JP3853642B2 - Automotive radar equipment - Google Patents

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JP3853642B2
JP3853642B2 JP2001357943A JP2001357943A JP3853642B2 JP 3853642 B2 JP3853642 B2 JP 3853642B2 JP 2001357943 A JP2001357943 A JP 2001357943A JP 2001357943 A JP2001357943 A JP 2001357943A JP 3853642 B2 JP3853642 B2 JP 3853642B2
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雅 三本
貴彦 藤坂
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三菱電機株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車間距離などを計測する自動車用レーダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両などに搭載されるレーダ装置は、他車との車間距離や相対速度を計測し、他車との衝突防止などのために利用されている。
【0003】
他車との衝突防止などに利用されるレーダ措置は、周波数変調連続波(FMCW:Frequency Modulated Continuous Wave)を多く利用している。
【0004】
このような従来のレーダ装置は、「Introduction to Radar Systems M.I.SKOLNIK,McGRAW−HILL BOOK COMPANY,INC.(1962)」や「RADAR HANDBOOK M.I.SKOLNIK,McGRAW−HILL BOOK COMPANY,INC.(1970)」に記載されている。
【0005】
図8は、送受信信号およびビート信号の時間と周波数の関係を示すタイミングチャートである。
【0006】
図8において、周波数変調幅を「B」、周波数変調時間を「T」、時間につれて周波数が高くなる変調期間(アップフェーズ)におけるビート信号の周波数(ビート周波数)を「U」、時間につれて周波数が低くなる変調期間(ダウンフェーズ)におけるビート信号の周波数を「D」で示す。
【0007】
送受信アンテナから放射された送信信号81と、物体に反射して送受信アンテナで受信する受信信号(反射信号)82とは、送信から受信までの時間だけ波形が少しずれている。
【0008】
また、アップフェーズとダウンフェーズとにおいて、送信信号と受信信号との周波数の差を示すビート信号83の周波数は、以下の式(1)と式(2)とで表される。
【0009】
【数1】
【0010】
なお、式(1)と式(2)とにおいて、cは光速、λは電波の波長、rは目標物体までの相対距離、vは目標物体との相対速度を示す。
【0011】
式(1)と式(2)との関係から、アップフェーズとダウンフェーズにおけるビート周波数U,Dの和と差について、以下の式(3)と式(4)の関係が成立する。
【0012】
【数2】
【0013】
さらに、和と差の関係から目標物体までの距離rと目標物体との相対速度vとを算出することができる。
【0014】
【数3】
【0015】
この他にも、例えば、特開平10−48322や特開平10−282229においては、送受信アンテナを保護するレドームに付着した泥や雪などの汚れの検知について記載されている。
【0016】
レドームに汚れが付着していると、送受信アンテナから放射された送信信号は、レドームの外へ放射されずにレドームに反射し、相対速度が0、距離も非常に小さい目標と同様な受信信号が得られる。このとき、式(1)と式(2)の関係から、周波数の低いビート信号が発生する。
【0017】
このような従来装置は、このような状態で発生する周波数の低いビート信号を利用して、レドームの汚れの付着を検知し、目標物体の計測性能の劣化を防いでいた。
【0018】
図9は、例えば、特開平10−282229号公報に記載された従来のレーダ装置を示すブロック図である。
【0019】
図9において、レーダ装置は、制御手段1と、送信信号生成手段2と、分配回路3と、送受信手段4と、ミクサ5と、周波数分析手段6と、距離・速度測定手段7と、低域通過フィルタ11と、汚れ判定手段12とを備えている。
【0020】
また、送信手段4は、サーキュレータ41と、送受信アンテナ42と、送受信アンテナ42を保護しているレドーム43とを備えている。
【0021】
この従来装置は、送受信アンテナ42より送信信号を発生させ、目標物体などから反射された受信信号を周波数分析手段6で分析して、ビート周波数を求め、距離・速度測定手段7で目標物体との相対速度や目標物体までの距離を算出している。
【0022】
一方、低域通過フィルタ11でビート信号に含まれる低い周波数成分の電力値を抽出し、汚れ判定手段12で電力値と所定の基準値とを比較して、レドームに付着した汚れを検知している。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように、構成しているハードウェアはそれぞれ特性にバラツキがあり、レドームの検知に利用している基準値を、他のレーダ装置においても設定したり、同じ方法で基準値の設定をすると、検知性能にバラツキが現れるという問題点があった。
【0024】
また、このレーダ装置は、温度や装置の経年などによってもハードウェアの特性に変化があって、検知性能にも影響があるという問題があった。
【0025】
さらに、このレーダ装置は、目標物体によっては、ビート周波数が非常に低い値となり、本来の目標物体であってもレドームの汚れと判断してしまうという問題があった。
【0026】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、低周波数成分に限らない周波数成分の電力値を利用して、レドームに付着した汚れを検知することのできる自動車用レーダ装置を得ることを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動車用レーダ装置は、車両に搭載された送受信アンテナを有し、所定タイミング毎に、送受信アンテナから送信信号を放射して目標物体に照射し、目標物体からの反射信号を受信して、所定タイミングでの目標物体までの距離および目標物体との相対速度を算出する自動車用レーダ装置において、送受信アンテナを保護するレドームと、送受信アンテナを第1および第2の方位に動作させるアンテナ駆動手段と、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および第2のビート信号の差分スペクトルを算出する異方向スペクトル処理手段と、差分スペクトルに基づいてレドームの汚れを検知する汚れ検知手段とを備えたものである。
【0028】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置は、第1の方位は、車両の正面に対して左方向に設定され、第2の方位は、車両の正面方向に設定され、アンテナ駆動手段は、送受信アンテナを第1の方位に続いて第2の方位に動作させるものである。
【0029】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、所定タイミング毎の差分スペクトルの平均値を算出し、平均値が所定のしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れを検知するものである。
【0030】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、差分スペクトルの平均値を複数回算出し、複数回の平均値に基づく複数回の判定結果からレドームの汚れの付着を判定するものである。
【0031】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、平均値としきい値との比較を第1の所定回数だけ実行し、第1の所定回数以下の第2の所定回数以上の判定結果が、平均値がしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れの付着を判定するものである。
【0032】
さらに、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、第1の所定回数によるすべての判定結果が、平均値がしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れの付着を判定するものである。
【0033】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。図1はこの発明の実施の形態1を示すブロック構成図である。
【0034】
図1において、自動車用レーダ装置は、制御手段1と、送信信号生成手段2と、分配回路3と、送受信手段4と、ミクサ5と、周波数分析手段6と、距離・速度測定手段7と、異方向スペクトル処理手段8と、汚れ検知手段9と、アンテナ駆動手段10とから構成されている。
【0035】
また、送信信号生成手段2は、電圧発生回路21と、電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)22とを備えている。
【0036】
また、送受信手段4は、サーキュレータ41と、送受信アンテナ42と、レドーム43とを備えている。
【0037】
さらに、周波数分析手段6は、帯域通過フィルタ61と、アナログ・デジタル変換器62と、メモリ63と、演算回路64とを備えている。
【0038】
次に、図1とともに、図2〜図3を参照しながら、この発明の実施の形態1による動作について説明する。図2はこの発明の実施の形態1による動作を示す説明図である。図3はこの発明の実施の形態1による動作を示すフローチャートである。
【0039】
図1において、送信信号生成手段2は、制御手段1の制御により動作し、送信信号が生成される。
【0040】
一方、アンテナ駆動部10は、制御手段1の制御により、送受信アンテナ42を左右に動かして、送受信アンテナ42の方位θpを決定する。例えば、図2において、車両に搭載されている自動車用レーダ装置の送受信アンテナ42の方位θpを「−θ」の方位とする。
【0041】
送受信アンテナ42の方位θpが決定すると、送信信号の一方は、送受信アンテナ42から外部へ放射される。放射された送信信号は目標物体を照射し、反射された受信信号(反射信号成分)は、送受信アンテナ42で受信されて自動車用レーダ装置に取り込まれる。
【0042】
また同様に、アンテナ駆動手段10で方位θq(θq≠θp)に送受信アンテナ42を向かせて送信信号を放射して、目標物体を反射した受信信号を取り込む。例えば、図2において、送受信アンテナの方位θqを「0」(正面)の方位とする。
【0043】
自動車用レーダ装置に取り込まれた受信信号と分配回路3からの他方の送信信号とは、ミクサ5において目標物体までの距離成分と目標物体との相対速度成分とを含むビート信号を生成する。
【0044】
生成されたビート信号は、帯域通過フィルタを通過し、デジタルに変換されてメモリ63に記憶される。さらに、演算回路64で周波数スペクトルSP(f)を算出し、スペクトルの電力値に関して最大ピーク検出を行うなどして、ビート周波数U,Dを求める。このビート周波数U,Dを距離・速度測定手段7へ入力し、周波数スペクトルSP(f)を異方向スペクトル処理手段8に入力させる。
【0045】
距離・速度測定手段7は、ビート周波数U,Dを用いて、式(5)と式(6)とにより目標物体までの距離および目標物体との相対速度を算出する。
【0046】
一方、異方向スペクトル処理手段8は、周波数分析手段6から方位θp、θqにおける周波数スペクトルSPθ p(f)、SPθ q(f)と、アンテナ駆動手段10から送信信号を送信した送受信アンテナ42の方位θp、θqを示す方位信号とを入力する。
【0047】
また、異方向スペクトル処理手段8は、方位θpにおける周波数スペクトルSPθ p(f)と、方位θqにおける周波数スペクトルSPθ q(f)との差分(差分スペクトル)DSpq(f)を算出する。
【0048】
汚れ検知手段9は、差分スペクトルDSpq(f)に基づいて、レドームの汚れの付着の判定を行う。
【0049】
図3において、差分スペクトルDSpq(f)の平均値Apqを算出する(ステップS301)。算出式は、以下の式(7)とする。
【0050】
【数4】
【0051】
次に、平均値Apqと、所定のしきい値Taとに基づいて、レドームの汚れ付着の判定を行う(ステップS302)。
【0052】
平均値Apq≧しきい値Taの場合(すなわち、YES)、付着なしと判定し、Apq<しきい値Taの場合(すなわち、NO)、付着ありと判定する。
【0053】
次に、この判定方法について、さらに詳細に説明する。この実施の形態1のように、一方の方位θpを図2における「−θ」の方位(送受信アンテナ42が向けられる最も左の方位)、他方の方位θqを「0」の方位(正面の方位)に設定すると、レドームの汚れと差分スペクトルの平均値Apqとには、図4〜図6に示すような特性がある。図4〜図6はこの発明の実施の形態1を示す説明図である。
【0054】
図2において、日本などの左車線の道路の場合、方位θp(左)には、側壁、ガードレールおよび柱などの構造物が存在する頻度が多い。したがって、レドームに汚れが付着していなければ、図4において、受信信号から算出した周波数スペクトルには、構造物からの反射に対応するピークが現れる。
【0055】
また、図2において、方位θq(正面)に車両(前方の走行車)が存在すれば、図4において、受信信号から算出した周波数スペクトルには、その車両に対応するピークが現れる。
【0056】
また、図2において、方位θq(正面)に車両が存在しなければ、図5において、周波数スペクトルには特にピークは現れない。
【0057】
一方、レドームに汚れが付着している場合、送信信号はほとんどレドームで反射するので、送受信アンテナ42の方位を変えてもほぼ同様な周波数スペクトルとなる。
【0058】
したがって、方位θp(左)とθq(正面)とにおいて、差分スペクトルを算出し、その平均値Apqを算出して、汚れが付着している時と付着してない時との平均値Apqを比較すると、汚れが付着いるときの平均値Apqは、付着していないときの平均値Apqよりも小さい傾向がある。
【0059】
以上のような特性を利用して、汚れ検知手段9では汚れの付着ありの上限値、または、付着なしの示す下限値を示すしきい値Taを設定して、しきい値を境に汚れの付着を判断する。
【0060】
このように、自動車用レーダ装置を構成しているハードウェアの特性のバラツキや、温度および装置の経年などによる特性の変化などに影響を受けることなく、レドームの汚れを検知することができる。
【0061】
また、目標物体との距離が近い場合であっても、検知性能を下げることなく、目標物体の計測をすることができる。
【0062】
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、1つの観測タイミング(所定タイミング)で2方向の観測を行い、1つの平均値を算出したが、複数の観測タイミングで観測を行い、複数の平均値を算出して検知性能を高めてもよい。
【0063】
以下、図面を参照しながら、複数の観測タイミングを設けたこの発明の実施の形態2について説明する。図7はこの発明の実施の形態2を示すブロック構成図である。
【0064】
図7において、前述(図1参照)と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「A」を付す。また、同一符号を付したものについては、詳述を省略する。
【0065】
図7において、自動車用レーダ装置は、汚れ検知手段9Aを備えている。
【0066】
次に、この発明の実施の形態2による動作について説明する。
【0067】
制御部1は、観測タイミングt0から観測タイミングt0+N×td(N:自然数)までの各観測タイミングにおいて、実施の形態1と同様に観測を行う。
【0068】
アンテナ駆動手段10は、送受信アンテナ42を左方向と正面方向に動作させ、周波数分析手段6は、ビート信号から差分スペクトルを算出する。
【0069】
汚れ検知手段9Aは、観測タイミングt0から観測タイミングt0+N×tdでの差分スペクトルの平均値Apqを算出して汚れ検知手段9A内に格納する(図3、ステップS301)。
【0070】
各観測タイミングでの観測が終了すると、汚れ検知手段9Aは、各平均値Apqと、所定のしきい値Taとの比較を行い、各観測タイミングにおいての汚れの付着の判定を行う(図3、ステップS302)。
【0071】
各観測タイミングでの判定で、「付着あり」と判定された平均値Apqが所定回数以上の場合には、最終的な判定を「付着あり」とし、所定回数よりも少ない場合には、「付着なし」とする。
【0072】
なお、最終的な判定のしきい値に利用される所定回数は、平均値の数と同値として、全ての平均値Apqが「付着あり」と判定された場合のみ、最終的な判定を「付着あり」としてもよい。
【0073】
このように、複数の観測結果から汚れの付着を判定するので、1回のみの観測よりも信頼性が高い。
【0074】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、車両に搭載された送受信アンテナを有し、所定タイミング毎に、送受信アンテナから送信信号を放射して目標物体に照射し、目標物体からの反射信号を受信して、所定タイミングでの目標物体までの距離および目標物体との相対速度を算出する自動車用レーダ装置において、送受信アンテナを保護するレドームと、送受信アンテナを第1および第2の方位に動作させるアンテナ駆動手段と、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および第2のビート信号の差分スペクトルを算出する異方向スペクトル処理手段と、差分スペクトルに基づいてレドームの汚れを検知する汚れ検知手段とを備えたので、ハードウェアの特性のバラツキや経年変化などの影響を受けない自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【0075】
また、この発明によれば、第1の方位は、車両の正面に対して左方向に設定され、第2の方位は、車両の正面方向に設定され、アンテナ駆動手段は、送受信アンテナを第1の方位に続いて第2の方位に動作させるので、計測されたビート周波数が非常に低い値となり、それが本来の目標物体であってもレドームの汚れと誤判断することのない自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【0076】
また、この発明によれば、汚れ検知手段は、所定タイミング毎の差分スペクトルの平均値を算出し、平均値が所定のしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れを検知するので、温度や経年などによるハードウェア特性の変化があっても検知性能に影響の無い自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【0077】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、差分スペクトルの平均値を複数回算出し、複数回の平均値に基づく複数回の判定結果からレドームの汚れの付着を判定するので、ハードウェア特性の変化に影響せず、安定した検知性能を維持することのできる自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【0078】
また、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、平均値としきい値との比較を第1の所定回数だけ実行し、第1の所定回数以下の第2の所定回数以上の判定結果が、平均値がしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れの付着を判定するので、複数の観測による判定結果から最終的な判定結果を得ることができ、信頼性の高い検知性能を持つ自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【0079】
さらに、この発明に係る自動車用レーダ装置の汚れ検知手段は、第1の所定回数によるすべての判定結果が、平均値がしきい値よりも小さい場合にレドームの汚れの付着を判定するので、高い信頼性の検知性能を持つ自動車用レーダ装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示すブロック構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による動作を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による動作を示すフローチャートである。
【図4】 この発明の実施の形態1を示す説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態1を示す説明図である。
【図6】 この発明の実施の形態1を示す説明図である。
【図7】 この発明の実施の形態2を示すブロック構成図である。
【図8】 送受信信号およびビート信号の時間と周波数の関係を示すタイミングチャートである。
【図9】 従来のレーダ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 制御手段、2 送信信号生成手段、3 分配回路、4 送受信手段、5 ミクサ、6 周波数分析手段、7 距離・速度測定手段、8 異方向スペクトル処理手段、9、9A 汚れ検知手段、10 アンテナ駆動手段、21 電圧発生回路、22 電圧制御発振器、41 サーキュレータ、42 送受信アンテナ、43 レドーム、61 帯域通過フィルタ、62 アナログ・デジタル変換器、63 メモリ、64 演算回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automotive radar device that measures an inter-vehicle distance and the like.
[0002]
[Prior art]
A radar device mounted on a vehicle or the like is used for preventing a collision with another vehicle by measuring an inter-vehicle distance and a relative speed with the other vehicle.
[0003]
Radar measures used for preventing collisions with other vehicles and the like frequently use frequency-modulated continuous waves (FMCWs).
[0004]
Such conventional radar devices are described in “Introduction to Radar Systems M.I. SKOLNIK, McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC. (1962)” and “RADAR HANDBOOK M.I. (1970) ”.
[0005]
FIG. 8 is a timing chart showing the relationship between time and frequency of transmission / reception signals and beat signals.
[0006]
In FIG. 8, the frequency modulation width is “B”, the frequency modulation time is “T”, the frequency (beat frequency) of the beat signal in the modulation period (up phase) in which the frequency increases with time is “U”, and the frequency increases with time. The frequency of the beat signal during the lower modulation period (down phase) is indicated by “D”.
[0007]
The transmission signal 81 radiated from the transmission / reception antenna and the reception signal (reflection signal) 82 reflected from the object and received by the transmission / reception antenna are slightly shifted in waveform by the time from transmission to reception.
[0008]
In addition, the frequency of the beat signal 83 indicating the frequency difference between the transmission signal and the reception signal in the up phase and the down phase is expressed by the following equations (1) and (2).
[0009]
[Expression 1]
[0010]
In equations (1) and (2), c is the speed of light, λ is the wavelength of the radio wave, r is the relative distance to the target object, and v is the relative speed with the target object.
[0011]
From the relationship between Equation (1) and Equation (2), the following Equation (3) and Equation (4) are established for the sum and difference of beat frequencies U and D in the up phase and the down phase.
[0012]
[Expression 2]
[0013]
Furthermore, the distance r to the target object and the relative speed v with the target object can be calculated from the relationship between the sum and difference.
[0014]
[Equation 3]
[0015]
In addition, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-48322 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-282229 describe detection of dirt such as mud and snow attached to a radome that protects a transmission / reception antenna.
[0016]
If the radome is contaminated, the transmission signal radiated from the transmitting / receiving antenna is reflected to the radome without being radiated out of the radome, and a received signal similar to the target with a relative speed of 0 and a very small distance is obtained. can get. At this time, a beat signal having a low frequency is generated from the relationship between the expressions (1) and (2).
[0017]
Such a conventional apparatus uses a low-frequency beat signal generated in such a state to detect the adhesion of radome dirt and prevent the measurement performance of the target object from deteriorating.
[0018]
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional radar device described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-282229.
[0019]
In FIG. 9, the radar apparatus includes a control unit 1, a transmission signal generation unit 2, a distribution circuit 3, a transmission / reception unit 4, a mixer 5, a frequency analysis unit 6, a distance / speed measurement unit 7, A pass filter 11 and a dirt determination means 12 are provided.
[0020]
The transmission means 4 includes a circulator 41, a transmission / reception antenna 42, and a radome 43 that protects the transmission / reception antenna 42.
[0021]
This conventional apparatus generates a transmission signal from the transmission / reception antenna 42, analyzes the reception signal reflected from the target object or the like by the frequency analysis means 6, obtains the beat frequency, and obtains the beat frequency from the target object by the distance / velocity measurement means 7. The relative speed and the distance to the target object are calculated.
[0022]
On the other hand, the low-pass filter 11 extracts the power value of the low frequency component included in the beat signal, and the dirt determination means 12 compares the power value with a predetermined reference value to detect dirt attached to the radome. Yes.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the hardware components of the conventional radar equipment vary in their characteristics, and the reference values used for radome detection can also be set in other radar equipment, or the same method can be used for reference. When the value is set, there is a problem that the detection performance varies.
[0024]
In addition, this radar apparatus has a problem in that the hardware characteristics change depending on the temperature, the aging of the apparatus, etc., and the detection performance is affected.
[0025]
Furthermore, this radar apparatus has a problem that the beat frequency becomes a very low value depending on the target object, and even the original target object is judged to be dirty of the radome.
[0026]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and uses a power value of a frequency component that is not limited to a low-frequency component to detect dirt attached to the radome. The purpose is to obtain.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The automotive radar device according to the present invention has a transmission / reception antenna mounted on a vehicle, and radiates a transmission signal from the transmission / reception antenna to irradiate a target object at every predetermined timing, and receives a reflection signal from the target object. In the automotive radar device that calculates the distance to the target object and the relative speed with respect to the target object at a predetermined timing, the radome for protecting the transmission / reception antenna and the antenna drive for operating the transmission / reception antenna in the first and second directions And a first beat signal received and acquired when the transmission / reception antenna faces the first direction, and a second beat signal received and acquired when the transmission / reception antenna faces the second direction. Based on the different spectrum processing means for calculating the difference spectrum of the first and second beat signals, and the radome on the basis of the difference spectrum It is obtained by a dirt detection means for knowledge.
[0028]
In the automotive radar apparatus according to the present invention, the first direction is set to the left direction with respect to the front of the vehicle, the second direction is set to the front direction of the vehicle, and the antenna driving means transmits and receives The antenna is operated in the second direction following the first direction.
[0029]
Further, the dirt detection means of the automotive radar apparatus according to the present invention calculates an average value of the difference spectrum at each predetermined timing, and detects the dirt on the radome when the average value is smaller than a predetermined threshold value. is there.
[0030]
Further, the dirt detecting means of the automotive radar apparatus according to the present invention calculates the average value of the difference spectrum a plurality of times, and determines the adhesion of the radome dirt from a plurality of determination results based on the plurality of average values. is there.
[0031]
In addition, the dirt detection means of the automotive radar apparatus according to the present invention executes the comparison between the average value and the threshold value for the first predetermined number of times, and the determination result equal to or more than the second predetermined number of times equal to or less than the first predetermined number of times. However, when the average value is smaller than the threshold value, the adhesion of the radome to the dirt is determined.
[0032]
Further, the dirt detecting means of the automotive radar apparatus according to the present invention is for judging the adhesion of the radome dirt when all the determination results by the first predetermined number of times are smaller than the threshold value. .
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
[0034]
In FIG. 1, an automotive radar apparatus includes a control unit 1, a transmission signal generation unit 2, a distribution circuit 3, a transmission / reception unit 4, a mixer 5, a frequency analysis unit 6, a distance / speed measurement unit 7, It is composed of a different direction spectrum processing means 8, a dirt detection means 9, and an antenna driving means 10.
[0035]
The transmission signal generating unit 2 includes a voltage generation circuit 21 and a voltage controlled oscillator (VCO: Voltage Controlled Oscillator) 22.
[0036]
The transmission / reception means 4 includes a circulator 41, a transmission / reception antenna 42, and a radome 43.
[0037]
Further, the frequency analyzing means 6 includes a band pass filter 61, an analog / digital converter 62, a memory 63, and an arithmetic circuit 64.
[0038]
Next, the operation according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing the operation according to the first embodiment of the present invention.
[0039]
In FIG. 1, a transmission signal generating means 2 operates under the control of the control means 1, and a transmission signal is generated.
[0040]
On the other hand, the antenna drive unit 10 moves the transmission / reception antenna 42 to the left and right under the control of the control unit 1 to determine the orientation θp of the transmission / reception antenna 42. For example, in FIG. 2, the direction θp of the transmission / reception antenna 42 of the automotive radar device mounted on the vehicle is set to the “−θ” direction.
[0041]
When the direction θp of the transmission / reception antenna 42 is determined, one of the transmission signals is radiated from the transmission / reception antenna 42 to the outside. The radiated transmission signal irradiates the target object, and the reflected reception signal (reflection signal component) is received by the transmission / reception antenna 42 and taken into the automotive radar apparatus.
[0042]
Similarly, the antenna driving means 10 directs the transmission / reception antenna 42 in the direction θq (θq ≠ θp) to radiate the transmission signal, and captures the reception signal reflected from the target object. For example, in FIG. 2, the direction θq of the transmission / reception antenna is set to “0” (front).
[0043]
The reception signal captured by the automotive radar device and the other transmission signal from the distribution circuit 3 generate a beat signal including a distance component to the target object and a relative velocity component of the target object in the mixer 5.
[0044]
The generated beat signal passes through a band pass filter, is converted to digital, and is stored in the memory 63. Further, the frequency spectrum SP (f) is calculated by the arithmetic circuit 64, and the beat frequencies U and D are obtained by performing maximum peak detection on the power value of the spectrum. The beat frequencies U and D are input to the distance / speed measuring means 7 and the frequency spectrum SP (f) is input to the different direction spectrum processing means 8.
[0045]
The distance / speed measuring means 7 uses the beat frequencies U and D to calculate the distance to the target object and the relative speed with respect to the target object using Expression (5) and Expression (6).
[0046]
On the other hand, the different direction spectrum processing means 8 transmits and receives the frequency spectrums SP θ p (f) and SP θ q (f) in the directions θp and θq from the frequency analysis means 6 and the transmission / reception antenna 42 that transmits the transmission signal from the antenna driving means 10. Azimuth signals indicating the azimuths θp and θq of.
[0047]
Further, the different direction spectrum processing means 8 calculates a difference (difference spectrum) DSpq (f) between the frequency spectrum SP θ p (f) in the azimuth θp and the frequency spectrum SP θ q (f) in the azimuth θq.
[0048]
The dirt detection means 9 determines the adhesion of dirt on the radome based on the difference spectrum DSpq (f).
[0049]
In FIG. 3, the average value Apq of the difference spectrum DSpq (f) is calculated (step S301). The calculation formula is the following formula (7).
[0050]
[Expression 4]
[0051]
Next, based on the average value Apq and the predetermined threshold value Ta, it is determined whether the radome is attached to dirt (step S302).
[0052]
If average value Apq ≧ threshold Ta (ie, YES), it is determined that there is no adhesion, and if Apq <threshold Ta (ie, NO), it is determined that there is adhesion.
[0053]
Next, this determination method will be described in more detail. As in the first embodiment, one azimuth θp is the azimuth of “−θ” in FIG. 2 (the leftmost azimuth to which the transmission / reception antenna 42 is directed), and the other azimuth θq is the azimuth of “0” (front azimuth). ), The radome dirt and the average value Apq of the difference spectrum have characteristics as shown in FIGS. 4-6 is explanatory drawing which shows Embodiment 1 of this invention.
[0054]
In FIG. 2, in the case of a road in the left lane such as Japan, structures such as side walls, guardrails, and pillars are frequently present in the direction θp (left). Therefore, if the radome is not contaminated, a peak corresponding to reflection from the structure appears in the frequency spectrum calculated from the received signal in FIG.
[0055]
Also, in FIG. 2, if a vehicle (front traveling vehicle) exists in the direction θq (front), a peak corresponding to the vehicle appears in the frequency spectrum calculated from the received signal in FIG.
[0056]
In FIG. 2, if no vehicle is present in the direction θq (front), no particular peak appears in the frequency spectrum in FIG. 5.
[0057]
On the other hand, when the radome is contaminated, most of the transmission signal is reflected by the radome, so that even if the direction of the transmitting / receiving antenna 42 is changed, the frequency spectrum is almost the same.
[0058]
Therefore, the difference spectrum is calculated in the orientations θp (left) and θq (front), and the average value Apq is calculated to compare the average value Apq between when the dirt is attached and when it is not attached. Then, the average value Apq when the dirt is attached tends to be smaller than the average value Apq when the dirt is not attached.
[0059]
By utilizing the characteristics as described above, the dirt detection means 9 sets a threshold value Ta indicating the upper limit value for the presence of dirt or the lower limit value for the absence of adhesion. Judge adhesion.
[0060]
In this way, it is possible to detect radome contamination without being affected by variations in the characteristics of hardware constituting the automotive radar apparatus, changes in characteristics due to temperature, age of the apparatus, and the like.
[0061]
Even when the distance to the target object is short, the target object can be measured without degrading the detection performance.
[0062]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, two directions are observed at one observation timing (predetermined timing) and one average value is calculated. However, observation is performed at a plurality of observation timings, and a plurality of average values are calculated. Detection performance may be improved.
[0063]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention in which a plurality of observation timings are provided will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
[0064]
In FIG. 7, the same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals or “A” after the reference numerals. Further, detailed description of the components having the same reference numerals will be omitted.
[0065]
In FIG. 7, the automotive radar apparatus includes a dirt detection means 9A.
[0066]
Next, an operation according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
[0067]
The control unit 1 performs observation in the same manner as in the first embodiment at each observation timing from the observation timing t 0 to the observation timing t 0 + N × t d (N: natural number).
[0068]
The antenna driving means 10 operates the transmitting / receiving antenna 42 in the left direction and the front direction, and the frequency analyzing means 6 calculates a difference spectrum from the beat signal.
[0069]
The dirt detector 9A calculates the average value Apq of the difference spectrum from the observation timing t 0 to the observation timing t 0 + N × t d and stores it in the dirt detector 9A (step S301 in FIG. 3).
[0070]
When the observation at each observation timing is completed, the dirt detection means 9A compares each average value Apq with a predetermined threshold value Ta, and determines the adhesion of dirt at each observation timing (FIG. 3, FIG. 3). Step S302).
[0071]
In the determination at each observation timing, when the average value Apq determined as “attachment” is equal to or greater than the predetermined number of times, the final determination is “attachment”, and when the average value Apq is less than the predetermined number, None ”.
[0072]
Note that the predetermined number of times used for the final determination threshold is the same as the number of average values, and the final determination is “attachment” only when all the average values Apq are determined to be “attached”. Yes ".
[0073]
In this way, since the adhesion of dirt is determined from a plurality of observation results, the reliability is higher than that of a single observation.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a transmission / reception antenna mounted on a vehicle is provided, and a transmission signal is emitted from the transmission / reception antenna to irradiate a target object at a predetermined timing, and a reflected signal from the target object is received. Then, in the automotive radar apparatus that calculates the distance to the target object and the relative speed with respect to the target object at a predetermined timing, the radome for protecting the transmission / reception antenna and the antenna for operating the transmission / reception antenna in the first and second directions A driving means, a first beat signal received and acquired when the transmission / reception antenna is oriented in the first direction, and a second beat signal received and obtained when the transmission / reception antenna is oriented in the second direction; Based on the difference spectrum processing means for calculating the difference spectrum of the first and second beat signals, and the radome dirt is detected based on the difference spectrum Since a that stain detection means, has the effect of an automotive radar system that is not affected by such variation and aging of hardware characteristics.
[0075]
Further, according to the present invention, the first direction is set to the left with respect to the front of the vehicle, the second direction is set to the front of the vehicle, and the antenna driving means sets the transmission / reception antenna to the first Since the measured beat frequency is a very low value, even if it is the original target object, it is not erroneously determined as a dirty radome. Is effective.
[0076]
Further, according to the present invention, the dirt detection means calculates the average value of the difference spectrum at each predetermined timing, and detects the radome dirt when the average value is smaller than the predetermined threshold value. Even if there is a change in hardware characteristics due to the above, there is an effect of obtaining an automotive radar device that does not affect the detection performance.
[0077]
Further, the dirt detection means of the automotive radar apparatus according to the present invention calculates the average value of the difference spectrum a plurality of times, and determines the adhesion of the radome dirt from a plurality of determination results based on the plurality of average values. There is an effect of obtaining an automotive radar apparatus that can maintain stable detection performance without affecting changes in hardware characteristics.
[0078]
In addition, the dirt detection means of the automotive radar apparatus according to the present invention executes the comparison between the average value and the threshold value for the first predetermined number of times, and the determination result equal to or more than the second predetermined number of times equal to or less than the first predetermined number of times. However, when the average value is smaller than the threshold value, the adhesion of the radome is judged, so the final judgment result can be obtained from the judgment results from multiple observations, and the car has a reliable detection performance. There is an effect that a radar apparatus for use is obtained.
[0079]
Furthermore, the dirt detection means of the automotive radar apparatus according to the present invention is high because all the determination results based on the first predetermined number of times determine the adhesion of the radome dirt when the average value is smaller than the threshold value. There is an effect that an automotive radar apparatus having a reliable detection performance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart showing a relationship between time and frequency of transmission / reception signals and beat signals.
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional radar apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control means, 2 Transmission signal generation means, 3 Distribution circuit, 4 Transmission / reception means, 5 Mixer, 6 Frequency analysis means, 7 Distance / speed measurement means, 8 Different direction spectrum processing means, 9, 9A Dirt detection means, 10 Antenna drive Means: 21 Voltage generation circuit, 22 Voltage controlled oscillator, 41 Circulator, 42 Transmit / receive antenna, 43 Radome, 61 Band pass filter, 62 Analog / digital converter, 63 Memory, 64 Arithmetic circuit

Claims (6)

  1. 車両に搭載された送受信アンテナを有し、所定タイミング毎に、前記送受信アンテナから送信信号を放射して目標物体に照射し、前記目標物体からの反射信号を受信して、前記所定タイミングでの前記目標物体までの距離および前記目標物体との相対速度を算出する自動車用レーダ装置において、
    前記送受信アンテナを保護するレドームと、
    前記送受信アンテナを第1および第2の方位に動作させるアンテナ駆動手段と、
    前記送受信アンテナが前記第1の方位を向いたときに受信して取得した第1のビート信号と前記送受信アンテナが前記第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、前記第1および第2のビート信号の差分スペクトルを算出する異方向スペクトル処理手段と、
    前記差分スペクトルに基づいて前記レドームの汚れを検知する汚れ検知手段と
    を備えたことを特徴とする自動車用レーダ装置。
    A transmission / reception antenna mounted on a vehicle, radiating a transmission signal from the transmission / reception antenna to irradiate a target object at each predetermined timing, receiving a reflection signal from the target object, and at the predetermined timing In an automotive radar device that calculates a distance to a target object and a relative speed with respect to the target object,
    A radome protecting the transmitting and receiving antenna;
    Antenna driving means for operating the transmitting / receiving antenna in first and second orientations;
    A first beat signal received and acquired when the transmission / reception antenna faces the first direction, and a second beat signal received and acquired when the transmission / reception antenna faces the second direction; And a different direction spectrum processing means for calculating a difference spectrum of the first and second beat signals,
    An automobile radar device comprising: a dirt detecting means for detecting dirt on the radome based on the difference spectrum.
  2. 前記第1の方位は、前記車両の正面に対して左方向に設定され、前記第2の方位は、前記車両の正面方向に設定され、
    前記アンテナ駆動手段は、前記送受信アンテナを前記第1の方位に続いて第2の方位に動作させることを特徴とする請求項1に記載の自動車用レーダ装置。
    The first azimuth is set in the left direction with respect to the front of the vehicle, the second azimuth is set in the front direction of the vehicle,
    2. The automotive radar device according to claim 1, wherein the antenna driving unit operates the transmission / reception antenna in a second direction following the first direction.
  3. 前記汚れ検知手段は、
    前記所定タイミング毎の前記差分スペクトルの平均値を算出し、前記平均値が所定のしきい値よりも小さい場合に前記レドームの汚れを検知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動車用レーダ装置。
    The dirt detecting means includes
    The average value of the difference spectrum at each predetermined timing is calculated, and contamination of the radome is detected when the average value is smaller than a predetermined threshold value. Automotive radar equipment.
  4. 前記汚れ検知手段は、
    前記差分スペクトルの平均値を複数回算出し、前記複数回の平均値に基づく複数回の判定結果から前記レドームの汚れの付着を判定することを特徴とする請求項3に記載の自動車用レーダ装置。
    The dirt detecting means includes
    4. The automotive radar device according to claim 3, wherein an average value of the difference spectrum is calculated a plurality of times, and adhesion of dirt on the radome is determined from a plurality of determination results based on the plurality of average values. .
  5. 前記汚れ検知手段は、
    前記平均値と前記しきい値との比較を第1の所定回数だけ実行し、前記第1の所定回数以下の第2の所定回数以上の判定結果が、前記平均値が前記しきい値よりも小さい場合に前記レドームの汚れの付着を判定することを特徴とする請求項4に記載の自動車用レーダ装置。
    The dirt detecting means includes
    The comparison between the average value and the threshold value is performed a first predetermined number of times, and the determination result of the second predetermined number of times equal to or less than the first predetermined number of times is that the average value is greater than the threshold value. The automotive radar apparatus according to claim 4, wherein adhesion of dirt on the radome is determined when the radome is small .
  6. 前記汚れ検知手段は、
    前記第1の所定回数によるすべての判定結果が、前記平均値が前記しきい値よりも小さい場合に前記レドームの汚れの付着を判定することを特徴とする請求項5に記載の自動車用レーダ装置。
    The dirt detecting means includes
    6. The automotive radar device according to claim 5, wherein all the determination results of the first predetermined number of times determine adhesion of dirt on the radome when the average value is smaller than the threshold value. .
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