JP3428009B2 - 車両用レーダ装置 - Google Patents

車両用レーダ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用レーダ装置
に関するものであり、特に、送受信部に付着した汚れを
検出することができるレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用レーダ装置は、その送受信部に雪
や泥のような汚れが付着しやすい環境で用いざるを得な
い。このような汚れを放置すると物体認識に支障を来す
ため、従来から送受信部の汚れを検出することができる
レーダ装置の開発が行われている。
【０００３】送受信部の汚れ検出可能なレーダ装置とし
て、特開平６−３３１７４２号の「車載用超音波センサ
装置」がある。この従来技術は、路面の検知状態に基づ
いて汚れを検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、本来のターゲットを検出したいときと、送受信
部の汚れを検出したいときとで、送受のビームパターン
を切り替えている。
【０００５】そのため、本来検出したい物体の検出周期
が長くなり、短時間に状況が変化する物体を監視するに
は不適当である。すなわち、車両走行中の先行車両や障
害物の検出に関する時間分解能を高くすることに限界が
あり、車両用レーダ装置としての実用性に乏しい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用レーダ装
置はこのような課題を解決するためになされたものであ
り、車両の周辺物体を検知するレーダ装置であって検知
範囲に走行路面が含まれる車両用レーダ装置において、
周波数変調された送信波を放射する送信部と、送信波が
物体で再放射された電波を受信し、これに送信波の一部
をミキシングしてビート信号を得る受信部と、ビート信
号の周波数を解析して周辺物体を検知する信号処理部と
を備える。信号処理部には、受信レベルについてビート
信号の周波数をパラメータとする第１のしきい値とこれ
よりも高い値の第２のしきい値が設定されており、信号
処理部は、周辺物体の検知に前記第２のしきい値を越え
たビート周波数を用いるとともに、所定の周波数範囲に
おいて第１のしきい値を越える受信レベルのビート周波
数の所定時間内の発生数が所定値以下のときに送信部ま
たは受信部に汚れがあると判定することを特徴とする。
【０００７】路面で反射され受信部に戻ってくる信号
（路面反射信号）の受信レベルは、先行車両や障害物の
ような本来検出すべき物体で反射される信号の平均的な
受信レベルよりも小さい。したがって、第２のしきい値
を路面反射信号の受信レベルよりも高く設定しておけ
ば、物体検出の際にノイズである路面反射信号が除去さ
れ、正確な検出ができる。
【０００８】一方、第１のしきい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ておくことにより、
走行中において、第１のしきい値を越える受信レベルの
信号が常に受信されることになる。換言すると、第１の
しきい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は、汚れにより受信信号レベル
が低下していると判断できる。
【０００９】また、この汚れ判断において、ビート周波
数の範囲を制限しているので、その周波数範囲外で路面
反射信号以外の要因により第１のしきい値を越えるレベ
ルの信号が多数検出されても、当該周波数範囲内で第１
のしきい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ければ、汚れありと判定することが
できる。すなわち、内部ノイズ等に起因する汚れ判定の
看過をさけることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
車載用レーダ装置の構成を示すものである。このレーダ
装置は、連続波（ＣＷ）に周波数変調（ＦＭ）を掛けた
送信信号を用いるＦＭ−ＣＷレーダ装置であり、かつ、
ディジタル・ビーム・フォーミング処理を行うＤＢＦレ
ーダ装置である。
【００１１】受信用アレーアンテナ１は各チャネルに対
応する８個の素子アンテナを備えている。各素子アンテ
ナはアイソレータ群１２を構成する個々のアイソレータ
を介してそれぞれに対応するミキサ１１−０〜１１−７
に接続されている。
【００１２】ミキサ１１−０〜１１−７は、各素子アン
テナに到達した受信信号に送信信号の一部をミキシング
して、ビート信号を得るものである。ミキサ１１−０〜
１１−７にローカル信号として与えられる送信信号成分
は、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）１４から分岐回路１５
およびアイソレータ群１３を介して与えられる。
【００１３】発振器１４は、中心周波数がｆ０（たとえ
ば６０ＧＨｚ）のバラクタ制御型ガン発振器であり、変
調用の直流電源２２から出力される制御電圧によって、
ｆ０±ΔＦ／２の範囲で三角波変調された信号を出力す
る。この三角波変調された信号は、分岐回路１５を介し
て送信アンテナ２１に与えられ送信信号として放射され
ると共に、上述したように、ローカル信号として８チャ
ネルに分岐され、各ミキサ１１−０〜１１−７において
８チャネルの受信信号とそれぞれミキシングされてチャ
ネル別ビート信号を生成する。なお、直流電源２２は変
調用信号源２３の制御により周期的に出力電圧値を変化
させる。
【００１４】ミキサ群１１、アイソレータ群１２、１
３、発振器１４、分岐回路１５で構成される高周波回路
１０の後段には、低雑音増幅器２４、高速Ａ／Ｄ変換器
２５、ＤＢＦ信号処理部２６、複素ＦＦＴ演算部２７が
設けられている。
【００１５】低雑音増幅器（アンプ）２４は、ミキサ１
１−０〜１１−７から出力された８チャネルのビート信
号をパラレルに増幅するものである。また、アンプ２４
は、アンチエリアシングのためにカットオフ周波数７７
ｋＨｚのローパスフィルタを内蔵している。
【００１６】高速Ａ／Ｄ変換器２５は、８チャネルの各
ビート信号をパラレルに且つ同時にＡ／Ｄ変換する回路
であり、２００ｋＨｚでサンプリングを行う。このサン
プリング周波数で、ＦＭ変調における三角波の周波数増
加区間（アップ区間）と周波数減少区間（ダウン区間）
において、それぞれ１２８ポイントのサンプリングを行
う。
【００１７】ＤＢＦ信号処理部２６は、高速Ａ／Ｄ変換
器２５からチャネル別ディジタルビート信号を取得し、
ＤＢＦ処理および距離・速度演算を行ってターゲット
（目標物）の認識処理を行う。
【００１８】また、ＤＢＦ信号処理部２６は、送信アン
テナ２１および受信アンテナ１の雪や泥による汚れがあ
るか否かを後述する手順に従って判断する。
【００１９】複素ＦＦＴ演算部２７は、ＤＢＦ信号処理
部２６における一連の処理の中の複素ＦＦＴ演算を代行
して実行する演算部であり、ＤＢＦ信号処理部２６から
チャネル別ディジタルビート信号を受け取り、これに対
して複素ＦＦＴ演算を実施してその結果をＤＢＦ信号処
理部２６に戻す。
【００２０】このレーダ装置は、たとえば、車両の前部
に搭載され、先行車両を認識するために用いられる。図
２は、このレーダ装置を車両に搭載したときの物体検知
エリアを示す図である。この図からわかるように、検知
エリア３０は、その中に車両３１の前方の所定範囲の走
行路面３２が含まれるように設定されている。この所定
範囲は、通常は近距離部３３および遠方部３４を除いた
範囲となる。
【００２１】図３は、ＤＢＦ信号処理部２６における汚
れ判定に関するフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１において、反射信号をＦＦＴ解析する。図４はアッ
プ区間またはダウン区間においてＦＦＴ解析した結果の
一例を示すグラフである。横軸にビート周波数をとり、
縦軸に信号レベルをとっている。
【００２２】この図において、矢印４１および４２は、
本来のターゲット、たとえば先行車両からの反射信号を
示している。ビート周波数のほぼ全域にわたって存在す
る短い垂直の線分は、路面で反射された信号や内部ノイ
ズである。これらは、その線分の長さからわかるよう
に、本来のターゲットからの反射信号に比べて、非常に
低い信号レベルである。
【００２３】つぎに、ステップＳ２において、汚れ検知
に利用するビート周波数領域４３を設定する。汚れの判
定は、路面反射信号の有無に基づいて判断する。つま
り、レーダ装置の検知エリアを図２に示すように設定し
てある限り、路面反射信号は常に受信されるため、路面
反射信号の信号レベルが低下すれば、送受信部に汚れが
あると判断できる。そこで、ここでは、路面反射信号が
とりうるビート周波数領域を汚れ検知に利用するビート
周波数領域４３として設定する。
【００２４】設定基準には様々なものが考えられるが、
たとえば、車速に応じて周波数領域４３を決めることが
できる。
【００２５】ＦＭ−ＣＷレーダ装置では、ビート周波数
は物体の相対速度および距離によって定まる。一方、路
面の相対速度は、このレーダ装置が搭載されている車両
の速度に他ならない。また、路面の距離は図２に示すよ
うに、検知エリアの範囲によって決まる。そこで、車両
本体から提供される車体速度情報および検知エリアの設
定に基づいて決まる検出路面距離から路面反射信号がと
りうるビート周波数領域を求め、これを汚れ検出のため
のビート周波数領域４３とすることができる。
【００２６】つぎに、ステップＳ３において、汚れ判定
のための第１しきい値を設定する。汚れ検出用周波数領
域４３内において、汚れがない場合の路面反射信号の平
均的な信号レベルよりもわずかに低い値を第１しきい値
４４として設定する。このしきい値４４は、本来のター
ゲットを検出するための第２しきい値４５よりも低い値
に設定する。また、熱雑音を含む装置内部の電気的ノイ
ズレベルの平均値よりも高く設定する。
【００２７】つぎに、ステップＳ４において、汚れ検出
用周波数領域４３内で、第１しきい値以上の信号レベル
の信号が存在するか否かを判定する。そして、ステップ
Ｓ５において、第１しきい値以上の信号レベルの信号が
所定時間継続して存在しないか否かを判断する。
【００２８】ステップＳ５で肯定された場合、すなわ
ち、第１しきい値以上の信号レベルの信号が所定時間継
続して存在しないと判断された場合には、ステップＳ６
に移行し、送受信部に汚れがあるとして警報表示等を行
う。逆に、否定された場合には、ステップＳ７に移行
し、汚れなしとして物体検知動作をそのまま継続する。
【００２９】この実施形態では、ステップＳ５の判断に
おいて、第１しきい値以上の信号レベルの信号が所定時
間継続して存在しないか否かを判断しているが、これに
代えて、第１しきい値以上の信号レベルを有する信号発
生数が所定時間継続して所定値以下となったか否かを判
断するものでもよい。この場合も肯定されたときに汚れ
ありとして警報表示等を行う。この判断基準によれば、
汚れがあるにもかかわらず、本来のターゲットからの強
い反射信号を受信し、その信号レベルが第１しきい値４
４を越えてしまうような場合でも、汚れありの認定が可
能である。
【００３０】なお、本来のターゲットが前方を走行する
他の車両であれば、相対速度の相違から路面と明確に区
別することが可能である。つまり、ステップＳ５におけ
る判断対象の反射波の中に走行物体からの反射を含ませ
ないことが可能である。
【００３１】第１のしきい値は、ビート周波数に応じて
異なる値に設定することができる。通常は近距離領域す
なわち低いビート周波数領域の方が遠距離領域すなわち
高いビート周波数領域よりも反射信号強度が高いので、
それにあわせて第１しきい値も低周波領域を高く設定す
ることが望ましい。
【００３２】また、第１しきい値は、送信出力値に応じ
て可変にすることが精度を向上させるうえで望ましい。
いうまでもなく、送信出力値が大きいときは、第１しき
い値の値を大きくする。
【００３３】本実施形態の汚れ判断は、アップ区間また
はダウン区間のいずれか一方でも十分であるが、両区間
における判断を組み合わせて、両方の判断がともに汚れ
ありの場合にのみ警報するようにすれば、判断の信頼性
が向上する。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の車両用レーダ装
置によれば、ターゲット検出用のしきい値と汚れ検出用
のしきい値を別々に設定し、さらに、汚れ検出に用いる
ビート周波数範囲を設定しているので、ターゲット検出
動作の精度の低下および処理時間の増加をもたらすこと
なく、送受信部の汚れ検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用レーダ装置の一実施形態を示す
構成図。
【図２】レーダ装置の検知範囲を示す概念図。
【図３】本実施形態の動作手順を示すフローチャート。
【図４】本実施形態のＦＦＴ解析結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１…受信アンテナ、２１…送信アンテナ、２４…アン
プ、２５…Ａ／Ｄ変換器、２６…ＤＢＦ信号処理部、２
７…複素ＦＦＴ演算部、３０…検知範囲、３１…車両、
３２…検知路面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 B60R 21/00 621

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の周辺物体を検知するレーダ装置で
    あって検知範囲に走行路面が含まれる車両用レーダ装置
    において、 周波数変調された送信波を放射する送信部と、前記送信
    波が物体で再放射された電波を受信し、これに前記送信
    波の一部をミキシングしてビート信号を得る受信部と、
    前記ビート信号の周波数を解析して前記周辺物体を検知
    する信号処理部とを備え、 前記信号処理部には、受信レベルについて前記ビート信
    号の周波数をパラメータとする第１のしきい値とこれよ
    りも高い値の第２のしきい値が設定されており、 前記信号処理部は、前記周辺物体の検知に前記第２のし
    きい値を越えたビート周波数を用いるとともに、所定の
    周波数範囲において第１のしきい値を越える受信レベル
    のビート周波数の所定時間内の発生数が所定値以下のと
    きに前記送信部または受信部に汚れがあると判定するこ
    とを特徴とする車両用レーダ装置。
  2. 【請求項２】 前記所定値が零であることを特徴とする
    請求項１に記載の車両用レーダ装置。
  3. 【請求項３】 前記第１のしきい値が所定の条件に応じ
    て変更可能であることを特徴とする請求項１または２に
    記載の車両用レーダ装置。
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