JP5658843B1 - 信号処理回路、及び、レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源出力の異常による発振やスイッチングノイズによる誤検出を防止することが可能な技術を提供する。【解決手段】制御用信号に基づいて所定の制御を行う共に、電源から出力された電圧信号に基づいて該電源の出力電圧の異常の有無を検出する制御手段を備えた信号処理装置に用いられる信号処理回路であって、前記制御用信号が入力されているときは、該制御用信号を増幅して前記制御手段に出力し、前記制御用信号が入力されていないときは、前記電源から入力した電圧信号を増幅して前記制御手段に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、信号処理回路及びレーダ装置に関する。

従来、車両等に備えられたレーダ装置は、送信アンテナから送信波を射出し、物標からの反射波を受信アンテナで受信して、車両（レーダ装置）に対する物標の位置等を導出していた。この物標からの反射波は、物標の位置が遠いほど微小な信号となる。このため、受信信号がレーダ装置内の回路で発生したノイズに埋もれることなく、遠方の物標も確実に導出するために、レーダ装置は、低ノイズを考慮した構成としていた。なお、本発明と関連する技術としては、例えば、特許文献１がある。

特開2011-99676号公報

しかしながら、レーダ装置内の電源回路の異常による出力の発振や、スイッチングノイズが発生した場合に、発振周波数やノイズの周波数、これらの振幅レベルによってはこれらがピークとして算出されてしまい、その結果、物標として誤検出してしまう可能性がある。

一方で、電源回路に発振防止用の特別な構成を設けたり、スイッチングノイズを検出する構成や発生を抑制する構成を別途設けた場合には、レーダ装置のコストが高くなると共に小型化が難しくなるという問題もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、新たな構成を設けることなく、電源出力の異常による発振やスイッチングノイズによる誤検出を防止することを可能とする技術を提供することを目的とする。

また、請求項１の発明は、制御用信号に基づいて物標情報を導出する制御手段と、前記制御用信号が入力されているときは、該制御用信号を増幅して前記制御手段に出力し、前記制御用信号が入力されていないときは、電源から入力した電圧信号を制御用信号として増幅して前記制御手段に出力する信号処理回路と、を備え、前記制御手段は、前記信号処理回路から出力された電圧信号を制御用信号として入力したときに物標情報が導出されれば電源の出力電圧に異常があると判定するレーダ装置である。

請求項１の発明によれば、信号処理回路は、制御用信号を入力していないときには電圧信号を増幅して制御手段に出力する。すなわち、信号処理回路が制御用信号を増幅していないときに、電圧信号の増幅処理を実行する。これにより、信号処理回路を共用できるため、新たな構成を設けることなく、電源の異常等を検出するための処理を行うことが可能となる。

図１は、レーダ装置のブロック図である。 図２は、増幅部を示す図である。 図３は、レーダ装置の処理を示すフローチャートである。 図４は、物標導出処理を示すフローチャートである。 図５は、レーダ装置の処理を示すフローチャートである。 図６は、物標導出処理を示すフローチャートである。 図７は、ピーク抽出処理を示すフローチャートである。 図８は、ＦＦＴデータを示す図である。 図９は、レーダ装置の処理を示すフローチャートである。 図１０は、物標導出処理を示すフローチャートである。 図１１は、ピーク抽出処理を示すフローチャートである。 図１２は、ＦＦＴデータを示す図である。 図１３は、レーダ装置の処理を示すフローチャートである。 図１４は、物標導出処理を示すフローチャートである。 図１５は、レーダ装置の処理周期を示す図である。 図１６は、増幅部を示す図である。 図１７は、増幅部を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、信号処理装置としてレーダ装置を例に挙げて説明するが、本発明はレーダ装置に限定されるものではない。入力した信号を増幅して処理に用いるものであれば適用可能である。例えばレーダ装置や医療用の装置など、微小信号を増幅して処理に用いる装置には特に好適に用いることができる。

＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．構成＞
まず、本発明のレーダ装置１の構成について説明する。図１は、レーダ装置１の概略構成を示すブロック図である。レーダ装置１は、主として車両前方のバンパー近傍に備えられている。このレーダ装置１は、一回の走査で所定の走査範囲を走査して、車両と物標との距離を導出する。また、レーダ装置１は、物標の速度や、車両ＣＲの速度に対する物標の速度である相対速度も導出する。導出された距離等の情報は、車両制御装置２に出力され、車両制御装置２は、入力した情報に基づいて種々の制御を行う。

レーダ装置１は、信号生成部１１、発振器１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ミキサ１５、増幅部１６、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１７、信号処理部１８、及び送信制御部１９を備えている。

信号生成部１１は、後述する送信制御部１９の制御信号に基づいて、例えば三角波状に電圧が変化する変調信号を生成する。

発振器１２は、電圧で発振周波数を制御する電圧制御発振器である。発振器１２は、信号生成部１１で生成された変調信号に基づき所定周波数の信号（例えば、76.5GHz）を周波数変調し、この所定周波数（76.5GHz）を中心周波数とする周波数帯の送信信号として送信アンテナ１３に出力する。

送信アンテナ１３は、送信信号に係る送信波を車両外部に出力するアンテナである。送信アンテナ１３は、発振器１２と接続され、発振器１２から入力した送信信号に対応した送信波を車両外部に出力する。なお、本実施の形態では、１本の送信アンテナを用いた構成について説明するが、本発明は、２本又は４本等の複数本の送信アンテナを用いた構成としてもよい。

受信アンテナ１４は、送信アンテナ１３から送信された送信波が物体にて反射した際の反射波を受信する複数のアレーアンテナである。本実施の形態では、受信アンテナとして、４本の受信アンテナ１４ａ〜１４ｄを備えている。なお、受信アンテナ１４ａ〜１４ｄのそれぞれのアンテナは等間隔に配置されている。

ミキサ１５は、各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄに設けられており、受信信号と送信信号とを混合する。そして、ミキサ１５は、受信信号と送信信号とを混合する際に、送信信号と受信信号との差の信号であるビート信号を生成し、増幅部１６に出力する。

増幅部１６は、ミキサ１５から入力したビート信号を所定の増幅率で増幅し、増幅したビート信号をＡＤ変換部１７に出力する。なお、増幅部１６もミキサ１５と同様に各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄに設けられている。また、増幅部１６は、ビート信号の他にも、電源から電圧信号を入力し、この入力した電圧信号も増幅するようになっている。これは、後段の信号処理部１８にて電源の出力電圧の異常の有無を検出するためである。増幅部１６の詳細な構成については後述する。

ＡＤ変換部１７は、アナログ信号であるビート信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換部１７は、アナログ信号のビート信号を所定周期でサンプリングして、複数のサンプリングデータを導出する。そして、ＡＤ変換部１７は、サンプリングされたデータを量子化することで、アナログ信号のビート信号をデジタル信号に変換して、デジタル信号のビート信号を信号処理部１８に出力する。なお、ＡＤ変換部１７もミキサ１５と同様に各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄに設けられている。

信号処理部１８は、ＣＰＵ１８１及びメモリ１８２を備えるコンピュータである。信号処理部１８は、ＡＤ変換部１７から出力されたデジタル信号のビート信号をＦＦＴ処理し、ＦＦＴデータを取得してメモリ１８２に記憶する。そして、信号処理部１８は、ＦＦＴデータのビート信号の中から所定の条件に対応する信号を物標導出に用いるピーク信号として抽出する。このピーク信号の抽出は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々について行われる。そして、信号処理部１８は、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングして物標情報を導出する。また、信号処理部１８は、電圧信号に基づいて、電源の出力電圧の異常の有無の検出も行う。

メモリ１８２は、ＣＰＵ１８１により実行される各種演算処理などの実行プログラムを記憶する。また、メモリ１８２は、信号処理部１８が導出した複数の物標情報を記憶する。例えば、過去の処理と今回の処理とで導出された物標情報（物標の縦距離、横距離及び相対速度）を記憶する。さらに、メモリ１８２は、ＦＦＴ処理により取得されたＦＦＴデータ１８２ａを記憶する。このＦＦＴデータ１８２ａには、今回の物標導出処理で取得したＦＦＴデータの他に、過去の物標導出処理で取得したＦＦＴデータも含まれる。さらに、メモリ１８２は、電源の出力電圧に異常があった場合には、その異常に関する情報を記憶する。

送信制御部１９は、信号処理部１８と接続され、信号処理部１８からの信号に基づき、変調信号を生成する信号生成部１１に制御信号を出力する。

ここで、増幅部１６の構成についてより具体的に説明する。図２は、増幅部１６の構成を示すブロック図である。図２に示すように、増幅部１６は、ＨＰＦ用コンデンサ１６１、ＨＰＦ用抵抗１６２、ゲイン設定用第１抵抗１６３、ゲイン設定用第２抵抗１６４、アンプ１６５、バッファ用アンプ１６６、及びスイッチ１６７を備えている。つまり、増幅部１６は、信号の増幅に必要な種々の回路から構成される信号処理回路といえる。

増幅部１６は、上述のように、ミキサ１５から入力したビート信号を所定の増幅率で増幅した後に、ＡＤ変換部１７に出力するものである。具体的には、増幅部１６に入力したビート信号は、ＨＰＦ用コンデンサ１６１及びＨＰＦ用抵抗１６２によってＤＣ成分がカットされ、アンプ１６５にはビート信号のＡＣ成分のみが入力される。アンプ１６５に入力したビート信号は、ゲイン設定用第１抵抗１６３及びゲイン設定用第２抵抗１６４によって定められた所定の増幅率で増幅されて出力される。そして、増幅されたビート信号は、バッファ用アンプ１６６を介して後段のＡＤ変換部１７に出力される。

また、アンプ１６５及びバッファ用アンプ１６６には、駆動用の電源２０が接続されており、これらアンプ１６５及びバッファ用アンプ１６６は、電源２０から電圧が印加されることで駆動する。また、電源２０は、スイッチ１６７を介してＨＰＦ用コンデンサ１６１の前段とも接続されている。つまり、スイッチ１６７がオンのときは、電源２０からの電圧信号がアンプ１６５にも入力される。これに対して、スイッチ１６７がオフのときは、電源２０からの電圧信号はアンプ１６５に入力されない。このスイッチ１６７のオン又はオフは、信号処理部１８からの制御信号により制御される。

スイッチ１６７がオンされると、電源２０からの電圧信号は、ビート信号と同様に、ＨＰＦ用コンデンサ１６１等を介してアンプ１６５に入力される。つまり、電圧信号のＤＣ成分がカットされ、ＡＣ成分のみがアンプ１６５に入力される。そして、電圧信号は、アンプ１６５にて所定の増幅率で増幅された後に、バッファ用アンプ１６６を介してＡＤ変換部１７に出力される。これにより、電圧信号が微小な信号であったとしても、増幅させることによって検出することが可能になる。

＜１−２．処理＞
次に、レーダ装置１の処理について説明する。図３は、レーダ装置１の処理を示すフローチャートである。

レーダ装置１は、電源が投入されて起動すると、電源の出力電圧の異常の有無を監視する（ステップＳ１０１）。具体的には、レーダ装置１は、自装置が起動したことを検知すると、物標の導出処理を開始する前に、信号処理部１８の制御により増幅部１６のスイッチ１６７をオンにする。すると、電源２０とアンプ１６５とが接続され、電源２０の電圧信号がＨＰＦ用コンデンサ１６１を介してアンプ１６５に入力される。アンプ１６５は、入力した電圧信号を所定の増幅率で増幅する。増幅された電圧信号は、ＡＤ変換部１７を介して信号処理部１８に入力される。そして、信号処理部１８は、入力した電圧信号に基づいて電源２０の出力電圧の異常の有無を検出する。つまり、電源又はその出力に異常があるか否かを判断する。

電源２０の出力電圧に異常がある場合とは、例えば、電源２０の出力電圧が発振している場合が挙げられる。このため、本明細書においては、電源２０の出力電圧の異常として、電源２０の出力電圧が発振している状態を例に挙げて説明する。なお、以下においては、「電源の出力電圧の異常」を、電源の出力が異常であることとして、単に「電源出力の異常」と記載する。

つまり、信号処理部１８は、入力した電圧信号に基づいて出力電圧が発振していると判断した場合には、電源出力に異常があると判断する。出力電圧が発振しているか否かの判断は、例えば、ＦＦＴ処理により行うことができる。出力電圧が発振している場合とは、同一の周期で電圧の変動を繰り返している場合である。このため、発振している電圧信号をＦＦＴ処理すると、発振している周波数（発振周波数）でピークを持つことになる。したがって、電源の出力をＦＦＴ処理した結果が、いずれかの周波数でピークを有する場合には、電源の出力電圧は、その周波数で発振していると判断することができる。そして、信号処理部１８は、出力電圧が発振周波数で発振していることを検出し、電源出力に異常があることを検出する。

なお、電源２０の出力電圧が発振しているか否かの判断方法は、これに限定されるものではない。電源の出力電圧が発振していることを判断できる方法であれば他の方法を用いることができる。また、電源出力の異常の種類も、発振に限定されるものではなく、他の異常であってもよい。

そして、電源出力に異常があると判断した場合には（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、レーダ装置１は、ユーザに対して異常である旨を警告し（ステップＳ１０３）、レーダ装置１の駆動を停止する（ステップＳ１０４）。電源出力に異常があると物標を誤検出する可能性がある。このため、本実施の形態では、電源出力に異常があったときは、レーダ装置１を停止させることとしている。ただし、ユーザはなぜレーダ装置１が駆動しないのかわからない場合がある。このため、ユーザに対して警告を報知することで、レーダ装置１の駆動を停止した旨を報知することとしている。

ユーザへの警告は、表示や音などを用いて行うことができる。例えば、電源出力に異常がある旨をディスプレイに表示したり、音声を出力したりする方法である。ただし、ユーザに対して警告が報知できる方法であれば、他の方法であってもよい。

信号処理部１８は、電源出力に異常があると判断すると、レーダ装置１の各構成の駆動を停止する。すなわち、レーダ装置１は、送信波の送信や受信波の受信を停止する。これにより、レーダ装置１は、物標導出処理を停止する。なお、レーダ装置１の駆動を停止する方法は、全構成の駆動を停止することに限定されるものではなく、一部の構成の駆動を停止することでもよい。例えば、送信波の送信や受信波の受信は実行するが、信号処理部１８が物標導出処理を実行しない方法を用いてもよい。また、送信波の送信や受信波の受信を実行し、信号処理部１８による物標導出処理も実行するが、物標情報の出力を行わない方法を用いてもよい。

一方、電源出力に異常がないと判断した場合には（ステップＳ１０２でＮｏ）、レーダ装置１は、物標導出処理を実行する（ステップＳ１０５）。ここで、レーダ装置１の物標導出処理について説明する。図４は、レーダ装置１の物標導出処理を示すフローチャートである。

レーダ装置１は、送信アンテナ１３から送信波を送信し（ステップＳ２０１）、送信波が物標に反射することによって到来する反射波を受信アンテナ１４で受信する（ステップＳ２０２）。そして、レーダ装置１は、送信波に対応する送信信号と反射波に対応する受信信号との差分の信号であるビート信号（制御用信号）を生成する。アナログ信号であるビート信号は、増幅部１６にて増幅され、ＡＤ変換部１７にてデジタル信号に変換された後に、信号処理部１８に入力される。

次に、レーダ装置１は、デジタル信号のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ２０３）。これにより、レーダ装置１は、ビート信号に関する周波数ごとの信号レベルの値を有するＦＦＴデータを取得する。なお、ＦＦＴデータは、各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄ毎に取得される。

そして、レーダ装置１は、ＦＦＴデータの中から物標情報の導出に用いるピーク信号を抽出する（ステップＳ２０４）。具体的には、レーダ装置１は、ＦＦＴデータのうち信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号とする。

次いで、レーダ装置１は、抽出したピーク信号に基づいて物標情報を導出する（ステップＳ２０５）。物標情報とは、例えば、レーダ装置１に対する物標の方位（角度）や、レーダ装置１から物標までの距離や、レーダ装置１に対する相対速度などである。なお、ピーク信号を用いてこれら各物標情報を導出する方法は、既存の方法を用いることができる。

このようにして、本実施の形態では、電源出力の異常の有無を監視して、電源出力に異常がない場合にレーダ装置１による物標情報の導出処理を実行し、電源出力に異常がある場合にはレーダ装置１を停止させることとしている。このため、電源出力の異常に起因した物標の誤検出を防止することが可能になる。

また、電源出力の異常の有無の監視は、レーダ装置１が物標導出処理を開始する前に実行するため、電源出力の異常の有無の監視用に、物標導出処理に用いる増幅部１６を用いることができる。このため、電源出力の異常監視用の構成を別途設ける必要がなく、レーダ装置１の構成を共用することができるため、高コスト化及び大型化を回避することが可能になる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、電源出力に異常があった場合には、レーダ装置を停止して物標の誤検出を防止する構成について説明したが、レーダ装置を停止せずに（すなわち、物標導出処理を実行しながら）物標の誤検出を防止する構成としてもよい。このため、第２の実施の形態では、レーダ装置が、物標導出処理を実行しつつ、物標の誤検出も防止する方法について説明する。

＜２−１．構成＞
第２の実施の形態に係るレーダ装置１は、図１に示すレーダ装置１と同様の構成である。このため、本実施の形態に係るレーダ装置１の構成についての説明は省略する。

＜２−２．処理＞
第２の実施の形態に係るレーダ装置１の処理について説明する。図５は、第２の実施の形態に係るレーダ装置１の処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る処理の一部は、第１の実施の形態と同様である。このため、本実施の形態の説明では、第１の実施の形態と異なる処理を中心に説明する。

レーダ装置１は、電源が投入されて起動すると、電源出力の異常の有無を監視する（ステップＳ３０１）。この処理は、上述したステップＳ１０１と同様の処理である。電源出力に異常がないと判断した場合には（ステップＳ３０２でＮｏ）、レーダ装置１は、物標導出処理を実行する（ステップＳ３０５）。

一方、電源出力に異常があると判断した場合には（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、レーダ装置１は、ユーザに対して異常である旨を警告する（ステップＳ３０３）。この処理は、上述したステップＳ１０３と同様の処理である。

そして、レーダ装置１は、異常情報を保持する（ステップＳ３０４）。異常情報とは、異常に関する情報であり、本実施の形態では発振周波数などの情報である。つまり、電源２０の出力電圧が発振している場合には、レーダ装置１は、異常情報として発振周波数をメモリ１８２に記憶する。

次に、レーダ装置１は、物標導出処理を実行する（ステップＳ３０５）。物標導出処理について図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る物標導出処理を示すフローチャートである。本実施の形態に係る物標導出処理は、第１の実施の形態で説明した物標導出処理のうち、ピーク抽出処理が異なる。そこで、以下では、ピーク抽出処理を中心に説明する。

物標導出処理（ステップＳ３０５）では、レーダ装置１は、送信波送信処理（ステップＳ４０１）、反射波受信処理（ステップＳ４０２）、及びＦＦＴ処理（ステップＳ４０３）を実行する。これら各処理は、第１の実施の形態で説明したステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様の処理である。これにより、物標に対応するビート信号のＦＦＴデータを取得する。

そして、レーダ装置１は、ピーク抽出処理（ステップＳ４０４）を行う。ここで、ピーク抽出処理について図７に基づいて説明する。図７は、本実施の形態に係るピーク抽出処理を示すフローチャートである。

ピーク抽出処理では、まず、電源出力に異常があったか否かを確認する（ステップＳ５０１）。これは、電源出力の異常を監視する処理（ステップＳ３０１）において、電源出力に異常があったと判断していたか否かの確認である。確認は、異常の有無を示すフラグにより判断してもよいし、異常情報の内容から判断してもよい。例えば、異常の有無の結果をフラグで設定する構成とすれば、そのフラグを確認することで異常の有無を判断することができる。また、メモリ１８２に異常情報が記憶されている場合には異常があったと判断することもできる。

電源出力に異常があった場合には（ステップＳ５０１でＹｅｓ）、レーダ装置１は、異常情報を抽出する（ステップＳ５０２）。つまり、電源２０の出力電圧が発振している場合には、レーダ装置１は、異常情報として記憶されている発信周波数をメモリ１８２から読み出す。

そして、レーダ装置１は、読み出した異常情報を除外する（ステップＳ５０３）。具体的には、ＦＦＴ処理にて取得したＦＦＴデータから、異常情報として取得した発振周波数に相当する部分のデータを除外する。つまり、ＦＦＴデータの発振周波数の部分をマスクする。これにより、電源出力の異常に起因したピーク信号が除かれたＦＦＴデータ（除外後ＦＦＴデータ（除外信号））が得られる。

ここで、この除外後ＦＦＴデータを取得する内容について図８を用いて説明する。図８は、ＦＦＴデータを示す図である。図８（ａ）は、電源出力の異常の有無を監視した際に取得したＦＦＴデータである。このＦＦＴデータが異常情報に相当するデータとなる。図８（ｂ）は、ビート信号のＦＦＴデータである。図８（ｃ）は、除外後ＦＦＴデータである。

図８（ａ）に示すように、電源２０の出力電圧が発振している場合には、電圧信号をＦＦＴ処理すると、得られるスペクトラムには発振周波数の部分にピークが存在する。また、電源２０から出力される電圧信号がビート信号に重畳しているため、図８（ｂ）に示すように、ビート信号をＦＦＴ処理して得られるスペクトラムにも、発振周波数の部分にピークが存在する。

そこで、異常情報をピーク抽出処理に用いないために、ビート信号のＦＦＴデータのうち、発振周波数に相当する部分のデータをマスクする。すると、図８（ｃ）に示すような発振周波数近辺のデータが除外された除外後ＦＦＴデータを得ることができる。

図７に戻り、レーダ装置１は、除外後ＦＦＴデータを用いてピーク抽出処理を実行する（ステップＳ５０４）。このピーク抽出処理は、第１の実施の形態と同様にして行うことができる。すなわち、除外後ＦＦＴデータのうち信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。この場合の除外後ＦＦＴデータは、発振周波数に相当する部分のデータが除外されている。このため、電源２０の出力電圧の発振に起因したピーク信号を物標として誤検出してしまうことを回避できるようになっている。

なお、電源出力に異常がなかった場合にも（ステップＳ５０１でＮｏ）、同様にピーク抽出処理を実行する（ステップＳ５０４）。この場合においては、異常情報を除外する処理はないため、ビート信号から得られたＦＦＴデータに対してピーク信号の抽出を行う。

そして、図６に戻り、抽出したピーク信号に基づいて物標情報の導出処理を実行する（ステップＳ４０５）。この処理は、上述したステップＳ２０５と同様にして行うことができる。

このようにして、本実施の形態では、電源出力に異常があった場合においては、その異常情報を除外してピーク信号を抽出する。つまり、電源の出力電圧が発振している場合には、ＦＦＴデータのうち発振周波数に相当する部分をマスクすることで、電源電圧の発振に起因したピーク信号を除外したＦＦＴデータに基づいた物標導出処理が可能になる。その結果、物標を誤って検出してしまうことを防止することが可能になる。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、電源出力に異常があった場合には、異常情報を除外したＦＦＴデータに基づいてピーク抽出処理を実行していた。具体的には、電源の出力電圧が発振している場合には、ＦＦＴデータの発振周波数部分をマスクした除外後ＦＦＴデータを用いてピーク抽出処理を実行していた。他の方法として、発振周波数をマスクすることの他に、ＦＦＴデータから、電源電圧の発振に起因するピーク信号のみを減算する方法も挙げられる。そこで、第３の実施の形態では、電源電圧の発振に起因するピーク信号を減算して得られたＦＦＴデータを用いる方法について説明する。

＜３−１．構成＞
第３の実施の形態に係るレーダ装置１においても、図１に示すレーダ装置１と同様の構成である。このため、本実施の形態に係るレーダ装置１の構成についての説明は省略する。

＜３−２．処理＞
第３の実施の形態に係るレーダ装置１の処理について説明する。図９は、第３の実施の形態に係るレーダ装置１の処理を示すフローチャートである。第３の実施の形態に係る処理の一部は、第１の実施の形態と同様である。このため、本実施の形態の説明では、第１の実施の形態と異なる処理を中心に説明する。

レーダ装置１は、電源が投入されて起動すると、電源出力の異常の有無を監視する（ステップＳ６０１）。この処理は、上述したステップＳ１０１と同様の処理である。電源出力に異常がないと判断した場合には（ステップＳ６０２でＮｏ）、レーダ装置１は、物標導出処理を実行する（ステップＳ６０５）。

一方、電源出力に異常があると判断した場合には（ステップＳ６０２でＹｅｓ）、レーダ装置１は、ユーザに対して異常である旨を警告する（ステップＳ６０３）。この処理は、上述したステップＳ１０３と同様の処理である。

そして、レーダ装置１は、異常情報を保持する（ステップＳ６０４）。異常情報とは、異常に関する情報であり、本実施の形態では発振周波数及び信号レベル値などの情報である。つまり、電源２０の出力電圧が発振している場合には、レーダ装置１は、異常情報として発振周波数と信号レベル値とをメモリ１８２に記憶する。

次に、レーダ装置１は、物標導出処理を実行する（ステップＳ６０５）。物標導出処理について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態に係る物標導出処理を示すフローチャートである。本実施の形態に係る物標導出処理は、第１の実施の形態で説明した物標導出処理のうち、ピーク抽出処理が異なる。そこで、以下では、ピーク抽出処理を中心に説明する。

物標導出処理（ステップＳ６０５）では、レーダ装置１は、送信波送信処理（ステップＳ７０１）、反射波受信処理（ステップＳ７０２）、及びＦＦＴ処理（ステップＳ７０３）を実行する。これら各処理は、第１の実施の形態で説明したステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様の処理である。これにより、物標に対応するビート信号のＦＦＴデータを取得する。

そして、レーダ装置１は、ピーク抽出処理を行う（ステップＳ７０４）。ここで、ピーク抽出処理について図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施の形態に係るピーク抽出処理を示すフローチャートである。

ピーク抽出処理では、まず、電源出力に異常があったか否かを確認する（ステップＳ８０１）。これは、電源出力の異常を監視する処理（ステップＳ６０１）において、電源出力に異常があったと判断していたか否かの確認である。確認は、異常の有無を示すフラグにより判断してもよいし、異常情報の内容から判断してもよい。例えば、異常の有無の結果をフラグで設定する構成とすれば、そのフラグを確認することで異常の有無を判断することができる。また、メモリ１８２に異常情報が記憶されている場合には異常があったと判断することもできる。

電源出力に異常があった場合には（ステップＳ８０１でＹｅｓ）、レーダ装置１は、異常情報を抽出する（ステップＳ８０２）。つまり、電源２０の出力電圧が発振している場合には、レーダ装置１は、異常情報として記憶されている発信周波数及び信号レベル値をメモリ１８２から読み出す。

そして、レーダ装置１は、読み出した異常情報を減算する（ステップＳ８０３）。具体的には、ＦＦＴ処理にて取得したＦＦＴデータから、異常情報として取得した発振周波数における信号レベル値を減算する。つまり、ＦＦＴデータのうち、発振に起因して生じたピーク信号のみを減算する。これにより、電源出力の異常に起因したピーク信号のみが除かれたＦＦＴデータ（減算後ＦＦＴデータ（減算信号））が得られる。

ここで、この減算後ＦＦＴデータを取得する内容について図１２を用いて説明する。図１２は、ＦＦＴデータを示す図である。図１２（ａ）は、電源出力の異常の有無を監視した際に取得したＦＦＴデータである。このＦＦＴデータが異常情報に相当するデータとなる。図１２（ｂ）は、ビート信号のＦＦＴデータである。図１２（ｃ）は、減算後ＦＦＴデータである。

図１２（ａ）に示すように、電源２０の出力電圧が発振している場合には、電圧信号をＦＦＴ処理すると、得られるスペクトラムには発振周波数の部分にピークが存在する。また、電源２０から出力される電圧信号がビート信号に重畳しているため、図１２（ｂ）に示すように、ビート信号をＦＦＴ処理して得られるスペクトラムにも、発振周波数の部分にピークが存在する。なお、図１２（ｂ）には、物標に対応するピーク信号が点線で示されている。このように、本来、物標に対応するピーク信号が存在する場合であっても、電源電圧の発振に起因するピーク信号が大きい場合には、埋もれてしまっていることがある。

このような場合、第２の実施の形態のように、発振周波数に相当する部分をマスクしてしまうと、物標に対応するピーク信号までも除外してしまうことになるため、本来存在していたはずの物標を検出することができなくなってしまう場合がある。このため、本実施の形態では、それをも防止するために、電源電圧の発振に起因して生じるピーク信号のみを減算することとしている。

具体的には、レーダ装置１は、異常情報として記憶されている発振周波数と信号レベル値とをメモリ１８２から読み出す。そして、レーダ装置１は、ビート信号から得たＦＦＴデータの発振周波数部分のピーク信号から、読み出した信号レベル値に相当するデータを減算する。これにより、図１２（ｃ）に示すように、発振周波数近辺のデータから電源電圧の発振に起因して生じたピーク信号のみが減算された減算後ＦＦＴデータを得ることができる。

図１１に戻り、レーダ装置１は、減算後ＦＦＴデータを用いてピーク抽出処理を実行する（ステップＳ８０４）。このピーク抽出処理は、第１の実施の形態と同様にして行うことができる。すなわち、減算後ＦＦＴデータのうち信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。この場合の減算後ＦＦＴデータは、電源電圧の発振に対応するピーク信号のみが減算されている。このため、電源２０の出力電圧の発振に起因したピーク信号を物標として誤検出してしまうことを回避できるとともに、発振周波数付近に存在する本来の物標の検出も可能になる。

なお、電源出力に異常がなかった場合にも（ステップＳ８０１でＮｏ）、同様にピーク抽出処理を実行する（ステップＳ８０４）。この場合においては、異常情報を減算する処理はないため、ビート信号から得られたＦＦＴデータに対してピーク信号の抽出を行う。

そして、図１０に戻り、抽出したピーク信号に基づいて物標情報の導出処理を実行する（ステップＳ７０５）。この処理は、上述したステップＳ２０５と同様にして行うことができる。

このようにして、本実施の形態では、電源出力に異常があった場合においては、その異常情報を減算してピーク信号を抽出する。つまり、電源の出力電圧が発振している場合には、ＦＦＴデータのうち電源電圧の発振に対応するデータのみを減算することで、電源電圧の発振に起因したピーク信号を物標として誤検出してしまうことを防止できるとともに、発振周波数付近に存在する物標を検出することが可能になる。

＜４．第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態について説明する。上記各実施の形態では、電源出力に異常がある場合を例に挙げて説明した。ただし、例えば電源としてスイッチング電源を用いた場合には、電源出力に異常がない場合であっても、スイッチングによるノイズがビート信号に重畳し、このスイッチングノイズによるピーク信号を物標として誤検出してしまう場合がある。このため、本実施の形態では、これを防止する構成について説明する。

＜４−１．構成＞
第４の実施の形態に係るレーダ装置１においても、図１に示すレーダ装置１と同様の構成である。このため、本実施の形態のレーダ装置１に係る構成についての説明は省略する。

また、本実施の形態に係る増幅部１６の構成も、図２に示す増幅部１６と同様の構成である。ただし、本実施の形態に係る電源２０は、スイッチングによってＯＮ及びＯＦＦが切り替わる、いわゆるスイッチング電源である。この電源２０は、予め定められたスイッチング周波数で駆動しているが、後述するように、所定の条件でスイッチング周波数を変更するようになっている。このため、電源２０には、スイッチング周波数を変更する構成（例えば変調回路等）が設けられている。

＜４−２．処理＞
第４の実施の形態に係るレーダ装置１の処理について説明する。図１３は、本実施の形態に係るレーダ装置１の処理を示すフローチャートである。

レーダ装置１は、電源が投入されて起動すると、スイッチングノイズの有無を監視する（ステップＳ９０１）。具体的には、レーダ装置１は、自装置が起動したことを検知すると、物標の導出処理を開始する前に、信号処理部１８の制御により増幅部１６のスイッチ１６７をオンにする。すると、電源２０とアンプ１６５とが接続され、電源２０の電圧信号がＨＰＦ用コンデンサ１６１を介してアンプ１６５に入力される。アンプ１６５は、入力した電圧信号を所定の増幅率で増幅する。増幅された電圧信号は、ＡＤ変換部１７を介して信号処理部１８に入力される。そして、信号処理部１８は、入力した電圧信号に基づいてスイッチングノイズの有無を判断する。

具体的には、信号処理部１８は、入力した電圧信号をＦＦＴ処理してＦＦＴデータを取得する。そして、信号処理部１８は、取得したＦＦＴデータに基づいてスイッチングノイズの有無を判断する。スイッチング周波数は予め定められているため、信号処理部１８は、ＦＦＴデータのうち、その所定の周波数付近にピーク信号があるか否かによって判断する。ピーク信号がある場合には、スイッチングノイズが存在し、ピーク信号が無い場合には、スイッチングノイズが存在しないことになる。また、信号処理部１８は、ＦＦＴデータのうち、所定の周波数の高調波付近にピーク信号があるか否かによって判断してもよい。

なお、電源２０のスイッチングノイズがあるか否かの判断方法は、これに限定されるものではない。スイッチングノイズの有無を判断できる方法であれば他の方法を用いることもできる。

そして、スイッチングノイズが存在する場合には（ステップＳ９０２でＹｅｓ）、レーダ装置１は、ノイズ情報を保持して（ステップＳ９０３）、物標導出処理を実行する（ステップＳ９０４）。ノイズ情報とは、スイッチングノイズの存在する周波数とその信号レベル値などの情報である。一方、スイッチングノイズが存在しない場合には（ステップＳ９０２でＮｏ）、物標導出処理を実行する（ステップＳ９０４）。

ここで、本実施の形態に係る物標導出処理について図１４を用いて説明する。図１４は、レーダ装置１の物標導出処理を示すフローチャートである。

レーダ装置１は、送信アンテナ１３から送信波を送信し（ステップＳ１００１）、送信波が物標に反射することによって到来する反射波を受信アンテナ１４で受信する（ステップＳ１００２）。そして、レーダ装置１は、送信波に対応する送信信号と反射波に対応する受信信号との差分の信号であるビート信号を生成する。アナログ信号であるビート信号は、増幅部１６にて増幅され、ＡＤ変換部１７にてデジタル信号に変換された後に、信号処理部１８に入力される。

次に、レーダ装置１は、デジタル信号のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１００３）。これにより、レーダ装置１は、ビート信号に関する周波数ごとの信号レベルの値を有するＦＦＴデータを取得する。なお、ＦＦＴデータは、各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄ毎に取得される。

そして、レーダ装置１は、スイッチングノイズがあったか否かを確認する（ステップＳ１００４）。これは、スイッチングノイズの有無を監視する処理（ステップＳ９０２）において、スイッチングノイズがあると判断していたか否かの確認である。確認は、スイッチングノイズの有無を示すフラグにより判断してもよいし、ノイズ情報の内容から判断してもよい。例えば、スイッチングノイズの有無の結果をフラグで設定する構成とすれば、そのフラグを確認することでスイッチングノイズの有無を判断することができる。また、メモリ１８２にノイズ情報が記憶されている場合にはスイッチングノイズがあったと判断することもできる。

スイッチングノイズがない場合には（ステップＳ１００４でＮｏ）、レーダ装置１は、ピーク抽出処理を実行する（ステップＳ１００７）。一方、スイッチングノイズがあった場合には（ステップＳ１００４でＹｅｓ）、レーダ装置１は、スイッチング周波数付近にピーク信号が存在するか否かを判断する（ステップＳ１００５）。具体的には、レーダ装置１は、ビート信号をＦＦＴ処理して取得したＦＦＴデータのスイッチング周波数付近に、スイッチングノイズ以外のピーク信号が存在するか否かを判断する。

スイッチングノイズが発生している場合には、ＦＦＴデータにはスイッチングノイズも重畳している。したがって、物標に対応するピーク信号の近くにスイッチングノイズが存在すると、物標を誤検出してしまう可能性がある。このため、スイッチング周波数付近にスイッチングノイズ以外のピーク信号が存在するか否かを判断している。

具体的には、レーダ装置１は、メモリ１８２に記憶したノイズ情報を読み出して、ノイズ情報に含まれるスイッチング周波数とその周辺の周波数のＦＦＴデータを検索する。ＦＦＴデータのスイッチング周波数付近にピーク信号が存在するときは、スイッチングノイズ以外のピーク信号があると判断する。

なお、スイッチング周波数付近に存在するピーク信号が、物標に対応するピーク信号なのかスイッチングノイズなのかが不明な場合がある。この場合には、ＦＦＴデータからスイッチングノイズを減算してもよい。スイッチングノイズを減算した後のＦＦＴデータにピーク信号が存在していれば、そのピーク信号は物標に対応するピーク信号（すなわち、スイッチングノイズ以外のピーク信号）であると判断できる。

スイッチング周波数付近にスイッチングノイズ以外のピーク信号が存在しないと判断した場合には（ステップＳ１００５でＮｏ）、レーダ装置１は、ピーク抽出処理を実行する（ステップＳ１００７）。

一方、スイッチング周波数付近にスイッチングノイズ以外のピーク信号が存在すると判断した場合には（ステップＳ１００５でＹｅｓ）、レーダ装置１は、スイッチング周波数を変更する（ステップＳ１００６）。具体的には、信号処理部１８は、電源２０に接続された変調回路等を制御してスイッチング周波数を変更する。これにより、物標に対応するピーク信号の付近に存在していたスイッチングノイズが他の周波数に移ることになる。

なお、変更する周波数は特に限定されるものではなく適宜設定可能である。予め変更後の周波数を定めておいてもよいし、取得したＦＦＴデータを参照して、物標に対応するピーク信号が存在していない周波数に変更する構成としてもよい。

そして、レーダ装置１は、スイッチング周波数を変更すると、ピーク抽出処理を実行する（ステップＳ１００７）。つまり、レーダ装置１は、ＦＦＴデータの中から物標情報の導出に用いるピーク信号を抽出する。具体的には、レーダ装置１は、ＦＦＴデータのうち信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号とする。

次いで、レーダ装置１は、抽出したピーク信号に基づいて物標情報を導出する（ステップＳ１００８）。物標情報とは、上記各実施の形態と同様に、物標の方位（角度）や、距離、相対速度などである。また、ピーク信号を用いてこれら各物標情報を導出する方法も、既存の方法を用いることができる。

このようにして、本実施の形態では、スイッチングノイズがＦＦＴデータに重畳して、物標に対応するピーク信号の付近に出現した場合であっても、スイッチング周波数を変更することができるため、スイッチングノイズを物標に対応するピーク信号から離すことが可能となり、その結果、物標の誤検出を回避することが可能になる。

＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

上記各実施の形態では、レーダ装置１が起動した際に、電源出力の異常の有無を監視したり、スイッチングノイズの有無を監視したりしていたが、レーダ装置１の駆動中の所定のタイミングで実行してもよい。

図１５は、レーダ装置１の処理周期の概略を示す図である。図１５に示すように、レーダ装置１は、送信波及び受信波を送受信する期間（Ｔ２）と、各種信号を処理する期間（Ｔ３）とを有している。そして、これら期間Ｔ２及び期間Ｔ３を合わせた期間（Ｔ１）が、レーダ装置１の処理の１周期となっている。すなわち、レーダ装置１は、この期間Ｔ１を１周期として処理を繰り返し実行している。

この期間Ｔ３は、送信波及び受信波の送受信を行っていない期間であり、増幅部１６にはビート信号が入力されていない。したがって、レーダ装置１の駆動中であっても、この期間Ｔ３内であればスイッチ１６７をオンして電源２０を接続することで、電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無を監視することが可能になる。

レーダ装置１の駆動中に電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無の監視を行う場合には、各周期の期間Ｔ３毎に行ってもよいし、所定のタイミングの期間Ｔ３で行ってもよい。つまり、電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無を監視する必要のある任意のタイミングで行えばよい。

このように、レーダ装置１の駆動中であっても、適宜異常の有無等の監視を行うことで、起動後の変化にも対応できるため、物標情報の導出をより高精度に行うことが可能になる。また、増幅部にビート信号が入力されていない期間（すなわち、本来であれば増幅部がオフになっていたであろう期間）を利用して異常の有無等の監視を行うため、監視用の構成を別途設ける必要がなく、信号処理用の増幅部と共用することができる。その結果、低コスト化及び小型化を実現することができる。

なお、本発明においては、電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無の監視時に、増幅部の前段（ミキサの後段）をハイインピーダンスにする構成としてもよい。これらの監視時であるレーダ装置の起動時や上述したＴ３の期間は、増幅部にビート信号が入力されていない期間であるものの、増幅部の前段をハイインピーダンスにすることで、ビート信号や他の信号が誤って入力してしまうことを確実に防止することができる。

また、このように信号の誤入力を防止する構成として、例えば、図１６及び図１７のような構成とすることができる。増幅部１６のミキサ１５からの入力側にスイッチ１６８を設け、電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無の監視時（スイッチ１６７のオン時）にスイッチ１６８をオフに切り替える構成である。また、増幅部１６のミキサ１５からの入力側にコンデンサ１６９等を設ける構成としてもよい。

このような構成とすることで、電源出力の異常の有無やスイッチングノイズの有無の監視時に、ミキサ１５側からの入力を遮断することができるため、ビート信号や他の信号が誤って入力してしまうことを防止できる。なお、図１６及び図１７において、新たに設けたスイッチ１６８やコンデンサ１６９等は増幅部１６の構成としてもよいが、増幅部１６の外付けの構成としてもよい。

また、上記各実施の形態では、プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されると説明したが、これら機能のうちの一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また逆に、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。

１ レーダ装置
１１ 信号生成部
１２ 発振器
１３ 送信アンテナ
１４ 受信アンテナ
１５ ミキサ
１６ 増幅部
１７ ＡＤ変換部
１８ 信号処理部
１９ 送信制御部

Claims (1)

1. 制御用信号に基づいて物標情報を導出する制御手段と、
   前記制御用信号が入力されているときは、該制御用信号を増幅して前記制御手段に出力し、前記制御用信号が入力されていないときは、電源から入力した電圧信号を制御用信号として増幅して前記制御手段に出力する信号処理回路と、を備え、
   前記制御手段は、前記信号処理回路から出力された電圧信号を制御用信号として入力したときに物標情報が導出されれば電源の出力電圧に異常があると判定することを特徴とするレーダ装置。

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