JP7069309B2 - レーダ装置、レーダ装置の故障検出方法、及びレーダ装置の運用方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係るレーダ装置の一例を示すブロック図である。図2は、実施の形態1における送信チャープ信号及び受信チャープ信号の周波数-時間波形を示す図である。実施の形態1に係るレーダ装置100は、図1に示されるように、1つの送信モジュール1と、2つの受信モジュール2,3と、信号処理部4とを備える。なお、1という送信モジュールの数は例示であり、複数の送信モジュールが備えられていてもよい。また、2という受信モジュールの数は例示であり、1つ又は3以上の受信モジュールが備えられていてもよい。
次に、実施の形態2に係るレーダ装置について、図8及び図9の図面を参照して説明する。図8は、実施の形態2における送信チャープ信号及び受信チャープ信号の周波数変化を示すタイムチャートである。図9は、実施の形態2におけるレーダ装置の効果の説明に供する図である。なお、実施の形態2に係るレーダ装置の機能は、図1に示される実施の形態1のものと同一又は同等の構成で実現できる。
次に、実施の形態3に係るレーダ装置について、図10を参照して説明する。図10は、実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態1に係るレーダ装置100は、受信チャープ信号を生成する信号源を受信モジュールごと個別に有する構成であるのに対し、実施の形態3に係るレーダ装置100Aは、送信モジュールから分配された送信チャープ信号を受信チャープ信号として用いる構成である。
次に、実施の形態4に係るレーダ装置について、図11を参照して説明する。図11は、実施の形態4に係るレーダ装置100Bの構成を示すブロック図である。実施の形態3では、送信チャープ信号と受信チャープ信号との間に時間差を設けるため、図10に示されるように、送信モジュール1と受信モジュール2A,3Aとの間に遅延回路5を設ける構成としていた。一方、実施の形態1のように、送信チャープ信号と受信チャープ信号との間に時間差を設ける必要がない場合には、図11に示されるように、遅延回路5を設けない構成とすることができる。実施の形態4の構成によっても、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。
次に、実施の形態5に係るレーダ装置について、図12及び図13の図面を参照して説明する。図12は、実施の形態5における故障判定の原理の説明に供する第1の図である。図13は、実施の形態5における故障判定の原理の説明に供する第2の図である。なお、実施の形態5に係るレーダ装置の機能は、図1、図10又は図11の何れの構成でも実現可能である。
次に、実施の形態6に係るレーダ装置について、図14から図17の図面を参照して説明する。図14は、実施の形態6における物標検出用のチャープ信号の周波数変化を示すタイムチャートである。図15は、実施の形態6における故障検出用のチャープ信号の周波数変化を示すタイムチャートである。図16は、実施の形態6における物標検出用のチャープ信号を送受信した場合のビート信号の時間波形を示す図である。図17は、実施の形態6における故障検出用のチャープ信号を送受信した場合のビート信号の時間波形を示す図である。なお、実施の形態6に係るレーダ装置の機能は、図1、図10又は図11の何れの構成でも実現可能である。
次に、実施の形態7に係るレーダ装置について、図18から図20の図面を参照して説明する。図18は、実施の形態7に係るレーダ装置の受信部の要部の構成を示すブロック図である。図19は、実施の形態7における物標検出用の構成におけるビート信号の時間波形を示す図である。図20は、実施の形態7における故障検出用の構成におけるビート信号の時間波形を示す図である。
次に、実施の形態8に係るレーダ装置について、図21から図23の図面を参照して説明する。図21は、実施の形態8に係るレーダ装置の送信部のON/OFF制御の態様を示すブロック図である。図22は、実施の形態8における送信部のOFF制御によって観測される直接波の時間波形を示す第1の図である。図23は、実施の形態8における送信部のON制御によって観測される直接波の時間波形を示す第2の図である。図22及び図23は何れも、便宜的に反射波無入力状態におけるビート信号を示しており、物標からの反射波は含まれていない。なお、実施の形態8に係るレーダ装置の機能は、図1、図10又は図11の何れの構成でも実現可能である。
次に、実施の形態9に係るレーダ装置について、図24から図27の図面を参照して説明する。図24及び図25は、実施の形態9における故障検出用のチャープ信号(変調信号)の周波数変化を示すタイムチャートである。図24には、故障検出用のチャープ信号の1つである変調時のチャープ信号(変調チャープ信号)が示され、図25には、故障検出用のチャープ信号の他の1つである無変調時の信号(無変調信号)が示されている。図26は、図25に示される無変調信号によって観測される直接波の時間波形を示す図である。図27は、図24に示される変調信号によって観測される直接波の時間波形を示す図である。図26及び図27は、便宜的に何れも反射波無入力状態におけるビート信号を示しており、物標からの反射波は含まれていない。なお、実施の形態9に係るレーダ装置の機能は、図1、図10又は図11の何れの構成でも実現可能である。
次に、実施の形態10に係るレーダ装置について、図28を参照して説明する。図28は、実施の形態10におけるビート信号の時間波形を示す図である。実施の形態1から9では、1つの受信部におけるビート信号に着目した説明を行ってきた。実施の形態10では、複数の受信チャネルに対して実施するレーダ装置の故障判定について説明する。
次に、実施の形態11に係るレーダ装置の運用方法について、図29及び図30を参照して説明する。図29は、実施の形態11に係るレーダ装置の運用方法の説明に供する第1の図である。図30は、実施の形態11に係るレーダ装置の運用方法の説明に供する第2の図である。なお、実施の形態11は、図1、図10又は図11の何れの構成でも実施可能である。
Claims (16)
- 物標の検出を行うレーダ装置であって、
タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、
前記送信モジュールから放射される前記送信チャープ信号の物標からの反射波及び前記物標を介さずに直接結合する直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、
前記受信モジュールがミキシングしたビート信号に基づいて物標を検出する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記ビート信号に含まれる前記送信モジュールから前記受信モジュールへの直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルと、予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで前記レーダ装置の故障を判定する機能を備えた
ことを特徴とするレーダ装置。 - 前記受信チャープ信号は、それぞれの前記受信モジュールで個別に生成されることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記送信チャープ信号と前記受信チャープ信号とは、互いにチャープ開始タイミングをずらして出力され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。
- 前記信号処理部は、前記ビート信号から相対速度を検出し、検出した相対速度がゼロの成分から前記直接波を抽出することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のレーダ装置。
- 故障検出時における送信チャープ信号および受信チャープ信号の傾きは、物標検出時における送信チャープ信号および受信チャープ信号の傾きよりも大きな値に設定されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載のレーダ装置。
- 前記受信モジュールは、前記ビート信号をフィルタリングする高域通過フィルタを備え、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数は、物標検出時と故障検出時とで切り替えられることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載のレーダ装置。
- 物標の検出を行うレーダ装置であって、
タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、
前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、
前記受信モジュールがミキシングしたビート信号に基づいて物標を検出する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、送信チャープ信号が放射されるときのビート信号における直接波成分のレベルと、送信チャープ信号が放射されないときのビート信号における直接波成分のレベルとの差分から設定した閾値を元に、前記レーダ装置の故障の有無を判定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 物標の検出を行うレーダ装置であって、
タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、
前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、
前記受信モジュールがミキシングしたビート信号に基づいて物標を検出する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、周波数変調されていない無変調時のビート信号における直接波成分のレベルと、周波数変調されている変調時のビート信号における直接波成分のレベルとの差分から設定した閾値を元に、前記レーダ装置の故障の有無を判定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 少なくとも1つの前記送信モジュールと、少なくとも2つの前記受信モジュールとによって形成される複数の送受信パスの直接波に対して、
前記信号処理部は、複数の前記送受信パスの直接波のレベルを検出して、それぞれの送受信パスに対して設定した閾値を比較することにより、各送受信パス毎に故障判定を行う
ことを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載のレーダ装置。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、を備え、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号に基づいて物標を検出するレーダ装置の故障検出方法であって、
前記送信モジュールから前記送信チャープ信号を放射する第1ステップと、
前記送信チャープ信号の直接波を受信して、前記ビート信号のレベルにおける直接波成分のレベルを検出する第2ステップと、
前記直接波成分のレベルと、予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値との比較結果に基づいて、前記レーダ装置の故障を判定する第3ステップと、
を含むことを特徴とするレーダ装置の故障検出方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記レーダ装置の動作周期内において、送受信される同一のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標の検出、および前記レーダ装置の故障を判定する
ことを特徴とするレーダ装置の運用方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記送信チャープ信号及び前記受信チャープ信号は、
物標検出用の第1のチャープ信号と、故障検出用の第2のチャープ信号とを含むと共に、
前記レーダ装置の動作周期内に、前記第1のチャープ信号を送受信し、前記第1のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標を検出する第1のレーダ動作時間と、前記第2のチャープ信号を送受信し、前記第2のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記レーダ装置の故障を判定する第2のレーダ動作時間と、を含む
ことを特徴とするレーダ装置の運用方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を生成し、生成した当該受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記送信チャープ信号及び前記受信チャープ信号は、
物標検出用の第1のチャープ信号と、故障検出用の第2のチャープ信号とを含むと共に、
前記第1のチャープ信号を送受信し、前記第1のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標を検出する第1のレーダ動作周期と、前記第2のチャープ信号を送受信し、前記第2のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記レーダ装置の故障を判定する第2のレーダ動作周期とを有し、
前記第2のレーダ動作周期は、前記信号処理部から出力されるタイミング信号に基づいて制御され、前記第1のレーダ動作周期の複数周期内に少なくとも1回含むことを特徴とするレーダ装置の運用方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記レーダ装置の動作周期内において、送受信される同一のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標の検出、および前記レーダ装置の故障を判定し、
前記閾値は、前記レーダ装置の周囲温度毎に設定され、
少なくとも1つの前記送信モジュールと、少なくとも2つの前記受信モジュールとによって形成される複数の送受信パスの直接波に対して設定された温度テーブル値として前記信号処理部のメモリに保存され、
前記信号処理部は、複数の前記送受信パス毎に、それぞれのビート信号における直接波成分のレベルに基づいて、それぞれの前記温度テーブル値を補間又は参照して対応する閾値を設定し、レーダ装置の故障判定を行う
ことを特徴とするレーダ装置の運用方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記送信チャープ信号及び前記受信チャープ信号は、
物標検出用の第1のチャープ信号と、故障検出用の第2のチャープ信号とを含むと共に、
前記レーダ装置の動作周期内に、前記第1のチャープ信号を送受信し、前記第1のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標を検出する第1のレーダ動作時間と、前記第2のチャープ信号を送受信し、前記第2のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記レーダ装置の故障を判定する第2のレーダ動作時間と、を含み、
前記閾値は、前記レーダ装置の周囲温度毎に設定され、
少なくとも1つの前記送信モジュールと、少なくとも2つの前記受信モジュールとによって形成される複数の送受信パスの直接波に対して設定された温度テーブル値として前記信号処理部のメモリに保存され、
前記信号処理部は、複数の前記送受信パス毎に、それぞれのビート信号における直接波成分のレベルに基づいて、それぞれの前記温度テーブル値を補間又は参照して対応する閾値を設定し、レーダ装置の故障判定を行う
ことを特徴とするレーダ装置の運用方法。 - タイミング信号に同期した送信チャープ信号を生成する少なくとも1つの送信モジュールと、前記送信モジュールから放射される送信チャープ信号の反射波及び直接波を受信し、受信した信号を前記タイミング信号に同期し、かつ送信チャープ信号と同じ傾きを有する受信チャープ信号を用いてミキシングする少なくとも2つの受信モジュールと、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号を解析する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受信モジュールがミキシングしたビート信号の反射波成分から物標を検出すると共に、前記ビート信号の直接波成分のレベルを検出し、検出したレベルを予め前記反射波を抑制した環境下でのビート信号レベル計測値に基づいて設定された閾値と比較することで装置の故障を判定するレーダ装置の運用方法であって、
前記送信チャープ信号及び前記受信チャープ信号は、
物標検出用の第1のチャープ信号と、故障検出用の第2のチャープ信号とを含むと共に、
前記第1のチャープ信号を送受信し、前記第1のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記物標を検出する第1のレーダ動作周期と、前記第2のチャープ信号を送受信し、前記第2のチャープ信号によるビート信号に基づいて前記レーダ装置の故障を判定する第2のレーダ動作周期とを有し、
前記第2のレーダ動作周期は、前記信号処理部から出力されるタイミング信号に基づいて制御され、前記第1のレーダ動作周期の複数周期内に少なくとも1回含み、
前記閾値は、前記レーダ装置の周囲温度毎に設定され、
少なくとも1つの前記送信モジュールと、少なくとも2つの前記受信モジュールとによって形成される複数の送受信パスの直接波に対して設定された温度テーブル値として前記信号処理部のメモリに保存され、
前記信号処理部は、複数の前記送受信パス毎に、それぞれのビート信号における直接波成分のレベルに基づいて、それぞれの前記温度テーブル値を補間又は参照して対応する閾値を設定し、レーダ装置の故障判定を行う
ことを特徴とするレーダ装置の運用方法。
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