JP2007051888A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レドーム表面に付着する汚れを誤検出することなく、確実に、かつ、早急に検出することができるレーダ装置を得る。
【解決手段】対象物に対して電波を送信するとともに、対象物で反射された反射波を受信する送受信共用アンテナ３０６と、送信信号と受信信号とをミキシングしてビート信号を生成するミキサ３０７と、ビート信号に基づいて対象物までの距離および相対速度を計測する信号処理部３１２とを備えている。送受信共用アンテナ３０６は、汚れ検出モード時には、特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する。当該無変調パルスが送信された場合には、ミキサ３０７によって生成されるビート信号は、Ａ／Ｄ変換器３１０によりデジタル電圧値に変換される。信号処理部３１２は、Ａ／Ｄ変換器３１０の出力に基づいて、送受信共用アンテナ３０６のレドーム３１４に付着した汚れを検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーダ装置に関するものであり、対象物の検知だけでなく、反射信号に基づいてアンテナのレドームに付着した汚れも検出できるようにしたレーダ装置に関するものである。

従来のレーダ装置として、ビート信号の低周波成分を低域通過フィルタで抽出し、抽出した低周波成分をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換し、高速フーリエ変換器で高速フーリエ変換を施して、レドームに汚れが付着していない状態での低周波成分の記憶された周波数スペクトルデータと入力された低周波成分の周波数スペクトルデータとを比較し、汚れが付着していることを検出するＦＭレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来のレーダ装置として、通常の検出閾値とは異なる路面検出用の検出閾値を別に設け、所定の周波数範囲において、路面検出用の検出閾値を超えるビート信号の所定時間内の発生数が所定値以下の場合に、汚れが付着したと判定するレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２８２２２９号公報 特開２０００−０１９２４２号公報

車載レーダ装置の適用アプリケーションとしては、自車線前方の車両との車間距離を一定に保ちながら、走行制御を行うアダプティブ・クルーズ・コントロールや、自車線前方の車両または障害物と衝突の可能性がある場合に、ブレーキ制御を行うとともに、シートベルトを衝突直前に締めるプリテンショナーを制御して、衝突時の衝撃を軽減するプリクラッシュ・セーフティなどがある。

上記のようなシステムにおいては、レドームの表面に汚れ・雪等が付着することに起因するレーダ性能の低下を誤検出なく、かつ、できるだけ早急に検出することがシステムの安全上非常に重要な機能となる。

上記特許文献１に記載されたＦＭレーダ装置では、レドームに別のセンサ等を埋設せずに、レドームの汚れを検出できる。しかしながら、ＦＭ方式で低周波成分のレベル変化を検出する場合、その原理上、対象の検知状況によっては、低周波成分に対象からの信号が重畳されるため、汚れ検出の処理ができなくなる。
ＦＭ方式では、図１２のようにアップフェーズとダウンフェーズから成る周波数変調波を用いるのが一般的である。すなわち、図１２において、ｆｂ１はアップフェーズにおけるビート周波数、ｆｂ２はダウンフェーズにおけるビート周波数、ｆｒは相対速度が０の時のビート周波数、ｆｄは相対速度に基づくドップラー周波数である。ｆｂ１、ｆｂ２を別々に測定すれば、ｆｒ、ｆｄ、すなわち、対象の距離と相対速度を独立に求めることができる。
この方式の場合、対象の検知状況によっては、図１３のようにアップフェーズにて、対象からの反射波によるビート周波数が低周波成分となってしまい、レドームに汚れが付着していない状態での低周波成分の記憶された周波数スペクトルデータと差が生じるため、汚れが付着したものと誤検出する可能性があるという問題点があった。あるいは、このような状況においては、汚れ検出の処理を実施しないようにする必要がある。しかしながら、ある条件下で、汚れ検出の処理を実施しないようにすることは、汚れ検出を早急に実施できない可能性があることを意味する。

上記の特許文献２に記載されたレーダ装置では、レドームの表面に汚れが付着することで、路面からの反射波のレベルが低下する現象を検出する方法を用いているが、路面の種類は様々であり、その種類の変わり目等で、汚れ付着と誤検出する可能性があるという問題点があった。また、乗員の人数や運転の仕方、さらには天候により、路面からの反射状況が変化する等の問題点もある。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、レドーム表面に付着する汚れを誤検出することなく、確実に、かつ、早急に検出できるレーダ装置を提供することを目的とする。

この発明は、送信信号として電波を送信する送信手段と、上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として受信する受信手段と、上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成し、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離および相対速度を計測する計測手段とを備えたレーダ装置であって、特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段と、上記無変調パルス送信手段により特定のタイミングで無変調パルスが送信されて上記受信手段によりその反射波が受信された場合に、上記検知手段による上記ビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段とを備えたレーダ装置である。

この発明は、送信信号として電波を送信する送信手段と、上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として受信する受信手段と、上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成し、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離および相対速度を計測する計測手段とを備えたレーダ装置であって、特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段と、上記無変調パルス送信手段により特定のタイミングで無変調パルスが送信されて上記受信手段によりその反射波が受信された場合に、上記検知手段による上記ビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段とを備えたレーダ装置であるので、レドーム表面に付着する汚れを誤検出することなく、確実に、かつ、早急に検出することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１における車載レーダ装置の構成を図１に示す。図１に示すように、実施の形態１に係る車載レーダ装置は、制御部３０１と、変調用信号を生成する電圧発生回路３０２と、電圧制御発振器（以下、ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillatorとする。）３０３と、分配器３０４と、送受信切り替えスイッチ３０５と、送受信共用アンテナ３０６と、ミキサ３０７と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）３０８と、アンプ３０９と、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄ：Analog to Digitalとする。）変換器３１０と、メモリ３１１と、信号処理部３１２と、アンテナ方向制御部３１３とから構成されている。以下、各構成要素について説明する。なお、図１において、実線は電気的接続を示し、破線は制御信号の送信を示す。

制御部３０１は、車載レーダ装置の各構成要素３０２〜３１３の動作の制御を行う。
電圧発生回路３０２は、制御部３０１によりタイミングなどを制御され、通常時の対象物を検知するための通常計測モードにおいては、時間的に三角波状に変化する図２（ａ）に示す電圧を発生し、ＶＣＯ３０３に印加する。なお、後述するレドームの汚れを検出する汚れ検出モードにおいては、電圧発生回路３０２は、図４（ａ）に示す一定の電圧を発生する。
ＶＣＯ３０３は、印加された電圧に応じて、周波数が時間的に変化する周波数変調連続波（以下、ＦＭＣＷとする。）または無変調波を生成し、分配器３０４へ出力する。
分配器３０４は、入力されたＦＭＣＷおよび無変調波の一部を送信信号として、送受信切り替えスイッチ３０５へ出力し、残りをローカル信号としてミキサ３０７へ出力する。
送受信切り替えスイッチ３０５は、入力されたＦＭＣＷまたは無変調波をパルス変調し、送受信共用アンテナ３０６へ出力する。
送受信共用アンテナ３０６は、入力された送信信号を送信波として空間に放射するとともに、その反射波を受信する。
ミキサ３０７は、送受信共用アンテナ３０６によって受信される電波（反射波）とＶＣＯ３０３からのＦＭＣＷまたは無変調波とをミキシングして、ビート信号を生成する。
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）３０８は、生成されたビート信号を通過させて所定の検出距離範囲（検知範囲）に対応するビート信号の周波数帯域を通過させる。
アンプ３０９は、バンドパスフィルタ３０８を通過したビート信号を増幅させる。
Ａ／Ｄ変換器３１０は、各距離ゲート毎に増幅されたビート信号が入力されて、それらをデジタル信号に変換する。
メモリ３１１は、Ａ／Ｄ変換器３１０から出力されるデジタル信号を記憶する。
信号処理部３１２は、制御部３０１によってアップフェーズ、あるいは、ダウンフェーズの観測期間が終了した時点で、アップフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値、あるいは、ダウンフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値が入力され、目標の距離・速度・方位角を算出し、その結果を他の装置（移動体の運動制御装置や表示装置など）へ出力する。
アンテナ方向制御部３１３は、制御部３０１から制御信号を受信して、それに基づき、送受信共用アンテナ３０６の向きを変える。すなわち、送受信共用アンテナ３０６から放射される電波ビームの方向は可変である。
なお、ここで、送受信共用アンテナ３０６には、送受信共用アンテナ３０６を保護するために電波の放射部（開口部）を覆うレドーム３１４が設けられている。レドーム３１４には、氷結、着雪、汚れ等が付着する。この発明のレーダ装置は、対象物の検知を行うとともに、このレドーム３１４の汚れを検出することができるものである。

次に、動作について説明する。
まず、送信動作について説明する。まず、制御部３０１によりタイミングなどを制御された電圧発生回路３０２が、時間的に三角波状に変化する図２（ａ）の電圧を発生し、ＶＣＯ３０３に印加する。ＶＣＯ３０３は、印加された電圧に応じて、周波数が時間的に変化するＦＭＣＷを生成し、分配器３０４へ出力する。このＦＭＣＷについて、時間に対する電圧変化を図２（ｂ）に、時間に対する周波数変化を図２（ｃ）に示す。分配器３０４は入力されたＦＭＣＷの一部を送信信号として、送受信切り替えスイッチ３０５へ出力し、残りをローカル信号としてミキサ３０７へ出力する。送受信切り替えスイッチ３０５では、入力されたＦＭＣＷをパルス変調し、送受信共用アンテナ３０６へ出力する。送受信共用アンテナ３０６は、入力された送信信号を送信波として空間に放射する。このように、電圧発生回路３０２とＶＣＯ３０３と送受信共用アンテナ３０６は、送信信号として電波を送信する送信手段を構成している。

次に受信動作について説明する。送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ（例えば、６６．６ｎｓ：距離にして１０ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切り替えスイッチ３０５は受信側に切り替わる（なお、図１は、受信側に切り替わった状態を示している）。送受信共用アンテナ３０６から放射された電波は、パルス時間幅Ｔｇだけ出力されるパルス波となり、対象までの距離Ｒに対応する遅延時間τをもって、送受信共用アンテナ３０６（受信手段）に入力される。その後、ミキサ３０７により、分配器３０４経由のＶＣＯ３０３からのＦＭＣＷとミキシングされ、図３に示すようにビート信号を出力する（検知手段）。ここで、図３は、上から順に、送信波、受信波、ビート信号、距離ゲートをそれぞれ示している。得られたビート信号はバンドパスフィルタ３０８を通過し、アンプ３０９により増幅されて、各距離ゲート毎にＡ／Ｄ変換器３１０に入力されてデジタル信号に変換され、メモリ３１１へ出力される。メモリ３１１は、制御部３０１によって、アップフェーズあるいはダウンフェーズの観測期間が終了すると、記録したＡ／Ｄ値を読み出し可能とする。

信号処理部３１２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成されるか、あるいは、ＣＰＵとＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成される。制御部３０１によってアップフェーズあるいはダウンフェーズの観測期間が終了した時点で、アップフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値、あるいは、ダウンフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値が信号処理部３１２に入力される。それに基づき、信号処理部３１２（計測手段）は、目標の距離・速度・方位角を算出し、その結果を他の装置（移動体の運動制御装置や表示装置など）へ出力する（通常計測モード）。

なお、上記動作は、制御部３０１によってアンテナ方向制御部３１３が送受信共用アンテナ３０６の向きを変えながら、すなわち、送受信共用アンテナ３０６から放射される電波ビームの方向が変わりながら実施される。

次に、上記の通常計測モードとは別の、汚れ検出を目的とした汚れ検出モードの動作について説明する。
所定のビーム方向において、電圧発生回路３０２から一定の電圧を発生させ（図４（ａ）参照）、ＶＣＯ３０３に印加する。この場合、ＶＣＯ３０３からは無変調の連続波（すなわち、無変調パルス）が出力され、分配器３０４へ入力される。この無変調連続波について、時間に対する電圧変化を図４（ｂ）に、時間に対する周波数変化を図４（ｃ）に示す。分配器３０４は入力された無変調連続波の一部を送信信号として、送受信切り替えスイッチ３０５へ出力し、残りをローカル信号としてミキサ３０７へ出力する。送受信切り替えスイッチ３０５では、入力された無変調連続波をパルス変調し、送受信共用アンテナ３０６へ出力する。送受信共用アンテナ３０６は、入力された送信信号を送信波として空間に放射する。ここで、電圧発生回路３０２とＶＣＯ３０３と送受信切り替えスイッチ３０５とは、特定のタイミングで（この例では、所定のビーム方向の時に）無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段を構成している。受信動作については、ＦＭＣＷが無変調連続波になること以外については、先述した通常計測モードと同様である。ここで、Ａ／Ｄ変換器３１０が、特定のタイミングで無変調パルスが送信された場合に、信号処理部３１２（検知手段）によるビート信号をデジタル電圧値に変換するＡＤ変換手段を構成している。

次に、無変調パルス波を送信する汚れ検出モードにおける汚れ検出方法について説明する。
無変調パルスを使用した場合は、ミキサ３０７からの出力は、ドップラー周波数成分のみが出力されることになるので、対象が相対速度をもつ時には、図５（ａ）のようにドップラー周波数に応じて変化するが、対象が相対速度をもたない時には、図５（ｂ）に示すように、送信信号と受信信号の位相関係及び受信信号の受信強度で決まる一定レベルとなる。
したがって、図６に示すように、至近距離に相当する距離ゲートに着目した場合、汚れがない場合のＡ／Ｄ値と、汚れがある場合のＡ／Ｄ値とでは、汚れそのものからの反射によってそのレベルが異なることになる（汚れがある場合のＡ／Ｄ値の方が高い）。そのため、信号処理部３１２では、汚れがない場合のＡ／Ｄ値を学習してメモリ３１１に記憶しておき、そのレベルと比較することで、汚れの有無を検出することができる。
しかも、無変調パルスにすることにより、至近距離のＡ／Ｄ値は、至近距離に対象が存在しない限り、そのレベルは一定で変化しないので、誤検出なく汚れを検出することができる。また、至近距離に対象が存在しない限り、汚れ判定が実施できるので、早急に汚れを検出することができる。
このように、信号処理部３１２は、通常計測モードにおける計測手段だけでなく、Ａ／Ｄ変換器３１０から出力されるＡ／Ｄ値に基づいて、送受信共用アンテナ３０６のレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段も構成している。

図７に信号処理フローチャートを示す。
まず、ステップＳ９０１で、制御ビーム方向が所定の方向がどうかが判定され、所定のビームでない時にはステップＳ９０２へ、所定のビームの時は、ステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０２では、各距離ゲート毎に、アップフェーズおよびダウンフェーズのＡ／Ｄ値を読み込む（通常計測モード）。次に、ステップＳ９０３で、読み込んだＡ／Ｄ値をもとに、該ビームにおける距離・相対速度・受信レベルを算出する。一方、ステップＳ９０４では、汚れ検出処理を実行する（汚れ検出モード）。ステップＳ９０４の汚れ検出処理は、後述する図８に示すフローチャートの通り行われる。ステップＳ９０３およびステップＳ９０４の処理が終わると、それぞれ、ステップＳ９０５に進む。ステップＳ９０５では、全てのビームについて処理が終了したかどうかが判定され、終了していれば、ステップＳ９０６へ進み、終了していなければ、ステップＳ９０１へ戻る。ステップＳ９０６では、各ビームにおける距離・相対速度・受信レベルから、対象の距離・相対速度・方位角を算出する。

次に、ステップＳ９０４で行う信号処理部３１２による汚れ検出処理について説明する。
図８に汚れ検出処理のフローチャートを示す。
まず、ステップＳ１００１で、全てのビームにおいて、至近距離（例えば、１０ｍ以下）を検出していないかどうかがチェックされ、１つでも至近距離を検出している場合には、処理を終える。一方、全てのビームについて、至近距離を検出していない場合には、ステップＳ１００２へ進む。このステップＳ１００１により、汚れ判定の誤検出が防止される。ステップＳ１００２では、至近距離ゲート（例えば、最小距離ゲート）におけるＡ／Ｄ値を読み込む。ステップＳ１００３では、汚れフラグがＯＮかＯＦＦかを検出する。汚れフラグがＯＮの場合には、ステップＳ１００８へ進み、汚れフラグがＯＦＦの場合はステップＳ１００４へ進む。

ステップＳ１００４では、Ａ／Ｄ学習値を更新する。例えば、レドーム３１４に汚れが付着していないときの過去のＡ／Ｄ値を用いて移動平均値を算出する。ステップＳ１００５では、今回入力したＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値Ｘが算出され、予め設定された汚れ判定閾値と当該差の絶対値Ｘとが比較される。差の絶対値Ｘが汚れ判定閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１００６へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１００７へ進む。ステップＳ１００６では汚れフラグをＯＮにする。ステップＳ１００７では汚れフラグをＯＦＦにする。なお、ステップＳ１００６で、単に汚れフラグをＯＮにするだけでなく、図示しない表示装置に、汚れが検出された旨を示すメッセージを表示するように指令信号を出力して、メッセージを表示するようにしてもよい。また、あるいは、表示装置に音声合成装置を備えることで、音声メッセージにより汚れが検出する旨を知らせるようにしてもよい。

ステップＳ１００８では、今回入力したＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値Ｘを算出し、予め設定された汚れ復帰閾値と比較される。差の絶対値Ｘが汚れ復帰閾値以下の場合には、ステップＳ１００９へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１０１０へ進む。ステップＳ１００９では汚れフラグをＯＦＦにする。ステップＳ１０１０では汚れフラグをＯＮにする。

以上のように、本実施の形態によれば、通常のＦＭ方式による計測とは別に、汚れ検出のために無変調パルスを用いているので、レドーム表面に付着する汚れを誤検出することなく、確実に検出することができる。また、無変調パルスを用いることにより、汚れ判定を実行できない条件を、至近距離の対象を検出している時のみにすることができるため、汚れを早急に検出することができる。また、特定のタイミングとして、所定のビーム方向で汚れ判定を行うようにしたので、ユーザが指示することなく、自動的に汚れ判定処理を行うことができるので、便利である。また、通常計測モードにおいては、電波ビームの方向を変えながら全方向での対象物の検出を行うので、精度の高い検出を行うことができる。また、汚れ判定のためのＡ／Ｄ学習値を随時更新して、今回のＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値とを比較して汚れ判定を行うようにしたので、Ａ／Ｄ学習値として固定値を用いる場合に比べて、使用状況等に合わせた常に精度の高い汚れ判定を行うことができる。

また、本実施の形態では、特定のタイミングを所定のビーム方向の時のみとして汚れ検出判定を行う例を示したが、予め設定した計測周期毎に行ってもよく、また、所定の計測周期毎に全てのビーム方向で汚れ判定を実施してもよい。この場合は、全てのビームにて、汚れ判定を行うので、汚れをより確実に検出できる効果がある。

さらに、計測周期毎に異なる所定のビーム方向に変更して、汚れ判定を実施してもよい。前述した、予め設定した計測周期毎に、全てのビーム方向で汚れ判定を実施する方法の場合は、汚れは確実に検出できるが、その計測周期にて通常の計測ができなくなり、計測遅れが発生する。そのため、計測周期毎に異なるビーム方向に少しずつ変更して、所定回数それを繰り返すことにより全てのビーム方向での汚れ判定が終了するようにすることにより、計測遅れを発生させることなく、かつ、確実に汚れを検出することができる。

実施の形態２．
この発明における実施の形態２に係る車載レーダ装置について説明する。本実施の形態における車載レーダ装置の構成は、基本的に図１と同じ構成をとるため、図１を参照することとし、ここでは、その説明を省略する。

以下に送信動作について説明する。
まず、制御部３０１によりタイミングなどを制御された電圧発生回路３０２が、時間的に三角波状から一定電圧に変化する図９（ａ）の電圧を発生し、ＶＣＯ３０３に印加する。ＶＣＯ３０３は、印加された電圧に応じて、周波数が時間的に変化する周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）及び無変調連続波を生成し、分配器３０４へ出力する。この連続波について、時間に対する電圧変化を図９（ｂ）に、時間に対する周波数変化を図９（ｃ）に示す。分配器３０４は入力された連続波の一部を送信信号として、送受信切り替えスイッチ３０５へ出力し、残りをローカル信号としてミキサ３０７へ出力する。送受信切り替えスイッチ３０５では、入力された連続波をパルス変調し、送受信共用アンテナ３０６へ出力する。送受信共用アンテナ３０６は、入力された送信信号を送信波として空間に放射する。

次に受信動作について説明する。
送信開始時からパルス時間幅Ｔｇ（例えば、６６．６ｎｓ：距離にして１０ｍ相当）だけ経過した時点で、送受信切り替えスイッチ３０５は受信側に切り替わる。送受信共用アンテナ３０６から放射された電波は、当該パルス時間幅Ｔｇだけ出力されるパルス波となり、対象までの距離Ｒに対応する遅延時間τをもって、送受信共用アンテナ３０６に入力される。その後、ミキサ３０７によりＶＣＯ３０３からの連続波とミキシングされ、図３に示すようにビート信号を出力する。得られたビート信号はバンドパスフィルタ３０８を通過し、アンプ３０９により増幅されて、各距離ゲート毎にＡ／Ｄ変換器３１０に入力されてデジタル信号に変換され、メモリ３１１へ出力される。メモリ３１１は、制御部３０１によって、アップフェーズ、ダウンフェーズ、ＣＷフェーズの観測期間が終了すると、記録したＡ／Ｄ値を読み出し可能とする。

図１０に信号処理フローチャートを示す。
まず、ステップＳ１２０１で、各距離ゲート毎に、アップフェーズ・ダウンフェーズ・ＣＷフェーズのＡ／Ｄ値を読み込む。次に、ステップＳ１２０２で、読み込んだＡ／Ｄ値をもとに、該ビームにおける距離・相対速度・受信レベルを算出する。この時、ＣＷフェーズの情報（ドップラー周波数）も使用できるので、相対速度を確実に求めることができ、それにより、距離も確実に求めることができる。次に、ステップＳ１２０３で、汚れ検出処理を実行する。汚れ検出処理については後述する。次に、ステップＳ１２０４で、全てのビームについて処理が終了したかどうかが判定され、終了していれば、ステップＳ１２０５へ進み、終了していなければ、ステップＳ１２０１へ戻る。ステップＳ１２０５では、各ビームにおける距離・相対速度・受信レベルから、対象の距離・相対速度・方位角を算出する。

次に、ステップＳ１２０３の汚れ検出処理について説明する。図１１に汚れ検出処理のフローチャートを示す。
まず、ステップＳ１３０１で、全てのビームについて、１つでも至近距離（例えば、１０ｍ以下）を検出しているかどうかを判定し、どのビームも至近距離を検出していない場合は、ステップＳ１３０２へ進み、それ以外の場合は、ステップＳ１３１３へ進む。ステップＳ１３１３については後述する。ステップＳ１３０２では、汚れフラグをチェックし、ＯＮの場合は、ステップＳ１３０７へ進み、ＯＦＦの場合は、ステップＳ１３０３へ進む。ステップＳ１３０３では、所定のビームにおけるＡ／Ｄ学習値を更新する。例えば、レドーム３１４に汚れが付着していないときの過去のＡ／Ｄ値を用いて移動平均値を算出する。次に、ステップＳ１３０４で、所定のビームのうち、至近距離ゲートにおける今回Ａ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値Ｘを算出し、汚れ判定閾値と比較する。差の絶対値Ｘが汚れ判定閾値よりも大きいビームが１つでも存在する場合には、ステップＳ１３０５へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１３０６へ進む。ステップＳ１３０５では、汚れカウンタをアップする（上限クリップあり）。ステップＳ１３０６では、汚れカウンタをクリアする。

一方、ステップＳ１３０７では、至近距離ゲートにおける今回Ａ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値Ｘを算出し、汚れ復帰閾値と比較する。全ての所定ビームにおいて、Ｘが汚れ復帰閾値以下の場合、ステップＳ１３０８へ進み、それ以外の場合は、ステップＳ１３０９へ進む。ステップＳ１３０８では、汚れカウンタをダウンする（下限クリップあり）。ステップＳ１３０９では、汚れカウンタを保持する。

ステップＳ１３０５、Ｓ１３０６、Ｓ１３０８およびＳ１３０９は、いずれもステップＳ１３１０に進む。ステップＳ１３１０では、汚れカウンタとカウンタ閾値を比較し、汚れカウンタの方がカウンタ閾値よりも大きい場合には、所定時間経過したと判断され、ステップＳ１３１１へ進み、それ以外の場合は、ステップＳ１３１２へ進む。ステップＳ１３１１では汚れフラグをＯＮにする。ステップＳ１３１２では汚れフラグをＯＦＦにする。このカウンタ処理により、過去のＡ／Ｄ変換器３１０の出力をもとに学習されたＡ／Ｄ学習値と入力されたＡ／Ｄ値とを比較して予め設定した閾値以上の差が所定時間以上継続した場合に、レドーム３１４に汚れが付着したと判定する。

ステップＳ１３１３では、汚れカウンタを保持し、ステップＳ１３１４で、汚れフラグを保持する。

以上のように、本実施の形態によれば、ＦＭ方式の計測において、アップ・ダウン・ＣＷの３つのフェーズを使用するので、距離・相対速度を正確に求めることができ、かつＣＷフェーズ（無変調）において、汚れ検出のためのＡ／Ｄ値を取得できるので、レドーム表面に付着する汚れを誤検出することなく、確実に検出することができる。また、無変調パルスを用いることにより、汚れ判定を実行できない条件を、至近距離の対象を検出している時のみにすることができるため、汚れを早急に検出することができる。さらに、全てのビームでＣＷフェーズを有するので、複数のビームにおいて汚れ検出ができ、汚れをより確実に検出できる。また、全てのビームでアップ・ダウン・ＣＷのフェーズを有し、通常の計測ができるので、計測遅れも発生しないという効果がある。また、過去のＡＤ変換手段の出力をもとに学習されたＡＤ学習値と、入力されたＡ／Ｄ値とを比較し、予め設定した閾値以上の差が所定時間以上継続した場合に、レドームに汚れが付着したと判定するので、ノイズ等による誤検出を防止することができ、確実にレドームの汚れを検出することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の送信動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の受信動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の汚れ検出モード時の動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の汚れ検出方法を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の汚れ検出方法を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理フローを示した流れ図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の汚れ検出処理フローを示した流れ図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の信号処理フローを示した流れ図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の汚れ検出処理フローを示した流れ図である。 ＦＭ方式の原理を示す説明図である。 ＦＭ方式における汚れ検出時の従来の問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

３０１ 制御部、３０２ 電圧発生回路、３０３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）、３０４ 分配器、３０５ 送受信切り替えスイッチ、３０６ 送受信共用アンテナ、３０７ ミキサ、３０８ バンドパスフィルタ、３０９ アンプ、３１０ アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、３１１ メモリ、３１２ 信号処理部、３１３ アンテナ方向制御部３１３、３１４ レドーム。

Claims (9)

1. 送信信号として電波を送信する送信手段と、
   上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として受信する受信手段と、
   上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成し、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、
   上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離および相対速度を計測する計測手段と
   を備えたレーダ装置であって、
   特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段と、
   上記無変調パルス送信手段により特定のタイミングで無変調パルスが送信されて上記受信手段によりその反射波が受信された場合に、上記検知手段による上記ビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 送信信号として周波数変調波を送信する送信手段と、
   上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として受信する受信手段と、
   上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成し、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、
   上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離および相対速度を計測する計測手段と
   を備えたレーダ装置であって、
   特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段と、
   上記無変調パルス送信手段により特定のタイミングで無変調パルスが送信されて上記受信手段によりその反射波が受信された場合に、上記検知手段による上記ビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
3. 送信信号として周波数変調波をパルス変調して送信する送信手段と、
   上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として所定の距離ゲート毎に受信する受信手段と、
   それぞれの距離ゲート毎に、上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成し、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、
   上記検知手段による上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離及び相対速度を計測する計測手段と
   を備えたレーダ装置であって、
   特定のタイミングで無変調波をパルス変調して送信する無変調パルス送信手段と、
   上記無変調パルス送信手段により特定のタイミングで無変調パルスが送信されて上記受信手段によりその反射波が受信された場合に、上記ビート信号のうちの至近距離に相当する距離ゲートでのビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
4. 上記無変調パルス送信手段は、上記特定のタイミングとして予め設定された所定の計測周期毎に無変調パルスを送信することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
5. 上記送信手段は、上記送信信号を電波ビームの方向を変えながら送信し、
   上記無変調パルス送信手段は、所定のビーム方向で上記無変調パルスを送信する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
6. 上記送信手段は、上記送信信号を電波ビームの方向を変えながら送信し、
   上記無変調パルス送信手段は、予め設定された所定の計測周期毎に異なるビーム方向に変更して上記無変調パルスを送信する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
7. 送信信号として周波数変調波及び無変調波をパルス変調して送信する送信手段と、
   上記送信信号が対象物で反射された反射波を受信信号として所定の距離ゲート毎に受信する受信手段と、
   それぞれの距離ゲート毎に、上記送信信号と上記受信信号とをミキシングしてビート信号を生成して、上記ビート信号から上記対象物を検知する検知手段と、
   上記ビート信号に基づいて上記対象物までの距離および相対速度を計測する計測手段と
   備えたレーダ装置であって、
   上記送信手段により上記無変調波がパルス変調されて送信された場合に、上記ビート信号のうちの至近距離に相当する距離ゲートでのビート信号をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に基づいて、アンテナのレドームに付着した汚れを検出する汚れ検出手段と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
8. 上記汚れ検出手段は、過去のＡ／Ｄ変換手段の出力をもとに学習されたＡ／Ｄ学習値と入力されたＡ／Ｄ値とを比較し、予め設定した閾値以上の差があった場合に、上記レドームに汚れが付着したと判定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
9. 上記汚れ検出手段は、過去のＡ／Ｄ変換手段の出力をもとに学習されたＡ／Ｄ学習値と入力されたＡ／Ｄ値とを比較し、予め設定した閾値以上の差が所定時間以上継続した場合に、上記レドームに汚れが付着したと判定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
   

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