され得る。

ステップＳ２０８において、｜Ｌｕ［ｉ］−Ｌｄ［ｊ］｜＞ΔＬ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２０４に戻り、Ｌｕ［ｉ］≒Ｌｄ［ｊ］（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、選択したビート周波数ｆｂｕ［ｉ］、ｆｂｄ［ｊ］の成分から、前述の式（３）、（９）を用いて、目標物体６の距離Ｒｂ、相対速度Ｖを算出する（ステップＳ２０９）。

続いて、注目距離ゲートから、前述の式（２）を用いて距離Ｒｇを算出し（ステップＳ２１０）、Ｒｇ／Ｒｂから、距離補正値ｋ［Ｎ］を算出する（ステップＳ２１１）。
また、距離補正値ｋ［Ｎ］の算出回数Ｎを「１」だけインクリメントし（ステップＳ２１２）、距離補正値の平滑値ｋを距離補正値ｋ［Ｎ］の平均値として算出して（ステップＳ２１３）、ステップＳ１０４に戻る。

次に、図４を参照しながら、この発明の実施の形態１において注目している距離範囲について説明する。
図４は距離Ｒに対するビート周波数成分の振幅Ｌの変化を示す説明図であり、自車両から目標物体６までの距離Ｒを「０」から「最大検出距離」まで変化させたときの、距離ゲート「ｎ」、「ｎ＋１」での目標物体６によるビート周波数成分の振幅変化を、それぞれ、実線および破線で示している。

この発明の場合、図４において、注目距離ゲート内の周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］と、注目距離ゲート内の周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］とのうち、各振幅Ｌがほぼ同じ周波数成分のみに着目している。

図４から明らかなように、隣接する距離ゲート「ｎ」と「ｎ＋１」とで、振幅Ｌがほぼ等しくなる距離範囲ΔＤは、距離ゲートの幅Ｄに比べて、非常に狭い距離範囲内に限定することができる。

これにより、振幅Ｌがほぼ等しくなる距離範囲ΔＤの中央値を、前述の式（２）の距離Ｒｇと置き換えることにより、上記ステップＳ２１０（図３参照）で算出される距離Ｒｇの精度を、従来装置の場合と比べて非常に高くすることができる。
したがって、上記ステップＳ２１１、２１３による距離補正値ｋ［Ｎ］、距離補正値の平滑値ｋの算出精度も、従来装置の場合と比べて非常に高くすることができる。
また、演算装置１３において、自車両の速度情報は不要となるので、車速センサが不要となり、コストダウンを実現することができる。

また、この発明においては、同一の目標物体６に対して、周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］と周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］を組み合わせて選択するために、同一の目標物体６による周波数上昇時と周波数下降時との各ビート周波数の振幅Ｌｂｕ［ｉ］、Ｌｂｄ［ｊ］がほぼ等しくなることを利用している。
すなわち、ステップＳ２１１において、周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］と周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］との各振幅Ｌｂｕ［ｉ］、Ｌｂｄ［ｊ］がほぼ等しいときのみに、距離補正値ｋ［Ｎ］を算出している。これにより、高精度に距離補正値ｋ［Ｎ］を算出することができる。

なお、図３には示していないが、同一の目標物体６の周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］と、周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］とを組み合わせて選択する際に、注目距離ゲート内に周波数上昇時および周波数下降時の各１つのビート周波数成分しか存在しないときのみに、距離補正値ｋ［Ｎ］を算出してもよい。
これにより、周波数上昇時のビート周波数ｆｂｕ［ｉ］と周波数下降時のビート周波数ｆｂｄ［ｊ］との組み合わせの確度を向上させることができる。

また、上記実施の形態１では、ＦＭパルスドップラレーダ装置における距離誤差の検出について述べたが、パルス動作モードと、周波数変調の連続波によるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）動作モードとを適時切り替え、検出時の距離ゲートによる距離と、周波数上昇時および周波数下降時の各ビート周波数から求めた距離とを比較する車載レーダ装置にも適用することができる。

この場合、パルス動作モードにおいて一定周波数の信号を送信し、距離ゲートに相当する距離に基づいて目標物体６までの距離Ｒを求め、ＦＭＣＷ動作モードにおいて、上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波を送信し、送信波の周波数と受信波の周波数との周波数差に基づいて距離Ｒおよび相対速度Ｖを求める。
そして、パルス動作モードにおける距離ゲートに相当する距離と、送信周波数と受信周波数との周波数差から求めた距離とを比較して、ＦＭＣＷ動作モードにおける送信周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出する。

ここで、演算装置１３は、前述と同様に、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて距離誤差を検出する。
このように距離誤差を検出する車載レーダ装置においても、前述と同様に、距離誤差検出精度を向上させることができる。

以上のように、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分を距離誤差の検出に利用することにより、距離誤差の検出精度を向上させることができる。
また、距離誤差から距離補正量ｋ［Ｎ］を算出し、目標物体６までの距離Ｒを補正することにより、検出距離の精度を向上させることができる。
また、電圧補正部１７において、距離誤差から変調電圧補正量を算出して、変調制御電圧を補正することにより、送信波の変調幅精度および検出距離精度を向上させることができる。

また、異常判定部１８において、距離誤差が所定量よりも大きい場合に装置の異常状態を判定することにより、車載レーダ装置の信頼性を向上させることができる。
同様に、異常判定部１８において、変調電圧補正量が所定量よりも大きい場合に装置の異常状態を判定することにより、車載レーダ装置の信頼性を向上させることができる。
また、記憶部１６に距離誤差データを蓄積し、蓄積したデータに基づいて距離誤差を算出することにより、距離誤差の検出精度を向上させることができる。
また、距離誤差データを蓄積し、或る距離誤差データ範囲内から外れた距離誤差データは削除し、残りの距離誤差データから距離誤差を算出することにより、距離誤差の検出精度をさらに向上させることができる。
また、距離誤差の検出に利用可能な周波数差成分のデータが隣接する距離ゲート内に１個のみしかない場合の周波数差成分のデータのみを利用することにより、距離誤差量を誤算出すること回避することができる。

この発明の実施の形態１に係る車載レーダ装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１による距離補正値の算出処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による距離補正値の算出処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１において、目標物体までの距離を０から最大検出距離まで変化させたときの、隣接する距離ゲートでの目標物体によるビート周波数の振幅変化を示す説明図である。

符号の説明

１ 変調用電圧発生器、２ 電圧制御発振器、３ 送受信切替スイッチ、４ 送信用アンプ、５ 送信用アンテナ、６ 目標物体、７ 受信用アンテナ、８ 受信用アンプ、９ ミキサ、１０ ローパスフィルタ、１１ ＡＧＣアンプ、１２ Ａ／Ｄ変換器、１３ 演算装置、１４ 距離演算部、１５ 距離補正部、１６ 記憶部、１７ 電圧補正部（変調制御電圧補正手段）、１８ 異常判定部。

Claims (9)

1. 車両に搭載されたＦＭパルスドップラレーダを用いた車載レーダ装置であって、
   上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波をパルス変調して、送信波として送信する送信手段と、
   前記送信波が目標物体で反射された反射波を受信波として、前記送信波のパルス幅と同じ間隔の距離ゲート毎に受信する受信手段と、
   前記距離ゲートに相当する距離と、前記送信波の周波数と前記受信波の周波数との周波数差から求めた距離とを比較して、前記送信波の周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出する演算手段とを備え、
   前記車両から前記目標物体までの距離を検出する車載レーダ装置において、
   前記演算手段は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて前記距離誤差を検出することを特徴とする車載レーダ装置。
2. 車両に搭載された車載レーダ装置であって、
   一定周波数の信号を、パルス変調して送信波として送信する送信手段と、
   前記送信波が目標物体で反射された反射波を受信波として、前記送信波のパルス幅と同じ間隔の距離ゲート毎に受信する受信手段と、
   前記受信波に基づいて、前記車両から前記目標物体までの距離を検出する演算手段と、
   前記送信手段および前記演算手段の動作モードをパルス動作モードと周波数変調連続波によるＦＭＣＷ動作モードとに適時切り替える動作モード切替手段とを備え、
   前記パルス動作モードにおいて、前記送信手段は、前記一定周波数の信号を送信し、前記演算手段は、前記距離ゲートに相当する距離に基づいて前記車両から前記目標物体までの距離を求め、
   前記ＦＭＣＷ動作モードにおいて、前記送信手段は、前記上昇および下降を繰り返す周波数を有する変調波を送信し、前記演算手段は、前記送信波の周波数と前記受信波の周波数との周波数差に基づいて、前記車両から前記目標物体までの距離と前記目標物体の相対速度とを求め、
   前記演算手段は、前記パルス動作モードにおける前記距離ゲートに相当する距離と、前記送信波の周波数と前記受信波の周波数との周波数差から求めた距離とを比較して、前記ＦＭＣＷ動作モードにおける前記送信波の周波数の上昇および下降の変調帯域幅の誤差による距離誤差を検出するレーダ装置において、
   前記演算手段は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分に基づいて前記距離誤差を検出することを特徴とする車載レーダ装置。
3. 前記距離誤差から距離補正量を算出し、前記車両から前記目標物体までの距離を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載レーダ装置。
4. 異常状態の発生を判定する異常判定手段を備え、
   前記異常判定手段は、前記距離誤差が所定量よりも大きい場合に、前記異常状態の発生を判定することを特徴とする請求項３に記載の車載レーダ装置。
5. 前記送信波に対する変調制御電圧を補正する変調制御電圧補正手段を備え、
   前記変調制御電圧補正手段は、前記距離誤差から変調制御電圧補正量を算出し、前記変調制御電圧補正量に基づいて前記変調制御電圧を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載レーダ装置。
6. 異常状態の発生を判定する異常判定手段を備え、
   前記異常判定手段は、前記変調制御電圧補正量が所定量よりも大きい場合に、前記異常状態の発生を判定することを特徴とする請求項５に記載の車載レーダ装置。
7. 前記距離誤差のデータを蓄積する記憶装置を備え、
   前記演算手段は、前記記憶手段に蓄積されたデータに基づいて前記距離誤差を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載レーダ装置。
8. 前記演算手段は、前記記憶手段に蓄積されたデータのうち、所定の距離誤差データ範囲内から外れたデータを削除し、残りのデータから前記距離誤差を算出することを特徴とする請求項７に記載の車載レーダ装置。
9. 前記演算手段は、隣接する距離ゲートでほぼ同じ振幅となる周波数差成分のデータが隣接する距離ゲート内に１つしかない場合のみに、前記距離誤差を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載レーダ装置。

Images