JP3688255B2 - 車載用電波レーダ装置及びその信号処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用電波レーダ装置及びその信号処理方法に関し、特に、先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置及びその信号処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車等で使用される車載用電波レーダの適用周波数に７６ＧＨｚ帯が割当てられており、７６ＧＨｚから７７ＧＨｚまで１ＧＨｚの範囲内で使用することが義務付けられている。
【０００３】
電波レーダ装置では、自車の電波レーダとまったく同じ周波数を使用する他の電波レーダ（例えば対向車）が伝搬範囲内に居合せると、干渉を起こし、先行車の位置検出を正確に行えなくなる可能性がある。
この対策として、例えば特開平４−２３６３８８公報に示されているように、電波レーダ装置から放射されるレーダ波にＩＤ信号を重畳し、ＩＤ信号を判断基準として、受信したレーダ波が自車と同一周波数の他車レーダ波であるか否かを判断し、受信レーダ波が自車と同一周波数の他車レーダ波である場合には、自車レーダ波の周波数を変更することで誤検知を防止する技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術では、放射するレーダ波にＩＤ信号を重畳するためのＩＤ信号発振器に加え、受信波を復調した後にＩＤ信号が自車のものかを判断するＩＤ信号判断部が必要となり、結果的に、レーダ装置のコストアップにつながる。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉を含む電波障害による誤検知を防止する車載用レーダ装置およびそれの信号処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、前記発振手段で送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出する信号処理手段とを備えている。この信号処理手段は、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除する。
【０００７】
この発明による車載用レーダ装置によれば、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、他車輌のレーダ装置から送信された電波との干渉により矛盾する位置情報が算出された場合に、この結果を多数決により異常値と判断し排除するから、干渉による障害物の誤検知を防ぐことができる。
【０００８】
また、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、受信された少なくとも３つ以上の中心周波数による反射波を各々ミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除する信号処理手段と備えている。
【０００９】
この発明による車載用レーダ装置によれば、受信された反射波をダウンコンバートしたＩＦ信号のスペクトラムの波形を比較することで、誤検知の判断を行うことができる。
【００１０】
この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式のものと、時間とともに所定パターンで変化する周波数変調を行うＦＭＣＷレーダ方式のものの、何れにも適用できる。
【００１１】
また、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置において、該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断する信号処理手段を備えている。
【００１２】
この発明による車載用レーダ装置によれば、受信される２周波の受信スペクトラムを比較することで、誤検知の判断を行うことができる。
【００１３】
また、この発明による車載用レーダ装置は、複数の中心周波数において干渉が発生し、全て異常と判断される場合には、ドライバにレーダによる障害物検知が不可能であることを報告する手段を備えている。ドライバへの注意喚起には視覚表示を行う表示器および／または音声出力を行うスピーカを用いることができる。
【００１４】
また、上述の目的を達成するために、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出し、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除する。
【００１５】
また、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、受信された反射波をミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除する。
【００１６】
また、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の車載用レーダ装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明による車載用電波レーダ装置の一つの実施形態を示している。車載用電波レーダ装置は、信号処理部１１、変調器１２、発振器１３、送信アンテナ１４、受信アンテナ１５、ミキサ１６、アナログ回路部１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部１９を有する。
【００１８】
発振器１３は、変調器１２からの変調信号を受け、送信アンテナ１４から変調を伴う高周波信号（電波）を放射する。発振器１３は、高周波信号として７６ＧＨｚ帯のミリ波を発振し、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振できる。この実施形態では、発振器１３は、異なる３つ以上の中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）の電波を繰り返し発振する。
【００１９】
車輌や障害物等のターゲットから反射されて返ってくる電波信号は、受信アンテナ１５で受信され、ミキサ１６によって周波数変換を施される。ミキサ１６には発振器１３の出力信号の一部が方向性結合器２０を介して供給されており、発振器１３からの信号と、受信信号とのミキシングによって発生するビート信号がアナログ回路１７へ送られる。ここで、ドップラ周波数を利用して相対速度や距離が計測される。直接ベースバンドに変換するホモダイン方式の受信系の場合には、ミキサ１６からの出力のビート信号の周波数がドップラ周波数となる。
【００２０】
アナログ回路１７に送られたビート信号は、Ａ／Ｄコンバータ１８によってディジタル信号に変換され、ＦＦＴ部１９に供給される。ＦＦＴ部１９はフーリエ解析処理によりビート信号の周波数スペクトラムをもとに振幅と位相の情報を計測する。この振幅と位相の情報は信号処理部１１へ送られる。
【００２１】
信号処理部１１は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等により構成されており、図２（ａ）に示されているように、位置情報算出部２１と、フィルタ部２２と、データ格納部２３と、位置情報出力部２４とを含んでいる。
【００２２】
位置情報算出部２１は、各中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）毎のＦＦＴ解析結果に基づいて中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）毎に先行車の位置情報（距離、相対速度、方位角度）を算出する。フィルタ部２２は、３つの中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）の電波による各位置情報について多数決判断を行う。フィルタ部２２による多数決判断の少ない方の位置情報を異常値と判断し排除し、真データ（正常データ）は、平均化されてデータ格納部２３に格納される共に、位置情報出力部２４より図２（ｂ）の如き液晶ディスプレイ等による表示器３１とスピーカ３２に出力される。
【００２３】
図３は、本発明による車載用電波レーダ装置における送信信号の一例を示している。送信信号は、中心周波数を中心に２種類の周波数ｆ１およびｆ２に変調した電波を放射し、障害物に反射して受信される２種類の電波の位相差から距離を測定する２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダにおいて、一定周期で中心周波数ＣＦ（ｆ１、ｆ２）をシフトしたものである。
中心周波数のシフトおよび２周波の変調は、信号処理部１１によって変調器１２を制御することにより行われる。この２周波ｆ１、ｆ２を１フレームとして信号処理を行い、数フレーム単位で中心周波数をＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…とシフトする。
【００２４】
図４はミキサ１６から得られるビート信号に対し高速フーリエ変換したスペクトラム波形を示している。中心周波数ＣＦ１において送信波ｆ１が先行車に反射して受信された場合、自車に対する先行車の相対速度がドップラ周波数ｆｄ１としてピーク（ターゲット情報）Ａのように得られる。
【００２５】
ドップラ周波数ｆｄ１から先行車の相対速度Ｒａｔｅを求める式は以下のように表される。
Ｒａｔｅ＝Ｃ（ｆｄ１／２ｆ１）
但し、Ｃ：光速
【００２６】
送信波ｆ１とｆ２それぞれのピークに関して位相差φを求めることで、先行車の相対距離Ｒａｎｇｅが以下のように算出される。
Ｒａｎｇｅ＝Ｃ・φ／４π・Δｆ
Δｆ＝ｆ１−ｆ２
上記の先行車の位置情報の算出方法は、ｆ１とｆ２の周波数幅を変えない限り、中心周波数の切替え（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）には依存しない。
【００２７】
ここで、図３に示されているように、ＣＦ２の送信周波数ｆ１で、有害電波Ｅによる電波障害を受けると、図４に示すスペクトラムのように、誤ったピーク（ターゲット情報）Ｂとして検出されたり、図５に示すスペクトラムのように、ノイズの上昇となり、結果として誤った先行車の位置情報を出力してしまうことが考えられる。
【００２８】
そこで、少なくとも３つ以上の中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）から得られる信号処理の結果を用いて多数決を行い、それぞれの信号処理結果に相違があると判断されるときは、少ない方の信号処理結果を異常と判断して排除する。その結果、誤った先行車の位置情報の出力を抑制することが可能となる。
この多数決判断のロジックと多数決判断による真データの取得ロジックのフローを図６を参照して説明する。
【００２９】
まず、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報（たとえば、距離値）と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。
しきい値以内であれば（ステップＳ１２肯定）、つぎに、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００３０】
しきい値以内であれば（ステップＳ１２肯定）、これは、電波障害が発生していない時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報の全ての真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１３）。
【００３１】
これに対し、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１２否定）、これは、中心周波数ＣＦ３に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１４）。
【００３２】
中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１１否定）、つぎに、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００３３】
しきい値以内であれば（ステップＳ１５肯定）、これは、中心周波数ＣＦ２に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１６）。
【００３４】
中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１５否定）、つぎに、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。
【００３５】
しきい値以内であれば（ステップＳ１７肯定）、これは、中心周波数ＣＦ１に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１６）。
【００３６】
中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分もしきい値以内でなければ（ステップＳ１７否定）、これは、電波障害の影響を受けていない真データを抽出できない時である。この場合には、警告出力を行い（ステップＳ１９）、レーダ検知が不可能（計測不能）であることを、表示器（計器パネル）３１で視覚表示および／またはスピーカ３２による音声出力で、ドライバに知らせ、ドライバへの注意喚起を行う。電波障害時の表示器３１の表示は、たとえば、図２（ｂ）に示されているように、レーダ表示部３１Ａに、×印３１Ｂを表示することにより行われる。
【００３７】
他の実施形態として、受信された反射波をミキサ１６でダウンコンバートした中間周波（ＩＦ）信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により、スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断して排除し、図６に示されている多数決判断による真データの取得ロジックフローと同様のフローで、真データの平均値を取得することができる。
【００３８】
スペクトラム波形の比較ロジックのフローを図７を参照して説明する。
まず、カウンタを０リセットする（ステップＳ２１）。つぎに、中心周波数ＣＦ１によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ２によるスペクトラムの所定周波数域（０〜４０Ｈｚ）における各周波数（たとえば、１Ｈｚ毎のサンプリング周波数）について信号強度の差分が予め設定されたしきい値以内であるか否かの判別を行う（ステップＳ２２）。しきい値以内であれば、カウンタをインクリメントする（ステップＳ２３）。この判別ステップＳ２２とカウンタインクリメントステップＳ２３は、０〜４０Ｈｚの周波数範囲で繰り返し行われる。
【００３９】
判別ステップＳ２２とカウンタインクリメントステップＳ２３が完了すると、カウンタ値が所定値、たとえば３０以上であるか、否かの判別を行う（ステップＳ２４）。カウンタ値が３０以上であれば（ステップＳ２４肯定）、同じスペクトラム波形と判断し（ステップＳ２５）、これに対し、カウンタ値が３０未満であれば（ステップＳ２４否定）、異なるスペクトラム波形と判断する（ステップＳ２６）。
このスペクトラム波形の比較は、同様に、中心周波数ＣＦ１によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ３によるペクトラム、中心周波数ＣＦ２によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ３によるペクトラムに関しても、同様に行われる。
【００４０】
次に、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式レーダに適用した実施形態について、図７を用いて説明する。図８（ａ）は、ＦＭＣＷ方式レーダの変調パターンを示し、図８（ｂ）は、送信電波と受信電波をミキサでダウンコンバートしたドプラ周波数を示している。
【００４１】
ＦＭＣＷ方式レーダで、上述の２周波ＣＷ方式レーダと異なるところは、周波数変調を図８（ａ）に示されているように、時間とともに直線的に変化（三角変調）させるところである。
ＦＭＣＷ方式レーダでは、三角波の上昇区間と下降区間を１フレームとして信号処理を行い、数フレームをごとに中心周波数をＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…とシフトさせる。
【００４２】
この変調方式において、送信信号と受信信号の間には、先行車までの電波の往復距離に相当する時間遅れと、相対速度によるドップラシフトが生じ、これらの周波数差（ドップラ周波数）は、三角波の上昇区間でｆｂ１、下降区間でｆｂ２となる。
これらのドップラ信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理が施されると、図９に示されているように、周波数領域の中で、信号ピークとして、先行車等のターゲットを抽出することができる。この際、ターゲットのピークが現れる周波数Ｆｂ１、Ｆｂ２は、ターゲットとの距離に比例する。すなわち、周波数０は、距離が０であることを示す。
【００４３】
ここで、ＣＦ２の送信周波数付近で、有害電波Ｅに電波障害を受けると、誤った周波数にピークＰｅが検出されたり、もしくは、正しいピークが得られないため、結果として誤った先行車の位置情報を出力してしまうことが考えられる。
そこで、少なくとも３つ以上の中心周波数から得られる信号処理の結果で多数決を行い、お互いの信号処理結果の中で相違があると判断されるときは少ない方の信号処理結果を異常と判断して排除する。この結果、２周波ＣＷ方式と同様に、誤った先行車の位置情報の出力を抑制することが可能となる。
【００４４】
次に、モノパルス方式レーダに適用した実施形態を図１０〜図１２を参照して説明する。図１０（ａ）は電波レーダ装置５０を装着した自車輌１００が先行車１０１に追従走行しているのを上方から見たものである。モノパルスレーダでは、図１０（ｂ）に示されているように、１つの送信アンテナＴｘに対して２つの受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２が設けられており、受信アンテナＲｘ１とＲｘ２で受信する反射波の信号強度の比から先行車の方位角度を計測する。
【００４５】
一般的に車載用電波レーダでは、電波の放射範囲において路面や側壁で反射するため、先行車１０１に対して最短の軌跡を経て受信される直接波と、路面や側壁に反射して受信される間接波が存在する。図１１に示されているように、ある距離Ｒａｎｇｅに存在する反射物Ｘから受信される反射波には、直接波Ｗｄに加え、路面に反射して受信される間接波Ｗｉｒがあり、直接波Ｗｄと間接波Ｗｉの合成において、それぞれの経路差（＝位相差）に依存して信号の減衰が生じる。
【００４６】
また、経路差（＝位相差）は距離の変化に加え、反射物の高さや送信する電波の周波数にも依存する。図１２は、ある周波数の送信波を用いた場合に、ある高さにある反射物の距離と減衰量の分布を示している。側壁に反射して受信される間接波においても、路面に反射して受信される間接波との間で減衰を生じて固有の減衰分布を持つことになる。
【００４７】
ここで、図１３に示されているように、電波レーダ装置５０を装着した自車輌１００が先行車１０１に追従して走行する場合では、先行車１０１からの直接波Ｗｄに加え、側壁等に反射して受信される間接波Ｗｉｓと路面に反射して受信される反射波が受信される。
通常、側壁からの間接波Ｗｉｓは、側壁で反射による減衰があるため、直接波ＥＷｄより受信強度が強くなることはまれである。このため、モノパルスレーダで方位角度を計測するとき、概ね、直接波Ｗｄによって正しい計測が行われる。
【００４８】
しかし、距離によっては側壁からの間接波Ｗｉｓより、直接波Ｗｄの信号の方が多く減衰し、結果として、車輌１０１Ｅのように誤った方位角度が計測されてしまうことがある。そこで、この場合も、少なくとも３つの異なる中心周波数で方位角度の計測を行うことで、まれにある周波数で直接波が大きく減衰したとしても、多数決の結果、相違のある信号処理結果を異常と判断して排除することが可能となる。
【００４９】
次に、他の実施形態として、２周波ＣＷレーダ装置に応用した例を、図１４を用いて説明する。このレーダ方式は既に述べたとおり、中心周波数を中心に２種類の周波数ｆ１と周波数ｆ２の電波を放射する変調方式である。
ここで、いずれかの送信周波数、たとえば、周波数ｆ２で有害電波により電波障害を受けた場合、図１４に示されているスペクトラムのように、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムの一部またはすべてにおいて波形の相違が生じる。この場合、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムとで、ターゲット情報となるピーク周波数が、Ｐ（ｆ１）とＰ（ｆ２）で異なっている。
【００５０】
そこで、ｆ１とｆ２のスペクトラム波形を比較し、相違があると判断されるときは異常と判断して、フェール信号を出力することができる。
この場合のスペクトラム波形の比較ロジックのフローを図１５を参照して説明する。まず、カウンタを０リセットする（ステップＳ３１）。つぎに、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムの所定周波数域（０〜４０Ｈｚ）における各周波数（たとえば、１Ｈｚ毎のサンプリング周波数）について信号強度の差分が予め設定されたしきい値以内であるか否かの判別を行う（ステップＳ３２）。
しきい値以内であれば、カウンタをインクリメントする（ステップＳ３３）。この判別ステップＳ３２とカウンタインクリメントステップＳ３３は、０〜４０Ｈｚの周波数範囲で繰り返し行われる。
【００５１】
判別ステップＳ３２とカウンタインクリメントステップＳ３３が完了すると、カウンタ値が所定値、たとえば３０以上であるか、否かの判別を行う（ステップＳ３４）。カウンタ値が３０以上であれば（ステップＳ２４肯定）、干渉なしと判断し（ステップＳ３５）、これに対し、カウンタ値が３０未満であれば（ステップＳ２４否定）、干渉ありと判断する（ステップＳ３６）。
【００５２】
以上、実施形態において説明したように、本発明による車載用電波レーダ装置では、自車前方へ中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振させる発振手段を備え、該発振手段で送信される複数の中心周波数毎に先行車の位置情報を算出し、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、他車輌のレーダ装置から送信された電波との干渉により矛盾する位置情報が算出された場合に、この結果を多数決により異常値と判断し排除することで、干渉による障害物の誤検知を防ぐことが可能となる。
【００５３】
またこの効果は、多数決判断に用いる判断基準には位置情報に限らず、受信された反射波をダウンコンバートしたＩＦ信号のスペクトラムの波形を比較することで誤検知の判断を行うことも可能である。
また、他車のレーダ波との干渉に限らず、自車のレーダ波が最短の軌跡とは別に、路面や路側壁等より反射して複数の軌跡を経由して受信される電波に干渉した場合においても、同様の多数決判定によって誤検知を防ぐことが可能となる。
さらに、２周波ＣＷ方式レーダでは、受信される２周波の受信スペクトラムを比較することで誤検知の判断を行うことが可能となる。
【００５４】
複数の中心周波数において干渉が発生し、上記いずれかの方法による誤検知の対策手段を用いたにもかかわらず、異常と判断される位置情報を排除することが困難と判断されるときには、ドライバにレーダによる障害物検知が不可能であると報告する表示手段で、注意を促すことが可能となる。
【００５５】
この結果、従来技術のような特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉による誤検知の防止を可能とする車載用レーダ装置を実現することができる。
尚、上述の実施形態では、特に７６ＧＨｚ帯に関して詳述したが、他の周波数帯においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による車載用レーダ装置によれば、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決判断を行うから、特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉を含む電波障害による誤検知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用レーダ装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明による車載用レーダ装置の信号処理部の一実施形態を示すブロック図、（ｂ）は表示器の実施形態を示す説明図である。
【図３】２周波ＣＷレーダにおいて一定周期で中心周波数をシフトしたときの送信信号放射パターンである。
【図４】送信信号が電波障害を受けた場合の受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形の一例を示す波形図である。
【図５】送信信号が電波障害を受けた場合の受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形の一例を示す波形図である。
【図６】本発明の一つの実施形態における多数決判断のロジックと多数決判断による真データの取得ロジックのフローチャートである。
【図７】本発明の一つの実施形態におけるスペクトラム波形の比較ロジックのフローチャートである。
【図８】（ａ）はＦＭＣＷでの一定周期で中心周波数をシフトした時の送信信号パターンを示す波形図、（ｂ）はそれのドップラ周波数特性を示す図である。
【図９】電波障害が発生したときの受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形を示す波形図である。
【図１０】（ａ）はモノパルスレーダ装置にて先行車の方位角度を計測する手段を説明する図、（ｂ）モノパルスレーダ装置を示す図である。
【図１１】障害物からの反射波が複数の経路を経て受信されるケースの電波の軌跡を示す図である。
【図１２】２つの経路を経て受信される反射波の干渉により、障害物の距離に対して受信信号電力が変化することを示すグラフである。
【図１３】多重反射により先行車位置を誤って検出した場合の走行パターンを示す図である。
【図１４】２周波ＣＷのｆ１とｆ２の周波数間で、電波障害により受信信号に相違が生じた場合のスペクトラム波形を示す波形図である。
【図１５】２周波ＣＷにおけるスペクトラム波形の比較ロジックのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車載用レーダ装置
１１ 信号処理部
１２ 変調器
１３ 発振器
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ ミキサ
１７ アナログ回路部
１８ Ａ／Ｄコンバータ
１９ ＦＦＴ部
２１ 位置情報算出部
２２ フィルタ部
２３ データ格納部
２４ 位置情報出力部
３１ 表示器
３２ スピーカ
５０ 電波レーダ装置
１００ 自車輌
１０１ 先行車
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用電波レーダ装置及びその信号処理方法に関し、特に、先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置及びその信号処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車等で使用される車載用電波レーダの適用周波数に７６ＧＨｚ帯が割当てられており、７６ＧＨｚから７７ＧＨｚまで１ＧＨｚの範囲内で使用することが義務付けられている。
【０００３】
電波レーダ装置では、自車の電波レーダとまったく同じ周波数を使用する他の電波レーダ（例えば対向車）が伝搬範囲内に居合せると、干渉を起こし、先行車の位置検出を正確に行えなくなる可能性がある。
この対策として、例えば特開平４−２３６３８８公報に示されているように、電波レーダ装置から放射されるレーダ波にＩＤ信号を重畳し、ＩＤ信号を判断基準として、受信したレーダ波が自車と同一周波数の他車レーダ波であるか否かを判断し、受信レーダ波が自車と同一周波数の他車レーダ波である場合には、自車レーダ波の周波数を変更することで誤検知を防止する技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術では、放射するレーダ波にＩＤ信号を重畳するためのＩＤ信号発振器に加え、受信波を復調した後にＩＤ信号が自車のものかを判断するＩＤ信号判断部が必要となり、結果的に、レーダ装置のコストアップにつながる。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉を含む電波障害による誤検知を防止する車載用レーダ装置およびそれの信号処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、前記発振手段で送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出する信号処理手段とを備えている。この信号処理手段は、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除する。
【０００７】
この発明による車載用レーダ装置によれば、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、他車輌のレーダ装置から送信された電波との干渉により矛盾する位置情報が算出された場合に、この結果を多数決により異常値と判断し排除するから、干渉による障害物の誤検知を防ぐことができる。
【０００８】
また、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、受信された少なくとも３つ以上の中心周波数による反射波を各々ミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除する信号処理手段と備えている。
【０００９】
この発明による車載用レーダ装置によれば、受信された反射波をダウンコンバートしたＩＦ信号のスペクトラムの波形を比較することで、誤検知の判断を行うことができる。
【００１０】
この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式のものと、時間とともに所定パターンで変化する周波数変調を行うＦＭＣＷレーダ方式のものの、何れにも適用できる。
【００１１】
また、この発明による車載用レーダ装置は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置において、該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断する信号処理手段を備えている。
【００１２】
この発明による車載用レーダ装置によれば、受信される２周波の受信スペクトラムを比較することで、誤検知の判断を行うことができる。
【００１３】
また、この発明による車載用レーダ装置は、複数の中心周波数において干渉が発生し、全て異常と判断される場合には、ドライバにレーダによる障害物検知が不可能であることを報告する手段を備えている。ドライバへの注意喚起には視覚表示を行う表示器および／または音声出力を行うスピーカを用いることができる。
【００１４】
また、上述の目的を達成するために、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出し、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除する。
【００１５】
また、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、受信された反射波をミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除する。
【００１６】
また、この発明による車載用電波レーダ装置の信号処理方法は、自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の車載用レーダ装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明による車載用電波レーダ装置の一つの実施形態を示している。車載用電波レーダ装置は、信号処理部１１、変調器１２、発振器１３、送信アンテナ１４、受信アンテナ１５、ミキサ１６、アナログ回路部１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部１９を有する。
【００１８】
発振器１３は、変調器１２からの変調信号を受け、送信アンテナ１４から変調を伴う高周波信号（電波）を放射する。発振器１３は、高周波信号として７６ＧＨｚ帯のミリ波を発振し、送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振できる。この実施形態では、発振器１３は、異なる３つ以上の中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）の電波を繰り返し発振する。
【００１９】
車輌や障害物等のターゲットから反射されて返ってくる電波信号は、受信アンテナ１５で受信され、ミキサ１６によって周波数変換を施される。ミキサ１６には発振器１３の出力信号の一部が方向性結合器２０を介して供給されており、発振器１３からの信号と、受信信号とのミキシングによって発生するビート信号がアナログ回路１７へ送られる。ここで、ドップラ周波数を利用して相対速度や距離が計測される。直接ベースバンドに変換するホモダイン方式の受信系の場合には、ミキサ１６からの出力のビート信号の周波数がドップラ周波数となる。
【００２０】
アナログ回路１７に送られたビート信号は、Ａ／Ｄコンバータ１８によってディジタル信号に変換され、ＦＦＴ部１９に供給される。ＦＦＴ部１９はフーリエ解析処理によりビート信号の周波数スペクトラムをもとに振幅と位相の情報を計測する。この振幅と位相の情報は信号処理部１１へ送られる。
【００２１】
信号処理部１１は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等により構成されており、図２（ａ）に示されているように、位置情報算出部２１と、フィルタ部２２と、データ格納部２３と、位置情報出力部２４とを含んでいる。
【００２２】
位置情報算出部２１は、各中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）毎のＦＦＴ解析結果に基づいて中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）毎に先行車の位置情報（距離、相対速度、方位角度）を算出する。フィルタ部２２は、３つの中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）の電波による各位置情報について多数決判断を行う。フィルタ部２２による多数決判断の少ない方の位置情報を異常値と判断し排除し、真データ（正常データ）は、平均化されてデータ格納部２３に格納される共に、位置情報出力部２４より図２（ｂ）の如き液晶ディスプレイ等による表示器３１とスピーカ３２に出力される。
【００２３】
図３は、本発明による車載用電波レーダ装置における送信信号の一例を示している。送信信号は、中心周波数を中心に２種類の周波数ｆ１およびｆ２に変調した電波を放射し、障害物に反射して受信される２種類の電波の位相差から距離を測定する２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダにおいて、一定周期で中心周波数ＣＦ（ｆ１、ｆ２）をシフトしたものである。
中心周波数のシフトおよび２周波の変調は、信号処理部１１によって変調器１２を制御することにより行われる。この２周波ｆ１、ｆ２を１フレームとして信号処理を行い、数フレーム単位で中心周波数をＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…とシフトする。
【００２４】
図４はミキサ１６から得られるビート信号に対し高速フーリエ変換したスペクトラム波形を示している。中心周波数ＣＦ１において送信波ｆ１が先行車に反射して受信された場合、自車に対する先行車の相対速度がドップラ周波数ｆｄ１としてピーク（ターゲット情報）Ａのように得られる。
【００２５】
ドップラ周波数ｆｄ１から先行車の相対速度Ｒａｔｅを求める式は以下のように表される。
Ｒａｔｅ＝Ｃ（ｆｄ１／２ｆ１）
但し、Ｃ：光速
【００２６】
送信波ｆ１とｆ２それぞれのピークに関して位相差φを求めることで、先行車の相対距離Ｒａｎｇｅが以下のように算出される。
Ｒａｎｇｅ＝Ｃ・φ／４π・Δｆ
Δｆ＝ｆ１−ｆ２
上記の先行車の位置情報の算出方法は、ｆ１とｆ２の周波数幅を変えない限り、中心周波数の切替え（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）には依存しない。
【００２７】
ここで、図３に示されているように、ＣＦ２の送信周波数ｆ１で、有害電波Ｅによる電波障害を受けると、図４に示すスペクトラムのように、誤ったピーク（ターゲット情報）Ｂとして検出されたり、図５に示すスペクトラムのように、ノイズの上昇となり、結果として誤った先行車の位置情報を出力してしまうことが考えられる。
【００２８】
そこで、少なくとも３つ以上の中心周波数（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…）から得られる信号処理の結果を用いて多数決を行い、それぞれの信号処理結果に相違があると判断されるときは、少ない方の信号処理結果を異常と判断して排除する。その結果、誤った先行車の位置情報の出力を抑制することが可能となる。
この多数決判断のロジックと多数決判断による真データの取得ロジックのフローを図６を参照して説明する。
【００２９】
まず、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報（たとえば、距離値）と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。
しきい値以内であれば（ステップＳ１２肯定）、つぎに、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００３０】
しきい値以内であれば（ステップＳ１２肯定）、これは、電波障害が発生していない時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報の全ての真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１３）。
【００３１】
これに対し、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１２否定）、これは、中心周波数ＣＦ３に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１４）。
【００３２】
中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１１否定）、つぎに、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００３３】
しきい値以内であれば（ステップＳ１５肯定）、これは、中心周波数ＣＦ２に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１６）。
【００３４】
中心周波数ＣＦ１による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分がしきい値以内でなければ（ステップＳ１５否定）、つぎに、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分（偏差）が予め設定されているしきい値以内であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。
【００３５】
しきい値以内であれば（ステップＳ１７肯定）、これは、中心周波数ＣＦ１に関して電波障害が発生した時である。この場合には、中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報を真データとして平均値演算を行う（ステップＳ１６）。
【００３６】
中心周波数ＣＦ２による信号より演算された位置情報と中心周波数ＣＦ３による信号より演算された位置情報との差分もしきい値以内でなければ（ステップＳ１７否定）、これは、電波障害の影響を受けていない真データを抽出できない時である。この場合には、警告出力を行い（ステップＳ１９）、レーダ検知が不可能（計測不能）であることを、表示器（計器パネル）３１で視覚表示および／またはスピーカ３２による音声出力で、ドライバに知らせ、ドライバへの注意喚起を行う。電波障害時の表示器３１の表示は、たとえば、図２（ｂ）に示されているように、レーダ表示部３１Ａに、×印３１Ｂを表示することにより行われる。
【００３７】
他の実施形態として、受信された反射波をミキサ１６でダウンコンバートした中間周波（ＩＦ）信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により、スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断して排除し、図６に示されている多数決判断による真データの取得ロジックフローと同様のフローで、真データの平均値を取得することができる。
【００３８】
スペクトラム波形の比較ロジックのフローを図７を参照して説明する。
まず、カウンタを０リセットする（ステップＳ２１）。つぎに、中心周波数ＣＦ１によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ２によるスペクトラムの所定周波数域（０〜４０Ｈｚ）における各周波数（たとえば、１Ｈｚ毎のサンプリング周波数）について信号強度の差分が予め設定されたしきい値以内であるか否かの判別を行う（ステップＳ２２）。しきい値以内であれば、カウンタをインクリメントする（ステップＳ２３）。この判別ステップＳ２２とカウンタインクリメントステップＳ２３は、０〜４０Ｈｚの周波数範囲で繰り返し行われる。
【００３９】
判別ステップＳ２２とカウンタインクリメントステップＳ２３が完了すると、カウンタ値が所定値、たとえば３０以上であるか、否かの判別を行う（ステップＳ２４）。カウンタ値が３０以上であれば（ステップＳ２４肯定）、同じスペクトラム波形と判断し（ステップＳ２５）、これに対し、カウンタ値が３０未満であれば（ステップＳ２４否定）、異なるスペクトラム波形と判断する（ステップＳ２６）。
このスペクトラム波形の比較は、同様に、中心周波数ＣＦ１によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ３によるペクトラム、中心周波数ＣＦ２によるスペクトラムと中心周波数ＣＦ３によるペクトラムに関しても、同様に行われる。
【００４０】
次に、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式レーダに適用した実施形態について、図７を用いて説明する。図８（ａ）は、ＦＭＣＷ方式レーダの変調パターンを示し、図８（ｂ）は、送信電波と受信電波をミキサでダウンコンバートしたドプラ周波数を示している。
【００４１】
ＦＭＣＷ方式レーダで、上述の２周波ＣＷ方式レーダと異なるところは、周波数変調を図８（ａ）に示されているように、時間とともに直線的に変化（三角変調）させるところである。
ＦＭＣＷ方式レーダでは、三角波の上昇区間と下降区間を１フレームとして信号処理を行い、数フレームをごとに中心周波数をＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３…とシフトさせる。
【００４２】
この変調方式において、送信信号と受信信号の間には、先行車までの電波の往復距離に相当する時間遅れと、相対速度によるドップラシフトが生じ、これらの周波数差（ドップラ周波数）は、三角波の上昇区間でｆｂ１、下降区間でｆｂ２となる。
これらのドップラ信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理が施されると、図９に示されているように、周波数領域の中で、信号ピークとして、先行車等のターゲットを抽出することができる。この際、ターゲットのピークが現れる周波数Ｆｂ１、Ｆｂ２は、ターゲットとの距離に比例する。すなわち、周波数０は、距離が０であることを示す。
【００４３】
ここで、ＣＦ２の送信周波数付近で、有害電波Ｅに電波障害を受けると、誤った周波数にピークＰｅが検出されたり、もしくは、正しいピークが得られないため、結果として誤った先行車の位置情報を出力してしまうことが考えられる。
そこで、少なくとも３つ以上の中心周波数から得られる信号処理の結果で多数決を行い、お互いの信号処理結果の中で相違があると判断されるときは少ない方の信号処理結果を異常と判断して排除する。この結果、２周波ＣＷ方式と同様に、誤った先行車の位置情報の出力を抑制することが可能となる。
【００４４】
次に、モノパルス方式レーダに適用した実施形態を図１０〜図１２を参照して説明する。図１０（ａ）は電波レーダ装置５０を装着した自車輌１００が先行車１０１に追従走行しているのを上方から見たものである。モノパルスレーダでは、図１０（ｂ）に示されているように、１つの送信アンテナＴｘに対して２つの受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２が設けられており、受信アンテナＲｘ１とＲｘ２で受信する反射波の信号強度の比から先行車の方位角度を計測する。
【００４５】
一般的に車載用電波レーダでは、電波の放射範囲において路面や側壁で反射するため、先行車１０１に対して最短の軌跡を経て受信される直接波と、路面や側壁に反射して受信される間接波が存在する。図１１に示されているように、ある距離Ｒａｎｇｅに存在する反射物Ｘから受信される反射波には、直接波Ｗｄに加え、路面に反射して受信される間接波Ｗｉｒがあり、直接波Ｗｄと間接波Ｗｉの合成において、それぞれの経路差（＝位相差）に依存して信号の減衰が生じる。
【００４６】
また、経路差（＝位相差）は距離の変化に加え、反射物の高さや送信する電波の周波数にも依存する。図１２は、ある周波数の送信波を用いた場合に、ある高さにある反射物の距離と減衰量の分布を示している。側壁に反射して受信される間接波においても、路面に反射して受信される間接波との間で減衰を生じて固有の減衰分布を持つことになる。
【００４７】
ここで、図１３に示されているように、電波レーダ装置５０を装着した自車輌１００が先行車１０１に追従して走行する場合では、先行車１０１からの直接波Ｗｄに加え、側壁等に反射して受信される間接波Ｗｉｓと路面に反射して受信される反射波が受信される。
通常、側壁からの間接波Ｗｉｓは、側壁で反射による減衰があるため、直接波ＥＷｄより受信強度が強くなることはまれである。このため、モノパルスレーダで方位角度を計測するとき、概ね、直接波Ｗｄによって正しい計測が行われる。
【００４８】
しかし、距離によっては側壁からの間接波Ｗｉｓより、直接波Ｗｄの信号の方が多く減衰し、結果として、車輌１０１Ｅのように誤った方位角度が計測されてしまうことがある。そこで、この場合も、少なくとも３つの異なる中心周波数で方位角度の計測を行うことで、まれにある周波数で直接波が大きく減衰したとしても、多数決の結果、相違のある信号処理結果を異常と判断して排除することが可能となる。
【００４９】
次に、他の実施形態として、２周波ＣＷレーダ装置に応用した例を、図１４を用いて説明する。このレーダ方式は既に述べたとおり、中心周波数を中心に２種類の周波数ｆ１と周波数ｆ２の電波を放射する変調方式である。
ここで、いずれかの送信周波数、たとえば、周波数ｆ２で有害電波により電波障害を受けた場合、図１４に示されているスペクトラムのように、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムの一部またはすべてにおいて波形の相違が生じる。この場合、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムとで、ターゲット情報となるピーク周波数が、Ｐ（ｆ１）とＰ（ｆ２）で異なっている。
【００５０】
そこで、ｆ１とｆ２のスペクトラム波形を比較し、相違があると判断されるときは異常と判断して、フェール信号を出力することができる。
この場合のスペクトラム波形の比較ロジックのフローを図１５を参照して説明する。まず、カウンタを０リセットする（ステップＳ３１）。つぎに、周波数ｆ１によるスペクトラムと周波数ｆ２によるスペクトラムの所定周波数域（０〜４０Ｈｚ）における各周波数（たとえば、１Ｈｚ毎のサンプリング周波数）について信号強度の差分が予め設定されたしきい値以内であるか否かの判別を行う（ステップＳ３２）。
しきい値以内であれば、カウンタをインクリメントする（ステップＳ３３）。この判別ステップＳ３２とカウンタインクリメントステップＳ３３は、０〜４０Ｈｚの周波数範囲で繰り返し行われる。
【００５１】
判別ステップＳ３２とカウンタインクリメントステップＳ３３が完了すると、カウンタ値が所定値、たとえば３０以上であるか、否かの判別を行う（ステップＳ３４）。カウンタ値が３０以上であれば（ステップＳ２４肯定）、干渉なしと判断し（ステップＳ３５）、これに対し、カウンタ値が３０未満であれば（ステップＳ２４否定）、干渉ありと判断する（ステップＳ３６）。
【００５２】
以上、実施形態において説明したように、本発明による車載用電波レーダ装置では、自車前方へ中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振させる発振手段を備え、該発振手段で送信される複数の中心周波数毎に先行車の位置情報を算出し、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、他車輌のレーダ装置から送信された電波との干渉により矛盾する位置情報が算出された場合に、この結果を多数決により異常値と判断し排除することで、干渉による障害物の誤検知を防ぐことが可能となる。
【００５３】
またこの効果は、多数決判断に用いる判断基準には位置情報に限らず、受信された反射波をダウンコンバートしたＩＦ信号のスペクトラムの波形を比較することで誤検知の判断を行うことも可能である。
また、他車のレーダ波との干渉に限らず、自車のレーダ波が最短の軌跡とは別に、路面や路側壁等より反射して複数の軌跡を経由して受信される電波に干渉した場合においても、同様の多数決判定によって誤検知を防ぐことが可能となる。
さらに、２周波ＣＷ方式レーダでは、受信される２周波の受信スペクトラムを比較することで誤検知の判断を行うことが可能となる。
【００５４】
複数の中心周波数において干渉が発生し、上記いずれかの方法による誤検知の対策手段を用いたにもかかわらず、異常と判断される位置情報を排除することが困難と判断されるときには、ドライバにレーダによる障害物検知が不可能であると報告する表示手段で、注意を促すことが可能となる。
【００５５】
この結果、従来技術のような特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉による誤検知の防止を可能とする車載用レーダ装置を実現することができる。
尚、上述の実施形態では、特に７６ＧＨｚ帯に関して詳述したが、他の周波数帯においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による車載用レーダ装置によれば、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決判断を行うから、特別な回路や判断部を必要とせず、コストアップなしに干渉を含む電波障害による誤検知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用レーダ装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明による車載用レーダ装置の信号処理部の一実施形態を示すブロック図、（ｂ）は表示器の実施形態を示す説明図である。
【図３】２周波ＣＷレーダにおいて一定周期で中心周波数をシフトしたときの送信信号放射パターンである。
【図４】送信信号が電波障害を受けた場合の受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形の一例を示す波形図である。
【図５】送信信号が電波障害を受けた場合の受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形の一例を示す波形図である。
【図６】本発明の一つの実施形態における多数決判断のロジックと多数決判断による真データの取得ロジックのフローチャートである。
【図７】本発明の一つの実施形態におけるスペクトラム波形の比較ロジックのフローチャートである。
【図８】（ａ）はＦＭＣＷでの一定周期で中心周波数をシフトした時の送信信号パターンを示す波形図、（ｂ）はそれのドップラ周波数特性を示す図である。
【図９】電波障害が発生したときの受信信号をダウンコンバートしたスペクトラム波形を示す波形図である。
【図１０】（ａ）はモノパルスレーダ装置にて先行車の方位角度を計測する手段を説明する図、（ｂ）モノパルスレーダ装置を示す図である。
【図１１】障害物からの反射波が複数の経路を経て受信されるケースの電波の軌跡を示す図である。
【図１２】２つの経路を経て受信される反射波の干渉により、障害物の距離に対して受信信号電力が変化することを示すグラフである。
【図１３】多重反射により先行車位置を誤って検出した場合の走行パターンを示す図である。
【図１４】２周波ＣＷのｆ１とｆ２の周波数間で、電波障害により受信信号に相違が生じた場合のスペクトラム波形を示す波形図である。
【図１５】２周波ＣＷにおけるスペクトラム波形の比較ロジックのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車載用レーダ装置
１１ 信号処理部
１２ 変調器
１３ 発振器
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ ミキサ
１７ アナログ回路部
１８ Ａ／Ｄコンバータ
１９ ＦＦＴ部
２１ 位置情報算出部
２２ フィルタ部
２３ データ格納部
２４ 位置情報出力部
３１ 表示器
３２ スピーカ
５０ 電波レーダ装置
１００ 自車輌
１０１ 先行車
Claims (10)
- 自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、
送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、
前記発振手段で送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出する信号処理手段と、を備え、
前記信号処理手段は、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除することを特徴とする車載用電波レーダ装置。 - 自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置において、
送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振する発振手段と、
受信された少なくとも３つ以上の中心周波数による反射波を各々ミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除する信号処理手段と、
を備えていることを特徴とする車載用電波レーダ装置。 - 自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用電波レーダ装置。
- 時間とともに所定パターンで変化する周波数変調を行うＦＭＣＷレーダであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用電波レーダ装置。
- 自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置において、
該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断する信号処理手段を備えていることを特徴とする車載用電波レーダ装置。 - 複数の中心周波数において干渉が発生し、全て異常と判断される場合には、ドライバにレーダによる障害物検知が不可能であることを報告する手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車載用電波レーダ装置。
- ドライバへの注意喚起には視覚表示を行う表示器および／または音声出力を行うスピーカを用いることを特徴とする請求項６に記載の車載用電波レーダ装置。
- 自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、
送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、送信される複数の中心周波数毎に、先行車の位置情報を算出し、少なくとも３つ以上の中心周波数で算出された位置情報の中で多数決を行い、何らかの電波障害により矛盾する位置情報が算出された場合に、多数決の結果、少ない方の位置情報を異常値と判断し排除することを特徴とする車載用電波レーダ装置の信号処理方法。 - 自車前方へある周波数を中心に変調した電波を送信アンテナから放射し、先行車等からの反射波を受信アンテナで受信して、少なくとも先行車の自車輌に対する相対位置を検出する車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、
送信する電波の中心周波数を一定時間毎に異なる周波数に切替えて発振し、受信された反射波をミキサでダウンコンバートした中間周波信号からスペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断し排除することを特徴とする車載用電波レーダ装置の信号処理方法。 - 自車前方へ異なる２つの周波数を交互に放射し、先行車からの反射波を受信アンテナで受信して、該先行車の相対距離情報を２つの周波数の位相差から算出する２周波ＣＷレーダ方式の車載用電波レーダ装置の信号処理方法において、
該レーダ装置で受信される２周波の受信スペクトラムを算出し、何らかの電波障害により該スペクトラムの一部またはそのすべてが異なる波形と判断されたときに、それを異常と判断することを特徴とする車載用電波レーダ装置の信号処理方法。
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