JP2006292576A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＭ−ＣＷモードで物体を検知する物体検知装置の異常を精度良く判定する。【解決手段】 送受信アンテナ６から送信する電磁波の周波数を連続的に変調する物体検知用のＦＭ−ＣＷモードと、送受信アンテナ６から送信する電磁波の周波数を変調しない異常判定用のＣＷモードとを切り換え、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルが第１判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルが前記第１判定閾値よりも高い第２判定閾値以下であるときに異常を判定するので、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルだけ、あるいはＣＷモードの受信信号の信号レベルだけから異常を判定する場合に比べて判定精度を高めることができ、しかも物体検知用のＦＭ−ＣＷモードの機能が健在なのに、異常判定用のＣＷモードの機能が失われたことで異常と判定されてしまう不具合を回避することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＦＭ−ＣＷ波を用いて物体の検知を行なうようにした物体検知装置に関する。

周波数を時間とともに三角波状に増減させたＦＭ−ＣＷ波を送信するＦＭ−ＣＷモードと、周波数変調しないＣＷ波を送信するＣＷモードとを切り換え可能なレーダー装置が、下記特許文献１により公知である。このレーダー装置は、通常時はＦＭ−ＣＷモードで先行車等を検知し、雪や泥の付着によってＦＭ−ＣＷモードによる先行車等の検知が不能になると、ＣＷモードで路面や路側物を検知する。そしてＣＷモードによる検知結果に基づいてＦＭ−ＣＷモードによる検知が再度可能になったと判定されると、ＦＭ−ＣＷモードによる先行車等の検知を再開するようになっている。
特許第３４８８６１０号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、ＦＭ−ＣＷモードによる先行車等の検知中に、反射波の信号レベルが低下して先行車等を検知できなくなったときに異常を判定しているが、ＦＭ−ＣＷモードによる反射波の信号レベルだけから異常を判定するのでは判定精度が充分とはいえず、ＦＭ−ＣＷモードの検知機能が残されているのに異常判定がなされたり、検知機能が失われているのに正常判定がなされたりする可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＦＭ−ＣＷモードで物体を検知する物体検知装置の異常を精度良く判定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、電磁波を所定の領域に送信するとともに送信した電磁波の物体からの反射波を受信する送受信手段と；該送受信手段により受信された受信信号に基づいて物体を検知する物体検知手段と；前記送受信手段により受信された受信信号の信号レベルに基づいて異常を判定する異常判定手段と；を備えた物体検知装置において、前記送受信手段は、送信する電磁波の周波数を連続的に変調可能なＦＭ−ＣＷモードと、周波数変調を行わないＣＷモードとを切り換え可能であり、前記異常判定手段は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルとＣＷモードの受信信号の信号レベルとに基づいて異常を判定することを特徴とする物体検知装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記異常判定手段は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルが第１判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルが第２判定閾値以下であるときに異常を判定することを特徴とする物体検知装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第１判定閾値と、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第２判定閾値とが異なる値であることを特徴とする物体検知装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第１判定閾値が、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第２判定閾値よりも低い値であることを特徴とする物体検知装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記異常判定手段は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第３判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第４判定閾値以下であるときに異常を判定することを特徴とする物体検知装置が提案される。

尚、実施例の送受信アンテナ６は本発明の送受信手段に対応する。

請求項１の構成によれば、送受信手段から送信する電磁波の周波数を連続的に変調する物体検知用のＦＭ−ＣＷモードと、送受信手段から送信する電磁波の周波数を変調しない異常判定用のＣＷモードとを切り換え、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルとＣＷモードの受信信号の信号レベルとに基づいて異常判定手段が異常を判定するので、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルだけ、あるいはＣＷモードの受信信号の信号レベルだけから異常を判定する場合に比べて判定精度を高めることができる。

請求項２の構成によれば、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルが第１判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルが第２判定閾値以下であるときに異常を判定するので、正常なのに異常と判定する誤判定を確実に回避することができる。

請求項３の構成によれば、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第１判定閾値と、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第２判定閾値とが異なる値であるので、ＦＭ−ＣＷモードおよびＣＷモードの受信信号の信号レベルに同じ判定閾値を適用する場合に比べて的確な判定を行うことができる。

請求項４の構成によれば、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第１判定閾値が、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第２判定閾値よりも低い値であるので、物体検知用のＦＭ−ＣＷモードの機能が健在なのに、異常判定用のＣＷモードの機能が失われたことで異常と判定されてしまう不具合を回避することができる。

請求項５の構成によれば、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第３判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第４判定閾値以下であるときに異常を判定するので、正常なのに異常と判定する誤判定を確実に回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すものであり、図１は物体検知装置の構成を示すブロック図、図２は送受信アンテナに対して物体が近接移動しているときの送・受信波の波形およびピーク周波数を示す図、図３はピーク検出手段で検出されたピークを示す図、図４は異常時の反射波の信号レベルを示すグラフ、図５は正常時の反射波の信号レベルを示すグラフである。

先ず図１において、タイミング信号生成回路１から入力されるタイミング信号に基づいて発振器３の発振作動がＦＭ変調制御回路２により変調制御され、図２（ａ）の実線で示すように周波数が三角波状に変調され、発振器３からの変調された送波信号がアンプ４およびサーキュレータ５を介して送受信手段としての送受信アンテナ６に入力され、送受信アンテナ６からＦＭ−ＣＷ波が送信される。ＦＭ変調制御回路２は所定周期だけ周波数を三角波状に変調した後の所定時間は周波数を変調せず、その所定時間には送受信アンテナ６から一定周波数のＣＷ波が送信される。即ち、本実施例の物体検知装置はＦＭ−ＣＷモードとＣＷモードとが所定時間毎に切り換えられるようになっている。

送受信アンテナ６の前方に先行車等の物体が存在すると、該物体で反射された反射波が送受信アンテナ６で受信される。この反射波は、例えば、前方の物体が接近してくる場合には、図２（ａ）の破線で示すように出現するものであり、送信波が直線的に増加する上昇側では送信波よりも低い周波数で送信波から遅れて出現し、また送信波が直線的に減少する下降側では送信波よりも高い周波数で送信波から遅れて出現する。

送受信アンテナ６で受信した受信波はサーキュレータ５を介してミキサ７に入力される。またミキサ７には、サーキュレータ５からの受信波の他に発振器３から出力される送波信号から分配された送波信号がアンプ８を介して入力されており、ミキサ７では送信波および受信波が混合されることにより、図２（ｂ）で示すように、ＦＭ−ＣＷ波の反射波が受信される期間は、送信波が直線的に増加する上昇側でピーク周波数ｆ_upならびに送信波が直線的に減少する下降側でピーク周波数ｆ_dnを有するビート信号が生成され、ＣＷ波の反射波が受信される期間は、一定のピーク周波数ｆを有するビート信号が生成される。

前記ミキサ７で得られたビート信号はアンプ９で必要なレベルの振幅に増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０によりサンプリングタイム毎にＡ／Ｄ変換され、デジタル化された増幅データがメモリ１１に時系列的に記憶保持される。このメモリ１１には、タイミング信号生成回路１からタイミング信号が入力されており、そのタイミング信号に応じてメモリ１１は、送受信波の周波数が増加する上昇側および前記周波数が減少する下降側別にデータを記憶保持することになる。

メモリ１１に保持されたデータはＣＰＵ１２に入力され、該ＣＰＵ１２において前記入力データに基づく演算処理が実行される。

前記ＣＰＵ１２は、周波数分析手段１３と、ピーク周波数検出手段１４と、物体検知手段１５と、異常判定手段１６とを備えるものである。

周波数分析手段１３は、メモリ１１に記憶保持されたビート信号のデータを周波数分析してスペクトル分布を求めるものであり、周波数分析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられる。

先ず、物体検知装置のＦＭ−ＣＷモードの機能を説明する。

ピーク周波数検出手段１４は、周波数分析手段１３での周波数分析により得られたスペクトルデータを基に、スペクトルレベルが所定のしきい値以上で極大値となるスペクトル（ピークスペクトル）を検出する。この検出にあたっては、例えば、所定のしきい値以上のスペクトルレベルを検出したときに、その前後の周波数のスペクトルレベルが増加傾向から減少傾向に反転するようなスペクトルであることをもってピークスペクトルであると判断するものであり、図３（ａ）で示す上昇側のピークスペクトルと、図３（ｂ）で示す下降側のピークスペクトルとが、物体との相対速度が「０」であるときの等距離のピーク一を相互間に挟むようにしてピーク周波数検出手段１４で検出されることになる。

物体検知手段１５は、前記ピーク周波数検出手段１４得られた上昇側および下降側のピーク周波数ｆ_up，ｆ_dnに基づいて物体との距離および相対速度を算出可能であるとともに、複数の物体についての上昇側および下降側のピーク周波数ｆ_up，ｆ_dnが前記ピーク周波数検出手段１４で得られたときには上昇側および下降側のピーク周波数ｆ_up，ｆ_dnの組み合わせを確定する処理を行ない、最終的に確定した組み合わせのピーク周波数ｆ_up，ｆ_dnを持つ物体について距離および相対速度をそれぞれ算出する。

ここで送信波が上昇側のピーク周波数ｆ_upと、下降側のピーク周波数ｆ_dnとは、ＦＭ変調幅をΔｆ、光速をｃ、変調繰返し周期をＴ_m 、物体までの距離をｒ、送信中心周波数をｆ_O 、物体との相対速度をｖとしたときに、次の第（１）式および第（２）式でそれぞれ表わされる。

ｆ_up＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔ_m ）＋｛（２・ｆ_O ）／ｃ｝・ｖ …（１）
ｆ_dn＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔ_m ）−｛（２・ｆ_O ）／ｃ｝・ｖ …（２）
この第（１）式および第（２）式に基づけば、物体までの距離ｒおよび相対速度ｖが次の第（３）式および第（４）式に従って演算されることになる。

ｒ＝（ｃ・Ｔ_m ）・（ｆ_up＋ｆ_dn）／（８・Δｆ） …（３）
ｖ＝ｃ・（ｆ_up−ｆ_dn）／（４・ｆ_O ） …（４）
即ち、上昇側のピーク周波数ｆ_upと、下降側のピーク周波数ｆ_dnとに基づいて距離ｒおよび相対速度ｖが得られることになる。

それに対して、物体検知装置のＣＷモードでは、図２のドップラーシフト分に対応するピーク周波数ｆによって物体との相対速度ｖが算出可能である。しかしながら、本実施例ではＣＷモードを異常判定用として用いているので、反射波の信号レベルだけが問題になる。

図４および図５のグラフにおいて、実線はＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベル、破線はＣＷモードの全体の反射波の信号レベル、鎖線はＣＷモードの反射波のうちの路側物のような静止物からの反射波の信号レベルを示している。図４は物体検知装置に雪や泥が付着した異常時のものであり、図５は物体検知装置の正常時のものである。

図４および図５を比較すると明らかなように、図５の正常時に比べて図４の異常時にはＦＭ−ＣＷモードおよびＣＷモードの反射波の信号レベルが共に低下していることから、両モードの反射波の信号レベルを所定の判定閾値と比較することで物体検知装置に異常を判定することができる。本実施例ではＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベルの第１判定閾値Ｌ１とＣＷモードの反射波の信号レベルの第２判定閾値Ｌ２とが同じ値（例えば−６０ｄＢ）に設定されている。

図５の正常時にはＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベル（実線参照）およびＣＷモードの静止物の反射波の信号レベル（鎖線参照）は完全に対応する第１、第２判定閾値Ｌ１，Ｌ２を超えているが、図４の異常時にはＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベルおよびＣＷモードの静止物の反射波の信号レベル（鎖線参照）は殆ど第１、第２判定閾値Ｌ１，Ｌ２以下になっている。従って、ＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベルが第１判定閾値Ｌ１以下になり、かつＣＷモードの静止物の反射波の信号レベルが第２判定閾値Ｌ２以下になったときに、異常判定手段１６が物体検知装置の異常を判定することができる。

尚、正常時であってもノイズ等の影響で瞬間的に信号レベルが判定閾値以下になることがあるので、車両が所定時間走行する間あるいは所定距離を走行する間に信号レベルが判定閾値以下になる時間をカウントしておき、そのカウント時間が設定時間を超えた場合に異常を判定するようになっている。

以上のように、物体検知用のＦＭ−ＣＷモードと故障判定用のＣＷモードとを切り換え、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルが第１判定閾値以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルが第２判定閾値以下であるときに異常を判定するので、ＦＭ−ＣＷモードあるいはＣＷモードの一方だけを用いて異常判定する場合に比べて、誤判定の発生を大幅に低減することができる。

ところで、図４の異常時のグラフにおいて、ＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベル（実線参照）の最大値および最小値の差ａと、ＣＷモードの全体の反射波の信号レベル（破線参照）の最大値および最小値の差ｂとが、図５に示す正常時に比べて極端に小さくなっていることが分かる。従って、所定時間走行する間あるいは所定距離走行する間に、ＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベル（実線参照）の最大値および最小値の差ａが第３判定閾値Ｄ１以下になり、かつＣＷモードの全体の反射波の信号レベル（破線参照）の最大値および最小値の差ｂが第４判定閾値Ｄ２以下になったという異常判定の条件を、上述した第１、第２判定閾値Ｌ１，Ｌ２による異常判定の条件にＡＮＤ条件で追加すれば、異常の誤判定を更に確実に避けることができる。

つまりＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベルおよびＣＷモードの全体の反射波の信号レベルが共に第１、第２判定閾値Ｌ１，Ｌ２以下になり、ＦＭ−ＣＷモードの反射波の信号レベルの最大値および最小値の差ａが第３判定閾値Ｄ１以下になり、かつＣＷモードの全体の反射波の信号レベルの最大値および最小値の差ｂが第４判定閾値Ｄ２以下になったときに、異常判定手段１６が物体検知装置の異常を判定するようにしても良い。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、実施例では第１、第２判定閾値Ｌ１，Ｌ２を同じ値に設定しているが、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第１判定閾値Ｌ１と、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの第２判定閾値Ｌ２とを異なる値に設定しても良い。特に、第１判定閾値Ｌ１を第２判定閾値Ｌ２よりも低い値に設定すれば、物体検知用のＦＭ−ＣＷモードの機能が健在なのに、異常判定用のＣＷモードの機能が失われたことで異常と判定されてしまう不具合を回避することができる。

また送受信手段が送信アンテナと受信アンテナとから成るものであってもよい。

物体検知装置の構成を示すブロック図 送受信アンテナに対して物体が近接移動しているときの送・受信波の波形およびピーク周波数を示す図 ピーク検出手段で検出されたピークを示す図 異常時の反射波の信号レベルを示すグラフ 正常時の反射波の信号レベルを示すグラフ

符号の説明

６ 送受信アンテナ（送受信手段）
１５ 物体検知手段
１６ 異常判定手段
Ｌ１ 第１判定閾値
Ｌ２ 第１判定閾値
Ｄ１ 第３判定閾値
Ｄ２ 第４判定閾値

Claims (5)

1. 電磁波を所定の領域に送信するとともに送信した電磁波の物体からの反射波を受信する送受信手段（６）と；
   該送受信手段（６）により受信された受信信号に基づいて物体を検知する物体検知手段（１５）と；
   前記送受信手段（６）により受信された受信信号の信号レベルに基づいて異常を判定する異常判定手段（１６）と；
   を備えた物体検知装置において、
   前記送受信手段（６）は、送信する電磁波の周波数を連続的に変調可能なＦＭ−ＣＷモードと、周波数変調を行わないＣＷモードとを切り換え可能であり、
   前記異常判定手段（１６）は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルとＣＷモードの受信信号の信号レベルとに基づいて異常を判定することを特徴とする物体検知装置。
2. 前記異常判定手段（１６）は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルが第１判定閾値（Ｌ１）以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルが第２判定閾値（Ｌ２）以下であるときに異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の物体検知装置。
3. ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第１判定閾値（Ｌ１）と、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第２判定閾値（Ｌ２）とが異なる値であることを特徴とする、請求項２に記載の物体検知装置。
4. ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第１判定閾値（Ｌ１）が、ＣＷモードの受信信号の信号レベルの前記第２判定閾値（Ｌ２）よりも低い値であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の物体検知装置。
5. 前記異常判定手段（１６）は、ＦＭ−ＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第３判定閾値（Ｄ１）以下であり、かつＣＷモードの受信信号の信号レベルの最大値および最小値の差が第４判定閾値（Ｄ２）以下であるときに異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の物体検知装置。
   

Images