JP5312503B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両に搭載され、複数の送信アンテナを切り替えて送信信号を電磁波として送信し、目標で反射した電磁波を受信信号として受信アンテナで受信して、受信信号に基づいて目標までの距離、目標との相対速度および目標の角度を検出するレーダ装置に関する。

車両等に搭載され、車速／車間制御（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）や衝突軽減制動装置等に用いられるレーダ装置の１つとして、目標までの距離および目標との相対速度を同時に検出することができるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダ装置（以下、「ＦＭＣＷレーダ装置」と称する）が知られている。

なお、ＦＭＣＷ方式とは、レーダの発信方式の１つであり、送信波と受信波（目標で反射した送信波）との周波数の差を算出することにより、対象物（目標）までの距離および目標との相対速度を算出することができる。

ここで、ＦＭＣＷレーダは、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダの送信信号にＦＭ変調を施したものである。すなわち、ＦＭＣＷレーダ装置では、発振器の周波数が三角波で変調されて送信信号となり、送信アンテナから外部に放射される。また、この送信信号が目標で反射して受信アンテナで受信された受信信号は、目標までの距離による時間遅れと、目標との相対速度に相当する周波数偏移とを受けている。

続いて、この周波数偏移を受けた受信信号を、送信信号とミキシングすることにより、ビート信号を得ることができる。そこで、変調サイクル毎に、周波数が増加する上昇区間のビート周波数と周波数が減少する下降区間のビート周波数とを別々に測定することにより、目標までの距離および目標との相対速度を算出することができる。なお、このような技術は、ＦＭＣＷレーダ装置において一般的なものであり、公知の技術である。

一方、目標の角度、すなわち受信波の到来角度を検出するために、空間的に異なる位置に配置された複数のアンテナを用いる方法が知られている。このような方法としては、例えばＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）やＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）等の方法が知られている。

これらの位相を用いた角度算出法では、一般的に、アンテナ開口径が大きいほど、優れた角度分解能を得られることが知られている。しかしながら、限られたスペースにレーダ装置を設置するような制約がある場合には、得られる角度分解能に限界がある。そのため、複数の受信アンテナの両端に２つの送信アンテナを配置し、２つの送信アンテナを切り替えながら時分割で電磁波を送信し、それぞれの受信結果を用いて、約２倍の等価開口を実現するといった対策が採られている。

ここで、このような構成のレーダ装置において、２つの送信アンテナを切り替えて、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチが故障し、常時オンまたは常時オフに固定された場合、目標までの距離および目標との相対速度は、正常に算出することができるのに対して、目標の角度は、正常に算出することができなくなる。すなわち、誤った目標の角度が算出されるものの、目標の角度の算出自体ができなくなるわけではないので、送信スイッチの故障を検出することが困難である。

なお、複数の送受信アンテナと、各送受信アンテナに設けられて送受信アンテナを切り替える送受信スイッチとを備え、送受信スイッチを順番に切り替えて各送受信アンテナの受信信号のレベルを比較し、比較結果に基づいて送受信スイッチの故障を検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１７１１６２号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１に記載されたレーダ装置のように、複数の送受信アンテナおよび送受信スイッチを備えている場合には、すべての送受信アンテナの送受信の組み合わせを実行することにより、送受信スイッチの故障を検出することができる。

一方、複数の送受信アンテナおよび送受信スイッチの代わりに、複数の送信アンテナおよび送信スイッチを備えたレーダ装置では、送信スイッチは電磁波の送信にのみ寄与し、受信アンテナは常に受信状態にあるので、送信スイッチの故障を検出することが困難になるという問題がある。

例えば、送信アンテナ（第１送信アンテナ、第２送信アンテナ）および受信アンテナがそれぞれ２つずつ配置されている場合であって、第１送信アンテナを選択する第１送信スイッチがオン固着したときについて考える。このとき、第１送信アンテナの送信期間には、正常に第１送信アンテナから送信された電磁波が、２つの受信アンテナで受信されるが、第２送信アンテナの送信期間には、第１送信アンテナおよび第２送信アンテナから同時に送信された電磁波が、合成されて２つの受信アンテナで受信される。この場合、送信スイッチの切り替えの組み合わせのみで、送信スイッチのオン固着を検出することは、困難である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の送信アンテナと、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチとを備え、送信スイッチの故障を検出することができるレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、複数の送信アンテナと、複数の送信アンテナから、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチと、電磁波が目標で反射した反射波を受信信号として受信する複数の受信アンテナと、受信信号がサンプリングされたサンプリング信号に基づいて、目標を検出する信号処理部と、を備え、１つの送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第２受信信号とを比較し、比較結果に基づいて、送信スイッチの故障を判定する故障判定部をさらに備え、第１受信信号および第２受信信号は、信号処理部が目標を検出する際に使用した周波数解析信号であり、故障判定部は、第１受信信号のうち、任意の２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第１位相差と、第２受信信号のうち、第１受信信号と同じ２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第２位相差とを比較するものである。

この発明に係るレーダ装置によれば、故障判定部は、１つの送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第２受信信号とを比較し、比較結果に基づいて、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチの故障を判定する。
そのため、送信スイッチの故障を検出することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における目標までの距離、目標との相対速度および目標の角度の算出処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における故障判定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置における故障判定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置における故障判定処理を示すフローチャートである。

以下、この発明に係るレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の実施の形態では、レーダ装置が車両に搭載されている場合を例に挙げて説明する。また、以下の実施の形態では、送信アンテナおよび受信アンテナがそれぞれ２つの例を示すが、送信アンテナおよび受信アンテナは、それぞれ３つ以上であってもよい。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。図１において、このレーダ装置は、制御部１、電圧発生回路２、制御電圧発振器３（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、以下「ＶＣＯ３」と称する）、分配器４、送信スイッチ５ａ、５ｂ、送信アンテナ６ａ、６ｂ、受信アンテナ７ａ、７ｂ、ミキサ８ａ、８ｂ、バンドパスフィルタ９ａ、９ｂ、アンプ１０ａ、１０ｂ、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１１ａ、１１ｂ、メモリ１２、信号処理部１３および故障判定部１４を備えている。

制御部１は、電圧発生回路２および送信スイッチ５ａ、５ｂに、それぞれタイミング信号等の制御信号を出力して動作を制御する。電圧発生回路２は、制御部１からの制御信号に応じて、時間的に三角波状の周波数変調区間を有する電圧を発生し、ＶＣＯ３に出力する。ここで、三角波による周波数変調において、時間の経過とともに周波数が増加する区間をアップフェーズと称し、時間の経過とともに周波数が減少する区間をダウンフェーズと称する。

ＶＣＯ３は、電圧発生回路２からの電圧に応じて、発振周波数が時間的に上昇変調および下降変調された送信信号を発生し、分配器４に出力する。分配器４は、ＶＣＯ３からの送信信号を、送信スイッチ５ａ、５ｂおよびミキサ８ａ、８ｂに分配して出力する。送信スイッチ５ａ、５ｂは、制御部１からの制御信号に応じて、交互にオン−オフされることにより、電磁波を送信する送信アンテナ６ａ、６ｂの何れかを選択し、分配器４からの送信信号を出力する。送信アンテナ６ａ、６ｂは、それぞれ送信スイッチ５ａ、５ｂからの送信信号を、送信波（電磁波）として周辺に送信する。

受信アンテナ７ａ、７ｂは、それぞれ送信波が目標で反射した反射波を受信信号として受信し、ミキサ８ａ、８ｂに出力する。ミキサ８ａ、８ｂは、それぞれ分配器４からの送信信号と受信アンテナ７ａ、７ｂからの受信信号とをミキシングし、ビート信号を生成して、バンドパスフィルタ９ａ、９ｂに出力する。バンドパスフィルタ９ａ、９ｂは、それぞれミキサ８ａ、８ｂからのビート信号から所望の帯域の信号を取り出して、アンプ１０ａ、１０ｂに出力する。

アンプ１０ａ、１０ｂは、それぞれバンドパスフィルタ９ａ、９ｂからのビート信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂに出力する。Ａ／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂは、それぞれアンプ１０ａ、１０ｂからのビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し（サンプリングし）、メモリ１２に出力する。メモリ１２は、Ａ／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂでサンプリングされたビート信号を記憶する。

信号処理部１３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵおよびＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されている。

また、信号処理部１３は、メモリ１２に記憶されたビート信号に基づいて、目標までの距離、目標との相対速度および目標の角度を算出する。具体的には、信号処理部１３は、アップフェーズまたはダウンフェーズの計測時間が終了した時点で、アップフェーズにおけるビート信号のデジタル電圧値またはダウンフェーズにおけるビート信号のデジタル電圧値を入力し、目標までの距離、目標との相対速度および目標の角度を算出して、算出結果をメモリ１２および故障判定部１４に出力する。

故障判定部１４は、異なる送信アンテナ６ａ、６ｂから送信された送信波について、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信した受信信号（第１受信信号、第２受信信号）を比較し、比較結果に基づいて、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障判定を実行する。

次に、図２のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における目標までの距離、目標との相対速度および目標の角度の算出処理について説明する。

まず、メモリ１２は、アップフェーズおよびダウンフェーズにおけるビート信号のサンプリングデータを記憶する（ステップＳ２１）。このとき、ビート信号は、送信アンテナ６ａ、６ｂから送信された送信波について交互に記憶される。ここでは、送信アンテナ６ａから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号についてのビート信号をそれぞれＲａａ、Ｒａｂとし、送信アンテナ６ｂから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号についてのビート信号をそれぞれＲｂａ、Ｒｂｂとする。

続いて、信号処理部１３は、ステップＳ２１で記憶されたビート信号Ｒａａ、Ｒａｂ、Ｒｂａ、Ｒｂｂを、メモリ１２から読み出す（ステップＳ２２）。

次に、信号処理部１３は、ステップＳ２２でメモリ１２から読み出されたビート信号に対して、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等を実行し、ビート信号を周波数スペクトルに変換して、メモリ１２に格納する（ステップＳ２３）。ここで、周波数変換のために、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いてもよい。このとき、ビート信号Ｒａａ、Ｒａｂ、Ｒｂａ、Ｒｂｂの周波数スペクトルを、それぞれＦａａ、Ｆａｂ、Ｆｂａ、Ｆｂｂとする。

続いて、信号処理部１３は、ステップＳ２３で求められた周波数スペクトル（すなわち、ビート周波数）のピーク検出処理を実行する（ステップＳ２４）。このとき、一般的には、異なる送信アンテナ６ａ、６ｂおよび受信アンテナ７ａ、７ｂで送受信された周波数スペクトルＦａａ、Ｆａｂ、Ｆｂａ、Ｆｂｂを加算することにより、ピーク検出における信号のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を向上させる。

次に、信号処理部１３は、アップフェーズおよびダウンフェーズにおけるピークビート周波数に基づいて、目標までの距離および目標との相対速度を算出する（ステップＳ２５）。

続いて、信号処理部１３は、周波数スペクトルＦａａ、Ｆａｂ、Ｆｂａ、Ｆｂｂから、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔ（周波数解析信号）を抜き出し、メモリ１２に記憶するとともに、到来角推定処理により、目標の角度を算出して（ステップＳ２６）、図２の処理を終了する。

次に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障検出原理について説明する。
まず、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔの位相成分を、それぞれＰａａｔ、Ｐａｂｔ、Ｐｂａｔ、Ｐｂｂｔとする。ここで、送信スイッチ５ａ、５ｂが正常にオン−オフしている場合には、Ｐａａｔ、Ｐａｂｔ、Ｐｂａｔ、Ｐｂｂｔについて、次式（１）、（２）の関係が成立する。

Ｐａｂｔ＝Ｐａａｔ＋Δθ （１）
Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ＋Δθ （２）

式（１）、（２）において、Δθは、受信アンテナ７ａ、７ｂの間隔による位相差を示している。なお、Ｐａａｔ、Ｐｂａｔについても、送信アンテナ６ａ、６ｂおよび受信アンテナ７ａ、７ｂの配置により所定の関係が成立するが、ここでは省略する。

また、送信アンテナ６ａから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号の位相差分をΔＰａｔとし、送信アンテナ６ｂから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号の位相差分をΔＰｂｔとすると、ΔＰａｔおよびΔＰｂｔは、それぞれ次式（３）、（４）で表される。

ΔＰａｔ＝Ｐａａｔ−Ｐａｂｔ＝Ｐａａｔ−（Ｐａａｔ＋Δθ）＝−Δθ （３）
ΔＰｂｔ＝Ｐｂａｔ−Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ−（Ｐｂａｔ＋Δθ）＝−Δθ （４）

式（３）、（４）から、ΔＰａｔとΔＰｂｔとは、同値となることが分かる。

ここで、送信スイッチ５ａがオン固着した場合について考える。このとき、送信アンテナ６ａの送信タイミングでは、正常に送信アンテナ６ａのみから送信波が送信されるが、送信アンテナ６ｂの送信タイミングでは、送信アンテナ６ａ、６ｂから同時に送信波が送信されるので、Ｐａａｔ、Ｐａｂｔ、Ｐｂａｔ、Ｐｂｂｔは、次式（５）、（６）の関係を有する。

Ｐａｂｔ＝Ｐａａｔ＋Δθ （５）
Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ＋Δφ （６）

式（６）において、Δφは、送信アンテナ６ａ、６ｂから送信された送信波を、受信アンテナ７ａ、７ｂで合成して受信した場合における受信アンテナ間位相差を示している。また、このとき、ΔＰａｔおよびΔＰｂｔは、次式（７）、（８）で表される。

ΔＰａｔ＝Ｐａａｔ−Ｐａｂｔ＝Ｐａａｔ−（Ｐａａｔ＋Δθ）＝−Δθ （７）
ΔＰｂｔ＝Ｐｂａｔ−Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ−（Ｐｂａｔ＋Δφ）＝−Δφ （８）

式（７）、（８）から、ΔＰａｔとΔＰｂｔとが、同値とならないことが分かる。

一方、送信スイッチ５ａがオフ固着した場合について考える。このとき、送信アンテナ６ｂの送信タイミングでは、正常に送信アンテナ６ｂのみから送信波が送信されるが、送信アンテナ６ａの送信タイミングでは、送信アンテナ６ａから送信波が送信されないので、Ｐａａｔ、Ｐａｂｔ、Ｐｂａｔ、Ｐｂｂｔは、次式（９）、（１０）、（１１）の関係を有する。

Ｐａａｔ＝α （９）
Ｐａｂｔ＝β （１０）
Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ＋Δφ （１１）

式（９）、（１０）において、α、βは、ノイズに起因するランダムな角度を示している。また、ΔＰａｔとΔＰｂｔは、次式（１２）、（１３）で表される。

ΔＰａｔ＝Ｐａａｔ−Ｐａｂｔ＝α−β （１２）
ΔＰｂｔ＝Ｐｂａｔ−Ｐｂｂｔ＝Ｐｂａｔ−（Ｐｂａｔ＋Δθ）＝−Δφ （１３）

式（１２）、（１３）から、ΔＰａｔとΔＰｂｔとが、同値とならないことが分かる。

以上のように、送信アンテナ６ａ、６ｂから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号について、受信アンテナ間での位相差分ΔＰａｔおよびΔＰｂｔを算出し、その位相差分の絶対値｜ΔＰａｔ−ΔＰｂｔ｜が所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定する。

続いて、図３のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における故障判定処理について説明する。
まず、故障判定部１４は、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔを、メモリ１２から読み出す（ステップＳ３１）。

続いて、故障判定部１４は、メモリ１２から読み出したスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔから、位相成分Ｐａａｔ、Ｐａｂｔ、Ｐｂａｔ、Ｐｂｂｔを算出する（ステップＳ３２）。

次に、故障判定部１４は、送信アンテナ６ａ、６ｂから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号について、受信アンテナ間での位相差分ΔＰａｔおよびΔＰｂｔを、次式（１４）、（１５）により算出する（ステップＳ３３）。

ΔＰａｔ＝Ｐａａｔ−Ｐａｂｔ （１４）
ΔＰｂｔ＝Ｐｂａｔ−Ｐｂｂｔ （１５）

続いて、故障判定部１４は、ステップＳ３３で算出された位相差分ΔＰａｔとΔＰｂｔとの差分の絶対値ΔＰｔを、次式（１６）により算出する（ステップＳ３４）。

ΔＰｔ＝｜ΔＰａｔ−ΔＰｂｔ｜ （１６）

次に、故障判定部１４は、ステップＳ３４で算出された差分の絶対値ΔＰｔが、所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５において、差分の絶対値ΔＰｔが所定の閾値以上であると判定された場合（すなわち、Ｙｅｓ）には、故障判定部１４は、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定して（ステップＳ３６）通知し、図３の処理を終了する。
一方、ステップＳ３５において、差分の絶対値ΔＰｔが所定の閾値以上でないと判定された場合（すなわち、Ｎｏ）には、故障判定部１４は、直ちに図３の処理を終了する。

以上のように、実施の形態１によれば、故障判定部は、１つの送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第２受信信号との位相差分を比較し、比較結果に基づいて、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチの故障を判定する。
そのため、送信スイッチの故障を検出することができる。

なお、この発明の実施の形態１では、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定に使用するスペクトルとして、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔを使用する例を示した。しかしながら、これに限定されず、自車両が停止中に、相対速度が０となる目標に対応したピークビート周波数を使用してもよい。

このとき、自車速は、例えばＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から得られる。この場合には、自車両の停止中に停止物と判断される目標からピークビート周波数のスペクトルを得ることができるので、誤検知の目標である可能性が減り、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

また、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔの代わりに、図２のステップＳ２３で算出した、ＦＦＴの結果である周波数スペクトルＦａａ［ｉ］、Ｆａｂ［ｉ］、Ｆｂａ［ｉ］、Ｆｂｂ［ｉ］を用いてもよい。ここで、ｉ＝０，１，…，Ｎ−１であり、ＮはＦＦＴ点数である。

このとき、故障判定部１４は、周波数スペクトルの振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］が、所定の閾値以上である場合の位相成分Ｐａａ［ｉ］、Ｐａｂ［ｉ］、Ｐｂａ［ｉ］、Ｐｂｂ［ｉ］を比較対象とし、ΔＰ［ｉ］を算出することにより、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障を判定する。すなわち、故障判定部１４は、次式（１７）、（１８）、（１９）を算出して、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障を判定する。

ΔＰａ［ｉ］＝Ｐａａ［ｉ］−Ｐａｂ［ｉ］ （１７）
ΔＰｂ［ｉ］＝Ｐｂａ［ｉ］−Ｐｂｂ［ｉ］ （１８）
ΔＰ［ｉ］＝｜ΔＰａ［ｉ］−ΔＰｂ［ｉ］｜ （１９）

なお、振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］の閾値の選択によっては、複数の位相成分Ｐａａ［ｉ］、Ｐａｂ［ｉ］、Ｐｂａ［ｉ］、Ｐｂｂ［ｉ］が判定対象となる場合がある。この場合には、判定対象について、ΔＰ［ｉ］の平均値を算出し、平均値が所定の閾値以上であれば、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。平均値を取ることにより、ノイズの影響を低減することができる。

また、故障判定部１４は、振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］のうち、最大の振幅を有するものに対応する位相成分Ｐａａ［ｉｍａｘ］、Ｐａｂ［ｉｍａｘ］、Ｐｂａ［ｉｍａｘ］、Ｐｂｂ［ｉｍａｘ］について、式（１７）、（１８）、（１９）によりΔＰ［ｉｍａｘ］を算出し、ΔＰ［ｉｍａｘ］が所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。最大の振幅を有するスペクトルを判定対象とすることにより、反射波としてより正確なスペクトルの位相に基づく故障判定を実行することができ、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

また、故障判定部１４は、比較対象の位相成分Ｐａａ［ｉ］、Ｐａｂ［ｉ］、Ｐｂａ［ｉ］、Ｐｂｂ［ｉ］のすべてについてΔＰ［ｉ］を算出し、すべてのΔＰ［ｉ］が所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。複数のΔＰ［ｉ］を判定対象とすることにより、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図は、上記実施の形態１の図１と同様なので、説明を省略する。
この実施の形態２では、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数について、異なる送信アンテナ６ａ、６ｂから送信され、同一の受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号の振幅を比較することにより、送信スイッチ５ａ、５ｂのオフ固着を判定する。

図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置における故障判定処理について説明する。
まず、故障判定部１４は、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔを、メモリ１２から読み出す（ステップＳ４１）。

続いて、故障判定部１４は、メモリ１２から読み出したスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔから、振幅Ａａａｔ、Ａａｂｔ、Ａｂａｔ、Ａｂｂｔ（周波数解析信号）を算出する（ステップＳ４２）。

次に、故障判定部１４は、異なる送信アンテナ６ａ、６ｂから送信され、同一の受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号について、振幅差分ΔＡａｔとΔＡｂｔを、次式（２０）、（２１）により算出する（ステップＳ４３）。

ΔＡａｔ＝｜Ａａａｔ−Ａｂａｔ｜ （２０）
ΔＡｂｔ＝｜Ａａｂｔ−Ａｂｂｔ｜ （２１）

ここで、送信スイッチ５ａ、５ｂが正常にオン−オフしている場合には、振幅Ａａａｔ、Ａａｂｔ、Ａｂａｔ、Ａｂｂｔがほぼ同値となり、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔは、所定の閾値よりも小さくなる。一方、送信スイッチ５ａがオフ固着している場合には、送信アンテナ６ａから送信され、受信アンテナ７ａ、７ｂで受信された受信信号がなくなるので、ＡａａｔおよびＡａｂｔは、ノイズ程度の振幅となる。そのため、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔは、所定の閾値以上となる。

続いて、故障判定部１４は、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔが、ともに所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

ステップＳ４４において、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔが、ともに所定の閾値以上であると判定された場合（すなわち、Ｙｅｓ）には、故障判定部１４は、送信スイッチ５ａ、５ｂのオフ固着と判定して（ステップＳ４５）通知し、図４の処理を終了する。
一方、ステップＳ４４において、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔの少なくとも一方が、所定の閾値以上でないと判定された場合（すなわち、Ｎｏ）には、故障判定部１４は、直ちに図４の処理を終了する。

以上のように、実施の形態２によれば、故障判定部は、１つの送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、複数の受信アンテナで受信された第２受信信号との振幅を比較し、比較結果に基づいて、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチのオフ固着を判定する。
そのため、送信スイッチの故障を検出することができる。

なお、この発明の実施の形態２では、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔが、ともに所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定したが、振幅差分ΔＡａｔおよびΔＡｂｔの平均値が所定の閾値以上であれば、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。平均値を取ることにより、ノイズの影響を低減することができる。

また、この発明の実施の形態２では、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定に使用するスペクトルとして、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔを使用する例を示した。しかしながら、これに限定されず、自車両が停止中に、相対速度が０となる目標に対応したピークビート周波数を使用してもよい。

このとき、自車速は、例えばＥＣＵから得られる。この場合には、自車両の停止中に停止物と判断される目標からピークビート周波数のスペクトルを得ることができるので、誤検知の目標である可能性が減り、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

また、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔの代わりに、図２のステップＳ２１で記憶した、サンプリングデータの振幅を使用してもよい。

また、目標までの距離および目標との相対速度を算出する際に使用したピークビート周波数に対応するスペクトルＦａａｔ、Ｆａｂｔ、Ｆｂａｔ、Ｆｂｂｔの代わりに、図２のステップＳ２３で算出した、ＦＦＴの結果である周波数スペクトルＦａａ［ｉ］、Ｆａｂ［ｉ］、Ｆｂａ［ｉ］、Ｆｂｂ［ｉ］を用いてもよい。ここで、ｉ＝０，１，…，Ｎ−１であり、ＮはＦＦＴ点数である。

このとき、故障判定部１４は、周波数スペクトルの振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］の何れかが、所定の閾値以上である場合のみを比較対象とし、ΔＡａ［ｉ］、ΔＡｂ［ｉ］を算出することにより、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障を判定する。すなわち、故障判定部１４は、次式（２２）、（２３）を算出して、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障を判定する。

ΔＡａ［ｉ］＝｜Ａａａ［ｉ］−Ａｂａ［ｉ］｜ （２２）
ΔＡｂ［ｉ］＝｜Ａａｂ［ｉ］−Ａｂｂ［ｉ］｜ （２３）

なお、振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］の閾値の選択によっては、複数の振幅が判定対象となる場合がある。この場合には、判定対象について、差分の平均値Σ（ΔＡａ［ｉ］）／ｎ、Σ（ΔＡｂ［ｉ］）／ｎを算出し、差分の平均値が所定の閾値以上であれば、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。ここで、ｎは比較対象となるｉの個数である。平均値を取ることにより、ノイズの影響を低減することができる。

また、故障判定部１４は、振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］のうち、最大の振幅を有するものに対応するＡａａ［ｉｍａｘ］、Ａａｂ［ｉｍａｘ］、Ａｂａ［ｉｍａｘ］、Ａｂｂ［ｉｍａｘ］について、式（２２）、（２３）によりΔＡａ［ｉｍａｘ］、ΔＡｂ［ｉｍａｘ］を算出し、ΔＡａ［ｉｍａｘ］およびΔＡｂ［ｉｍａｘ］が所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。最大の振幅を有するスペクトルを判定対象とすることにより、反射波としてより正確なスペクトルの振幅に基づく故障判定を実行することができ、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

また、故障判定部１４は、比較対象の振幅成分Ａａａ［ｉ］、Ａａｂ［ｉ］、Ａｂａ［ｉ］、Ａｂｂ［ｉ］のすべてについてΔＡａ［ｉ］、ΔＡｂ［ｉ］を算出し、すべてのΔＡａ［ｉ］、ΔＡｂ［ｉ］が所定の閾値以上である場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定してもよい。複数のΔＡａ［ｉ］、ΔＡｂ［ｉ］を判定対象とすることにより、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障の判定精度を向上させることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック構成図は、上記実施の形態１の図１と同様なので、説明を省略する。
この実施の形態３では、所定の回数連続してΔＰｔが所定の値以上となった場合に、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定する。

図５のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置における故障判定処理について説明する。
まず、故障判定部１４は、故障判定数Ｎｅを０に初期化する（ステップＳ５１）。
なお、ステップＳ５２からステップＳ５６までの処理は、図３に示したステップＳ３１からステップＳ３５までの処理と同様なので、その説明を省略する。

ステップＳ５６において、差分の絶対値ΔＰｔが所定の閾値以上であると判定された場合（すなわち、Ｙｅｓ）には、故障判定部１４は、故障判定数Ｎｅをインクリメントする（ステップＳ５７）。
一方、ステップＳ５６において、差分の絶対値ΔＰｔが所定の閾値以上でないと判定された場合（すなわち、Ｎｏ）には、故障判定部１４は、ステップＳ５１に移行して、故障判定数Ｎｅを０に初期化する。

続いて、故障判定部１４は、故障判定数Ｎｅが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５８）。

ステップＳ５８において、故障判定数Ｎｅが所定値以上であると判定された場合（すなわち、Ｙｅｓ）には、故障判定部１４は、送信スイッチ５ａ、５ｂの故障と判定して（ステップＳ５９）通知し、図５の処理を終了する。
一方、ステップＳ５８において、故障判定数Ｎｅが所定値以上でないと判定された場合（すなわち、Ｎｏ）には、故障判定部１４は、ステップＳ５２に移行する。

以上のように、実施の形態３によれば、所定の回数連続して送信スイッチの故障条件が満たされた場合に、送信スイッチの故障を判定する。
そのため、送信スイッチの故障の判定精度を向上させることができる。

１ 制御部、２ 電圧発生回路、３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）、４ 分配器、５ａ、５ｂ 送信スイッチ、６ａ、６ｂ 送信アンテナ、７ａ、７ｂ 受信アンテナ、８ａ、８ｂ ミキサ、９ａ、９ｂ バンドパスフィルタ、１０ａ、１０ｂ アンプ、１１ａ、１１ｂ Ａ／Ｄ変換器、１２ メモリ、１３ 信号処理部、１４ 故障判定部。

Claims (8)

1. 複数の送信アンテナと、
   前記複数の送信アンテナから、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチと、
   前記電磁波が目標で反射した反射波を受信信号として受信する複数の受信アンテナと、
   前記受信信号がサンプリングされたサンプリング信号に基づいて、前記目標を検出する信号処理部と、を備え、
   １つの送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信された第２受信信号とを比較し、比較結果に基づいて、前記送信スイッチの故障を判定する故障判定部をさらに備え、
   前記第１受信信号および前記第２受信信号は、前記信号処理部が前記目標を検出する際に使用した周波数解析信号であり、
   前記故障判定部は、前記第１受信信号のうち、任意の２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第１位相差と、前記第２受信信号のうち、前記第１受信信号と同じ２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第２位相差とを比較する
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記故障判定部は、自車両が停止中に、前記信号処理部での目標検出結果により、停止物と判断される目標に係る前記第１位相差と前記第２位相差とを比較する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 複数の送信アンテナと、
   前記複数の送信アンテナから、電磁波を送信する送信アンテナを選択する送信スイッチと、
   前記電磁波が目標で反射した反射波を受信信号として受信する複数の受信アンテナと、
   前記受信信号がサンプリングされたサンプリング信号に基づいて、前記目標を検出する信号処理部と、を備え、
   １つの送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信された第１受信信号と、他の送信アンテナから送信され、前記複数の受信アンテナで受信された第２受信信号とを比較し、比較結果に基づいて、前記送信スイッチの故障を判定する故障判定部をさらに備え、
   前記第１受信信号および前記第２受信信号は、所定の閾値以上の振幅を有する周波数解析信号であり、
   前記故障判定部は、前記第１受信信号のうち、任意の２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第１位相差と、前記第２受信信号のうち、前記第１受信信号と同じ２つの受信アンテナで受信された受信信号に係る第２位相差とを比較する
   ことを特徴とするレーダ装置。
4. 前記故障判定部は、前記第１位相差と前記第２位相差との差が所定の閾値以上である場合に、前記送信スイッチの故障を判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のレーダ装置。
5. 前記故障判定部は、所定の閾値以上の振幅を有する複数の前記周波数解析信号のうち、前記第１位相差と前記第２位相差との差の平均値が所定の閾値以上である場合に、前記送信スイッチの故障を判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
6. 前記故障判定部は、所定の閾値以上の振幅を有する複数の前記周波数解析信号のうち、最大の振幅を有する前記周波数解析信号の前記第１位相差と前記第２位相差との差が所定の閾値以上である場合に、前記送信スイッチの故障を判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
7. 前記故障判定部は、所定の閾値以上の振幅を有する複数の前記周波数解析信号のうち、それぞれの周波数解析信号に係る前記第１位相差と前記第２位相差との差がすべて所定の閾値以上である場合に、前記送信スイッチの故障を判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
8. 前記故障判定部は、前記送信スイッチの故障判定が所定の回数連続した場合に、前記送信スイッチの故障を判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載のレーダ装置。

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