JP6839549B2 - レーダ装置およびレーダ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の制御方法に関するものである。

特許文献１には、スペクトラム拡散方式により物標の測距を行うレーダ装置であって、参照用ＰＮ信号を遅延器により２段階で遅延させ、遅延器により粗い距離分解能と細い距離分解能を確保し、比較器出力を最大とするようＶＣＯ周波数を制御して物標との相対速度を求めることで、干渉や妨害に強くなるレーダ装置に関する技術が開示されている。

特開平５−２５６９３６号公報

ところで、特許文献１に示す技術では、レーダ装置を搭載する他の車両からの電波干渉が生じた場合には、物標を検出できなかったり、場合によっては偽像が検出されたりするという問題点がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、電波干渉が生じた場合でも物標を確実に検出できるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載され、物標を検出するレーダ装置において、電磁波を前記物標に向けて送信する送信手段と、前記送信手段によって送信され前記物標によって反射された前記電磁波を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信される信号に含まれるノイズフロアを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記ノイズフロアに応じて、前記物標を検出するための検出閾値を設定する設定手段と、前記検出手段によって検出された前記ノイズフロアに基づいて、電波干渉が生じていると判定した場合には、前記設定手段によって設定される前記検出閾値が、通常時の前記検出閾値よりも値が小さくなるように調整する調整手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、電波干渉が生じた場合でも物標を確実に検出することができる。

また、本発明は、前記設定手段は、前記ノイズフロアの値をＸ倍して得た値を前記検出閾値とし、前記調整手段は、電波干渉が生じていると判定した場合は、前記ノイズフロアの値をＹ（Ｙ＜Ｘ）倍することで、通常時の前記検出閾値よりも値が小さくなるように調整する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、簡単な計算によって、検出閾値を適切に設定することができる。

また、本発明は、前記検出閾値を設定する際に、レーダ装置の温度によって前記ノイズフロアの値を補正することを特徴とする。
このような構成によれば、レーダ装置が有する半導体素子のノイズによる影響を低減することができる。

また、本発明は、前記調整手段は、検出中の前記物標が消失した場合には、電波干渉が生じていると判定し、前記設定手段によって設定される前記検出閾値が、通常時の前記検出閾値よりも値が小さくなるように調整することを特徴とする。
このような構成によれば、物標の消失の有無に基づいて検出閾値を適切に設定することができる。

また、本発明は、車両に搭載され、物標を検出するレーダ装置の制御方法において、電磁波を前記物標に向けて送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて送信され前記物標によって反射された前記電磁波を受信する受信ステップと、前記受信ステップによって受信される信号に含まれるノイズフロアを検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記ノイズフロアに応じて、前記物標を検出するための検出閾値を設定する設定ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記ノイズフロアに基づいて、電波干渉が生じていると判定した場合には、前記設定ステップにおいて設定される前記検出閾値が、通常時の前記検出閾値よりも値が小さくなるように調整する調整ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、電波干渉が生じた場合でも物標を確実に検出することができる。

本発明によれば、電波干渉が生じた場合でも物標を確実に検出することができるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るレーダステムの実装例を示す図である。 本発明の実施形態に係るレーダ装置を有するレーダシステムの構成例を示す図である。 図２に示すレーダ装置の詳細な構成例を示すブロック図である。 図３に示す制御・処理部の詳細な構成例を示すブロック図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 従来例の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係るレーダシステムの実装例を示す図である。この図に示すように、本発明の実施形態に係るレーダシステムを構成するレーダ装置１０−１，１０−２は、車両Ｃの後部の左右にそれぞれ配置されている。これらのレーダ装置１０−１，１０−２は、車両Ｃの後方に検出領域を有し、検出領域に検出対象としての物標（例えば、他の車両、自転車、人等）が存在し、かつ、物標が自車両に接触または衝突する可能性がある場合には、警報を発する。

図２は、レーダシステムの構成例を示す図である。本実施形態に係るレーダシステムは、ＥＣＵ（Electric Control Unit）３０、レーダ装置１０−１，１０−２を有し、これらＥＣＵ３０およびレーダ装置１０−１，１０−２が通信線４１，４２によって接続されて構成される。

ここで、ＥＣＵ３０は、車両の各部を制御するとともに、レーダ装置１０−１，１０−２から通信線４１，４２を介して供給される情報に基づいて物標を検出し、必要に応じて警告等を行う。

レーダ装置１０−１，１０−２は、検出対象である物標に対してパルス信号を照射し、反射信号に基づいて物標を検出し、通信線４１，４２を介してＥＣＵ３０に伝える。また、レーダ装置１０−１，１０−２は、通信線４１，４２によって接続され、例えば、一方がマスタとして動作し、他方がスレーブとして動作する。

図３は、図２に示すレーダ装置１０−１，１０−２の構成例を示す図である。なお、レーダ装置１０−１，１０−２は同様の構成とされているので、以下では、これらをレーダ装置１０として説明する。

図３に示すように、レーダ装置１０は、局部発振部１１、送信部１２、制御・処理部１５、受信部１６、および、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部２１を主要な構成要素としている。

ここで、局部発振部１１は、所定の周波数のＣＷ（Continuous Wave）信号を生成して、送信部１２と受信部１６に供給する。

送信部１２は、変調部１３および送信アンテナ１４を有し、局部発振部１１から供給されるＣＷ信号を、変調部１３によってパルス変調し、送信アンテナ１４を介して物標に対して送信する。

送信部１２の変調部１３は、制御・処理部１５によって制御され、局部発振部１１から供給されるＣＷ信号をパルス変調してパルス信号を生成して出力する。送信アンテナ１４は、変調部１３から供給されるパルス信号を、物標に向けて送信する。

制御・処理部１５は、変調部１３、利得可変増幅部１９、および、アンテナ切換部１８を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換部２１から供給される受信データに対して演算処理を実行することで、物標を検出する。

図４は、図３に示す制御・処理部１５の詳細な構成例を示すブロック図である。図４に示すように、制御・処理部１５は、制御部１５ａ、処理部１５ｂ、通信部１５ｃ、および、設定部１５ｄを有している。ここで、制御部１５ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成され、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶されているデータに基づいて装置の各部を制御する。処理部１５ｂは、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等によって構成され、Ａ／Ｄ変換部２１から供給されるデジタル信号に対する処理を実行し、物標を検出する。通信部１５ｃは、通信線４１，４２を介して他のレーダ装置との間で情報を授受する。設定部１５ｄは、後述するように電波干渉の有無等に応じて検出閾値を設定する。

図３に戻る。受信部１６は、受信アンテナ１７、アンテナ切換部１８、利得可変増幅部１９、および、復調部２０を有し、送信アンテナ１４から送信され、物標によって反射された信号を受信して復調処理を施した後、Ａ／Ｄ変換部２１に出力する。

受信部１６の受信アンテナ１７は、複数のアンテナ（例えば、４つのアンテナ）によって構成され、送信アンテナ１４から送信され、物標によって反射された信号を受信し、アンテナ切換部１８に供給する。アンテナ切換部１８は、制御・処理部１５の制御部１５ａによって制御され、受信アンテナ１７のいずれか１つを選択して、受信信号を利得可変増幅部１９に供給する。利得可変増幅部１９は、制御・処理部１５の制御部１５ａによって利得が制御され、アンテナ切換部１８から供給される受信信号を所定の利得で増幅して復調部２０に出力する。復調部２０は、利得可変増幅部１９から供給される受信信号を、局部発振部１１から供給されるＣＷ信号を用いて復調して出力する。

Ａ／Ｄ変換部２１は、復調部２０から供給される受信信号を所定の周期でサンプリングし、デジタル信号に変換して制御・処理部１５に供給する。

（Ｂ）実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作を説明する。以下では、図５〜図７を参照して本発明の実施形態の動作の概略を説明した後に、図８を参照して詳細な動作について説明する。

図５は、Ａ／Ｄ変換部２１から出力されるデジタル信号を制御・処理部１５で処理した場合に得られる受信信号の周波数と振幅の関係を示すである。この図において横軸は周波数を示し、縦軸は振幅を示している。

図５に示すように、受信信号には、物標からの反射信号だけでなく、例えば、地面、草木および広がりのある基盤構造物からの望ましくない反射が含まれるとともに、レーダ装置１０を構成する能動素子等が生成するノイズが含まれる。このため、このようなノイズと、物標からの反射信号を識別するために、図５に破線で示す検出閾値を設定し、受信信号の振幅が検出閾値を超えた場合には物標からの反射信号として検出する。

このような検出閾値を設定する方法としては、例えば、受信信号に含まれるノイズフロアの平均値（図５に一点鎖線で示す値）を求め、このノイズフロアの平均値に対して所定の値（例えば、値“５”）を乗算して得られる値を検出閾値（図５に破線で示す値）とする。

ところで、以上のような方法で検出閾値を求める場合、例えば、レーダ装置を搭載する他の車両からの電波干渉や、例えば、自動ドア等から送信される電波による電波干渉が生じている場合、図６に示すように、ノイズフロアの値が図５に比較して大きくなる。そのような場合に、ノイズフロアの平均値に対して所定の値（例えば、値“５”）を乗算して得られる値を検出閾値（図５に破線で示す値）とすると、検出閾値が物標からの信号よりも大きくなる場合が生じる。そのような場合には、物標を検出できないという事態が生じてしまう。

そこで、本実施形態では、電波干渉が生じていない場合には、図５に示すように、ノイズフロアの平均値に対して所定の値（例えば、値“５”）を乗算して得られる値を検出閾値（図５に破線で示す値）とし、電波干渉が生じている場合には、図７に示すように、ノイズフロアの平均値に対して通常時（電波干渉が生じていない時）よりも小さい値（例えば、値“３”）を乗算して得られる値を検出閾値（図７に破線で示す値）とする。これにより、図７に示すように、物標からの反射信号は検出閾値以上となるので、電波干渉が生じている場合であっても、物標を確実に検出することができる。なお、電波干渉が生じているか否かの判定は、例えば、ノイズフロアの平均値が所定の閾値を超えた場合には電波干渉が生じていると判定することができる。

つぎに、図８を参照して、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。

図８は、本発明の実施形態において実行される処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、車両のイグニッションキーがオンの状態にされ、レーダ装置１０−１，１０−２に対して電源電力の供給が開始された場合に実行される。図８に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、制御・処理部１５の制御部１５ａは、通信部１５ｃを制御し、ＥＣＵ３０に問い合わせを行わせることにより自車両の車速Ｖを検出する。

ステップＳ１１では、制御部１５ａは、ステップＳ１０で検出した車速Ｖが閾値Ｔｈ１より大きく、かつ、車速Ｔｈ２（Ｔｈ２＞Ｔｈ１）未満であるか否かを判定し、Ｔｈ１＜Ｖ＜Ｔｈ２を満たす場合（ステップＳ１１：Ｙ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１：Ｎ）にはステップＳ１９に進む。例えば、車両が後退するときに、車両の後方から接近する物標を検出して警告するＲＣＴＡ（Rear Cross Traffic Alarm）の場合には、例えば、−１５（ｋｍ／ｈ）＜Ｖ＜０を満たす場合にはＹと判定してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、制御部１５ａは、処理部１５ｂに対してノイズフロアの平均値Ｎｆを検出するように要求する。この結果、処理部１５ｂは、受信信号のノイズフロアの平均値Ｎｆを検出し、制御部１５ａに通知する。

ステップＳ１３では、制御部１５ａは、図示しないサーミスタ等の出力を参照することで、例えば、レーダ装置１０の筐体内の温度θを検出する。

ステップＳ１４では、制御部１５ａは、ステップＳ１２で検出したノイズフロアの平均値Ｎｆを、ステップＳ１３で検出した温度θによって補正する。より詳細には、ノイズフロアには、レーダ装置１０が有する能動素子（例えば、トランジスタ等）が発生するノイズも含まれる。このような能動素子が発生するノイズ（例えば、サーマルノイズ）は、温度が高くなるにつれて大きくなり、このようなノイズは、電波干渉とは無関係である。そこで、電波干渉のノイズフロアへの寄与を明確にするために、温度θに応じてノイズフロアの平均値を補正する処理を実行する。例えば、温度θに応じて所定の値（例えば、温度θの値の増加に応じて値が増加する関数ｆ（θ）の値）をノイズフロアの平均値Ｎｆから減算する。

ステップＳ１５では、制御部１５ａは、ステップＳ１４において温度θによって補正がされたノイズフロアの平均値Ｎｆと閾値Ｔｈ３とを比較し、Ｎｆ＞Ｔｈ３である場合（ステップＳ１５：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。なお、閾値Ｔｈ３については、車両に搭載した状態で、実測を行うことで求めることができる。

ステップＳ１６では、制御部１５ａは、検出閾値Ｔｈｄに対して、ステップＳ１４で温度補正を行ったノイズフロアの平均値Ｎｆに値“３”を乗算して得た値を代入する。なお、値“３”は一例であって、これ以外の値を用いてもよいことは言うまでもない。

ステップＳ１７では、制御部１５ａは、検出閾値Ｔｈｄに対して、ステップＳ１４で温度補正を行ったノイズフロアの平均値Ｎｆに値“５”を乗算して得た値を代入する。なお、値“５”は一例であって、これ以外の値を用いてもよいことは言うまでもない。

ステップＳ１８では、処理部１５ｂは、ステップＳ１６またはステップＳ１７において設定された検出閾値Ｔｈｄを用いて物標を検出する処理を実行する。

より詳細には、局部発振部１１から供給される信号は、変調部１３において、設定された繰り返し周期に基づくパルス信号に変換され、送信アンテナ１４を介して送信される。物標によって反射されさたパルス信号は、受信アンテナ１７によって受信される。なお、受信アンテナ１７は、例えば、４つのアンテナによって構成され、アンテナ切換部１８は、図７に示すＲｘ１〜Ｒｘ４の信号を切り換えて入力し、利得可変増幅部１９に供給する。利得可変増幅部１９は、アンテナ切換部１８から供給される信号を増幅し、復調部２０に供給する。復調部２０は、利得可変増幅部１９から供給される信号を局部発振部１１から供給されるＣＷ信号を用いて復調し、Ａ／Ｄ変換部２１に供給する。制御・処理部１５の処理部１５ｂは、Ａ／Ｄ変換部２１から供給されるデジタル信号に対する処理を実行し、前述した検出閾値Ｔｈｄを用いて物標を検出する処理を実行する。

この結果、電波干渉が生じていない場合には、図５に示すように、ノイズフロアと物標とは弁別するための検出閾値Ｔｈｄが設定されるとともに、図７に示すように、電波干渉によって、ノイズフロアの平均値が上昇した場合には、検出閾値Ｔｈｄの値が小さく設定されるので、図６に示すように、物標からの反射信号の振幅よりも検出閾値Ｔｈｄの方が大きくなって物標が検出できなくなる事態を回避できる。

ステップＳ１９では、制御部１５ａは、処理を終了するか否かを判定し、終了しないと判定した場合（ステップＳ１９：Ｎ）にはステップＳ１０に戻って処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ１９：Ｙ）には処理を終了する。

以上の処理によれば、前述した実施形態の動作を実現することができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、レーダ装置１０−１，１０−２のそれぞれにおいて以上のような処理を実行するようにしたが、レーダ装置１０−１，１０−２のそれぞれが検出したフロアノイズの平均値に基づいて前述の処理を実行するようにしてもよい。そのような処理によれば、２台のレーダ装置１０−１，１０−２の平均値に基づくので、より正確なフロアノイズの値を得ることができる。あるいは、２台のレーダ装置１０−１，１０−２のフロアノイズの差分値に基づいて前述の処理を実行するようにしてもよい。そのような処理によれば、例えば、他の車両が斜め後ろ方向から接近した場合に、正確なフロアノイズの値を得ることができる。

また、過去におけるフロアノイズの平均値を格納しておき、その時点のフロアノイズの平均値と、過去におけるフロアノイズの平均値とを比較することで、レーダ装置を装備した他の車両の接近を検出するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、ノイズフロアの平均値Ｎｆが閾値Ｔｈ３を上回った場合には、検出閾値を直ちに変更するようにしたが、ノイズフロアの平均値Ｎｆが閾値Ｔｈ３を上回る状態が所定の時間または所定の回数継続した場合に、検出閾値を変更するようにしてもよい。

また、それまで検出されていた物標が突然検出されなくなった場合には、電波干渉が原因と判定して検出閾値を小さい値に変更し、それによって物標が再度検出された場合には、物標が検出領域から消えるまで、その検出閾値を用いるようにしてもよい。

また、図８に示すフローチャートの処理は一例であって、本発明がこれらフローチャートの処理に限定されるものではないことはいうまでもない。例えば、ステップＳ１６ではノイズフロアの平均値Ｎｆに値“３”を乗算し、ステップＳ１７ではノイズフロアの平均値Ｎｆに値“５”を乗算するようにしたが、ステップＳ１６で乗算する値をＹとし、ステップＳ１７で乗算する値をＸとする場合、Ｙ＜Ｘとなるように設定すればよい。

１０−１，１０−２ レーダ装置
１１ 局部発振部
１２ 送信部
１３ 変調部
１４ 送信アンテナ（送信手段）
１５ 制御・処理部
１５ａ 制御部（設定手段、調整手段）
１５ｂ 処理部（検出手段）
１５ｃ 通信部
１５ｄ 設定部
１６ 受信部
１７ 受信アンテナ（受信手段）
１８ アンテナ切換部
１９ 利得可変増幅部
２０ 復調部
２１ Ａ／Ｄ変換部
３０ ＥＣＵ
４１，４２ 通信線

Claims (4)

1. 車両に搭載され、物標を検出するレーダ装置において、
   電磁波を前記物標に向けて送信する送信手段と、
   前記送信手段によって送信され前記物標によって反射された前記電磁波を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信される信号に含まれるノイズフロアを検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記ノイズフロアの値をＸ倍して得た値を、前記物標を検出するための検出閾値として設定する設定手段と、
   前記検出手段によって検出された前記ノイズフロアに基づいて、電波干渉が生じていると判定した場合には、前記ノイズフロアの値をＹ（Ｙ＜Ｘ）倍することで、前記検出閾値を調整する調整手段と、
   を有することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記検出閾値を設定する際に、レーダ装置の温度によって前記ノイズフロアの値を補正することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記調整手段は、検出中の前記物標が消失した場合には、電波干渉が生じていると判定し、前記設定手段によって設定される前記検出閾値が、通常時の前記検出閾値よりも値が小さくなるように調整することを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 車両に搭載され、物標を検出するレーダ装置の制御方法において、
   電磁波を前記物標に向けて送信する送信ステップと、
   前記送信ステップにおいて送信され前記物標によって反射された前記電磁波を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップによって受信される信号に含まれるノイズフロアを検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにおいて検出された前記ノイズフロアの値をＸ倍して得た値を、前記物標を検出するための検出閾値として設定する設定ステップと、
   前記検出ステップにおいて検出された前記ノイズフロアに基づいて、電波干渉が生じていると判定した場合には、前記ノイズフロアの値をＹ（Ｙ＜Ｘ）倍することで、前記検出閾値を調整する調整ステップと、
   を有することを特徴とするレーダ装置の制御方法。

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