JP3454767B2 - 車載用レーダ装置 - Google Patents
車載用レーダ装置Info
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Description
知するレーダ装置に関わり、特に、レーダ装置のアンテ
ナを被うカバー(以下レドームと呼称)に電波を反射し
たり吸収するような異物が付着して検知能力が落ちたこ
とを検出可能な車載用レーダ装置に関する。
例えば、76GHzというようないわゆるミリ波を利用
したレーダ装置が研究されている。
たレーダ装置と異なり、降雨、霧、雪など環境条件でも
さほど検知能力が落ちないなどの特長を有している。
開平5−40168号公報等がある。
の電波は水膜を透過する能力が低く、例えば、降雪時に
半分溶けるたような雪がレーダ装置のアンテナ表面に付
着した場合には、障害物などの検知能力が極端に低下し
てしまう。そのような場合、実際に障害物などが存在し
ていないのか、検知能力が低下した状態なのかが不明の
ため正しい動作をさせることが困難になる。
知能力が低下したことを特別なセンサなどを用いずに簡
便に検知することが可能な例としては、特開平10−2
82229号公報に記載されたFMレーダ装置がある。
載されたFMレーダ装置は、レドームに汚れが付着して
いない状態における低周波成分の周波数スペクトルデー
タと、検出した低周波成分の周波数スペクトルデータと
を比較し、その結果に基づいて、レドームに汚れが付着
しているか否かを検出するものである。
号公報に記載されたFMレーダ装置にあっては、汚れが
付着していない状態であっても、近距離の路面からの反
射波があり、これと汚れによる反射波との区別が困難で
あり、レドームに汚れが付着したことの正確な判断が困
難であった。
ものであり、その目的は、特別な装置を用いること無
く、簡便にレーダアンテナ表面付近に異物が付着したこ
とを正確に検知することができる車載用レーダ装置を実
現することである。
め、本発明は次のように構成される。 (1)電波を電波放射手段により車両前方もしくは周辺
に放射し、物体からの反射波を検出する車載用レーダ装
置において、検出した反射波の複数の周波数点における
中間周波数信号の強度が所定の基準値より減少したか否
かにより、上記電波放射手段の表面に異物が付着したか
否かを判断する。
いて、上記所定の基準値は、車両の停車時に得られる中
間周波信号の周波数分析結果から得られる値である。
いて、上記信号の強度が所定値より減少したと判断する
判定値として、あらかじめ個々のレーダ装置の特性を測
定し内蔵メモリに記憶した数値を用いる。
もしくは周辺に放射し、物体からの反射波を検出するモ
ノパルス方式の車載用レーダ装置において、二つの受信
アンテナの和信号および差信号に対応する中間周波信号
のそれぞれのスペクトルを求め、単一以上の周波数点で
上記和信号と差信号との強度比較を行い、その強度差が
基準値以下であることを判定することにより、上記電波
放射手段の表面に異物が付着したか否かを判断する。
射する電波の一部が例えば路面などに当たり反射されて
観測されるいわゆる背景雑音を観測して、異物付着を判
断するようにしたものである。
の実施形態について説明する。図2は本発明の第1の実
施形態が適用される車載レーダ装置1の回路ブロック図
である。図2において、タイミング回路101は一定周
期でタイミング信号を発生し、駆動回路102及びDS
P111に供給する。駆動回路102は電圧制御発振器
(VCO)103を制御して、例えば図3に示すような
周波数変調された信号を発生させる。このレーダ方式は
FM−CW方式と呼ばる公知の方式であり、周波数が時
間的に繰り返し直線的に変化する。
ンテナ105から電波として放射される。送信アンテナ
105から放射された電波は障害物2に当たって反射さ
れ、受信アンテナ106で受信される。
サ107に供給される。このミキサ107においては、
分波器104で分波された信号で、アンテナ106から
供給された信号がダウンコンバートされ、いわゆる中間
周波(IF)信号に変換される。
で高周波成分が除去され、増幅器109で所定のレベル
まで増幅される。そして、増幅された信号は、アナログ
−デジタル変換器(ADC)110に供給され、このア
ナログ−デジタル変換器(ADC)110でデジタル値
に変換される。デジタル値に変換された信号は、シグナ
ルプロセッサ(DSP)111に取り込まれてレーダ信
号処理がなされる。
などが実行され、目標物までの距離、相対速度が算出さ
れる。
車送信号を取り込んでいるものもある。
態を示す図である。レーザ装置1のアンテナからはメイ
ンローブの他、サイドローブと呼ばれるビームが多少な
りとも放射されるのが実状である。図示のようにサイド
ローブの一部が路面に当たって反射される。
イメージのIF信号のスペクトルが得られる。この図5
は、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度(ノイズレベ
ル)を示す。図5において、周波数成分はアンテナから
見た路面の相対速度を表わしており、アンテナ直下付近
から反射される信号は直流付近の周波数であり、しかも
路面に近いため、反射レベルが大きく信号強度が大きく
なる。
い、相対速度が上昇してドップラシフトが大きくなる。
このため、一般的に右下がりのスペクトルを示す傾向に
ある。つまり、周波数が高くなるに従って、信号強度は
低下する傾向にある。この傾向にある信号をグランドク
ラッタ信号と言う。
レーダ装置1の表面に付着した場合には、様子が変わっ
てくる。
である。図6において、アンテナ105、106の表面
を保護するため、通常は保護用のレドーム112が装備
される。このレドーム112は、電波を良く透過する材
質でしかも機械的な強度を有するプラスチックなどの材
質で作られる。
した状態を示しているが、この状態では、アンテナ10
5から放射された電波は透過しないため、図7に示すよ
うに、グランドクラッタ信号は現れなくなる。つまり、
直流付近の信号強度は大となるが、その他の周波数で
は、信号強度は一様に低レベルとなる。
び図7に示した信号強度の変化現象に着目してなされた
ものである。
を観測し、異常状態の判走を行うようにしたものであ
る。この異常状態の判定は、DSP111のプログラム
によって行われる。
一部の処理を表わすフローチャートである。図1におい
て、まず、ステップS1で、ADC110から一定の周
期でサンプリングされたIF信号をデジタル信号の形で
取り込む。この場合、サンプル数は例えば1024点で
ある。
1でサンプリングされたデジタル信号のFFT演算を行
う。
は、レーダ装置1から遠ざかるに従い、相対速度が上昇
する走行中にしか観測されないので、異常判定処理S3
の前に、ステップS2Aにおいて、車速が一定値(例え
ば10km/h)以上か否かの判断を行う。車速は、図
2に示した車速センサ4からの信号で判断すれば良い。
1に入力され、1パルスあたり一定の距離を表わすもの
が一般的である。すなわち、一定時間内にパルスをカウ
ントすれば速度演算ができる。そして、車速が一定速度
未満の場合は、ステップS5に移り、通常処理を継続す
る。
以上の場合は、異常判定が可能なので、ステップS3に
おいて異常判断処理を行う。ステップS31において、
FFT演算の結果から、レドーム表面からの反射波の周
波数を超える周波数領域から複数のNポイントをサンプ
リングする。次に、ステップS32において、上記Nポ
イントの全てが所定値以下のレベルか否かを判断する。
と、図7に示すような特性曲線となり、Nポイントが全
て所定値以下のレベルとなる。一方、レドーム表面に異
物が付着していない場合は、図5に示すようなグランド
クラッタ信号が現れる。
周波数を超える周波数領域からの複数のNポイントが、
全て所定値以下の場合は、図7に示すような特性であ
り、異物がレドーム表面に付着していると判断すること
ができる。
が所定値以下のレベルであると判断した場合には、ステ
ップS33において、異常フラグをオンとし、ステップ
S4に進む。また、ステップS32において、Nポイン
トのうちの、いずれかが所定値を越えるレベルであると
判断した場合には、ステップS34において、異常フラ
グをオフとし、ステップS4に進む。
いる異常フラグを参照し、異常フラグがオンであれば、
ステップS6において異常処理を行う。この異常処理
は、例えば、表示器(図示せず)にメッセージを出力し
てドライバーに異物除去を促す。なお、この場合のメッ
セージとしては、警報音あるいはまた音声でも良い。ま
た、専用の表示装置がなくても、例えばナビゲーション
装置あるいはテレビ装置などを利用しても同様に異物除
去を促すことができる。そして、処理はステップS5に
進む。
であれば、ステップS5に進み、通常処理が継続され
る。
ための所定値は、図5に示すノイズを基準に、例えば、
2dB上の値を使えば良い。
よれば、レドーム表面からの反射波の周波数を超える周
波数領域からの複数のNポイントが、全て所定値以下か
否かにより、つまり、グランドクラッタ信号が現れてい
るか否かにより、異物がレドーム表面に付着しているか
否かを判断するように構成したので、特別な装置を用い
ること無く、簡便にレーダアンテナ表面付近に異物が付
着したことを正確に検知することができる車載用レーダ
装置を実現することができる。
パターン、受信系の特性により変わる。これらの特性が
個別機器でばらつきが少なく、再現性が良い場合には上
記の判定値は一定で良く、例えばROM(Read Only
Memory)に固定的に書き込んだものを使えば良い。
ばらつく場合、個々のレーダ装置の特性に応じた値を判
定値に用いるべきである。図8は、本発明による第2の
実施形態の車載用レーダ装置であり、個々のレーダ装置
の特性に応じた値を判定値に用いることができるレーダ
装置1回路構成のブロック図である。この図8の例と図
1の例との異なるところは、DSP111からアクセ
ス、制御可能な不揮発性のメモリ113を備えたところ
である。
ROM(EEPROM)やフラッシュメモリあるいは、
電池でバックアップされたSRAMなどでよい。
あらかじめ記憶しておき、後の判定に用いる。回路の雑
音レベルは、レーダ装置1の調整時、レドーム112の
表面に電波遮断物を置き、その時のIF信号のFFT結
果の所要サンプル点のレベルを記憶しておけば良い。
よれば、第1の実施形態と同様な効果を得ることができ
る他、グランドクラッタ信号の特性が、個別機器の、ア
ンテナパターン、受信系の特性によりばらつく場合であ
っても、特別な装置を用いること無く、簡便にレーダア
ンテナ表面付近に異物が付着したことを正確に検知する
ことができる車載用レーダ装置を実現することができ
る。
いることを車速センサ4の信号を用いて判定し、その時
のFFT結果を利用するということが考えられる。しか
しながら、通常は停車時にも、様々な車両などがレーダ
装置1の視界に入ってくることが考えられるため、対策
が必要である。
式に限らず、その他のレーダ方式であっても適用可能で
ある。次に、本発明を、その他のレーダ方式に適用した
場合の例について説明する。
ノパルス方式と呼ばれるレーダ装置の回路ブロック図で
ある。この図9の例において、図2と同一の記号で示す
ものは、同一のものを表わす。この図9の例と図2の例
との異なるところは、図9の例の場合は、受信系が2系
統であるところである。
テナ106、116で受信される。次に、ハイブリッド
回路114において、二つのアンテナ106、116の
和信号と差信号とが作られ、それぞれミキサ107、1
17に入力されて、IF信号にダウンコンバートされ
る。ミキサ107、117には分波器104で分波され
た信号がローカルとして入力される。
IF信号は、LPF108、118で帯域制限をかけら
れ、増幅器109、119で所定レベルまで増幅され
る。
ぞれの信号はそれぞれ、ADC110、120にてデジ
タル信号に変換されてDSP111に取り込まれる。
10に示すように、差信号のパターン(特性)は、角度
零方向で感度が落ち込む特性を有する。これにくらべて
和信号の方は反対に、角度零方向で最大の感度を示す特
性を有する。
ラッタ信号のスペクトルのイメージは例えば、図11に
示すように、差信号の方は、和信号に比較して、クラッ
タ信号レベルが低く現れる。
号レベルの差を観測すれば、異常判定を行うことができ
る。すなわち、和差信号の両者のスペクトル特性が近づ
けば(和信号と差信号との差が所定値未満であれば)、
異常状態と判断することができる。
る判断処理のフローチャートである。まず、ステップS
7において、和信号及び差信号のデータをDSP111
に取り込む。次に、ステップS8において、和信号、差
信号それぞれの信号についてFFT演算を行う。次に、
ステップS2Aにおいて、車速が一定値以上か否かを判
断する。そして、車速が一定速度未満の場合は、ステッ
プS5に移り、通常処理を継続する。
以上の場合は、ステップSAにおいて、ステップS8の
結果を用いて、異常判定を行う。
る。ステップSA1において、和差信号のそれぞれのF
FT結果からN点の周波数のデータをサンプリングす
る。次に、ステップSA2において、N点のデータすべ
てについて、和信号と差信号との比較を行う。すべての
点で和信号と差信号との差が、既定値(所定値)以上で
あれば正常と判定し、ステップSA4で異常フラグをオ
フにして、ステップS4に進む。
ずれかの点で、和信号と差信号との差が所定値未満であ
れば、ステップSA3で異常フラグをオンにして、ステ
ップS4に進む。ステップS4以降の処理は、図1に示
した例と同様であるので、説明は省略する。
既定値は、2系統の受信系の利得、周波数特性を考慮し
て決める必要がある。個々のレーダ装置1の特性がばら
つく場合には、図8の例で示したような対応を行えば良
い。この場合には、車速信号を用いた判定処理は不要に
なる。
よれば、第1の実施形態と同様な効果を得ることができ
る他、判定基準値を特に設けなくとも、和信号と差信号
との差により、異常か否かを判断することができる。
射波の周波数を超える周波数領域からの複数のNポイン
トが、全て所定値以下か否かにより、つまり、グランド
クラッタ信号が現れているか否かにより、異物がレドー
ム表面に付着しているか否かを判断するように構成した
ので、特別な装置を用いること無く、簡便にレーダアン
テナ表面付近に異物が付着したことを正確に検知するこ
とができる車載用レーダ装置を実現することができる。
ーを説明する図。
ダ装置1の回路ブロック図である。
変調を説明する図である。
波パターンを説明する図である。
ペクトルイメージを説明する図である。
信号のスペクトルイメージを説明する図である。
リを備えたレーダ装置のブロック図である。
のレーダ装置のブロック図である。
特性を説明する図である。
ッタ信号のスペクトルイメージを説明する図である。
を説明する図である。
Claims (4)
- 【請求項1】電波を電波放射手段により車両前方もしく
は周辺に放射し、物体からの反射波を検出する車載用レ
ーダ装置において、検出した反射波の複数の周波数点における中間周波数信
号の強度が所定の基準値 より減少したか否かにより、上
記電波放射手段の表面に異物が付着したか否かを判断す
ることを特徴とする車載用レーダ装置。 - 【請求項2】請求項1記載の車載用レーダ装置におい
て、上記所定の基準値は、車両の停車時に得られる中間
周波信号の周波数分析結果から得られる値であることを
特徴とする車載用レーダ装置。 - 【請求項3】請求項1記載の車載用レーダ装置におい
て、上記信号の強度が所定値より減少したと判断する判
定値として、あらかじめ個々のレーダ装置の特性を測定
し内蔵メモリに記憶した数値を用いることを特徴とする
車載用レーダ装置。 - 【請求項4】電波を電波放射手段により車両前方もしく
は周辺に放射し、物体からの反射波を検出するモノパル
ス方式の車載用レーダ装置において、 二つの受信アンテナの和信号および差信号に対応する中
間周波信号のそれぞれのスペクトルを求め、単一以上の
周波数点で上記和信号と差信号との強度比較を行い、そ
の強度差が基準値以下であることを判定することによ
り、上記電波放射手段の表面に異物が付着したか否かを
判断することを特徴とする車載用レーダ装置。
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