JP3600828B2 - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信した電波が物体から反射する反射波を受信することにより物体の有無を検出し、検出された物体までの距離を計測するパルスレーダ装置に関し、特に、容易に装置の異常を操作者に報知することが可能なパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載され、周辺の対象物体を探査するものとしてパルスレーダ装置があり、例えば、特許文献１に開示されたレーダ装置もその一つである。この公報に開示された技術は、送信手段からパルス状の信号を周期的に出力し、対象物体からの反射信号を受信手段により連続的に受信して受信信号を二値化手段により二値化し、この二値化信号を、サンプリング手段が送信手段による送信タイミング後の一定の一つ、または、複数のサンプリング点毎にサンプリングし、０、または、１のサンプリング値を得てこれをサンプリング点各々に対応する一つ、または、複数の積算手段に与え、この積算手段が所定の送信回数分のサンプリング値を積算し、所定回数分の積算処理が終了すると、判定手段が積算手段毎の積算値を積算回数で除算して得られる正規化積算値を所定の閾値と比較し、その大小により物体からの反射信号が存在するか否かを判定して対象物体があるかどうかを判定するものである。
【０００３】
また、特許文献２に開示された技術には、送信波と受信波とのビート周波数を周波数分析し、所定の閾値以上のスペクトルを検出することにより前方障害物を検知するものにおいて、ノイズによる影響を避けるために受信波をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と周波数分析手段とを備え、Ａ／Ｄ変換手段の出力がＡ／Ｄ変換手段で変換可能な最大値あるいは最小値を含む場合には異常と判定して距離や相対速度の計測を中断する技術が開示されており、さらに、特許文献３には、送受信手段に泥などが付着して受信信号が減衰した場合に、故障レベル値の範囲にある受信信号の個数をカウントし、カウント数に基づき故障状態を判定する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−７２２３７号公報（第９〜１４頁、第１図、第２図）
【特許文献２】
特許第３１４２４６３号公報（第３〜４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−１６６９７３号公報（第６〜８頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来例において、特許文献１の技術では、送信・受信のアイソレーションが悪く、いわゆる漏れ波形が存在する場合、あるいは、レドームがある場合、上記の装置は送信パルス幅が距離にして１０ｍに相当する６６．７ｎｓであるため、１０ｍより近い距離に物体が存在すると、漏れ波形あるいはレドームによる反射波と物体による反射波の波形が重なり合い、非送信中の受信レベル、いわゆるノイズレベルを基に閾値を設定したのでは、漏れ波形の立ち上がりしか検出できないことになって実際に検出すべき対象物体からの反射波の立ち上がりは検出できないことになる。
【０００６】
また、一般的にパルスレーダ装置においては、レドームの外側にカバーなどがあり、レドームやカバーに汚れや水膜などが付着した場合、または、取り付け状態の経年変化や取り付け装置が故障した場合、漏れ信号が大きくなったり、漏れ信号の形状が変化して、物体の検出能力や距離計測能力が著しく低下するものである。例えば、レドームなどの汚損が激しくなった場合には漏れ信号のレベルが全体的に大きくなり、これが所定の値を越えた場合、受信系回路が飽和してしまうために反射信号の有無にかかわらず常時受信信号が比較手段の閾値を超えてしまい、常に対象物体を検知している状態になってしまう。
【０００７】
上記の特許文献２および特許文献３に開示された技術は、このような現象に対処し、受信波のレベルにより異常を判定するものであるが、基本的には受信信号のレベルを直接計測し、そのレベルに関するデータをデジタル処理するものであるから、そのために高速動作が可能なＡ／Ｄ変換用のハードウエアを必要とするものであり、装置の複雑化はまぬがれないものである。
【０００８】
この発明は、このような課題に対処するためになされたもので、上記の従来例のようなハードウエアを必要とせず、容易に異常を判定して物体検知や距離計測が異常であることを報知することが可能なパルスレーダ装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるパルスレーダ装置は、パルス状電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が対象物体となる周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共に、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、積算手段により積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段が出力する積算結果のうち、特定のサンプリングタイミングにおける積算値のレベルから装置の異常を判定する異常判定手段を備えるようにしたものである。
【００１０】
また、パルス状の電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共に、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、この積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段の積算結果を基に積算結果が所定の範囲内に収まるように信号の基準となるレベルを算出する信号レベル算出制御手段と、信号レベル算出制御手段の算出結果に基づき信号レベルを調節する信号レベル調節手段と、信号レベル算出制御手段の算出する信号レベルの値から装置の異常を判定する異常判定手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
さらに、パルス状の電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共にサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、この積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段の積算結果を基に積算結果が所定の範囲内に収まるように比較手段に対する閾値を算出する閾値設定手段と、閾値設定手段の出力する閾値のレベルにより装置の異常を判定する異常判定手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図１６は、この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成と動作とを説明するもので、図１は、全体構成を示すブロック図、図２は、ＲＦモジュールの構成を説明する機能構成図、図３ないし図５は、検出方法を説明する説明図、図６は、ＦＰＧＡの構成と動作とを説明する説明図、図７および図９〜図１６は、ＣＰＵの動作を説明するフローチャート、図８は第一の積算手段と差分演算手段と第二の積算手段との動作内容を説明する説明図である。
【００１３】
この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置は、図１の点線枠に示すように四つの部分から構成される。第一の部分は所定幅（例えば９６ｎｓ）のパルス状の電磁波（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期（例えば１０２４ｎｓ）で送信する送信手段２と、その電磁波が周辺の対象物体から反射してきた反射波を受信する受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１であり、第二の部分は受信手段３の出力を二値化する比較手段（コンパレータ回路）４であり、第三の部分はタイミング制御手段６と第一の積算手段７とからなるＦＰＧＡ５であり、第四の部分は差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、距離算出手段１２と、検出判定手段１３と、異常判定手段１４との機能を保有するＣＰＵ８である。
【００１４】
また、機能的には図１に一点鎖線にて囲んだように、第一の積算手段７と差分演算手段９と第二の積算手段１０とで積算手段１５を構成し、距離算出手段１２と検出判定手段１３とで測距・検出手段１６を構成するように書き換えることができる。
【００１５】
図２はＲＦモジュール１の機能構成を示すもので、ＲｘＬＯ１７からの周波数１０．８３７５ＧＨｚの信号は、Ｍｉｘｅｒ１８にてＴｘＬＯ１９からの１．２２５ＧＨｚの信号とミキシングされ、Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ２０により送信信号に基づいたパルス状の信号となる。この信号はＤｏｕｂｌｅｒ２１により二逓倍されて２４．１２５ＧＨｚの信号となり、さらにＦｉｌｔｅｒ２２を経由して送信アンテナＴｘから電波として外部に放射される。外部の対象物体から反射された電波は、受信アンテナＲｘにて受信され、ＲｘＲＦＡｍｐ２３により増幅された後、Ｍｉｘｅｒ２４により、ＲｘＬＯ１７からの信号とミキシングされて中間周波数となり、ＲｘＩＦＡｍｐ２５、Ｆｉｌｔｅｒ２６、ＲｘＩＦＡｍｐ２７を経由してＤｅｔｅｃｔｏｒ２８にて包絡線検波され、受信信号となる。
【００１６】
この受信の状態を図３〜図５により説明すると、まず、図３の（ａ）に示すように送信信号は送信アンテナＴｘから放射され、対象物体からの反射波は受信アンテナＲｘにより受信されるが、送受信の両アンテナの前方にレドーム２９などがある場合には、レドーム２９からの反射波が漏れ信号として受信される。図３の（ｂ）は送信アンテナＴｘからの送信波、図の（ｃ）はレドーム２９からの漏れ信号であり、レドーム２９は各アンテナの直前に存在するため漏れ信号が最も早く受信される。図の（ｄ）は対象物体が比較的遠距離にある場合の対象物体からの反射波、次の（ｅ）は対象物体が近距離にある場合の対象物体からの反射波であり、対象物体が遠距離にある場合は図の（ｆ）に合成波として示すように漏れ信号と反射波とは分離して受信されるが、近距離の場合には図の（ｇ）に示すように漏れ信号と反射波とが重畳されて受信される。
【００１７】
このように、漏れ信号と反射波とが重畳して受信される場合、両波による干渉が発生するが、漏れ信号と反射波との位相差により、干渉部の合成信号レベルが変化し、図の（ｇ）は最も強め合う場合（位相が一致）と最も弱め合う場合（位相が１８０°ずれ）との干渉の状態を示したものである。図４は自車両の走行により自車両と対象物体との距離が変化した場合の漏れ信号と反射波との干渉の変化を示したもので、距離により干渉の状態が変わるが、干渉部における信号レベルは対象物体からの反射波を受信した時点（自車両と対象物体との距離）で変化する。そして、対象物体の検出と距離測定とはこの変化の立ち上がり（立ち下がり）を検出することにより行われる。
【００１８】
図５は受信時期による受信信号のレベル変化を説明するもので、図の（ａ）と（ｅ）とに示した番号は後述するタイミング制御手段６によるサンプリングタイミングである。周辺物体とレーダ（自車両）との相対的な距離が変化している場合、漏れ信号成分と対象物体からの反射信号成分とが重畳する部分に相当するサンプリングタイミングでは、信号の大きさが変化し、漏れ信号成分のみの部分に相当するサンプリングタイミングでは、信号の大きさはほぼ一定である。そのため、各サンプリングタイミングでの時間的な信号の大きさは図（ｂ）〜（ｄ）のようになる。
【００１９】
すなわち、パルス状の信号を送信後、レドーム２９などからの反射波（漏れ信号成分）を受信するまでは図（ａ）の（１）に示すサンプリングタイミングであり、図の（ｂ）に示すように送信回数に対して受信信号は変化せず、ノイズの影響を除けば信号レベルは０である。受信波が漏れ信号成分のみのとき（対象物体からの反射信号が未到着）は図（ａ）の（２）または（３）に示すサンプリングタイミングであり、図の（ｃ）に示したように、ほぼ一定強度の漏れ波信号成分を受信することになる。時間が経過して対象物体からの反射信号成分が漏れ信号成分に重畳されるようになる図（ａ）の（４）〜（６）に示すサンプリングタイミングになると図（ｄ）のように、対象物体に対する距離の変化と共に反射信号成分と漏れ信号成分との位相が変わり、送信回数（受信回数）と共に受信信号のレベルが変化する。ここで、各サンプリングタイミングでの時間的な変化の絶対値を積算していけば、図の（ｅ）のようになり、この積算値をあらかじめ設定された閾値と比較することにより対象物体が検出されることになる。
【００２０】
次に図６（ａ）のタイミング制御手段６と第一の積算手段７とからなるＦＰＧＡ５の機能ブロック図と、図６（ｂ）のタイミングチャートについて説明する。ＦＰＧＡ５は、タイミング制御手段６と、シフトレジスタ３０と、シフトレジスタ３０の各ビットに対応した各加算器３１と、各加算器３１に対応した各積算用レジスタ３２とから構成されている。従って、シフトレジスタ３０と各加算器３１と各積算用レジスタ３２とから第一の積算手段７が構成されることになる。
【００２１】
タイミング制御手段６は、ＦＰＧＡ５の外部に接続された発振器からのクロック信号（例えば周波数１２５ＭＨｚ、周期８ｎｓ）に基づき、送信手段２が電磁波放射をＯＮ／ＯＦＦするための送信信号（例えば、幅９６ｎｓ、周期１０２４ｎｓ）と、シフトレジスタ３０に対してビットシフトタイミングを伝えるシフト信号と、各加算器３１に対して加算タイミングを伝える加算信号と、各積算用レジスタ３２に対して各加算器３１の出力を保持するタイミングを伝える積算信号と、積算処理終了をＣＰＵ８に伝える積算処理終了信号とを生成する。
【００２２】
シフトレジスタ３０は、タイミング制御回路６のシフト信号に基づき１ビットずつシフトしながら、比較手段４の出力する二値化データを記憶していく。加算器３１は、タイミング制御回路６からの加算信号に従って各ビットの二値化データ（０または１）と積算用レジスタ３２の保持内容とを加算する。積算用レジスタ３２は、加算器３１からの出力を積算データとして保持し、ＣＰＵ８からの要求があるときには、保持されたデータを出力する。
【００２３】
ＦＰＧＡ５の動作は図６（ｂ）に示すように、まず、タイミング制御回路６が外部クロック信号に基づく送信信号を立ち上げ、１０クロック後に立ち下げる。送信信号の立ち上げと同時にクロック信号に同期したシフト信号をシフトレジスタ３０のビット数だけ出力する。このシフト信号に基づき、シフトレジスタ３０は比較手段４の出力する二値化データを各ビットに保持する。続いてタイミング制御回路６が加算／積算信号を出力し、この信号により加算器３１が加算し、積算用レジスタ３２が積算データの保持を行う。そしてこの動作を所定回数（例えば、１０００回）繰り返した後、ＣＰＵ８に対して積算処理終了の信号を出力する。この積算処理終了信号を受信してＣＰＵ８は各積算用レジスタ３２の内容を読み出す。
【００２４】
続いて、差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、測距・検出手段１６を構成する距離算出手段１２と検出判定手段１３と、異常判定手段１５との機能を有するＣＰＵ８の処理動作を図７のフローチャートに基づき説明する。
【００２５】
まず、ステップ７０１ではＣＰＵ８内部の初期化を行い、続くステップ７０２にてデータの初期化を行った後、ステップ７０３でＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号を待つ。ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号を受信するとステップ７０４に進み、各サンプリングタイミングでの積算結果をＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］という二次元配列に格納していく。ここで、ｉ（＝０〜Ｎ；Ｎはシフトレジスタのビット数）はサンプリングタイミングを、ｊ（＝０〜５９；第２の積算手段１１での積算回数を６０回とした場合）は格納回数の順番を示すものである。
【００２６】
続くステップ７０５では、ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号の受信回数が所定回数（ここでは６０回）に達したかどうかを判定する。ここで、ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号の受信回数が所定回数（ここでは６０回）に達したと判定されると、以下に述べるステップ７０６から７１１までの処理が実行され、その後、ステップ７１２にて処理周期である例えば５０ｍｓが経過したかどうかを確認し、もし経過しておれば、ステップ７０２に戻って同じ動作を繰り返す。
【００２７】
続いて、ステップ７０６の差分演算処理、ステップ７０７の差分積算処理およびステップ７０８の反射信号立ち上がり検出処理について説明する。まず、ステップ７０６の差分演算処理では図８に示すように、第一の積算手段７が各サンプリングタイミングにおける受信信号を例えば１０００回積算し、これを例えば６０回繰り返す。差分演算手段９は第一回目の積算値と第二回目の積算値との差、第二回目の積算値と第三回目の積算値との差と、差を求める演算を第６０回の積算値まで実行して差分を求め、第二の積算手段１０はこの演算された各差分を積算する。これを実現するために、まず、ステップ７０６の差分演算処理においては、図９のフローチャートに示すような処理を行い、各サンプリングタイミングの送信タイミング間における積算値の差分の絶対値を算出する。
【００２８】
図９のステップ９０１においてはサンプリングタイミング番号を示すｉと格納回数（プリサム番号）を示すｊとを初期化し、ステップ９０２においてはサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとにおける積算値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］と、サンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊ−１（一回前の格納番号）とにおける積算値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ−１］との差を算出し、その絶対値を差分値Ｄｉｆｆ［ｉ］［ｊ−１］として記憶する。続くステップ９０３では次のプリサム番号での差分値を算出するためにｊをインクリメントする。
【００２９】
ステップ９０４ではプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、ｊ≧Ｎになるまではステップ９０２からのルーチンを繰り返すと共に、ｊ≧Ｎになれば特定のサンプリングタイミング番号における差分算出処理が完了したとしてステップ９０５に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントする。続くステップ９０６ではこのサンプリングタイミング番号ｉをレンジピン数Ｍと比較し、ｉがＭ以上になれば差分算出処理が終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ未満であればステップ９０７にてプリサム番号ｊを初期化して（ｊ＝１にして）ステップ９０２に戻り、処理を繰り返す。
【００３０】
図７に戻り、次のステップ７０７の差分積算処理では、図１０のフローチャートに示すように処理を行い、各サンプリングタイミングにおける送信タイミング毎の差分絶対値の積算を行う。すなわち、図１０のステップ１００１にてサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとを初期化し、ステップ１００２において注目レンジピンの差分積算値を格納する配列ＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］を初期化する。続くステップ１００３では注目サンプリングタイミング番号ｉにおける注目プリサム番号ｊの差分値であるＤｉｆｆ［ｉ］［ｊ］をＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］に加算する。
【００３１】
続くステップ１００４では加算するプリサム番号ｊをインクリメントし、ステップ１００５ではこのプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、ｊ≧Ｎであれば特定のサンプリングタイミング番号における差分積算処理が完了したとしてステップ１００６に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントする。ステップ１００７ではこのサンプリングタイミング番号ｉをレンジピン数Ｍとを比較し、ｉがＭ以上であれば差分算出処理が終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ未満であればステップ１００８にてプリサム番号ｊを初期化してステップ１００２に戻る。
【００３２】
図７に戻って、次のステップ７０８の反射信号立ち上がり検出処理では、図１１のフローチャートに示すように、送信タイミングに近い方から（距離が近い方から）順に各サンプリングタイミングにおける差分絶対値の積算値と所定置ＤＩＦＦＳＵＭＴＨとを比較し、ＤＩＦＦＳＵＭＴＨをはじめて超えるサンプリングタイミング番号ＲｉｓｅＮｏを求める。すなわち、図１１のステップ１１０１では立ち上がりのサンプリングタイミング番号を格納するＲｉｓｅＮｏを０ｘＦＦ（十進法で２５５）に設定する。
【００３３】
ステップ１１０２ではサンプリングタイミング番号を参照するためのｉを初期化し、ステップ１１０３では注目するサンプリングタイミング番号ｉでの差分積算値ＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］が閾値ＤＩＦＦＳＵＭＴＨを超えているかどうかを判定し、越えておればステップ１１０５にてＲｉｓｅＮｏとしてｉを記憶し処理を終える。閾値を越えていなければステップ１１０４に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントしてステップ１１０６に進み、このサンプリングタイミング番号ｉとレンジピン数Ｍとを比較してｉがＭ以上であれば差分積算処理を終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ以下であればステップ１１０３に戻って同様の処理を継続する。
【００３４】
図７に戻り、次のステップ７０９の距離算出処理では、図１２のフローチャートに示すような処理を行い、距離を算出する。すなわち、ステップ１２０１ではステップ７０８（すなわち図１１のフローチャート）にて演算したＤＩＦＦＳＵＭＴＨをはじめて超えるサンプリングタイミング番号ＲｉｓｅＮｏが０か否かを判定する。ＲｉｓｅＮｏが０の場合は、ＤＩＦＦＳＵＭＴＨを超えなかったことになるので、ステップ１２０４にて検出距離ＤｅｔＤｉｓｔを最大距離ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＭＡＸとする。一方、ＲｉｓｅＮｏが０より大きかった場合は、ステップ１２０２にてＲｉｓｅＮｏが０より大きくなったタイミングの前後における二つの距離Ｄｉｓｔ１、Ｄｉｓｔ２を算出する。そして、ステップ１２０３にて、差分絶対値の積算値からＤｉｓｔ１とＤｉｓｔ２の線形補間を行い、ＤｅｔＤｉｓｔとする。
【００３５】
図７に戻り、ステップ７１０の検出判定処理では、図１３のフローチャートに示すようなカウンタ処理を行い、ある程度安定して検出距離が算出された場合のみ検出フラグを設定して、何らかのノイズによる誤検出を防止する。すなわち、図１３において、ステップ１３０１では前回のルーチンで距離検出がなされていたかどうかを判定する。ここで、ＤｅｔＦｌａｇが１であれば前回既に検出されているのでステップ１３０２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値を算出し、差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨ以下の場合には前回と同一対象物体を検出しているとしてステップ１３０６に進む。そして、ステップ１４０６ではカウンタの値を０にしてステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄに格納して次回のルーチンに備える。
【００３６】
ステップ１３０２において今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨより大きい場合、前回とは異なる対象物体を検出していると判定してステップ１３０３に進み、カウンタをインクリメントする。続くステップ１３０４ではカウンタの値ＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えているかどうかを判定し、越えておればステップ１３０５に進んで所定時間以上にわたって異なる対象物体を検出したとしてＤｅｔＦｌａｇをクリアすると共にカウンタをクリアしてステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納し、ステップ１３０４でＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えていなければそのままステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納する。
【００３７】
ステップ１３０１にてＤｅｔＦｌａｇが１でなければステップ１３０７に進んで今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値を算出し、差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨを越える場合には前回と同一対象物体を検出していないとしてステップ１３１１に進み、カウンタの値を０にしてステップ１３１２に進む。ステップ１３１２では今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納する。
【００３８】
ステップ１３０７で今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨ以下の場合はステップ１３０８に進み、カウンタをインクリメントする。続くステップ１３０９ではカウンタの値ＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えているか否かを判定し、越えておれば所定時間以上にわたって同じ対象物体を検出していたとしてステップ１３１０に進み、ＤｅｔＦｌａｇを１にセットすると共にカウンタをクリアしてステップ１３１２に進む。そしてここでは今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納し、ステップ１３０９でカウンタの値ＣＮＴが閾値を超えていなければそのままステップ１３１２に進む。
【００３９】
図７におけるステップ７１１の異常判定処理では、特定のサンプリングタイミングにおける積算値をあらかじめ設定した閾値と比較し、その閾値より特定のサンプリングタイミングにおける積算値が大きい場合には、レドームあるいは２次的なカバーの表面に汚れなどが付着したとして異常と判定する。具体的な処理の内容については、図１４のフローチャートに示す通りである。この処理では、まずステップ１４０１において異常判定のために注目するサンプリングタイミング番号ｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納する。続くステップ１４０２ではこれから算出する積算値Ｓｕｍの値を初期化し、ステップ１４０３では積算するプリサム番号を初期化する。
【００４０】
続くステップ１４０４ではサンプリングタイミング番号ｉおよびプリサム番号ｊで示されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を積算値Ｓｕｍに加算し、ステップ１４０５ではプリサム番号をインクリメントして次のプリサム番号を設定する。ステップ１４０６では設定したプリサム番号とプリサム値Ｎとを比較し、プリサム番号ｊがプリサム値Ｎより小さい場合にはステップ１４０４に戻って加算を継続し、プリサム番号ｊがプリサム値Ｎ以上になった場合にはステップ１４０７に進んで積算値Ｓｕｍと閾値ＳＵＭＭＩＮとを比較する。
【００４１】
ここで積算値Ｓｕｍが閾値ＳＵＭＭＩＮより小さければ異常ありと判定し、ステップ１４１０に進んで異常ありのフラグをセットする。ステップ１４０７において積算値Ｓｕｍが閾値ＳＵＭＭＩＮ以上であれば１４０８に進み、積算値Ｓｕｍと閾値ＳＵＭＭＡＸとを比較する。そして、積算値ＳｕｍがＳＵＭＭＡＸより大きければ異常と判定してステップ１４１０にて異常ありのフラグをセットし、積算値ＳｕｍがＳＵＭＭＡＸ以下であれば次のステップ１４０９にて異常なしと判定し、異常ありのフラグをクリアする。ここで、ｉ０は、基本的に対象物体が近づき得ないような至近距離に相当するサンプリングタイミングである。
【００４２】
以上のように構成され、動作する実施の形態１によるパルスレーダ装置では、図７のステップ７１１の異常判定処理により、至近距離からの反射波における積算値の大きさから、レドームあるいは２次的なカバー表面に汚れなどが付着した場合、異常ありのメッセージを外部装置に伝達するので、実際に汚れなどが付着して検出性能が劣化しても、ユーザはその検出性能の劣化を把握することができることになる。
【００４３】
以上の説明においては異常判定処理にて特定のサンプリングタイミングに注目したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１５のフローチャートに示すような異常判定処理でも当初の目的を達成することができる。この処理は複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値が所定の範囲内に収まっているかどうかで異常の判定を行うもので、図１５に基づき説明すると、図のステップ１５０１では異常判定のために注目する複数のサンプリングタイミング番号の内、最小値のｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納し、続くステップ１５０２ではこれから算出する各サンプリングタイミングでの積算値Ｓｕｍ［ｉ］をクリアして初期化し、ステップ１５０３ではプリサム番号ｊをクリアして初期化する。
【００４４】
ステップ１５０４ではサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとで表されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を注目している積算値Ｓｕｍ［ｉ］に加算し、続くステップ１５０５ではプリサム番号をインクリメントし、次に加算するプリサム番号を設定する。続くステップ１５０６ではプリサム番号ｊとプリサム値Ｎとを比較し、プリサム値Ｎの方が大きい場合にはステップ１５０４に戻って次の加算処理を行い、プリサム番号ｊの方が大きい場合には注目しているサンプリングタイミングにおける積算が終了したと判断して次のステップ１５０７に進む。ステップ１５０７ではサンプリングタイミング番号ｉをインクリメントして次の積算値Ｓｕｍ［ｉ］を算出するためのサンプリングタイミング番号を設定する。
【００４５】
続くステップ１５０８ではサンプリングタイミング番号ｉと注目するサンプリングタイミング番号ｉ１とを比較し、ｉがｉ１より小さければステップ１５０２に戻り、ｉがｉ１よりより大きければ次のステップ１５０９に進んで注目する複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値を算出する。続くステップ１５１０では１５０９で算出した積算値の平均値ＳｕｍＭｅａｎと所定範囲の最小値ＳＵＭＭＥＡＮＭＩＮとを比較し、ＳｕｍＭｅａｎ＜ＳＵＭＭＥＡＮＭＩＮであればステップ１５１２に進んで異常ありと判定する。
【００４６】
そうでなければステップ１５１１に進んでＳｕｍＭｅａｎを所定範囲の最大値ＳＵＭＭＥＡＮＭＡＸとを比較し、ＳｕｍＭｅａｎ＞ＳＵＭＭＥＡＮＭＡＸであればステップ１５１２に進んで異常ありと判定し、そうでなければステップ１５１３に進んで異常なしと判定する。この場合、複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値を用いているので、平均化処理により上記の図１４による判定と比較してより安定して異常判定の実施が可能となるものである。
【００４７】
また、図１６のフローチャートに示すような異常判定処理でも当初の目的を達成することができる。この方法は複数のサンプリングタイムのそれぞれに対して正常時に収録した積算値の記憶値と実際の各サンプリングタイムでの積算値とを比較して異常判定を行うもので、サンプリングタイム毎の積算値と記憶値との差の絶対値の和が所定値より大きいかどうかで異常か正常かの判定を行うものである。すなわち、ステップ１６０１では異常判定のために注目すべき複数のサンプリングタイミング番号の内、最小値ｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納し、サンプリングタイミング毎の積算値と記憶値との差の絶対値の和を格納するためにＳｕｍＤｉｆｆを初期化する。
【００４８】
次のステップ１６０２ではこれから算出する各サンプリングタイミングでの積算値Ｓｕｍ［ｉ］をクリアして初期化し、ステップ１６０３ではプリサム番号ｊをクリアして初期化する。続くステップ１６０４ではサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊにて表されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を注目している積算値Ｓｕｍ［ｉ］に加算し、ステップ１６０５においてプリサム番号をインクリメントして次に加算するプリサム番号を設定する。ステップ１６０６ではプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、プリサム値Ｎの方がプリサム番号ｊより大きい場合にはステップ１６０４に戻って次の加算処理を行う。
【００４９】
ステップ１６０６にてプリサム番号ｊの方がプリサム値Ｎより大きい場合には注目しているサンプリングタイミングにおける積算が終了したと判断して次のステップ１６０７に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントして次に積算値Ｓｕｍ［ｉ］を算出するサンプリングタイミング番号を設定する。続くステップ１６０８では積算値Ｓｕｍ［ｉ］とそのサンプリングタイミングにおける記憶値ＳｕｍＲｅｆ［ｉ］との差の絶対値をＳｕｍＤｉｆｆとして算出し、続くステップ１６０９ではサンプリングタイミング番号ｉと注目するサンプリングタイミング番号の最大値ｉ１とを比較する。ここで、ｉがｉ１より小さければステップ１６０２に戻り、ｉがｉ１より大きければステップ１６１０に進んでＳｕｍＤｉｆｆと異常判定の閾値ＳＵＭＤＩＦＦＭＩＮとを比較し、ＳｕｍＤｉｆｆの方が大きければステップ１７１１にて異常ありの判定を行い、そうでなければステップ１６１２にて異常なしの判定を行う。
【００５０】
この場合、複数の注目すべきサンプリングタイミング（ｉ０〜ｉ１）における積算値とあらかじめ正常時に記憶された複数の注目すべきサンプリングタイミング（ｉ０〜ｉ１）での記憶値との差の絶対値を算出しその積算結果により正常または異常を判定するので、単に、汚れなどの付着によって漏れ信号に対する積算値が増加した場合のみならず、取り付け状態の変化、異常などにより、漏れ信号の形状が大きく変化した場合にも異常であると判定することができる。
【００５１】
実施の形態２．
図１７ないし図２１はこの発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成と動作とを説明するもので、図１７は、全体構成を示すブロック図、図１８および図１９は動作を説明するフローチャート、図２０は、閾値の設定を説明する説明図、図２１は、図１８とは異なる構成を示すブロック図である。
【００５２】
この実施の形態におけるパルスレーダ装置は、図１７に示すように、５つの部分から構成される。第一の部分は、所定幅（例えば９６ｎｓ）のパルス状の電磁波（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期（例えば１０２４ｎｓ）で送信する送信手段２と、その電磁波の対象物体からの反射波を受信する受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１であり、第二の部分はＣＰＵ３３内のソフトウェアで実現される信号レベル制御手段３４の算出結果に基づき、ＲＦモジュール１における受信手段３の出力を調整する信号レベル調整手段としての加算回路３５である。
【００５３】
第三の部分は、信号レベル調整手段３５により調整された受信手段３の出力を二値化するための比較手段４であり、第四の部分は、タイミング制御手段６と第一の積算手段７との機能を有するＦＰＧＡ５であり、第五の部分は、差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、測距・検出手段１６を構成する距離算出手段１２および検出判定手段１３と、信号レベル制御手段３４と、異常判定手段１４との機能を実現するＣＰＵ３３である。そして、実施の形態１の場合と同様に第一の積算手段７と差分演算手段９と第二の積算手段１０とで機能的には積算手段１５を形成する。
【００５４】
なお、この実施の形態における送信手段２と受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１と、比較手段４と、タイミング制御手段６と第一の積算手段７との機能を有するＦＰＧＡ５とについては、実施の形態１において説明したものと同等であり、ここでの説明は省略する。
【００５５】
差分演算手段９と、第２の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、距離算出手段１２と、検出判定手段１３と、信号レベル制御手段３４と、異常判定手段１４との機能を実現するＣＰＵ３３における処理内容について説明すると、図１８のフローチャートに示す通りである。なお、このフローチャートにおいて、実施の形態１でのＣＰＵ８と異なる動作をするのは、ステップ１８１１の信号レベル制御処理とステップ１８１２の異常判定処理のみであり、ステップ１８０１からステップ１８１０までは図７と同一処理である。従って、ここでは図７とは異なる２つの処理について説明する。
【００５６】
ステップ１８１１の信号レベル制御処理の詳細について説明すると、この処理は、図２０に示すように、図中Ａの値に閾値を設定して二値化した場合、対象物体の有無に関わらず漏れ信号受信中は受信信号レベルが常時閾値以上となって対象物体が検出できない。そのためにグランドレベル制御処理を行い、受信信号のグランドレベルを調整することにより、受信信号全体を上下させ、閾値が図のＢのように、漏れ信号と対象物体からの反射信号とが干渉して信号レベルが変化する立ち上がり（立ち下がり）を検出可能な範囲の値になるように処理を行うものである。
【００５７】
図１９はステップ１８１１の信号レベル制御処理を示すフローチャートで、ステップ１９０１から１９０９の処理にて、各サンプリングタイミングにおける６０回分の積算値の和Ｓｕｍ［ｉ］を求め、各サンプリングタイミングにおける積算値の和Ｓｕｍ［ｉ］の平均値ＳｕｍＭｅａｎを算出する。続くステップ１９１０ではＳｕｍＭｅａｎとあらかじめ設定した値ＳＵＭＭＥＡＮ１とを比較し、ＳＵＭＭＥＡＮ１の方が小さい場合、ステップ１９１２で信号レベル調整手段である加算回路３５への指示値を減少させる。一方、ＳＵＭＭＥＡＮ１の方が大きい場合、ステップ１９１１にてＳｕｍＭｅａｎとＳＵＭＭＥＡＮ２（ただし、ＳＵＭＭＥＡＮ１＞ＳＵＭＭＥＡＮ２である）とを比較し、ＳＵＭＭＥＡＮ２の方が大きい場合、ステップ１９１４で信号レベル調整手段である加算回路３５への指示値を増加させる。
【００５８】
また、ＳＵＭＭＥＡＮ２の方が小さい場合は、ステップ１９１３にて前回の指示値をそのまま保持する。そして、ステップ１９１５にて指示値をＤ／Ａ変換してＣＰＵ３３から出力し、加算回路３５にて受信信号と加算することにより、受信信号の信号レベルを調整する。図１８に戻り、続くステップ１８１２の異常判定処理では、ステップ１８１１にて信号レベル制御手段３４が算出する加算回路３５への指示値を常時監視し、その指示値があらかじめ設定した範囲を超えた場合には異常ありと判定する。
【００５９】
このように、実施の形態２におけるパルスレーダ装置では、レドームあるいは２次的なカバーに汚れなどが付着した場合、ある程度までは信号レベル制御手段３４および信号レベル調整手段（加算回路）３５を用いて、対象物体からの反射波を検出できるよう制御するので、実施の形態１にて説明したパルスレーダ装置より、使用不能となる可能性が低くなる。加えて、信号レベル制御手段３４の演算結果に基づく異常判定処理により、レベル制御が限界に達した場合においては異常と判定し、操作者に報知することができるものである。
【００６０】
この実施の形態２によるパルスレーダ装置では、信号レベル制御手段３４および信号レベル調整手段３５により、ＲＦモジュール１における受信手段３の出力レベルを調整することにより、汚れなどが付着した場合の検出性能劣化をある程度まで改善するようにしたが、この他に、図２１に示すように、信号レベル制御手段３４の代わりに比較手段４の閾値を積算結果に応じて変更する閾値制御手段３６を設け、この閾値制御手段３６の算出する閾値を基に、閾値に対する比較手段４の二値化信号レベル、あるいは閾値により異常判定手段１４にて異常判定を行うこともできる。このようにしても、上記の図１８の場合と同様の効果を得ることができるものである。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明のパルスレーダ装置において、請求項１に記載の発明によれば、電波を送信する送信手段と、反射波を受信して受信信号レベル対応の信号を出力する受信手段と、受信信号を二値化する比較手段と、送信と受信信号処理とを制御するタイミング制御手段と、所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングし、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に積算する積算手段と、積算された受信信号のレベル変化から対象物体からの反射信号の立ち上がりを検出し、対象物体の有無と距離とを検出する測距・検出手段とを備えたものにおいて、積算手段の特定のサンプリングタイミングにおける積算値から装置の異常を判定するよぷにしたので、特定距離からの反射波における積算値のレベルから、レドームあるいは２次的なカバーの表面に汚れなどが付着した場合に、異常ありのメッセージを外部装置に伝達することができ、泥の付着などの汚れにより検出性能が劣化しても、操作者はその検出性能の劣化を把握して対処することが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置のＲＦモジュールの構成を説明する機能構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置のＦＰＧＡの構成と動作とを説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の積算手段の動作内容を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の閾値の設定を説明する説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の別の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＲＦモジュール、２ 送信手段、３ 受信手段、
４ 比較手段、５ ＦＰＧＡ、６ タイミング制御手段、
７ 第一の積算手段、８、３３ ＣＰＵ、９ 差分演算手段、
１０ 第二の積算手段、１１ 反射信号立ち上がり検出手段、
１２ 距離算出手段、１３ 検出判定手段、１４ 異常判定手段、
１５ 積算手段、１６ 測距・検出手段、３４ 信号レベル制御手段、
３５ 信号レベル調整手段（加算手段）３６ 閾値制御手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信した電波が物体から反射する反射波を受信することにより物体の有無を検出し、検出された物体までの距離を計測するパルスレーダ装置に関し、特に、容易に装置の異常を操作者に報知することが可能なパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載され、周辺の対象物体を探査するものとしてパルスレーダ装置があり、例えば、特許文献１に開示されたレーダ装置もその一つである。この公報に開示された技術は、送信手段からパルス状の信号を周期的に出力し、対象物体からの反射信号を受信手段により連続的に受信して受信信号を二値化手段により二値化し、この二値化信号を、サンプリング手段が送信手段による送信タイミング後の一定の一つ、または、複数のサンプリング点毎にサンプリングし、０、または、１のサンプリング値を得てこれをサンプリング点各々に対応する一つ、または、複数の積算手段に与え、この積算手段が所定の送信回数分のサンプリング値を積算し、所定回数分の積算処理が終了すると、判定手段が積算手段毎の積算値を積算回数で除算して得られる正規化積算値を所定の閾値と比較し、その大小により物体からの反射信号が存在するか否かを判定して対象物体があるかどうかを判定するものである。
【０００３】
また、特許文献２に開示された技術には、送信波と受信波とのビート周波数を周波数分析し、所定の閾値以上のスペクトルを検出することにより前方障害物を検知するものにおいて、ノイズによる影響を避けるために受信波をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と周波数分析手段とを備え、Ａ／Ｄ変換手段の出力がＡ／Ｄ変換手段で変換可能な最大値あるいは最小値を含む場合には異常と判定して距離や相対速度の計測を中断する技術が開示されており、さらに、特許文献３には、送受信手段に泥などが付着して受信信号が減衰した場合に、故障レベル値の範囲にある受信信号の個数をカウントし、カウント数に基づき故障状態を判定する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−７２２３７号公報（第９〜１４頁、第１図、第２図）
【特許文献２】
特許第３１４２４６３号公報（第３〜４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−１６６９７３号公報（第６〜８頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来例において、特許文献１の技術では、送信・受信のアイソレーションが悪く、いわゆる漏れ波形が存在する場合、あるいは、レドームがある場合、上記の装置は送信パルス幅が距離にして１０ｍに相当する６６．７ｎｓであるため、１０ｍより近い距離に物体が存在すると、漏れ波形あるいはレドームによる反射波と物体による反射波の波形が重なり合い、非送信中の受信レベル、いわゆるノイズレベルを基に閾値を設定したのでは、漏れ波形の立ち上がりしか検出できないことになって実際に検出すべき対象物体からの反射波の立ち上がりは検出できないことになる。
【０００６】
また、一般的にパルスレーダ装置においては、レドームの外側にカバーなどがあり、レドームやカバーに汚れや水膜などが付着した場合、または、取り付け状態の経年変化や取り付け装置が故障した場合、漏れ信号が大きくなったり、漏れ信号の形状が変化して、物体の検出能力や距離計測能力が著しく低下するものである。例えば、レドームなどの汚損が激しくなった場合には漏れ信号のレベルが全体的に大きくなり、これが所定の値を越えた場合、受信系回路が飽和してしまうために反射信号の有無にかかわらず常時受信信号が比較手段の閾値を超えてしまい、常に対象物体を検知している状態になってしまう。
【０００７】
上記の特許文献２および特許文献３に開示された技術は、このような現象に対処し、受信波のレベルにより異常を判定するものであるが、基本的には受信信号のレベルを直接計測し、そのレベルに関するデータをデジタル処理するものであるから、そのために高速動作が可能なＡ／Ｄ変換用のハードウエアを必要とするものであり、装置の複雑化はまぬがれないものである。
【０００８】
この発明は、このような課題に対処するためになされたもので、上記の従来例のようなハードウエアを必要とせず、容易に異常を判定して物体検知や距離計測が異常であることを報知することが可能なパルスレーダ装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるパルスレーダ装置は、パルス状電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が対象物体となる周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共に、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、積算手段により積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段が出力する積算結果のうち、特定のサンプリングタイミングにおける積算値のレベルから装置の異常を判定する異常判定手段を備えるようにしたものである。
【００１０】
また、パルス状の電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共に、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、この積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段の積算結果を基に積算結果が所定の範囲内に収まるように信号の基準となるレベルを算出する信号レベル算出制御手段と、信号レベル算出制御手段の算出結果に基づき信号レベルを調節する信号レベル調節手段と、信号レベル算出制御手段の算出する信号レベルの値から装置の異常を判定する異常判定手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
さらに、パルス状の電波を送信する送信手段と、送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段と、予め設定された所定のレベルとの比較により受信信号を二値化する比較手段と、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段と、タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングすると共にサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段と、この積算された受信信号のレベル変化により周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段と、反射信号立ち上がり検出手段の出力により周辺障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段と、積算手段の積算結果を基に積算結果が所定の範囲内に収まるように比較手段に対する閾値を算出する閾値設定手段と、閾値設定手段の出力する閾値のレベルにより装置の異常を判定する異常判定手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図１６は、この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成と動作とを説明するもので、図１は、全体構成を示すブロック図、図２は、ＲＦモジュールの構成を説明する機能構成図、図３ないし図５は、検出方法を説明する説明図、図６は、ＦＰＧＡの構成と動作とを説明する説明図、図７および図９〜図１６は、ＣＰＵの動作を説明するフローチャート、図８は第一の積算手段と差分演算手段と第二の積算手段との動作内容を説明する説明図である。
【００１３】
この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置は、図１の点線枠に示すように四つの部分から構成される。第一の部分は所定幅（例えば９６ｎｓ）のパルス状の電磁波（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期（例えば１０２４ｎｓ）で送信する送信手段２と、その電磁波が周辺の対象物体から反射してきた反射波を受信する受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１であり、第二の部分は受信手段３の出力を二値化する比較手段（コンパレータ回路）４であり、第三の部分はタイミング制御手段６と第一の積算手段７とからなるＦＰＧＡ５であり、第四の部分は差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、距離算出手段１２と、検出判定手段１３と、異常判定手段１４との機能を保有するＣＰＵ８である。
【００１４】
また、機能的には図１に一点鎖線にて囲んだように、第一の積算手段７と差分演算手段９と第二の積算手段１０とで積算手段１５を構成し、距離算出手段１２と検出判定手段１３とで測距・検出手段１６を構成するように書き換えることができる。
【００１５】
図２はＲＦモジュール１の機能構成を示すもので、ＲｘＬＯ１７からの周波数１０．８３７５ＧＨｚの信号は、Ｍｉｘｅｒ１８にてＴｘＬＯ１９からの１．２２５ＧＨｚの信号とミキシングされ、Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ２０により送信信号に基づいたパルス状の信号となる。この信号はＤｏｕｂｌｅｒ２１により二逓倍されて２４．１２５ＧＨｚの信号となり、さらにＦｉｌｔｅｒ２２を経由して送信アンテナＴｘから電波として外部に放射される。外部の対象物体から反射された電波は、受信アンテナＲｘにて受信され、ＲｘＲＦＡｍｐ２３により増幅された後、Ｍｉｘｅｒ２４により、ＲｘＬＯ１７からの信号とミキシングされて中間周波数となり、ＲｘＩＦＡｍｐ２５、Ｆｉｌｔｅｒ２６、ＲｘＩＦＡｍｐ２７を経由してＤｅｔｅｃｔｏｒ２８にて包絡線検波され、受信信号となる。
【００１６】
この受信の状態を図３〜図５により説明すると、まず、図３の（ａ）に示すように送信信号は送信アンテナＴｘから放射され、対象物体からの反射波は受信アンテナＲｘにより受信されるが、送受信の両アンテナの前方にレドーム２９などがある場合には、レドーム２９からの反射波が漏れ信号として受信される。図３の（ｂ）は送信アンテナＴｘからの送信波、図の（ｃ）はレドーム２９からの漏れ信号であり、レドーム２９は各アンテナの直前に存在するため漏れ信号が最も早く受信される。図の（ｄ）は対象物体が比較的遠距離にある場合の対象物体からの反射波、次の（ｅ）は対象物体が近距離にある場合の対象物体からの反射波であり、対象物体が遠距離にある場合は図の（ｆ）に合成波として示すように漏れ信号と反射波とは分離して受信されるが、近距離の場合には図の（ｇ）に示すように漏れ信号と反射波とが重畳されて受信される。
【００１７】
このように、漏れ信号と反射波とが重畳して受信される場合、両波による干渉が発生するが、漏れ信号と反射波との位相差により、干渉部の合成信号レベルが変化し、図の（ｇ）は最も強め合う場合（位相が一致）と最も弱め合う場合（位相が１８０°ずれ）との干渉の状態を示したものである。図４は自車両の走行により自車両と対象物体との距離が変化した場合の漏れ信号と反射波との干渉の変化を示したもので、距離により干渉の状態が変わるが、干渉部における信号レベルは対象物体からの反射波を受信した時点（自車両と対象物体との距離）で変化する。そして、対象物体の検出と距離測定とはこの変化の立ち上がり（立ち下がり）を検出することにより行われる。
【００１８】
図５は受信時期による受信信号のレベル変化を説明するもので、図の（ａ）と（ｅ）とに示した番号は後述するタイミング制御手段６によるサンプリングタイミングである。周辺物体とレーダ（自車両）との相対的な距離が変化している場合、漏れ信号成分と対象物体からの反射信号成分とが重畳する部分に相当するサンプリングタイミングでは、信号の大きさが変化し、漏れ信号成分のみの部分に相当するサンプリングタイミングでは、信号の大きさはほぼ一定である。そのため、各サンプリングタイミングでの時間的な信号の大きさは図（ｂ）〜（ｄ）のようになる。
【００１９】
すなわち、パルス状の信号を送信後、レドーム２９などからの反射波（漏れ信号成分）を受信するまでは図（ａ）の（１）に示すサンプリングタイミングであり、図の（ｂ）に示すように送信回数に対して受信信号は変化せず、ノイズの影響を除けば信号レベルは０である。受信波が漏れ信号成分のみのとき（対象物体からの反射信号が未到着）は図（ａ）の（２）または（３）に示すサンプリングタイミングであり、図の（ｃ）に示したように、ほぼ一定強度の漏れ波信号成分を受信することになる。時間が経過して対象物体からの反射信号成分が漏れ信号成分に重畳されるようになる図（ａ）の（４）〜（６）に示すサンプリングタイミングになると図（ｄ）のように、対象物体に対する距離の変化と共に反射信号成分と漏れ信号成分との位相が変わり、送信回数（受信回数）と共に受信信号のレベルが変化する。ここで、各サンプリングタイミングでの時間的な変化の絶対値を積算していけば、図の（ｅ）のようになり、この積算値をあらかじめ設定された閾値と比較することにより対象物体が検出されることになる。
【００２０】
次に図６（ａ）のタイミング制御手段６と第一の積算手段７とからなるＦＰＧＡ５の機能ブロック図と、図６（ｂ）のタイミングチャートについて説明する。ＦＰＧＡ５は、タイミング制御手段６と、シフトレジスタ３０と、シフトレジスタ３０の各ビットに対応した各加算器３１と、各加算器３１に対応した各積算用レジスタ３２とから構成されている。従って、シフトレジスタ３０と各加算器３１と各積算用レジスタ３２とから第一の積算手段７が構成されることになる。
【００２１】
タイミング制御手段６は、ＦＰＧＡ５の外部に接続された発振器からのクロック信号（例えば周波数１２５ＭＨｚ、周期８ｎｓ）に基づき、送信手段２が電磁波放射をＯＮ／ＯＦＦするための送信信号（例えば、幅９６ｎｓ、周期１０２４ｎｓ）と、シフトレジスタ３０に対してビットシフトタイミングを伝えるシフト信号と、各加算器３１に対して加算タイミングを伝える加算信号と、各積算用レジスタ３２に対して各加算器３１の出力を保持するタイミングを伝える積算信号と、積算処理終了をＣＰＵ８に伝える積算処理終了信号とを生成する。
【００２２】
シフトレジスタ３０は、タイミング制御回路６のシフト信号に基づき１ビットずつシフトしながら、比較手段４の出力する二値化データを記憶していく。加算器３１は、タイミング制御回路６からの加算信号に従って各ビットの二値化データ（０または１）と積算用レジスタ３２の保持内容とを加算する。積算用レジスタ３２は、加算器３１からの出力を積算データとして保持し、ＣＰＵ８からの要求があるときには、保持されたデータを出力する。
【００２３】
ＦＰＧＡ５の動作は図６（ｂ）に示すように、まず、タイミング制御回路６が外部クロック信号に基づく送信信号を立ち上げ、１０クロック後に立ち下げる。送信信号の立ち上げと同時にクロック信号に同期したシフト信号をシフトレジスタ３０のビット数だけ出力する。このシフト信号に基づき、シフトレジスタ３０は比較手段４の出力する二値化データを各ビットに保持する。続いてタイミング制御回路６が加算／積算信号を出力し、この信号により加算器３１が加算し、積算用レジスタ３２が積算データの保持を行う。そしてこの動作を所定回数（例えば、１０００回）繰り返した後、ＣＰＵ８に対して積算処理終了の信号を出力する。この積算処理終了信号を受信してＣＰＵ８は各積算用レジスタ３２の内容を読み出す。
【００２４】
続いて、差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、測距・検出手段１６を構成する距離算出手段１２と検出判定手段１３と、異常判定手段１５との機能を有するＣＰＵ８の処理動作を図７のフローチャートに基づき説明する。
【００２５】
まず、ステップ７０１ではＣＰＵ８内部の初期化を行い、続くステップ７０２にてデータの初期化を行った後、ステップ７０３でＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号を待つ。ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号を受信するとステップ７０４に進み、各サンプリングタイミングでの積算結果をＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］という二次元配列に格納していく。ここで、ｉ（＝０〜Ｎ；Ｎはシフトレジスタのビット数）はサンプリングタイミングを、ｊ（＝０〜５９；第２の積算手段１１での積算回数を６０回とした場合）は格納回数の順番を示すものである。
【００２６】
続くステップ７０５では、ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号の受信回数が所定回数（ここでは６０回）に達したかどうかを判定する。ここで、ＦＰＧＡ５からの積算処理終了信号の受信回数が所定回数（ここでは６０回）に達したと判定されると、以下に述べるステップ７０６から７１１までの処理が実行され、その後、ステップ７１２にて処理周期である例えば５０ｍｓが経過したかどうかを確認し、もし経過しておれば、ステップ７０２に戻って同じ動作を繰り返す。
【００２７】
続いて、ステップ７０６の差分演算処理、ステップ７０７の差分積算処理およびステップ７０８の反射信号立ち上がり検出処理について説明する。まず、ステップ７０６の差分演算処理では図８に示すように、第一の積算手段７が各サンプリングタイミングにおける受信信号を例えば１０００回積算し、これを例えば６０回繰り返す。差分演算手段９は第一回目の積算値と第二回目の積算値との差、第二回目の積算値と第三回目の積算値との差と、差を求める演算を第６０回の積算値まで実行して差分を求め、第二の積算手段１０はこの演算された各差分を積算する。これを実現するために、まず、ステップ７０６の差分演算処理においては、図９のフローチャートに示すような処理を行い、各サンプリングタイミングの送信タイミング間における積算値の差分の絶対値を算出する。
【００２８】
図９のステップ９０１においてはサンプリングタイミング番号を示すｉと格納回数（プリサム番号）を示すｊとを初期化し、ステップ９０２においてはサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとにおける積算値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］と、サンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊ−１（一回前の格納番号）とにおける積算値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ−１］との差を算出し、その絶対値を差分値Ｄｉｆｆ［ｉ］［ｊ−１］として記憶する。続くステップ９０３では次のプリサム番号での差分値を算出するためにｊをインクリメントする。
【００２９】
ステップ９０４ではプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、ｊ≧Ｎになるまではステップ９０２からのルーチンを繰り返すと共に、ｊ≧Ｎになれば特定のサンプリングタイミング番号における差分算出処理が完了したとしてステップ９０５に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントする。続くステップ９０６ではこのサンプリングタイミング番号ｉをレンジピン数Ｍと比較し、ｉがＭ以上になれば差分算出処理が終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ未満であればステップ９０７にてプリサム番号ｊを初期化して（ｊ＝１にして）ステップ９０２に戻り、処理を繰り返す。
【００３０】
図７に戻り、次のステップ７０７の差分積算処理では、図１０のフローチャートに示すように処理を行い、各サンプリングタイミングにおける送信タイミング毎の差分絶対値の積算を行う。すなわち、図１０のステップ１００１にてサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとを初期化し、ステップ１００２において注目レンジピンの差分積算値を格納する配列ＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］を初期化する。続くステップ１００３では注目サンプリングタイミング番号ｉにおける注目プリサム番号ｊの差分値であるＤｉｆｆ［ｉ］［ｊ］をＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］に加算する。
【００３１】
続くステップ１００４では加算するプリサム番号ｊをインクリメントし、ステップ１００５ではこのプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、ｊ≧Ｎであれば特定のサンプリングタイミング番号における差分積算処理が完了したとしてステップ１００６に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントする。ステップ１００７ではこのサンプリングタイミング番号ｉをレンジピン数Ｍとを比較し、ｉがＭ以上であれば差分算出処理が終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ未満であればステップ１００８にてプリサム番号ｊを初期化してステップ１００２に戻る。
【００３２】
図７に戻って、次のステップ７０８の反射信号立ち上がり検出処理では、図１１のフローチャートに示すように、送信タイミングに近い方から（距離が近い方から）順に各サンプリングタイミングにおける差分絶対値の積算値と所定置ＤＩＦＦＳＵＭＴＨとを比較し、ＤＩＦＦＳＵＭＴＨをはじめて超えるサンプリングタイミング番号ＲｉｓｅＮｏを求める。すなわち、図１１のステップ１１０１では立ち上がりのサンプリングタイミング番号を格納するＲｉｓｅＮｏを０ｘＦＦ（十進法で２５５）に設定する。
【００３３】
ステップ１１０２ではサンプリングタイミング番号を参照するためのｉを初期化し、ステップ１１０３では注目するサンプリングタイミング番号ｉでの差分積算値ＤｉｆｆＳｕｍ［ｉ］が閾値ＤＩＦＦＳＵＭＴＨを超えているかどうかを判定し、越えておればステップ１１０５にてＲｉｓｅＮｏとしてｉを記憶し処理を終える。閾値を越えていなければステップ１１０４に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントしてステップ１１０６に進み、このサンプリングタイミング番号ｉとレンジピン数Ｍとを比較してｉがＭ以上であれば差分積算処理を終了したとしてルーチンを終了し、ｉがＭ以下であればステップ１１０３に戻って同様の処理を継続する。
【００３４】
図７に戻り、次のステップ７０９の距離算出処理では、図１２のフローチャートに示すような処理を行い、距離を算出する。すなわち、ステップ１２０１ではステップ７０８（すなわち図１１のフローチャート）にて演算したＤＩＦＦＳＵＭＴＨをはじめて超えるサンプリングタイミング番号ＲｉｓｅＮｏが０か否かを判定する。ＲｉｓｅＮｏが０の場合は、ＤＩＦＦＳＵＭＴＨを超えなかったことになるので、ステップ１２０４にて検出距離ＤｅｔＤｉｓｔを最大距離ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＭＡＸとする。一方、ＲｉｓｅＮｏが０より大きかった場合は、ステップ１２０２にてＲｉｓｅＮｏが０より大きくなったタイミングの前後における二つの距離Ｄｉｓｔ１、Ｄｉｓｔ２を算出する。そして、ステップ１２０３にて、差分絶対値の積算値からＤｉｓｔ１とＤｉｓｔ２の線形補間を行い、ＤｅｔＤｉｓｔとする。
【００３５】
図７に戻り、ステップ７１０の検出判定処理では、図１３のフローチャートに示すようなカウンタ処理を行い、ある程度安定して検出距離が算出された場合のみ検出フラグを設定して、何らかのノイズによる誤検出を防止する。すなわち、図１３において、ステップ１３０１では前回のルーチンで距離検出がなされていたかどうかを判定する。ここで、ＤｅｔＦｌａｇが１であれば前回既に検出されているのでステップ１３０２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値を算出し、差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨ以下の場合には前回と同一対象物体を検出しているとしてステップ１３０６に進む。そして、ステップ１４０６ではカウンタの値を０にしてステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄに格納して次回のルーチンに備える。
【００３６】
ステップ１３０２において今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨより大きい場合、前回とは異なる対象物体を検出していると判定してステップ１３０３に進み、カウンタをインクリメントする。続くステップ１３０４ではカウンタの値ＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えているかどうかを判定し、越えておればステップ１３０５に進んで所定時間以上にわたって異なる対象物体を検出したとしてＤｅｔＦｌａｇをクリアすると共にカウンタをクリアしてステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納し、ステップ１３０４でＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えていなければそのままステップ１３１２に進み、今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納する。
【００３７】
ステップ１３０１にてＤｅｔＦｌａｇが１でなければステップ１３０７に進んで今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値を算出し、差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨを越える場合には前回と同一対象物体を検出していないとしてステップ１３１１に進み、カウンタの値を０にしてステップ１３１２に進む。ステップ１３１２では今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納する。
【００３８】
ステップ１３０７で今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔと前回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとの差の絶対値が閾値ＤＩＦＦ＿ＤＥＴＤＩＳＴ＿ＴＨ以下の場合はステップ１３０８に進み、カウンタをインクリメントする。続くステップ１３０９ではカウンタの値ＣＮＴが閾値ＣＮＴ＿ＴＨを超えているか否かを判定し、越えておれば所定時間以上にわたって同じ対象物体を検出していたとしてステップ１３１０に進み、ＤｅｔＦｌａｇを１にセットすると共にカウンタをクリアしてステップ１３１２に進む。そしてここでは今回の検出距離ＤｅｔＤｉｓｔをＤｅｔＤｉｓｔＯｌｄとして格納し、ステップ１３０９でカウンタの値ＣＮＴが閾値を超えていなければそのままステップ１３１２に進む。
【００３９】
図７におけるステップ７１１の異常判定処理では、特定のサンプリングタイミングにおける積算値をあらかじめ設定した閾値と比較し、その閾値より特定のサンプリングタイミングにおける積算値が大きい場合には、レドームあるいは２次的なカバーの表面に汚れなどが付着したとして異常と判定する。具体的な処理の内容については、図１４のフローチャートに示す通りである。この処理では、まずステップ１４０１において異常判定のために注目するサンプリングタイミング番号ｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納する。続くステップ１４０２ではこれから算出する積算値Ｓｕｍの値を初期化し、ステップ１４０３では積算するプリサム番号を初期化する。
【００４０】
続くステップ１４０４ではサンプリングタイミング番号ｉおよびプリサム番号ｊで示されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を積算値Ｓｕｍに加算し、ステップ１４０５ではプリサム番号をインクリメントして次のプリサム番号を設定する。ステップ１４０６では設定したプリサム番号とプリサム値Ｎとを比較し、プリサム番号ｊがプリサム値Ｎより小さい場合にはステップ１４０４に戻って加算を継続し、プリサム番号ｊがプリサム値Ｎ以上になった場合にはステップ１４０７に進んで積算値Ｓｕｍと閾値ＳＵＭＭＩＮとを比較する。
【００４１】
ここで積算値Ｓｕｍが閾値ＳＵＭＭＩＮより小さければ異常ありと判定し、ステップ１４１０に進んで異常ありのフラグをセットする。ステップ１４０７において積算値Ｓｕｍが閾値ＳＵＭＭＩＮ以上であれば１４０８に進み、積算値Ｓｕｍと閾値ＳＵＭＭＡＸとを比較する。そして、積算値ＳｕｍがＳＵＭＭＡＸより大きければ異常と判定してステップ１４１０にて異常ありのフラグをセットし、積算値ＳｕｍがＳＵＭＭＡＸ以下であれば次のステップ１４０９にて異常なしと判定し、異常ありのフラグをクリアする。ここで、ｉ０は、基本的に対象物体が近づき得ないような至近距離に相当するサンプリングタイミングである。
【００４２】
以上のように構成され、動作する実施の形態１によるパルスレーダ装置では、図７のステップ７１１の異常判定処理により、至近距離からの反射波における積算値の大きさから、レドームあるいは２次的なカバー表面に汚れなどが付着した場合、異常ありのメッセージを外部装置に伝達するので、実際に汚れなどが付着して検出性能が劣化しても、ユーザはその検出性能の劣化を把握することができることになる。
【００４３】
以上の説明においては異常判定処理にて特定のサンプリングタイミングに注目したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１５のフローチャートに示すような異常判定処理でも当初の目的を達成することができる。この処理は複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値が所定の範囲内に収まっているかどうかで異常の判定を行うもので、図１５に基づき説明すると、図のステップ１５０１では異常判定のために注目する複数のサンプリングタイミング番号の内、最小値のｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納し、続くステップ１５０２ではこれから算出する各サンプリングタイミングでの積算値Ｓｕｍ［ｉ］をクリアして初期化し、ステップ１５０３ではプリサム番号ｊをクリアして初期化する。
【００４４】
ステップ１５０４ではサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊとで表されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を注目している積算値Ｓｕｍ［ｉ］に加算し、続くステップ１５０５ではプリサム番号をインクリメントし、次に加算するプリサム番号を設定する。続くステップ１５０６ではプリサム番号ｊとプリサム値Ｎとを比較し、プリサム値Ｎの方が大きい場合にはステップ１５０４に戻って次の加算処理を行い、プリサム番号ｊの方が大きい場合には注目しているサンプリングタイミングにおける積算が終了したと判断して次のステップ１５０７に進む。ステップ１５０７ではサンプリングタイミング番号ｉをインクリメントして次の積算値Ｓｕｍ［ｉ］を算出するためのサンプリングタイミング番号を設定する。
【００４５】
続くステップ１５０８ではサンプリングタイミング番号ｉと注目するサンプリングタイミング番号ｉ１とを比較し、ｉがｉ１より小さければステップ１５０２に戻り、ｉがｉ１よりより大きければ次のステップ１５０９に進んで注目する複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値を算出する。続くステップ１５１０では１５０９で算出した積算値の平均値ＳｕｍＭｅａｎと所定範囲の最小値ＳＵＭＭＥＡＮＭＩＮとを比較し、ＳｕｍＭｅａｎ＜ＳＵＭＭＥＡＮＭＩＮであればステップ１５１２に進んで異常ありと判定する。
【００４６】
そうでなければステップ１５１１に進んでＳｕｍＭｅａｎを所定範囲の最大値ＳＵＭＭＥＡＮＭＡＸとを比較し、ＳｕｍＭｅａｎ＞ＳＵＭＭＥＡＮＭＡＸであればステップ１５１２に進んで異常ありと判定し、そうでなければステップ１５１３に進んで異常なしと判定する。この場合、複数のサンプリングタイミングにおける積算値の平均値を用いているので、平均化処理により上記の図１４による判定と比較してより安定して異常判定の実施が可能となるものである。
【００４７】
また、図１６のフローチャートに示すような異常判定処理でも当初の目的を達成することができる。この方法は複数のサンプリングタイムのそれぞれに対して正常時に収録した積算値の記憶値と実際の各サンプリングタイムでの積算値とを比較して異常判定を行うもので、サンプリングタイム毎の積算値と記憶値との差の絶対値の和が所定値より大きいかどうかで異常か正常かの判定を行うものである。すなわち、ステップ１６０１では異常判定のために注目すべき複数のサンプリングタイミング番号の内、最小値ｉ０をサンプリングタイミング番号ｉに格納し、サンプリングタイミング毎の積算値と記憶値との差の絶対値の和を格納するためにＳｕｍＤｉｆｆを初期化する。
【００４８】
次のステップ１６０２ではこれから算出する各サンプリングタイミングでの積算値Ｓｕｍ［ｉ］をクリアして初期化し、ステップ１６０３ではプリサム番号ｊをクリアして初期化する。続くステップ１６０４ではサンプリングタイミング番号ｉとプリサム番号ｊにて表されるプリサム値ＦＰＧＡ［ｉ］［ｊ］を注目している積算値Ｓｕｍ［ｉ］に加算し、ステップ１６０５においてプリサム番号をインクリメントして次に加算するプリサム番号を設定する。ステップ１６０６ではプリサム番号ｊとプリサム数Ｎとを比較し、プリサム値Ｎの方がプリサム番号ｊより大きい場合にはステップ１６０４に戻って次の加算処理を行う。
【００４９】
ステップ１６０６にてプリサム番号ｊの方がプリサム値Ｎより大きい場合には注目しているサンプリングタイミングにおける積算が終了したと判断して次のステップ１６０７に進み、サンプリングタイミング番号ｉをインクリメントして次に積算値Ｓｕｍ［ｉ］を算出するサンプリングタイミング番号を設定する。続くステップ１６０８では積算値Ｓｕｍ［ｉ］とそのサンプリングタイミングにおける記憶値ＳｕｍＲｅｆ［ｉ］との差の絶対値をＳｕｍＤｉｆｆとして算出し、続くステップ１６０９ではサンプリングタイミング番号ｉと注目するサンプリングタイミング番号の最大値ｉ１とを比較する。ここで、ｉがｉ１より小さければステップ１６０２に戻り、ｉがｉ１より大きければステップ１６１０に進んでＳｕｍＤｉｆｆと異常判定の閾値ＳＵＭＤＩＦＦＭＩＮとを比較し、ＳｕｍＤｉｆｆの方が大きければステップ１７１１にて異常ありの判定を行い、そうでなければステップ１６１２にて異常なしの判定を行う。
【００５０】
この場合、複数の注目すべきサンプリングタイミング（ｉ０〜ｉ１）における積算値とあらかじめ正常時に記憶された複数の注目すべきサンプリングタイミング（ｉ０〜ｉ１）での記憶値との差の絶対値を算出しその積算結果により正常または異常を判定するので、単に、汚れなどの付着によって漏れ信号に対する積算値が増加した場合のみならず、取り付け状態の変化、異常などにより、漏れ信号の形状が大きく変化した場合にも異常であると判定することができる。
【００５１】
実施の形態２．
図１７ないし図２１はこの発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成と動作とを説明するもので、図１７は、全体構成を示すブロック図、図１８および図１９は動作を説明するフローチャート、図２０は、閾値の設定を説明する説明図、図２１は、図１８とは異なる構成を示すブロック図である。
【００５２】
この実施の形態におけるパルスレーダ装置は、図１７に示すように、５つの部分から構成される。第一の部分は、所定幅（例えば９６ｎｓ）のパルス状の電磁波（中心周波数２４．１２５ＧＨｚ）を一定の周期（例えば１０２４ｎｓ）で送信する送信手段２と、その電磁波の対象物体からの反射波を受信する受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１であり、第二の部分はＣＰＵ３３内のソフトウェアで実現される信号レベル制御手段３４の算出結果に基づき、ＲＦモジュール１における受信手段３の出力を調整する信号レベル調整手段としての加算回路３５である。
【００５３】
第三の部分は、信号レベル調整手段３５により調整された受信手段３の出力を二値化するための比較手段４であり、第四の部分は、タイミング制御手段６と第一の積算手段７との機能を有するＦＰＧＡ５であり、第五の部分は、差分演算手段９と、第二の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、測距・検出手段１６を構成する距離算出手段１２および検出判定手段１３と、信号レベル制御手段３４と、異常判定手段１４との機能を実現するＣＰＵ３３である。そして、実施の形態１の場合と同様に第一の積算手段７と差分演算手段９と第二の積算手段１０とで機能的には積算手段１５を形成する。
【００５４】
なお、この実施の形態における送信手段２と受信手段３とから構成されるＲＦモジュール１と、比較手段４と、タイミング制御手段６と第一の積算手段７との機能を有するＦＰＧＡ５とについては、実施の形態１において説明したものと同等であり、ここでの説明は省略する。
【００５５】
差分演算手段９と、第２の積算手段１０と、反射信号立ち上がり検出手段１１と、距離算出手段１２と、検出判定手段１３と、信号レベル制御手段３４と、異常判定手段１４との機能を実現するＣＰＵ３３における処理内容について説明すると、図１８のフローチャートに示す通りである。なお、このフローチャートにおいて、実施の形態１でのＣＰＵ８と異なる動作をするのは、ステップ１８１１の信号レベル制御処理とステップ１８１２の異常判定処理のみであり、ステップ１８０１からステップ１８１０までは図７と同一処理である。従って、ここでは図７とは異なる２つの処理について説明する。
【００５６】
ステップ１８１１の信号レベル制御処理の詳細について説明すると、この処理は、図２０に示すように、図中Ａの値に閾値を設定して二値化した場合、対象物体の有無に関わらず漏れ信号受信中は受信信号レベルが常時閾値以上となって対象物体が検出できない。そのためにグランドレベル制御処理を行い、受信信号のグランドレベルを調整することにより、受信信号全体を上下させ、閾値が図のＢのように、漏れ信号と対象物体からの反射信号とが干渉して信号レベルが変化する立ち上がり（立ち下がり）を検出可能な範囲の値になるように処理を行うものである。
【００５７】
図１９はステップ１８１１の信号レベル制御処理を示すフローチャートで、ステップ１９０１から１９０９の処理にて、各サンプリングタイミングにおける６０回分の積算値の和Ｓｕｍ［ｉ］を求め、各サンプリングタイミングにおける積算値の和Ｓｕｍ［ｉ］の平均値ＳｕｍＭｅａｎを算出する。続くステップ１９１０ではＳｕｍＭｅａｎとあらかじめ設定した値ＳＵＭＭＥＡＮ１とを比較し、ＳＵＭＭＥＡＮ１の方が小さい場合、ステップ１９１２で信号レベル調整手段である加算回路３５への指示値を減少させる。一方、ＳＵＭＭＥＡＮ１の方が大きい場合、ステップ１９１１にてＳｕｍＭｅａｎとＳＵＭＭＥＡＮ２（ただし、ＳＵＭＭＥＡＮ１＞ＳＵＭＭＥＡＮ２である）とを比較し、ＳＵＭＭＥＡＮ２の方が大きい場合、ステップ１９１４で信号レベル調整手段である加算回路３５への指示値を増加させる。
【００５８】
また、ＳＵＭＭＥＡＮ２の方が小さい場合は、ステップ１９１３にて前回の指示値をそのまま保持する。そして、ステップ１９１５にて指示値をＤ／Ａ変換してＣＰＵ３３から出力し、加算回路３５にて受信信号と加算することにより、受信信号の信号レベルを調整する。図１８に戻り、続くステップ１８１２の異常判定処理では、ステップ１８１１にて信号レベル制御手段３４が算出する加算回路３５への指示値を常時監視し、その指示値があらかじめ設定した範囲を超えた場合には異常ありと判定する。
【００５９】
このように、実施の形態２におけるパルスレーダ装置では、レドームあるいは２次的なカバーに汚れなどが付着した場合、ある程度までは信号レベル制御手段３４および信号レベル調整手段（加算回路）３５を用いて、対象物体からの反射波を検出できるよう制御するので、実施の形態１にて説明したパルスレーダ装置より、使用不能となる可能性が低くなる。加えて、信号レベル制御手段３４の演算結果に基づく異常判定処理により、レベル制御が限界に達した場合においては異常と判定し、操作者に報知することができるものである。
【００６０】
この実施の形態２によるパルスレーダ装置では、信号レベル制御手段３４および信号レベル調整手段３５により、ＲＦモジュール１における受信手段３の出力レベルを調整することにより、汚れなどが付着した場合の検出性能劣化をある程度まで改善するようにしたが、この他に、図２１に示すように、信号レベル制御手段３４の代わりに比較手段４の閾値を積算結果に応じて変更する閾値制御手段３６を設け、この閾値制御手段３６の算出する閾値を基に、閾値に対する比較手段４の二値化信号レベル、あるいは閾値により異常判定手段１４にて異常判定を行うこともできる。このようにしても、上記の図１８の場合と同様の効果を得ることができるものである。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明のパルスレーダ装置において、請求項１に記載の発明によれば、電波を送信する送信手段と、反射波を受信して受信信号レベル対応の信号を出力する受信手段と、受信信号を二値化する比較手段と、送信と受信信号処理とを制御するタイミング制御手段と、所定時間間隔で比較手段の出力をサンプリングし、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に積算する積算手段と、積算された受信信号のレベル変化から対象物体からの反射信号の立ち上がりを検出し、対象物体の有無と距離とを検出する測距・検出手段とを備えたものにおいて、積算手段の特定のサンプリングタイミングにおける積算値から装置の異常を判定するよぷにしたので、特定距離からの反射波における積算値のレベルから、レドームあるいは２次的なカバーの表面に汚れなどが付着した場合に、異常ありのメッセージを外部装置に伝達することができ、泥の付着などの汚れにより検出性能が劣化しても、操作者はその検出性能の劣化を把握して対処することが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置のＲＦモジュールの構成を説明する機能構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の検出方法を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置のＦＰＧＡの構成と動作とを説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の積算手段の動作内容を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の閾値の設定を説明する説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の別の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ＲＦモジュール、２ 送信手段、３ 受信手段、
４ 比較手段、５ ＦＰＧＡ、６ タイミング制御手段、
７ 第一の積算手段、８、３３ ＣＰＵ、９ 差分演算手段、
１０ 第二の積算手段、１１ 反射信号立ち上がり検出手段、
１２ 距離算出手段、１３ 検出判定手段、１４ 異常判定手段、
１５ 積算手段、１６ 測距・検出手段、３４ 信号レベル制御手段、
３５ 信号レベル調整手段（加算手段）３６ 閾値制御手段。
Claims (6)
- パルス状の電波を送信する送信手段、前記送信手段からの電波が対象物体となる周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段、予め設定された所定のレベルとの比較により前記受信信号を二値化する比較手段、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段、前記タイミング制御手段の信号により送信開始からの所定時間間隔で前記比較手段の出力をサンプリングすると共に、サンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段、前記積算手段により積算された受信信号のレベル変化により前記周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段、前記反射信号立ち上がり検出手段の出力により前記周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段、前記積算手段が出力する積算結果のうち、特定のサンプリングタイミングにおける積算値のレベルから装置の異常を判定する異常判定手段を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
- 前記異常判定手段が、特定のサンプリングタイミングにおける前記積算手段の積算値と予め設定された設定値とを比較し、前記積算値が前記設定値を超えたとき装置に異常ありと判定することを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置。
- 前記異常判定手段が、特定のサンプリングタイミングにおける前記積算値の平均値と予め設定された設定値とを比較し、前記積算値の平均値が前記設定値を超えたとき装置に異常ありと判定することを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置。
- 前記異常判定手段が、特定のサンプリングタイミングにおける前記積算値と、予めサンプリングタイミング毎に設定された設定値との差の絶対値を算出し、前記差の絶対値が所定値を越えたとき、装置に異常ありと判定することを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置。
- パルス状の電波を送信する送信手段、前記送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段、予め設定された所定のレベルとの比較により前記受信信号を二値化する比較手段、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段、前記タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で前記比較手段の出力をサンプリングすると共にサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段、この積算された受信信号のレベル変化により前記周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段、前記反射信号立ち上がり検出手段の出力により前記周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段、前記積算手段の積算結果を基に前記積算結果が所定の範囲内に収まるように信号の基準となるレベルを算出する信号レベル算出制御手段、前記信号レベル算出制御手段の算出結果に基づき信号レベルを調節する信号レベル調節手段、前記信号レベル算出制御手段の算出する信号レベルの値から装置の異常を判定する異常判定手段を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
- パルス状の電波を送信する送信手段、前記送信手段からの電波が周辺の障害物や自身の構成物から反射した反射波を受信すると共に、受信した反射波のレベルに応じた受信信号を出力する受信手段、予め設定された所定のレベルとの比較により前記受信信号を二値化する比較手段、電波の送信と受信信号の処理とのタイミング制御を行うタイミング制御手段、前記タイミング制御手段の信号により送信からの所定時間間隔で前記比較手段の出力をサンプリングすると共にサンプリング結果をサンプリングタイミング毎に所定回数積算する積算手段、この積算された受信信号のレベル変化により前記周辺の障害物からの反射信号の立ち上がりを検出する反射信号立ち上がり検出手段、前記反射信号立ち上がり検出手段の出力により前記周辺の障害物の有無を検出すると共に距離を算出する測距・検出手段、前記積算手段の積算結果を基に前記積算結果が所定の範囲内に収まるように前記比較手段に対する閾値を算出する閾値設定手段、前記閾値設定手段の出力する閾値のレベルにより装置の異常を判定する異常判定手段を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
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