JP6448179B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物における反射信号を受信して装置本体と対象物との間の距離又は相対速度を計測するレーダ装置に関し、特に、受信信号の周波数検出の正常性判断を行う自己診断機能を有するレーダ装置に係るものである。

従来の自己診断機能を有するレーダ装置は、所定距離に設置した検査用反射対象物からの反射信号が所定レベル以上で検出され、且つ上記反射信号に基づいて計測された上記検査用反射対象物までの距離が上記所定距離に相当するものである場合に、装置は正常であると判断するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−５１０５６号公報

しかし、このような従来のレーダ装置は、レーダ波（例えば超音波）を送信し、その送信から受信までに要する時間に基づいて互いに固定された装置と検査用反射対象物との間の距離を測定するものであり、相対的に移動する装置と反射対象物との間の距離や相対速度を測定するものではない。したがって、上記レーダ装置は、距離測定の正常性判断及び検出感度の正常性判断の自己診断機能は有するものの、受信信号の周波数検出は行っていないため、周波数検出の正常性判断の自己診断機能は有していなかった。

相対的に移動している反射対象物との間の距離や相対速度の測定には、ＦＭＣＷレーダ装置やドップラーレーダ装置が使用される。これらの装置は、送信電波と受信電波との周波数差（以下「差周波数」という）を検出し、この差周波数成分に基づいて距離測定又は相対速度の測定を行っている。この場合、送信電波の周波数に異常が生じたり、上記差周波数の検出が正しく行われなかったりしたときには、正確な距離測定や相対速度の測定ができないという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、受信信号の周波数検出の正常性判断を行う自己診断機能を有するレーダ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるレーダ装置は、対象物に向けてＦＭＣＷの送信信号を送信し、前記対象物からの反射信号を受信するレーダ装置において、前記送信信号の生成基準となる基準周波数を予め定められた周波数だけシフトさせた送信信号の前記反射信号の周波数から前記基準周波数と同じ周波数を減算処理して得られる出力に前記予め定められた周波数の成分が検出されると、周波数検出は正常であると判定するものである。

本発明によれば、ＦＭＣＷの送信信号の生成基準となる基準周波数を予め定められた周波数だけシフトさせた送信信号を用いて対象物との間の距離又は相対速度を計測するレーダ装置において、受信信号の周波数検出の正常性判断を行うことができる。したがって、送信機又は受信機の異常を容易に検出することができ、距離又は相対速度の誤計測を防止することができる。これにより、例えば、列車走行の安全性をより向上することができる。

本発明によるレーダ装置の実施形態を示すブロック図である。 本発明によるレーダ装置が列車車両の下部に取り付けられた例を示す説明図である。 本発明によるレーダ装置の正常性確認の一動作例を説明するフローチャートである。 上記正常性確認において、電磁波環境確認について示す説明図である。 上記正常性確認において、ＦＭＣＷ信号を用いた検出範囲確認、検出感度確認及び周波数検出確認について示す説明図であり、（ａ）は参照信号、送信信号及び受信信号の関係を示す図であり、（ｂ）は周波数増加中の受信信号の周波数減算処理後の周波数スペクトルを示し、（ｃ）は周波数低下中の受信信号の周波数減算処理後の周波数スペクトルを示す。 本発明によるレーダ装置の正常性確認の他の動作例を説明するフローチャートである。 上記他の動作例における周波数検出確認及び速度計測について説明するための周波数スペクトルである。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるレーダ装置の実施形態を示すブロック図である。このレーダ装置は、対象物における反射信号を受信して装置本体と対象物との間の距離又は相対速度を計測するもので、送信機１と、受信機２と、速度計測回路３と、正常性確認回路４と、動作切換部５とを備えて構成されている。以下の説明においては、図２に示すように、一例として本発明によるレーダ装置６が列車車両７の下部に搭載されたドップラーレーダ装置である場合について述べる。

上記送信機１は、列車車両７に対して相対移動する反射対象物としての道床８に速度計測用の周波数ｆの送信信号Ｓｔを生成して送信するもので、信号生成回路９と、送信回路１０と、送信アンテナＴＸとを備えている。

ここで、上記信号生成回路９は、上記速度計測用の信号の基準周波数ｆを、後述の周波数検出確認用として予め設定された一定周波数ｆｓだけシフトさせた信号Ｓｆ１を生成して後段の送信回路１０に伝送路１１を介して伝送するものである。また、上記送信回路１０は、上記信号生成回路９から入力した信号Ｓｆ１を速度計測に必要なレベルまで電力増幅し、送信信号Ｓｔとして出力するものである。さらに、上記送信アンテナＴＸは、上記送信回路１０に繋がった送信線路１２を介して入力した送信信号Ｓｔを道床８に向けて送信するためのアンテナである。

上記受信機２は、反射対象物としての道床８で反射されて戻ってきた反射信号を受信し、それを処理してドップラー信号を出力するもので、受信アンテナＲＸと、参照信号生成回路１３と、周波数減算回路１４とを備えている。

ここで、上記受信アンテナＲＸは、道床８で反射されて戻ってくる反射信号を受信し、受信線路１５を介して後述の周波数減算回路１４に入力するためのアンテナである。そして、上記送信アンテナＴＸと共に電波の透過率が高いグラスファイバーやテフロン（登録商標）等で形成されたレドーム１６によって保護されている。また、上記参照信号生成回路１３は、上記速度計測用の信号の基準周波数と同じ周波数ｆの参照信号Ｓｆ２を生成して出力するものである。この場合、上記送信機１の信号生成回路９から上記速度計測用の信号を取り出して、参照信号として使用してもよい。さらに、上記周波数減算回路１４は、上記反射信号が上記受信線路１５を介して入力される受信信号Ｓｒの周波数と参照信号生成回路１３から入力する参照信号Ｓｆ２の周波数ｆとを減算処理し、さらに周波数スペクトル分析、例えばＦＦＴ（fast Fourier transform）処理を行ってドップラー周波数ｆｄなど、差周波数成分を抽出するものである。

上記受信機２の周波数減算回路１４には、速度計測回路３が電気的に接続して設けられている。この速度計測回路３は、上記周波数減算回路１４により抽出されたドップラー周波数ｆｄに基づいて列車車両７の速度Ｖを算出するものである。一般に、速度Ｖは、ドップラー周波数ｆｄを用いて
Ｖ＝ｃ・ｆｄ／（２ｆｃｏｓθ）・・・（１）
を演算して求めることができる。ここで、Ｖ（ｍ／ｓ）は対地速度、ｆ（Ｈｚ）は速度計測用の信号の基準周波数、ｃ（ｍ／ｓ）は光速（３×１０^８ｍ／ｓ）、θ（ｒａｄ）は対地角度及びｆｄ（Ｈｚ）はドップラー周波数である。

さらに、上記受信機２の周波数減算回路１４には、正常性確認回路４が電気的に接続して設けられている。この正常性確認回路４は、装置の正常性を確認するためのものであり、上記周波数減算回路１４により受信信号Ｓｒと参照信号Ｓｆ２とが減算処理された後の出力Ｂｒの周波数スペクトルに、上記ドップラー信号の周波数ｆｄとは異なる予め定められた一定周波数ｆｓが検出されると周波数検出は正常であると判定する周波数検出確認回路１７と、反射信号に基づいて道床８までの距離を計測し、予め定められた距離と一致する成分を含むことを確認する検出範囲確認回路１８と、反射対象物からの反射信号の受信レベルが予め定められた値以上であることを確認する検出感度確認回路１９と、少なくとも上記相対速度の計測に用いる帯域における外来電磁波が予め定められた閾値以下であることを確認する電磁波環境確認回路２０と、上記周波数検出確認回路１７、検出範囲確認回路１８、検出感度確認回路１９及び電磁波環境確認回路２０の出力を論理積演算する演算回路（以下「ＡＮＤ回路２１」という）とを備えて構成されている。

上記送信機１、受信機２、速度計測回路３、及び正常性確認回路４に電気的に接続して動作切換部５が設けられている。この動作切換部５は、コマンド（以下「ＣＭＤ」という）で指示した制御命令を送信機１、受信機２、速度計測回路３、及び正常性確認回路４に送り、所望の正常性確認の動作が行われるように正常性確認モードの切換えを行うものである。この正常性確認モードは、例えば、送信機１をオフ制御して受信動作のみによる電磁波環境確認を行う第１ステップと、送信機１及び受信機２をオン制御して一定周期で周波数掃引するＦＭＣＷ信号を一定周波数ｆｓだけ周波数シフトさせた信号Ｓｆ１を生成し、これを増幅して送信信号Ｓｔとして送信アンテナＴＸから道床８に向かって送信すると共に、上記ＦＭＣＷ信号に同期して周波数掃引するＦＭＣＷの参照信号Ｓｆ２を生成し、送信信号Ｓｔが道床８で反射されて戻り受信アンテナＲＸで受信された受信信号Ｓｒを上記参照信号Ｓｆ２で減算処理して周波数検出確認、検出範囲確認及び検出感度確認を行う第２ステップとを基本動作として１回又は複数回繰り返し実行する第１モードがある。この場合、上記第１ステップにおいては、速度計測回路３はオフ制御されて速度計測は行われない。また、上記第２ステップにおいては、速度計測回路３はオン制御されてＦＭＣＷの受信信号Ｓｒ及び参照信号Ｓｆ２を用いた速度計測が行われる。

又は、上記正常性確認モードは、指示ＣＭＤの制御命令に従って、送信機１をオフ制御して受信動作のみによる電磁波環境確認を行う第１ステップと、送信機１及び受信機２をオン制御して、一定周期で周波数掃引するＦＭＣＷ信号を一定周波数ｆｓだけ周波数シフトさせた信号Ｓｆ１を生成し、送信信号Ｓｔとして送信すると共に、上記信号Ｓｆ１に同期して周波数掃引するＦＭＣＷの参照信号Ｓｆ２を生成し、ＦＭＣＷの受信信号Ｓｒを参照信号Ｓｆ２で減算処理して検出範囲確認及び検出感度確認を行う第２ステップと、送信機１及び受信機２をオン制御し、周波数ｆの信号を一定周波数ｆｓだけ周波数シフトさせた信号Ｓｆ１を生成し、これを増幅して送信信号Ｓｔとして送信アンテナＴＸから道床８に向かって送信すると共に、上記周波数ｆと同じ周波数ｆの参照信号Ｓｆ２を生成し、送信信号Ｓｔが道床８で反射されて戻り受信アンテナＲＸで受信された受信信号Ｓｒを参照信号Ｓｆ２で減算処理して周波数検出確認を行う第３ステップとを基本動作として１回又は複数回繰り返し実行する第２モードであってもよい。この場合、上記第１及び第２ステップにおいては、速度計測回路３はオフ制御されて速度計測は行われない。また、上記第３ステップにおいては、速度計測回路３はオン制御されて上記受信信号Ｓｒ及び参照信号Ｓｆ２を用いた速度計測が行われる。

次に、このように構成されたドップラーレーダ装置６の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。ここでは、正常性確認の第１モードが選択されている場合について説明する。
先ず、ステップＳ１においては、電磁波環境確認が実行される。この場合、動作切換部５からの指示ＣＭＤの制御命令に従って送信機１及び速度計測回路３がオフ制御され、受信機２及び正常性確認回路４の電磁波環境確認回路２０がオン制御される。これにより、送信機１は送信動作をせず、受信機２のみが受信動作をする。このとき、上記電磁波環境確認回路２０は、受信機２の周波数減算回路１４の出力Ｂｒを入力し、該入力に含まれる周波数と信号レベルを分析する。そして、図４に示すように、０Ｈｚ付近を除く少なくとも速度計測に使用する周波数範囲（ｆｓ＋ｆｄ）内に予め定められた閾値以上の信号が存在しないことを確認する。なお、図４において、０Ｈｚ付近の成分は、周波数減算回路１４の端子間における参照信号Ｓｆ２の漏れ成分等によるものである。

電磁波環境確認回路２０における正常性確認の結果、一定レベル以上の信号が存在せず正常と判断されると電磁波環境確認回路２０から“１”が出力され、一旦メモリに保存される。一方、一定レベル以上の信号が存在して異常と判断されると電磁波環境確認回路２０から“０”が出力され、一旦メモリに保存される。

次に、ステップＳ２においては、検出範囲確認、検出感度確認及び周波数検出確認が実行される。この場合、動作切換部５からの指示ＣＭＤの制御命令に従って送信機１及び受信機２並びに速度計測回路３がオン制御されると共に、正常性確認回路４の検出範囲確認回路１８、検出感度確認回路１９及び周波数検出確認回路１７がオン制御される。これにより、受信機２の参照信号生成回路１３では、図５（ａ）に示すように、周波数掃引するＦＭＣＷの参照信号Ｓｆ２が生成される。また、送信機１の信号生成回路９では、参照信号Ｓｆ２に対して一定周波数ｆｓだけ周波数シフトし、参照信号Ｓｆ２に同期して周波数掃引するＦＭＣＷの信号Ｓｆ１が生成され、送信信号Ｓｔとして送信アンテナＴＸから道床８に向かって送信される。

一方、道床８で反射されて受信アンテナＲＸに受信される受信信号Ｓｒは、図５（ａ）に破線で示すように、道床８までの電波の往復による遅れ時間ｔだけ遅延すると共に、相対速度Ｖに比例して変化する周波数ｆｄ分だけ周波数シフトしたＦＭＣＷ信号である。

受信機２の周波数減算回路１４では、受信信号Ｓｒと参照信号Ｓｆ２とが減算処理され、出力Ｂｒが得られる。この場合、上記周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルには、道床８までの距離に対応する周波数ｆＬ、道床８との相対速度Ｖに比例して変化する周波数ｆｄ及び上記一定周波数ｆｓの成分が含まれる。

ここで、検出範囲確認及び検出感度確認は、図５（ｂ）に示す送信信号Ｓｔ及び参照信号Ｓｆ２の周波数増加中の上記出力Ｂｒの周波数スペクトルにおける差周波数（ｆｓ−ｆＬ＋ｆｄ）成分と、同図（ｃ）に示す送信信号Ｓｔ及び参照信号Ｓｆ２の周波数低下中の上記出力Ｂｒの周波数スペクトルにおける差周波数（ｆｓ＋ｆＬ＋ｆｄ）成分とに基づいて実行される。即ち、送信信号Ｓｔの送信方向が正しくて、列車車両７から一定距離離れた道床８からの反射信号が予め定められた閾値以上で受信できていることが確認できると、検出範囲及び検出感度は正常であると判断することができる。そして、このとき、検出範囲確認回路１８及び検出感度確認回路１９から夫々“１”が出力され、一旦メモリに保存される。一方、上記閾値以上で受信できておらず異常と判断されると検出範囲確認回路１８及び検出感度確認回路１９から“０”が出力され、一旦メモリに保存される。

さらに、周波数検出確認は、周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルに一定周波数ｆｓが含まれているか否かを判定することにより実行される。この場合、一般に、送信機１の送信線路１２と受信機２の受信線路１５との間の信号漏洩や、レドーム１６を介した送信機１側から受信機２側への信号漏洩がある。したがって、送信機１及び受信機２が正常に動作しているときには、上記周波数減算回路１４に入力する受信信号Ｓｒに、送信機１から受信機２へ漏洩した周波数ｆｓ成分が含まれている。それ故、周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルには、上記周波数ｆｓが検出されることになる。このように、予め定められた一定周波数ｆｓが検出されたときには、周波数検出は正常と判断され、周波数検出確認回路１７から“１”が出力されて一旦メモリに保存される。なお、ここでは、送信信号Ｓｔや参照信号Ｓｆ２の周波数が正常であることも同時に確認される。一方、送信機１及び受信機２のいずれかに異常があり、一定周波数ｆｓが検出されないときには、異常と判断されて周波数検出確認回路１７から“０”が出力され、一旦メモリに保存される。

次いで、ステップＳ３においては、メモリから上記電磁波環境確認結果、検出範囲確認結果、検出感度確認結果及び周波数検出確認結果が読み出され、ＡＮＤ回路２１で論理積される。この場合、メモリから読み出された上記各確認結果がいずれも正常であり、“１”であるときには、ＡＮＤ回路２１から“１”が出力され、装置は正常と判断される。そして、その結果は、一旦、メモリに保存される。一方、上記各確認結果のいずれか１つでも異常であり、“０”であるときには、ＡＮＤ回路２１から“０”が出力され、装置は異常と判断される。そして、この場合も、判定結果は、一旦、メモリに保存される。

続いて、ステップＳ４においては、上記装置の正常性判断（自己診断）が予め定められた繰り返し回数だけ実行されたか否かが判定される。ここで、“ＮＯ”判定となると、ステップＳ１に戻り、自己診断回数が所定回数に達するまでステップＳ１〜Ｓ４が繰り返し実行される。そして、その都度、装置の正常性判定結果がメモリに保存される。

一方、自己診断回数が所定回数に達し、ステップＳ４において“ＹＥＳ”判定となると、ステップＳ５に進む。そして、ステップＳ５において、メモリから自己診断の各回の診断結果が読み出され、装置の正常性の総合判断が行われる。この総合判断は、複数回の自己診断結果に１回でも異常が存在した場合には、装置は異常と判断してもよく、又は、異常の検出率が予め定められた値よりも低いか否かで正常性を総合判断してもよい。この総合判断をどのように実行するかは、現実性を考え適宜決定すればよい。総合判断の結果、異常となったときには、警報が発せられる。なお、ステップＳ４，Ｓ５は省略してもよい。この場合は、ステップＳ３において、装置の正常性の最終判定が行われる。

以上の説明においては、電磁波環境確認は、ステップＳ１において、送信機１をオフ制御した状態で行う場合について述べたが、相対速度の計測に必要な上記差周波数（ｆｓ−ｆＬ＋ｆｄ）成分及び差周波数（ｆｓ＋ｆＬ＋ｆｄ）成分、並びに周波数検出確認に必要な一定周波数ｆｓ成分以外の周波数成分が予め定められた閾値以下であることを確認することで、ステップＳ２においても電磁波環境確認を行うことができる。したがって、この場合には、ステップＳ１は省略することができる。

ところで、上述のようにＦＭＣＷ信号を用いて正常性判断をする場合には、図５（ｂ）に示すように一定周波数ｆｓに対して差周波数（ｆｓ−ｆＬ＋ｆｄ）成分が低周波側にあり、同図（ｃ）に示すように差周波数（ｆｓ＋ｆＬ＋ｆｄ）成分が高周波側にあるようにするのがよい。そのためには、ｆＬ＞ｆｄｍａｘとなるように周波数掃引速度を定めることになる。この場合、周波数掃引速度を速めるほどｆＬは大きくなる。一方、周波数掃引速度が遅いほど周波数掃引周期は伸びて測定時間が長くなるため、ドップラー周波数ｆｄ計測の周波数分解能が向上するという特徴がある。したがって、ＦＭＣＷ信号を使用した場合には、ドップラー周波数ｆｄの計測精度がｆＬ＞ｆｄｍａｘの条件により制約されることになる。この点、一定周波数の電波を送信して送信信号のドップラー周波数ｆｄを計測するＣＷ方式では、周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルにｆＬ成分が含まれない。したがって、ＣＷ方式では、上記のような制約がないためドップラー周波数ｆｄの計測時間を所望の長さに設定することができ、ドップラー周波数ｆｄの計測精度を向上することができるという特徴がある。そこで、以下にＣＷ方式を含む正常性確認の第２モードについて説明する。

図６は正常性確認の第２モードの動作について説明するフローチャートである。
先ず、ステップＳ１１においては、電磁波環境確認が実行される。このステップは前述のステップＳ１と同様にして行われる。即ち、動作切換部５からの指示ＣＭＤの制御命令に従って送信機１及び速度計測回路３がオフ制御され、受信機２及び正常性確認回路４の電磁波環境確認回路２０がオン制御される。これにより、送信機１は送信動作をせず、受信機２のみが受信動作をする。このとき、上記電磁波環境確認回路２０は、受信機２の周波数減算回路１４の出力を入力し、該入力に含まれる周波数と信号レベルを分析する。そして、図４に示すように、０Ｈｚ付近を除く少なくとも速度計測に使用する周波数範囲（ｆｓ＋ｆｄ）内に予め定められた閾値以上の信号が存在しないことを確認する。

電磁波環境確認回路２０における正常性確認の結果、上記閾値以上の信号が存在せず正常と判断されると電磁波環境確認回路２０から“１”が出力され、一旦メモリに保存される。一方、一定レベル以上の信号が存在して異常と判断されると電磁波環境確認回路２０から“０”が出力され、一旦メモリに保存される。

次に、ステップＳ１２においては、検出範囲確認及び検出感度確認が実行される。この場合、動作切換部５からの指示ＣＭＤの制御命令に従って送信機１及び受信機２がオン制御されると共に、正常性確認回路４の検出範囲確認回路１８、検出感度確認回路１９がオン制御される。なお、ステップＳ２と違って、ステップＳ１２においては、周波数検出確認及び速度計測は行わないため、周波数検出確認回路１７及び速度計測回路３はオフ制御される。こうして、ステップＳ１２においては、受信機２の参照信号生成回路１３で、図５（ａ）に示すように、周波数掃引するＦＭＣＷの参照信号Ｓｆ２が生成される。また、送信機１の信号生成回路９では、参照信号Ｓｆ２に対して一定周波数ｆｓだけ周波数シフトし、参照信号Ｓｆ２に同期して周波数掃引するＦＭＣＷの信号Ｓｆ１が生成され、送信信号Ｓｔとして送信アンテナＴＸから道床８に向かって送信される。

一方、道床８で反射されて受信アンテナＲＸに受信される、図５（ａ）に破線で示す受信信号Ｓｒは、受信機２の周波数減算回路１４でＦＭＣＷの参照信号Ｓｆ２と減算処理される。そして、周波数減算回路１４から信号Ｂｒが得られる。

ここで、検出範囲確認及び検出感度確認は、図５（ｂ）に示す送信信号Ｓｔと参照信号Ｓｆ２の周波数増加中の上記出力Ｂｒの周波数スペクトルにおける差周波数（ｆｓ−ｆＬ＋ｆｄ）成分と、同図（ｃ）に示す送信信号Ｓｔと参照信号Ｓｆ２の周波数低下中の上記出力Ｂｒの周波数スペクトルにおける差周波数（ｆｓ＋ｆＬ＋ｆｄ）成分とに基づいて、ステップＳ２と同様にして実行される。そして、列車車両７から一定距離離れた道床８からの反射信号が予め定められた閾値以上で受信できていることが確認されて、検出範囲及び検出感度は正常であると判断できたときは、検出範囲確認回路１８及び検出感度確認回路１９から夫々“１”が出力されてメモリに保存される。一方、上記閾値以上で受信できておらず異常と判断されると検出範囲確認回路１８及び検出感度確認回路１９から“０”が出力されてメモリに保存される。

次に、ステップＳ１３においては、周波数検出確認と速度計測が実行される。この場合、動作切換部５からの指示ＣＭＤの制御命令に従って、送信機１及び受信機２がオン制御されると共に送信機１の信号生成回路９及び受信機２の参照信号生成回路１３がＣＷ動作する。即ち、信号生成回路９の出力信号Ｓｆ１を周波数（ｆ＋ｆｓ）に固定し、参照信号生成回路１３の参照信号Ｓｆ２を周波数ｆに固定する。これにより、受信信号Ｓｒには、送信機１から受信機２への漏洩信号である周波数ｆ成分及び周波数ｆｓ成分と、受信電波の周波数が列車の速度Ｖに比例して変化する周波数ｆｄ成分とが含まれる。したがって、受信信号Ｓｒと参照信号Ｓｆ２との差信号である受信機２の周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルには、図７に示すように周波数ｆｓと差周波数（ｆｓ＋ｆｄ）とが検出されることになる。

周波数検出確認回路１７では、上記出力Ｂｒを入力し、出力Ｂｒの周波数スペクトルに予め定められた周波数ｆｓが含まれているか否かを検出し、周波数ｆｓが検出されると周波数検出は正常と判断し、“１”を出力する。そして、この確認結果は、メモリに保存される。一方、出力Ｂｒから周波数ｆｓが検出されないときには、送信機１及び受信機２のいずれかに異常があると判断して“０”を出力する。そして、この確認結果も、メモリに保存される。

また、同時に、速度計測回路３では、上記出力Ｂｒに基づいて速度計測が行われる。詳細には、出力Ｂｒの周波数スペクトルからドップラー周波数ｆｄを抽出し、該ドップラー周波数ｆｄを使用して前述の式（１）を演算することにより列車の速度Ｖが算出される。

ステップＳ１４においては、メモリから上記電磁波環境確認結果、検出範囲確認結果、検出感度確認結果及び周波数検出確認結果が読み出され、ＡＮＤ回路２１で論理積される。この場合、メモリに保存されている上記各確認結果がいずれも正常であり、“１”であるときには、ＡＮＤ回路２１から“１”が出力され、装置は正常と判断される。そして、その結果は、一旦、メモリに保存される。一方、上記各確認結果のいずれか１つでも異常であり、“０”であるときには、ＡＮＤ回路２１から“０”が出力され、装置は異常と判断される。そして、この場合も、判定結果は、一旦、メモリに保存される。

次いで、ステップＳ１５においては、上記装置の正常性判断（自己診断）が予め定められた回数だけ実行されたか否かが判定される。ここで、“ＮＯ”判定となると、ステップＳ１１に戻り、自己診断回数が所定回数に達するまでステップＳ１１〜Ｓ１５が繰り返し実行される。そして、その都度、装置の正常性判定結果がメモリに保存される。

一方、自己診断回数が所定回数に達し、ステップＳ１５において“ＹＥＳ”判定となると、ステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６において、メモリから自己診断の各回の診断結果が読みだされ、装置の正常性の総合判断が行われる。この総合判断は、前述の第１モードと同様に行うとよい。なお、ステップＳ１５，Ｓ１６は省略してもよい。この場合は、ステップＳ１４において、装置の正常性の最終判定が行われる。

以上の説明においては、電磁波環境確認は、ステップＳ１１において、送信機１をオフ制御した状態で行う場合について述べたが、ステップＳ１２で差周波数（ｆｓ−ｆＬ＋ｆｄ）成分及び差周波数（ｆｓ＋ｆＬ＋ｆｄ）成分、並びに周波数検出確認に必要な一定周波数ｆｓ成分以外の周波数成分が予め定められた閾値以下であることを確認することで、ステップＳ１２においても電磁波環境確認を行うことができる。したがって、この場合には、ステップＳ１１は省略することができる。あるいは、ステップＳ１３で周波数ｆｓと（ｆｓ＋ｆｄ）成分以外の周波数成分が予め定められた閾値以下であることを確認することで、ステップＳ１３おいても電磁波環境確認を行うことができる。また、ステップＳ１２では、周波数検出確認を行わないことから、ステップＳ１２での周波数ｆｓはゼロとしてもよい。

なお、上記実施形態においては、周波数検出確認を予め定められた一定周波数ｆｓを検出して行う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、送信機１側から受信機２側に漏洩した速度計測用の信号の基準周波数ｆを検出して行ってもよい。この場合、参照信号Ｓｆ２の周波数をゼロとして周波数減算処理を行い、周波数減算回路１４の出力Ｂｒの周波数スペクトルに周波数ｆが検出されるか否かで周波数検出の正常性を判断すればよい。

また、周波数検出確認に用いる周波数ｆｓは、一定値でなく所定の変調がなされていてもよい。例えば、ｆｓ１，ｆｓ２，…，ｆｓＮを用意して、周波数ｆｓをｆｓ１→ｆｓ２→…→ｆｓＮ→ｆｓ１→…のように切換え選択してもよい（例えば、周波数検出確認ステップを実施する毎に）。ｆｓ＜ｆｓ１＜ｆｓ２＜…＜ｆｓＮ≒ｆｓ＋ｆｄ（速度検出に使用する周波数範囲）とすれば、周波数検出ができることの確認を速度検出に使用する周波数について実施できることになり、正常性判断の信頼性が向上する。

また、上記実施形態においては、電磁波環境確認、検出範囲確認、検出感度確認及び周波数検出確認の全ての項目が自己診断に使用される場合について説明したが、本発明はこれに限られず、周波数検出確認のみ、又は周波数検出確認と共に電磁波環境確認、検出範囲確認及び検出感度確認のうちの少なくとも１つを組み合わせて行ってもよい。

さらに、上記実施形態においては、レーダ装置６がドップラーレーダ装置の場合について説明したが、本発明はこれに限られず、一般のレーダ装置にも適用することができる。例えば、周波数を検出するＦＭＣＷのレーダ装置であってもよい。

そして、以上の説明においては、列車車両７に搭載されたレーダ装置６について述べたが、本発明はこれに限られず、レーダ装置６は、他の車両であっても、又は固定して使用されるものであってもよく、対象物との間の距離又は相対速度を計測するためのものであれば如何なるレーダ装置であってもよい。

１…送信機
２…受信機
３…速度計測回路
４…正常性確認回路
６…レーダ装置
７…列車車両
８…道床（対象物）
１７…周波数検出確認回路
１８…検出範囲確認回路
１９…検出感度確認回路
２０…電磁波環境確認回路

Claims (3)

1. 対象物に向けてＦＭＣＷの送信信号を送信し、前記対象物からの反射信号を受信するレーダ装置において、
   前記送信信号の生成基準となる基準周波数を予め定められた周波数だけシフトさせた送信信号の前記反射信号の周波数から前記基準周波数と同じ周波数を減算処理して得られる出力に前記予め定められた周波数の成分が検出されると、周波数検出は正常であると判定するレーダ装置。
2. 前記周波数検出は正常であると判定する周波数検出確認機能の他に、
   前記反射信号に基づいて前記対象物までの距離を計測し、予め定められた距離と一致する成分を含むことを確認する検出範囲確認機能、前記対象物からの反射信号の受信レベルが一定値以上であることを確認する検出感度確認機能、及び前記対象物との間の距離又は相対速度の計測及び前記周波数検出確認に用いる以外の電磁波が一定レベル以下であることを確認する電磁波環境確認機能のうちの少なくともいずれか一つを含み、該機能による確認結果と前記周波数検出の確認結果とを論理積して装置の正常性を判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 装置本体は、車両に搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。