JP2006275942A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、装置自体の異常を精度良く判定できるレーダ装置を提供する。
【解決手段】 送信されたビームが物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、該レーダ信号処理部は、静止した物標に係る反射波信号のレベルと基準値との差分値を所定時間積算して求めた積算値と、予め設定された閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、レーダ装置に異常があると判定する。所定の角度で順次ビームをスキャンして送信するレーダアンテナを有する場合には、レーダ装置自体の異常、例えば、雪や泥の付着などによるレーダアンテナの感度低下を判定でき、誤判定を防止できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スキャン式又は電子スキャン式のレーダ装置に関し、特に、車両に搭載された場合、所定の角度でビームを順次発射してスキャンを行って、前方にある物標の位置を検出し、衝突警報又は防止、オートクルーズコントロールなどに使用されるレーダ装置であって、そのレーダ装置自体の異常状態を、例えば、送受信部のレーダアンテナに付着した雪、泥などによる汚れに起因したアンテナ感度の低下などを、精度良く判定できるようにしたレーダ装置に関する。

従来から、乗用車などの自動車を自動走行運転するための制御情報を取得する手段として、レーダ装置が用いられている。このレーダ装置については、種々提案されている。この提案されたレーダ装置の中でも、スキャン式レーダ装置が多く用いられている。例えば、ミリ波又はレーザスキャン式レーダ装置である。

そこで、図９に、スキャン式レーダ装置を用いた車間距離制御装置の構成例の概要を示した。この車間距離制御装置において、レーダセンサ部は、例えば、ミリ波レーダであり、レーダアンテナ１、走査機構２、及びレーダ信号処理部３を備えている。車両制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）４は、センサ５から得られる情報に基づいて車間距離の制御を実行する。そのセンサ５は、例えば、ステアリングセンサ５−１、ヨーレートセンサ５−２、車速センサ５−３などを含んでいる。

車両制御ＥＣＵ４は、レーダセンサ部のレーダ信号処理部３で得られた物標検出情報を受け、センサ５から得られる情報に基づいて、警報機６−２、ブレーキ６−３、スロットル６−４等を制御する。そして、車両制御ＥＣＵ４は、車両の制御状態に関する情報やメッセージなどを表示器６−１に表示する。また、車間距離制御装置には、通常、ユーザが該装置に対する種々の設定を行える操作部が備えられるが、この表示器６−１自体を、タッチパネル方式による入力操作部とする場合もある。

図１０には、図９に示された車間距離制御装置が車両に搭載され、該装置によって、当該車両の前方を走行する車両までの距離を測定する概要が示されている。図１０では、２台の車両、Ａ車とＢ車が、破線で示される走行車線内を走行している場合が示されている。Ａ車は、速度Ｖａで、Ｂ車は、速度Ｖｂで、それぞれ走行している。Ａ車に搭載された車間距離制御装置に備えられたレーダアンテナ１から、Ａ車の前方に向けてビームが送信され、該ビームは、走査機構２によって、走査角度θでスキャンされる。

レーダアンテナ１から送信されたビームが、前方を走行するＢ車から反射されると、この反射波は、レーダアンテナ１で受信される。この受信信号は、レーダ信号処理部３に送られて、このレーダ信号処理部３においてＦＦＴ処理され、物標に対するパワースペクトルが検出される。これに基づいて、物標であるＢ車との距離Ｒ及び相対速度（Ｖａ−Ｖｂ）が算出される。

ここで、図９に示された車間距離制御装置におけるレーダ信号処理部３の実施例を、図１１に示した。このレーダ信号処理部３は、走査制御部３１、物標検出部３２、異常判定部３３を含んでいる。レーダ信号処理部３に接続されるレーダアンテナ１、走査機構２、車両制御ＥＣＵ４は、図１１に示されたものと同じものであり、同じ符号が付されている。

レーダアンテナ１から送信されたビームは、物標で反射され、その反射波が、レーダアンテナ１で受信される。この反射波の受信信号は、レーダ信号処理部３に送られ、物標検出部３２が、該受信信号に基づいて、物標であるＢ車との距離Ｒ、相対速度（Ｖａ−Ｖｂ）を求める。走査制御部３１は、車両制御ＥＣＵ４を介して、ステアリングセンサ５−１、ヨーレートセンサ５−２、車速センサ５−３等から得られた車両情報に基づいて設定される走査角について車両制御ＥＣＵ４から指示を受け、該指示による走査角で走査機構２を制御する。

走査制御部３１は、固定型レーダの場合には、カーブ走行時の走査角等を制御し、スキャン型レーダの場合には、スキャン走査角を制御するものである。走査機構２は、走査制御部３１からの制御信号を受けて所定の走査角度で順次ビームを発射してスキャンを行う。この走査機構２により、レーダアンテナ１から送信されるビームがスキャンされ、また、該ビームが物標から反射された反射波信号に対するレーダアンテナ１の受信制御が行われる。レーダアンテナ１で受信された反射波信号は、レーダ信号処理部３に送られ、物標検出部３１において、制御対象となる物標が判別される。この結果は、車両制御ＥＣＵ４に送信される。

ところで、スキャン式レーダ装置においては、レーダ装置自体の異常状態の一例として、特に、送信手段又は受信手段であるレーダアンテナ１の前方に泥、雪、汚れなどが付着した場合が挙げられ、この場合には、レーダアンテナ１で受信される反射波が泥、雪などによって減衰され、スキャン式レーダ装置としての検出性能が低下する。このような場合に、レーダ装置自体には何ら故障が存在しないので、従来のレーダ装置に備えられた故障検出手段によっては、この状態を検知することができない。

そこで、図１１に示されたレーダ信号処理部３には、レーダ装置自体の故障を検出するとともに、反射波の信号レベルをモニタして、レーダアンテナ１の感度の低下を判定することができる異常判定部３３が備えられている。異常判定部３３は、レーダ装置の故障又はレーダアンテナの感度低下を検出した場合には、これらの事象に係る異常情報を車両制御ＥＣＵ４に通知する。

このレーダアンテナ感度低下の検出には、異常判定部に備えられる種々の判定手段が提案されている。一つの判定の仕方として、レーダアンテナから送信されたビームによる路面からの反射波信号を利用することが提案されている（例えば、特許文献１、２、３、６などを参照）。

この特許文献１で提案された判定手段では、物標に関する測定中において、受信信号レベルが所定レベル値より小さくなると、レーダ装置の性能低下による信号レベル低下か否かを検知するために、送信手段及び受信手段の測定方向が切り換えられて、送信手段及び受信手段は路側方向又は路面方向の物標を測定するようにしている。路側方向にはガードレール、建物などが存在し、また路面方向には路面が存在するので、泥、雪などの付着物が付着していない場合、受信手段によって受信される反射波の減衰が少なく、一方、アンテナに付着物が付着している場合、受信手段に受信される反射波の減衰が大きいことを利用し、付着物によって受信信号の信号レベルが低下したと判定する。

また、特許文献２で提案された判定手段では、受信レベルに関する閾値を路面反射信号の平均的な受信レベルよりも低く設定し、走行中において、該閾値を越える受信レベルの信号が常に受信されるようにしている。これによって、該閾値を越えるレベルのビート周波数が所定期間内にほとんど発生しない場合には、アンテナの汚れによって受信信号レベルが低下していると判断できる。

さらに、特許文献３、６で提案された判定手段では、レーダ装置の信号処理部に路面反射解析手段を設けて、この路面反射解析手段により、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、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ようにしている。この路面からの反射が検出されないときに、アンテナに汚れが発生しているとする。

また、別の判定の仕方として、上述の様に、レーダアンテナから送信されたビームによる路面からの反射波信号を利用するのではなく、物標に関する測定中において、物標から反射される反射波信号自体を利用して、アンテナ感度の低下を判定することが提案されている（例えば、特許文献４、５、７などを参照）。

この特許文献４で提案された判定手段では、レーダビームの送信信号と受信信号とから前方車両の位置を検出する処理装置を備えるレーダ装置において、前方車両に係る移動距離を検出する距離検出手段を備え、この検出手段によって検出される移動距離が予め設定された所定の移動距離内において当該前方車両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。

また、特許文献５で提案された判定手段では、レーダビームの送信信号と受信信号とから前方車両の位置を検出する処理装置を備えるレーダ装置において、該処理装置には自車の前方を同一方向に走行する車両が同一であるか否かを判断する先行車判断手段と、先行車から反射される現在の受信信号の信号強度と所定の比較参照時間前に先行車両から反射された受信信号の信号強度とを比較して信号強度の変化量を算出する信号強度比較手段とを備え、先行車判断手段によって先行車が同一であると判断されているときに、信号強度比較手段によって算出される変化量が予め設定された閾値を超えて減少したときには、レーダ装置の検出感度が低下したと判断する。

さらに、特許文献７で提案された判定手段では、所定タイミング毎に送受信アンテナから送信信号を前方に照射し、物標からの反射信号を受信して、所定タイミングでの該物標までの距離及び相対速度を算出する自動車用レーダ装置において、送受信アンテナを第１および第２の方位に動作させ、送受信アンテナが第１の方位を向いたときに受信して取得した第１のビート信号と、送受信アンテナが第２の方位を向いたときに受信して取得した第２のビート信号とに基づいて、第１及び第２のビート信号の差分スペクトルを算出して異方向スペクトル処理を行う。この差分スペクトルに基づいて、送受信アンテナを保護するレドームの汚れを検知している。

特開平１１−１６６９７３号公報 特開２０００−１９２４２号公報 特開２０００−２４１５３８号公報 特開２０００−２２７４７３号公報 特開２００１−４２０３４号公報 特開２００１−２１５２７３号公報 特開２００３−１５６５６０号公報

しかしながら、上述した特許文献４のレーダ装置では、自車両が走行時において、一定の距離を走行した場合に、本来検出されるべき、例えば、直線道路における電柱や交通標識、先行車両等、曲線道路における家屋等の路側立設物や対向車のような被検出物標が何ら検出されないときに、レーダ装置の異常であるかどうかの判断をしている。そのため、被検出物標自体が、例えば、オートバイなどのように、元々検出され難い場合においても、レーダ装置に異常があると判断してしまうという問題がある。

また、特許文献５のレーダ装置では、検出感度が低下したと判断するために、自車両の前方を同一方向に走行する車両が同一であるか否かを判断する先行車判断手段と、先行車から反射される現在の受信信号の信号強度と所定の比較参照時間前に先行車両から反射された受信信号の信号強度とを比較して信号強度の変化量を算出する信号強度比較手段とを備えなければならず、異常判断に係る信号処理が煩雑なものとなる。

さらに、特許文献７のレーダ装置では、レドームの汚れを検知するために、送受信アンテナが第１及び第２の方位に動作され、送受信アンテナが第１の方位を向いたときに受信して取得した第１のビート信号と、送受信アンテナが第２の方位を向いたときに受信して取得した第２のビート信号とに基づいた差分スペクトルを求めている。そのため、その汚れを検知するために、送受信アンテナに通常の動作中に余分な動作をさせることになり、煩雑な制御処理となる。

ところで、上述したように、レーダ装置の異常判断のために特別な制御処理を使用しない手法として、物標からの反射波信号のレベルをモニタすることにより、レーダアンテナの感度低下を判定することが行なわれている。しかし、この判断手法では、特別に処理手段を設ける必要も無く、自車両が走行中でも異常判断をすることができるが、例えば、前方を走行するオートバイのように、元々反射波レベルが低い物標の場合には、受信される反射波信号のレベルも小さくなり、この結果、レーダアンテナの感度が低下したと誤判定する可能性がある。

また、自車両より遠方を走行する車両にあっては、検出できるビーム数が、前方の近くを走行する車両の場合より少なくなる。この場合においても、オートバイのように、物標認識上では、車幅が狭い場合と同様となってしまい、この結果、レーダアンテナの感度が低下したと誤判定する可能性がある。

さらに、前方の車両が、例えば、自車が走行する走行レーンの隣の走行レーンを走行し、或いは、路側帯に停車している場合などでは、送信されるビームが斜めに当たる結果、その反射波信号のレベルが低くなり、この場合においても、レーダアンテナの感度が低下したと誤判定する可能性がある。

この様に、物標からの反射波信号のレベルをモニタすることによって、レーダアンテナの感度低下を判定するようにした場合には、自車両の前方に物標が何ら存在しない状態において、感度低下の判定をすることができない問題がある。また、走行中に静止した物標を常時モニタすることによりアンテナ感度の低下を判定する仕方もあるが、該物標に係る反射波信号のレベルが低い場合には、アンテナ感度が低下したと判定する恐れがある。さらに、静止した物標である構造物が周囲に少ない状況では、路面からの反射波信号のレベルを主にモニタすることになり、路面からの反射波信号のレベルは元々低いため、アンテナ前面に何も付着していなくても、レーダアンテナの感度が低下したと誤判定する問題がある。

そこで、本発明は、物標からの反射波信号のレベルをモニタすることにより、レーダ装置自体の異常状態を判定するものであり、特に、静止した物標に係る反射波信号のレベルをモニタして、該レベルに基づいて積算値を求め、該積算値と、レーダ装置の異常判定のための閾値とから、該レーダ装置の異常を判定するようにして、物標の検知状況が、物標検出に適した条件でない場合でも、異常判定に係る条件の設定の仕方を工夫して、レーダ装置の異常、例えば、送受信部のアンテナに付着した雪、泥などによる汚れに起因したアンテナ感度の低下を精度良く判定できるようにしたレーダ装置を提供することを目的とする。

以上の問題点を解決するため、本発明では、レーダ装置において、送信されたビームが物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、前記レーダ信号処理部は、静止した前記物標に係る反射波信号のレベルに基づいて演算された積算値とレーダ装置の異常判定のための閾値とから、該レーダ装置の異常を判定する感度低下判定部を有することとした。

そして、前記感度低下判定部は、検出できた前記物標に係る反射波信号レベルと基準値との差分値を所定時間積算して求めた積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

さらに、前記感度低下判定部は、前記差分値の大きさに応じて重み付けをした後に、前記積算値を求めることとし、大きな前記差分値に対して、前記重み付けを行うこととした。

また、前記レーダ信号処理部は、路面を検出でき、前記感度低下判定部は、前記路面からの反射波信号のレベルに基づいて前記基準値を設定することとした。

前記感度低下判定部は、前記物標に係る前記反射波信号のレベルの前回検出値と今回検出値との差分値を所定時間における複数回分積算して求めた積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、前記感度低下判定部は、前記各ビームにおける前記反射波信号のレベルの最大値と最小値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、前記感度低下判定部は、前記各ビームにおける前記反射波信号のレベルの最大値と予め決められた設定値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、前記感度低下判定部は、前記各ビームの前記反射波信号のレベルにおける特定時間内の最大値と最小値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

さらに、前記感度低下判定部は、前記差分値の大きさに応じて重み付けをした後に、前記積算値を求め、大きな前記差分値に対して、前記重み付けを行うこととした。

また、前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、前記感度低下判定部は、検出できた前記物標に係る前記複数の反射波信号の各々におけるレベルと基準値との差分値の最大値を所定時間積算した積算値と、前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することとした。

また、前記レーダ装置が、車両に搭載され、静止した前記物標の反射波信号のレベルを測定でき、前記感度低下判定部は、前記車両の停止中におけるドップラー成分がない状態の前記反射波信号のレベルを検出し、該検出されたレベル値に応じて前記閾値を変更することとした。

前記感度低下判定部は、前記検出されたレベル値が規定値以上である場合には、通常閾値を設定し、前記検出されたレベル値が規定値未満である場合には、通常閾値より低い値を閾値として設定することとした。

また、本発明では、レーダ装置において、複数の方向に送信された複数のビームが物標から反射された反射波を受信した、複数の反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、該レーダ信号処理部が、前記複数の反射波信号におけるレベルのばらつきが小さい場合に、前記レーダ装置に異常があると判定し、前記複数の前記反射波信号におけるレベルの最大値と最小値との差分値と、予め設定された閾値とを比較し、該差分値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定し、或いは、前記複数の反射波信号におけるレベルの分散値と、予め設定された閾値とを比較し、該分散値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定する感度低下判定部を有することとした。

以上のように、本発明によれば、レーダ装置におけるレーダ信号処理部に、静止した前記物標に係る反射波信号のレベルに基づいて演算された積算値とレーダ装置の異常判定のための閾値とから、該レーダ装置の異常を判定する感度低下判定部が備えられているので、物標の検知状況が物標検出に適していない場合でも、路面を含めた静止した物標に係る反射波信号のレベルに基づいた積算値を求めることにより、反射波信号のレベル評価を容易にし、異常判定用の閾値と比較し易くすることができる。そのため、例えば、周囲に構造物が少ない道路であっても、レーダ装置自体の異常、例えば、雪や泥の付着などによるレーダアンテナの感度低下などに対する誤判定を抑制することができ、さらには、レーダ装置に係る異常判定に対する精度を向上できる。

次に、本発明によるスキャン式レーダ装置の実施形態について、レーダ装置自体の異常判定として、アンテナ感度低下を判定する場合を例にして、図１乃至図８を参照しながら、以下に説明する。

図１には、本実施形態に用いられるスキャン式レーダ装置のレーダ信号処理部の概略構成例が示されている。図１に示されたレーダ信号処理部３は、図１１に示されたレーダ信号処理部の構成を基礎としており、同じ部分には、同じ符号が付されている。図１のレーダ信号処理部３は、走査制御部３１、物標検出部３２、異常判定部３４を含む構成になっている。ここで、図１のレーダ信号処理部３が、図１１のレーダ信号処理部３の構成と異なるところは、異常判定部３３内に、感度低下設定部３４が設けられていることである。

図１１のレーダ信号処理部における異常判定部では、上述したように、レーダ装置の前方にある物標の状態によって、例えば、物標の形状、物標までの距離、物標に対するレーダ装置との振れ角度などの条件によって、物標から反射されレーダアンテナで受信された反射波信号のレベルが低下した場合でも、送受信部のアンテナに付着した雪、泥などによる汚れに起因したアンテナ感度の低下の判定が実行されるものであった。そのため、アンテナ感度の低下を反射波信号のレベルだけを利用している場合には、アンテナ感度の低下があったと誤判定する可能性があった。

そこで、本実施形態のスキャン式レーダ装置に備えられるレーダ信号処理部３では、異常判定部３３内に、感度低下設定部３４を設け、静止した前記物標に係る反射波信号のレベルに基づいて、該レベルの評価をし易くする反射波信号レベルに関連する積算値を求め、該積算値とレーダ装置の異常判定のための閾値とから、レーダ装置自体の異常判定を行うようにした。これによって、アンテナ感度の低下の誤判定を抑制でき、さらには、判定精度を向上できる。

次に、図１のレーダ信号処理部３に備えられた感度低下設定部３４における積算値の種々の求め方に対応した感度低下の判定動作について、図２乃至図１０を参照して説明する。以下においては、レーダ装置が道路を走行する車両に搭載されている場合を例にして説明するが、路面を含めた構造物を、検出すべき静止した物標とし、これを、ターゲットと称す。

図２は、レーダアンテナの感度低下を判定する第１実施例の判定動作に係るフローチャートが示されている。第１実施例による判定動作で用いられている積算値は、感度低下の判定を行う感度低下設定部３４内において、検出されたターゲットに係る反射波信号のレベルと予め設定された基準値との差分値を、所定時間の間積算して求められている。この求められた積算値が、レーダ装置の異常判定のための閾値と比較され、該閾値以下である場合には、アンテナ感度が低下していると判定する。

先ず、異常判定部３３は、検出されたターゲットに関わる受信信号のレベルを物標検出部３２から取得する（ステップＳ１）。次いで、感度低下設定部３４は、検出されたターゲットのレベルと予め設定された基準値とに基づいて、その差分値を演算する（ステップＳ２）。ここで、ターゲットのレベルは、受信信号の平均値とすることができる。また、基準値は、受信信号中のノイズレベルを考慮した任意の値とすることができ、或いは、路面からの反射波信号レベル以上であると判断できる値とすることができる。

そこで、路面反射レベルに従って基準値を設定する場合について、図３のグラフを参照しながら説明する。図３では、横軸に、スキャン式レーダ装置のビーム角度を示し、縦軸に、静止物標に係る受信信号レベルを示し、ビーム角度に対する受信信号レベルとの関係を示す特性例である。通常、レーダアンテナから放射される送信ビームと路面との関係は、平行に近いとともに、路面の周囲には、ガードレール等の静止物標が存在するため、路面からの反射波信号のレベルは、道路の周囲に存在する静止物標からの反射波信号よりも弱くなる。

そのため、レーダ装置のビームのスキャン角度で見たとき、静止物標に係る受信信号レベルは、レーダ装置の正面において、最も低くなるので、図３に示されるように、ビーム角度がθｒのとき、スキャン角度の中心とすることができる。このビーム角度θｒを中心にした受信信号レベルの低い範囲を路面と認識でき、この範囲から、図３に示されるように、路面の反射波信号レベル以上と判断できる路面受信信号レベルＬｒを求める。そして、この路面受信信号レベルＬｒを基準値としてメモリに記憶させる。

次いで、ステップＳ２において、検出レベルと基準値との差分値が演算されると、この差分値を、所定時間の間、例えば、１０秒の間積算し、その積算値を求める（ステップＳ３）。ここで、所定時間の間、差分値を積算することにより、道路の路面に係る反射波だけでなく、道路の周囲に存在する静止物標に係る反射波に関しても、その反射波信号レベルも積算されて、周囲に静止物標である構造物が少ない場合であっても、レーダアンテナ感度が低下していると誤判定をすることを防止できる。

検出された受信信号レベルに関する差分値の積算値が求められると、この積算値が、メモリに記憶されていた閾値と比較される（ステップＳ４）。この積算値が閾値以下である場合には（ステップＳ４のＹ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定する（ステップＳ５）。そして、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

一方、ステップＳ４において、求めた積算値が、前記閾を超えているときには（ステップＳ４のＮ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

以上において、検出されたターゲットに係る反射波信号のレベルと予め設定された基準値との差分値を、所定時間の間積算して求めた積算値が、レーダ装置の異常判定のための閾値と比較されて、アンテナ感度の低下を判定する第１実施例による判定動作が説明された。第１実施例では、単に差分値を積算していたが、次に説明する第２実施例による判定動作では、この差分値の大きさに応じて重み付けして積算するようにした。この積算値と閾値とを比較し、アンテナ感度の低下を判定する第２実施例による判定動作が、図４のフローチャートに示される。

図４に示されたフローチャートによるアンテナ感度低下の判定動作は、図２に示された第１実施例によるアンテナ感度低下の判定動作を基本としており、図２のフローチャートにおけるステップＳ１乃至Ｓ５における動作内容を含んでいる。ステップＳ１１とＳ１２が、ステップＳ１とＳ２に対応し、ステップＳ１４乃至Ｓ１６が、ステップＳ３乃至Ｓ５に対応している。図４のフローチャートでは、ステップＳ１３の動作が挿入されていることが、図２のものと異なっている。

図４に示された第２実施例による判定動作では、ステップＳ１２において、ターゲットに係る受信信号から検出されたレベルと基準値との差分値が演算されると、この差分値について、その大きさに応じて重み付けを行う。例えば、その差分値が、所定値以上であれば、２倍の値にする。この重み付けにより、大きな差分値がより強調されることになり、構造物による強い受信があれば、積算値を大きくすることができ、受信信号のレベル評価をより明確にできる。そのため、ステップＳ１５において、この積算値と閾値との比較を容易にし、レーダ装置自体の異常判定を行ううえで、アンテナ感度の低下の誤判定を抑制でき、一層、判定精度を向上できる。

以上で説明した図２の第１実施例及び図４の第２実施例によるアンテナ感度低下の判定動作では、検出されたターゲットに係る反射波信号のレベルと予め設定された基準値との差分値を、所定時間の間積算して積算値を求めたが、第３実施例によるアンテナ感度低下の判定動作では、同一の静止物標に係る反射波信号のレベルに関して、前回検出値と今回検出値との差分値を所定時間積算した積算値を求め、予め設定された閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、レーダアンテナ感度低下など、レーダ装置自体に異常があると判定するようにした。

図５のフローチャートに、第３実施例によるアンテナ感度低下の判定動作が示されている。先ず、異常判定部３３は、検出されたターゲットに関わる受信信号のレベルを物標検出部３２から取得する（ステップＳ２１）。

次いで、感度低下設定部３４は、同一の静止物標について、前回に受信した該静止物標に係る反射波信号のレベルを検出して、前回検出値を取得し、次いで、所定時間経過後の今回に受信した該静止物標に係る反射波信号のレベルを検出して、前回検出値を取得する。そこで、前回検出値と今回検出値との差分値を演算する（ステップＳ２２）。この差分値が、反射波信号のレベルに係るバラツキを表し、検出された静止物標に係る反射波信号であれば、通常、そのレベルの今回検出値は、前回検出値に対して変動している。

ステップＳ２２において、前回検出値と今回検出値との差分値が演算されると、この差分値は、所定時間の間積算され、その積算値が求められる（ステップＳ２３）。この積算値により、検出した静止物標に関する反射波信号のレベルに対するバラツキ度合いが表され、積算値が大きいほど、そのレベルのバラツキも大きいことが示される。

そこで、このバラツキ度合いを示す積算値が求められると、この積算値が、メモリに記憶されていた閾値と比較される（ステップＳ２４）。この積算値が閾値以下である場合には（ステップＳ２４のＹ）、検出値がノイズレベルにあり、反射波信号のレベルを検出していないと判断して、レーダアンテナ感度が低下していると判定する（ステップＳ２５）。これで、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

一方、ステップＳ２４において、求めた積算値が、前記閾を超えているときには（ステップＳ２４のＮ）、検出値が反射波信号のレベルを表している可能性があり、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

次に、図６に、第４実施例によるアンテナ感度低下の判定動作のフローチャートが示されている。第４実施例では、レーダ装置が、複数のビームを送信でき、それらのビームによる反射波信号により物標を検出する場合であって、各ビーム間の反射波信号のレベルに関するバラツキを検出して、このバラツキの大きさに従ってアンテナ感度の低下を判定することとした。このバラツキが閾値より小さい場合には、アンテナ感度が低下していると判定できる。

先ず、異常判定部３３は、物標検出部３２から検出されたターゲットに関わる反射波信号の受信信号を取得し、複数ビーム毎に、反射波信号の受信信号レベルの最大値と最小値とを検出する（ステップＳ３１）。次いで、感度低下設定部３４は、複数ビームの各ビームにおける最大値と最小値の差分値を算出する（ステップＳ３２）。

次いで、ステップＳ３２において、各ビームについて最大値と最小値との差分値が演算されると、この差分値を、所定時間の間、例えば、１０秒の間積算し、その積算値を求める（ステップＳ３３）。ここで、所定時間の間、差分値を積算することにより、道路の路面に係る反射波だけでなく、道路の周囲に存在する静止物標に係る反射波に関しても、その反射波信号レベルも積算されて、周囲に静止物標である構造物が少ない場合であっても、レーダアンテナ感度が低下していると誤判定することを防止できる。

ステップＳ３３において、検出された受信信号レベルに関する差分値の積算値が求められると、この積算値が、メモリに記憶されていた閾値と比較される（ステップＳ３４）。この積算値が閾値以下である場合には（ステップＳ３４のＹ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定する（ステップＳ３５）。そして、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

一方、ステップＳ３４において、求めた積算値が、前記閾を超えていると判断されたときには（ステップＳ３４のＮ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

なお、図６に示された第４実施例の判定動作では、複数ビームのビーム毎に、受信信号レベルの最大値と最小値とが検出し、それらの差分値が算出された。このとき、各ビームに係る受信信号レベルの最小値を検出する代わりに、特定の基準値を適用し、受信信号レベルの最大値とこの特定基準値との差分値を積算して積算値を求めてもよい。最大値と最小値との差分値を積算する場合と同様に、受信信号レベルのバラツキ度合い又はその大きさが得られ、この積算値が閾値以下であれば、受信信号レベルがノイズレベルになっていると判断でき、アンテナ感度が低下していると判定できる。

また、図４に示された第２実施例の場合には、検出された受信信号レベルと基準値との差分値に対して重み付けを行ったが、この場合と同様に、図６に示された第４実施例の判定動作においても、各ビームについて検出された最大値と最小値との差分値に対して、重み付けすることができ、アンテナ感度低下の判定精度を一層向上することができる。

また、図６に示された第４実施例の判定動作では、複数ビームのビーム毎に、反射波信号の受信信号レベルの最大値と最小値とを検出して、それらの差分値を所定時間の間積算するようにしたが、複数ビームのビーム毎に、受信信号レベルの最大値と最小値とを所定時間の間積算してから、この所定時間内における最大値と最小値との差分値を求めてもよい。この場合にも、この差分値が、閾値と比較され、閾値以下であれば、受信信号レベルがノイズレベルになっていると判断でき、アンテナ感度が低下していると判定できる。

次に、レーダ装置が、複数のビームを送信でき、それらのビームによる反射波信号により物標を検出する場合に、図２に示された第１実施例による判定動作を適用した第５実施例による判定動作のフローチャートが、図７に示される。

第１実施例による判定動作で用いられている積算値は、検出されたターゲットに係る反射波信号のレベルと予め設定された基準値との差分値を、所定時間の間積算して求められている。これに対して、第５実施例による判定動作では、感度低下の判定を行う感度低下設定部３４内において、複数ビームのビーム毎に、反射波信号の各受信信号レベルと予め設定された基準値との差分値を算出し、これらの差分値のうちで最大の値を、所定時間の間積算して積算値を求める。そして、該積算値が、レーダ装置の異常判定のための閾値と比較され、該閾値以下である場合には、アンテナ感度が低下していると判定する。

先ず、異常判定部３３は、検出されたターゲットに関わる複数ビームの受信信号レベルを物標検出部３２から取得する（ステップＳ４１）。次いで、感度低下設定部３４は、検出されたターゲットの各受信信号レベルと予め設定された基準値とに基づいて、差分値を演算する（ステップＳ４２）。ここで、ターゲットのレベルは、受信信号の平均値とすることができる。また、基準値は、受信信号中のノイズレベルを考慮した任意の値とすることができ、或いは、路面からの反射波信号レベル以上であると判断できる値とすることもできる。

次いで、ステップＳ４２において、検出レベルと基準値との差分値が演算されると、これらの差分値のうちで最大の差分値を選択し、この最大差分値を所定時間の間、例えば、１０秒の間積算し、その積算値を求める（ステップＳ４３）。

検出された受信信号レベルに関する差分値の積算値が求められると、この積算値が、メモリに記憶されていた閾値と比較される（ステップＳ４４）。この積算値が閾値以下である場合には（ステップＳ４４のＹ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定する（ステップＳ４５）。そして、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

一方、ステップＳ４４において、求めた積算値が、前記閾を超えているときには（ステップＳ４４のＮ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

以上に説明した第１乃至第５実施例のアンテナ感度低下の判定動作では、主として、反射波信号のレベルと基準値との差による差分値を積算して得た積分値を、閾値と比較して、アンテナ感度が低下しているかどうか判定されるものであり、積分値の求め方に工夫がなされていた。そこで、第６実施例によるアンテナ感度低下の判定動作では、反射波信号レベルと比較される閾値の設定の仕方を工夫したものであり、図８に、第６実施例によるアンテナ感度低下の判定動作のフローチャートが示されている。

第６実施例によるアンテナ感度低下の判定動作では、レーダ装置が、車両に搭載されており、ドップラー成分を使用して静止した物標の反射波信号のレベルを測定できる場合、感度低下判定部が、車両の停止中におけるドップラー成分がない状態の反射波信号のレベルを検出し、該検出されたレベル値に応じてアンテナ感度低下を判定するための閾値を変更設定するようにした。なお、この閾値と比較されるレベルとして、反射波信号の受信信号レベルの他に、第１乃至第３実施例によるアンテナ感度低下の判定動作において使用された積算値を用いることができる。

先ず、異常判定部３３は、検出されたターゲットに関わる受信信号のレベルを物標検出部３２から取得する（ステップＳ５１）。次いで、車両が停止中であるかどうかが判断される（ステップＳ５２）。ここで、車両が停止中であるかどうかは、図９に示された車速センサ５−３の信号に従って、車両制御ＥＣＵ４により検知されるので、この検知信号に基づいて判断される。このとき、取得された反射波による受信信号からレベルが検出される。

車両が停止中であることが検知できたときには（ステップＳ５２のＹ）、検出された受信信号レベルが、規定値以上かどうかが判断される（ステップＳ５３）。車両が停止中であるときにおける受信信号は、ドップラー成分がない状態であるので、この受信信号レベルは、ノイズレベルを示している。そこで、このノイズレベルの高低に合わせて、アンテナ感度の低下を判定するための閾値を変更設定しないと、検出されたレベルと閾値を比較した際に、感度低下の誤判定を行う可能性がある。

停止中の受信信号レベルが規定値以上である場合には（ステップＳ５３のＹ）、アンテナ感度低下の検出のための閾値について、通常設定値を設定する（ステップＳ５４）。また、停止中の受信信号レベルが規定値未満である場合には（ステップＳ５３のＮ）、アンテナ感度低下の検出のための閾値として、通常設定値より低い値が変更設定される（ステップＳ５５）。

次いで、ステップＳ５４又はステップＳ５５において、アンテナ感度低下の検出のための閾値が設定されると、受信信号レベルが設定閾値と比較される（ステップＳ５６）。この受信信号レベルが閾値以下である場合には（ステップＳ５６のＹ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定する（ステップＳ５７）。そして、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

一方、ステップＳ５６において、受信信号レベルが、前記閾を超えているときには（ステップＳ５６のＮ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

なお、ステップＳ５２において、車両が停止中でない、つまり、走行中である場合には（ステップＳ５２のＮ）、ステップＳ５６に進み、ドップラー成分を含んだ反射波信号のレベルが、設定されている閾値と比較される。以降においては、車両が停止中である場合と同様に、当該レベルが閾値以下である場合には（ステップＳ５６のＹ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定され（ステップＳ５７）、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。

さらに、ステップＳ５６において、受信信号レベルが、設定されている閾値を超えているときには（ステップＳ５６のＮ）、レーダアンテナ感度が低下していると判定することができないので、感度低下に関する異常判定部の判定動作を終了する。なお、図８のフローチャートでは、検出されたターゲットレベルが、設定閾値と比較されて、判定動作が行なわれたが、第１乃至第３実施例による判定動作で使用された反射波信号のレベルに従った積算値により、判定動作を行うことができる。

以上で説明した本発明によるスキャン式レーダ装置の実施形態は、レーダ装置自体の異常判定として、アンテナ感度低下を判定する場合を例にしていたが、図１乃至図８に示されたフローチャートによるアンテナ感度低下の判定の手法は、アンテナの感度低下だけでなく、レーダ装置に備えられたアンテナ以外の他の装置、即ち、送受信回路、信号処理回路などについても、それらの異常判定に、そのまま適用することができる。

また、以上に説明された本発明のレーダ装置においては、レーダ信号処理部に設けられた感度低下判定部が、静止した前記物標に係る反射波信号のレベルに基づいて演算された積算値とレーダ装置の異常判定のための閾値とを比較することによって、該レーダ装置の異常を判定するものであった。

ここで、レーダ装置に異常があると判定するための比較においては、反射波信号のレベルに基づいて演算された積算値を使用することだけに限られず、複数の方向に送信された複数のビームが物標から反射された反射波を受信した、複数の反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ装置である場合に、該レーダ装置に備えられたレーダ信号処理部の感度低下判定部が、複数の反射波信号におけるレベルのばらつきが小さいときに、レーダ装置に異常があると判定するようにしてもよい。

さらに、複数の反射波信号におけるレベルのばらつきを検出すること以外にも、複数の反射波信号におけるレベルの最大値と最小値との差分値と、予め設定された閾値とを比較し、該差分値が該閾値以下であるときに、レーダ装置に異常があると判定することもでき、或いは、複数の反射波信号におけるレベルの分散値と、予め設定された閾値とを比較することによって、該分散値が該閾値以下であるときに、レーダ装置に異常があると判定することもできる。

また、本発明の実施形態として、ビームを機械的に走査するスキャン式レーダ装置に適用した場合について説明したが、スキャン式レーダ装置の中でも、複数の受信アンテナを備え、モノパルス処理などの信号処理によって、物標の方向や幅を測定する電子スキャン式レーダ装置があり、この電子スキャン式レーダ装置にも、上述した実施例と同様に適用することができる。

本発明に用いられるスキャン式レーダ装置におけるレーダ信号処理部の構成を説明する図である。 ターゲットの反射波信号レベルと基準値との差分値を積算した積算値に応じてアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第１実施例のフローチャートである。 第１実施例における基準値が路面反射レベルを参考にして設定されることを説明するグラフである。 ターゲットの反射波信号レベルと基準値との差分値を重み付けした後に積算した積算値に応じてアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第２実施例のフローチャートである。 ターゲットの反射波信号レベルの前回検出値と今回検出値との差分値を積算した積算値に応じてアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第３実施例のフローチャートである。 検出された複数ビーム毎にターゲットの反射波信号レベルにおける最大値と最小値との差分値を積算した積分値に応じてアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第４実施例のフローチャートである。 検出された複数ビーム毎にターゲットの反射波信号レベルと基準値との差分値における最大値を積算した積分値に応じてアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第５実施例のフローチャートである。 車両が停止しているときの反射波信号のレベルに応じてアンテナ感度低下検出のための閾値を変更設定し、該設定閾値に従ってアンテナ感度低下判定する場合の動作を説明する第６実施例のフローチャートである。 従来技術によるスキャン式レーダ装置に係るシステム構成を説明する図である。 スキャン式レーダ装置による先行車両の検知状況を説明する図である。 図９に示されたスキャン式レーダ装置のレーダ信号処理部の具体的構成を説明する図である。

符号の説明

１ レーダアンテナ
２ 走査機構
３ レーダ信号処理部
３１ 走査制御部
３２ 物標検出部
３３ 異常判定部
３４ 感度低下設定部
４ 車両制御ＥＣＵ
５ センサ
５−１ ステアリングセンサ
５−２ ヨーレートセンサ
５−３ 車速センサ
６ 制御負荷
６−１ 表示器
６−２ 警報器
６−３ ブレーキ
６−４ スロットル

Claims (17)

1. 送信されたビームが物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、
   前記レーダ信号処理部は、静止した前記物標に係る反射波信号のレベルに基づいて演算された積算値とレーダ装置の異常判定のための閾値とから、該レーダ装置の異常を判定する感度低下判定部を有するレーダ装置。
2. 前記感度低下判定部は、検出できた前記物標に係る反射波信号レベルと基準値との差分値を所定時間積算して求めた積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記感度低下判定部は、前記差分値の大きさに応じて重み付けをした後に、前記積算値を求めることを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記感度低下判定部は、大きな前記差分値に対して、前記重み付けを行うことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
5. 前記レーダ信号処理部は、路面を検出でき、
   前記感度低下判定部は、前記路面からの反射波信号のレベルに基づいて前記基準値を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
6. 前記感度低下判定部は、前記物標に係る前記反射波信号のレベルの前回検出値と今回検出値との差分値を所定時間における複数回分積算して求めた積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
7. 前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、
   前記感度低下判定部は、前記各ビームにおける前記反射波信号のレベルの最大値と最小値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
8. 前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、
   前記感度低下判定部は、前記各ビームにおける前記反射波信号のレベルの最大値と予め決められた設定値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
9. 前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、
   前記感度低下判定部は、前記各ビームの前記反射波信号のレベルにおける特定時間内の最大値と最小値との差分値を所定時間積算した積算値と、予め設定された前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
10. 前記感度低下判定部は、前記差分値の大きさに応じて重み付けをした後に、前記積算値を求めることを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
11. 前記感度低下判定部は、大きな前記差分値に対して、前記重み付けを行うことを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。
12. 前記レーダ信号処理部は、送信された複数のビームが前記物標から反射された反射波を受信した反射波信号に基づいて該物標を検出し、
    前記感度低下判定部は、検出できた前記物標に係る前記複数の反射波信号の各々におけるレベルと基準値との差分値の最大値を所定時間積算した積算値と、前記閾値とを比較し、該積算値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
13. 前記レーダ装置が、車両に搭載され、静止した前記物標の反射波信号のレベルを測定でき、
    前記感度低下判定部は、前記車両の停止中におけるドップラー成分がない状態の前記反射波信号のレベルを検出し、該検出されたレベル値に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレーダ装置。
14. 前記感度低下判定部は、前記検出されたレベル値が規定値以上である場合には、通常閾値を設定し、前記検出されたレベル値が規定値未満である場合には、通常閾値より低い値を閾値として設定することを特徴とする請求項１３に記載のレーダ装置。
15. 複数の方向に送信された複数のビームが物標から反射された反射波を受信した、複数の反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、
    前記レーダ信号処理部は、前記複数の反射波信号におけるレベルのばらつきが小さい場合に、前記レーダ装置に異常があると判定する感度低下判定部を有することを特徴とするレーダ装置。
16. 複数の方向に送信された複数のビームが物標から反射された反射波を受信した、複数の反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、
    前記レーダ信号処理部は、前記複数の前記反射波信号におけるレベルの最大値と最小値との差分値と、予め設定された閾値とを比較し、該差分値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定する感度低下判定部を有することを特徴とするレーダ装置。
17. 複数の方向に送信された複数のビームが物標から反射された反射波を受信した、複数の反射波信号に基づいて該物標を検出するレーダ信号処理部を備え、
    前記レーダ信号処理部は、前記複数の反射波信号におけるレベルの分散値と、予め設定された閾値とを比較し、該分散値が該閾値以下であるときに、前記レーダ装置に異常があると判定する感度低下判定部を有することを特徴とするレーダ装置。

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