(57)【要約】【課題】２周波ＣＷ方式を用いた電波レーダにおいて、相対速度０状態においても、前方車の距離検知を可能とし、安定したＡＣＣ追従走行を実現する。【解決手段】２周波ＣＷ方式と他の変調方式（周波数パルスＣＷ方式、もしくはＦＭ−ＣＷ方式）を組み合わせることで、相対速度がある時は、２周波ＣＷ方式、相対速度０付近の状態では周波数パルス方式を混在させて、相対速度０でも前方車の反射波から得られるＩＦ信号を発生させて、ＡＣＣ対象車両の存在を検知し、安定したＡＣＣ追従走行を可能とする。【選択図】図１
2006317456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方物標との距離又は相対速度の少なくとも一方を求める電波レーダ装置であり、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも大きい場合に用いるのに適した周波数変調手段及び信号処理手段と、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも小さい場合に用いるのに適した周波数変調手段及び信号処理手段との、少なくとも２つ以上の周波数変調手段及び信号処理手段を備え、それらの手段から得られる信号処理結果から、前方物標との距離又は相対速度を選択する制御手段を備えることを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電波レーダ装置において、前記制御手段は、前方物標との相対速度があるしきい値よりも大きい場合は、相対速度が大きい場合に用いるのに適した周波数変調手段及び信号処理手段から得られた信号処理結果を選択し、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも小さい場合は、相対速度が小さい場合に用いるのに適した周波数変調手段及び信号処理手段から得られた信号処理結果を選択、または前記２種類の変調手段及び信号処理手段を併用することを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載の電波レーダ装置において、前方物標との相対速度があるしきい値よりも大きい場合に用いるのに適した周波数変調手段として２つの周波数を交互に切り替えながら変調する２周波ＣＷ変調方式を用いることを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項４】
請求項２記載の電波レーダ装置において、前方物標との相対速度があるしきい値よりも小さい場合に用いるのに適した周波数変調手段として周波数を線形に変調するＦＭ−ＣＷ変調方式を用いることを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の電波レーダ装置からの距離情報に基づき、電波レーダ装置を搭載する自車両との車間距離を一定に保つように、ブレーキアクチュエータ駆動手段とアクセルスロットル駆動手段とを制御することを特徴とする車間距離制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車と前方車もしくは障害物などの物標との間の距離又は相対速度を検出する電波レーダ装置とその応用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波レーダは、雨や霧などが存在する悪天候の場合においても、電波ビームの減衰量が小さく遠距離まで電波が到達するため、航空管制や気象観測等の分野で広く用いられてきた。最近では、自動車の予防安全の分野において、前方車との車間距離、相対速度を計測するミリ波帯周波数を用いた電波レーダ（以下「ミリ波レーダ」と称する）が研究・開発され、一部で商品化されている。
【０００３】
ミリ波レーダの変調方式にはいくつかの方式があるが、代表的なものとしては、特許文献１に記載されている２周波ＣＷ方式のレーダ技術がある。当該特許公報に記載されている技術（検知原理）を、図１４から図１７までを参照して説明する。図１４は、２周波ＣＷ方式のミリ波レーダの構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、ミリ波発振器６０１は、２周波ＣＷ変調信号６０２を発生する変調回路６０３により変調され、時分割でｆ１とｆ２（ここでΔｆ＝ｆ２−ｆ１）の２つの周波数を切り替えるように変調された送信信号６１８を送信アンテナ６０４から放射する。
【０００４】
２つの周波数を有する送信信号は前方車６０５に反射し、この反射信号が受信信号６１９となり、受信アンテナ６０６に入力される。この際、前方車６０５とミリ波レーダ装置６００の間に相対速度Ｖがある場合、ｆ１、ｆ２に対しそれぞれドップラ周波数ｆｄ１とｆｄ２が発生し、受信信号６１９の周波数は、それぞれｆ１＋ｆｄ１、ｆ２＋ｆｄ２となる。受信信号６１９がミキサ６０８を通過すると、ｆｄ１とｆｄ２とのそれぞれの情報を含む時分割した信号（中間周波数信号（以下「ＩＦ信号」と称する）となる。ＩＦ信号６１４は、アンプ６０９により増幅された後、２周波変調信号６０２と同期して切り替えられるスイッチ６１０により、２つのローパスフィルタＬＰＦａ６１１とＬＰＦｂ６１２に分配される。２周波ＣＷ変調信号６０２とスイッチ６１０は、制御装置６１８により制御される。
【０００５】
図１５に、図１４に示される２周波ＣＷ変調信号６０２と、ローパスフィルタ６１１及び６１２を通過した後のＩＦ信号６１５の関係を示す。ローパスフィルタ６１１及び６１２を通過したＩＦ信号６１５は、スイッチ６１０を通過する前の時分割したＩＦ信号６１４の包絡線からなる２種類のＩＦ信号となる。この信号が、変調周波数ｆ１、ｆ２に対するドップラ信号である。このドップラ信号を、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）６１６により離散値化し、信号処理装置６１７によりＦＦＴ解析すると、周波数ｆｄ１、ｆｄ２と、位相差φ１、φ２とを求めることができる。自車両と前方車６０５との相対速度Ｖは式（１）より求めることができる。
【０００６】
Ｖ＝Ｃ×ｆｄ１／(２×ｆ１）又はＶ＝Ｃ×ｆｄ２／(２×ｆ２）  （式１）
ここで、Ｃは電波伝播速度であり、ｆｄ１≪ｆ１、ｆｄ２≪ｆ２、Δｆ≪ｆ１の場合には、ｆｄ１≒ｆｄ２と近似できる。従って、Ｖ≒Ｃ×ｆｄ１／(２×ｆ０）となる。ここで、ｆ０＝(ｆ１＋ｆ２)／２である。
【０００７】
また、車間距離Ｒは式（２）により表すことができる。
【０００８】
Ｒ＝Ｃ×（φ１−φ２）／(４πΔｆ)  （式２）
ここで、図１６に示すように、自車両８０１と、その前方に存在する前方車８０２のそれぞれの走行速度がＶ１及びＶ２（Ｖ１＞Ｖ２）であるとすると、相対速度Ｖは（Ｖ１−Ｖ２）となる。この相対速度Ｖに対するそれぞれのドップラ信号周波数をｆｄ１及びｆｄ２とした場合、その信号をＦＦＴ解析して得られる電力の周波数スペクトルは図１７に示すようになる。図１７に示すように、ドップラ周波数ｆｄ１、ｆｄ２に対応した周波数軸上に鋭い電力スペクトルのピークが観測される。この電力スペクトルのピークにおける周波数情報と位相情報とに基づいて、上記式（１）及び式（２）により、車両同士の相対速度Ｖ＝（Ｖ１−Ｖ２）と車間距離Ｒとを求めることができる。
【０００９】
以上説明した２周波ＣＷ方式における信号処理は、ＦＦＴ解析の結果からスペクトルを検出し、図１７に示すように１つ前方車に対して対応した１つスペクトルが観測され、その周波数情報から相対速度Ｖを、また位相情報から車間距離Ｒを、同時に求めることができるため、複雑な信号処理を行わなくても安定した前方車検知が可能である。
【特許文献１】特許第３２０３６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記２周波ＣＷ方式を利用した技術には、以下に示すような問題がある。
【００１１】
ミリ波レーダを距離センサとした車間距離制御装置（以下、「ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置」と称する。）は安全運転や自動走行などに対してきわめて有効である。ＡＣＣ装置は、前方車と自車両との車間距離を自車の速度に応じて一定にする制御を行う。
【００１２】
ところで、ＡＣＣ制御装置は車間距離を一定に保つように制御するため、前方車が定速走行している場合には、自車と前方車との相対速度が“０”の状態が発生しやすい。２周波ＣＷ方式において、相対速度が“０”の状態は、ドップラ信号の周波数も“０”となるためＩＦ信号の周波数も“０”となり、前方車を検知できない（不検知）状態が発生しやすい。
【００１３】
図１８に、ＡＣＣ制御装置を用いて制御した場合における、自車と前方車との車間距離と両者の相対速度と自車速度との時間変化の例を示す。ＡＣＣ制御装置は、前方車が存在しない場合には運転者が設定した設定速度になるように自車速度を制御し、ミリ波レーダが前方車を検知すると前方車の設定速度が自車速度よりも小さい場合には自車のＡＣＣ装置が車間距離を一定にするための減速を開始する（図１８のポイントＡ）。次に自車と前方車との速度が等しくなり、相対速度０の状態が発生すると、上述の原理によりミリ波レーダは前方車を見失ってしまう（図１８のポイントＢ）。
【００１４】
この際、ＡＣＣ制御装置は前方車を検知できないため、再び元の設定速度になるように加速を開始する。自車が加速されると、前方車と自車との問に相対速度が再び発生するため、ミリ波レーダは前方車を検知（前方車の捕捉）できるようになる（図１８のボイントＣ）。
【００１５】
次に、ＡＣＣ制御装置により自車が再び減速し、前方車との車間距離を一定に保つ勧御を開始し、相対速度が再び“０”となりミリ波レーダは前方車を見失う（図１８のポイントＤ）。同様に、前方車が車線変更等して検知範囲から消えない場合を除いて、図１８のように捕捉と不検知と再捕捉とを繰り返すことになる。
【００１６】
以上のように、２周波ＣＷ方式のミリ波レーダとＡＣＣ制御装置とを組み合わせて速度制御を行うと、ミリ波レーダがターゲットを見失うことにより、自車の加速と減速との繰り返しが頻繁に発生し、前方車に追従する走行において運転者の快適性を損う走行となりかねない。
【００１７】
本発明の目的は、ＡＣＣ制御装置による制御下において、安定した走行を実現するためのミリ波レーダ及びその応用技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一観点によれば、前方物標との距離又は相対速度を計算する電波レーダ装置であって、送信電波周波数を変調する変調手段と、該変調手段に対応した受信反射波の位相情報とを識別する手段と、前記前方物標との相対速度の変化により、前記変調手段における変調方式を切り替える制御手段とを備えることを特徴とした電波レーダ装置が提供される。
【００１９】
本発明の第１の形態として、前記制御手段は、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも大きい場合に用いるのに適した周波数変調方式であって２つの周波数を交互に切り替えながら変調する２周波ＣＷ変調方式と、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも小さい場合に用いるのに適した周波数変誠方式であって任意に一定の周波数から短時間の期間だけ少なくとも２種類の別の周波数へ変調する周波数パルスＣＷ変調方式と切り替える制御手段を備えることを特徴とする電波レーダ装置が提供される。ここで、しきい値は、２周波数ＣＷ変調方式における測定限界値を基準に求めることができる。
【００２０】
また、本発明の別の形態としては、前記の２周波ＣＷ変調方式を用い、前記前方物標との相対速度があるしきい値よりも小さい場合においては、任意の周波数幅にて、線形に周波数を変調するＦＭ−ＣＷ変調方式を用い、また、相対速度の大きさにより、上記２つの変調手段を切り替える制御手段を備えることを特徴とする電波レーダ装置が提供される。ここで、しきい値は、２周波数ＣＷ変調方式における測定限界値を基準に求めることができる。
【００２１】
すなわち、本発明は、２周波数ＣＷ変調方式に加え、周波数パルスＣＷ変調方式もしくはＦＭ−ＣＷ変調方式の、いずれかの変調方式を組み合わせることにより、相対速度が０付近でも、前方車との間の車間距離を見失うことなく連続的に検知し、なお、かつ、負荷の軽い信号処理により、その距離を求めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、２周波ＣＷ方式の長所を生かしつつ、その欠点である相対速度があるしきい値以下の場合には他の変調方式（周波数パルスＣＷ方式、もしくはＦＭ−ＣＷ方式）により前方車の存在の有無を検知することが可能であり、安定した追従走行が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について説明する前に、発明者の行った考察について説明する。２周波ＣＷ方式を用いて前方車のモニタリングを行っている場合であって前方車が２周波ＣＷ方式では不検知になった場合には、たとえ前方車との距離を精度良く検出できなくても良く、不検如の原因に関して、前方車が実際に存在しなくなったことに起因しているのか、自車と前方車との相対速度が小さくなったことに起因して単に２周波ＣＷ方式では検知できなくなったことに起因しているのかを知ることさえできれば良いことに気が付いた。
【００２４】
発明者は、さらに、前者又は後者のいずれに起因しているかは、２周波ＣＷ方式とは異なる変調信号を前方に向けて出射し、それを受けることにより知ることができると考えた。すなわち、２周波ＣＷ方式の利点を生かしつつ、自車と前方車との相対速度が小さくなった場合に、前方車の有無を検知できる手法を併用することにより、上記の問題を解決できる可能性があることに気が付いた。
【００２５】
以下、上記考察に基づき、本発明の第１の実施の形態による電波レーダ装置、車間距離制御装置及びＡＣＣ装置について図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態によるミリ波レーダ装置の機能ブロック図である。
【００２７】
ミリ波レーダ装置１は、ミリ波送信信号１４０を発振する発振器１１と、ミリ波送信電波１５０を放射する送信アンテナ１２と、その発振周波数を変調する変調回路１０と、前方車２から反射したミリ波受信電波１５１を受ける受信アンテナ１３と、送信信号１４０と受信信号１４１とを入力してＩＦ信号１４２を生成するミキサ１４と、ＩＦ信号を増幅するアンプ２５と、任意の帯域周波数信号のみを通過させる共振器１５と、交流信号を直流信号に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１６と、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド回路）１７と、変調信号１２０と変調信号１２１との切替を行う変調回路１０と、スイッチ回路１８と、変調回路１０、Ｓ／Ｈ回路１７、スイッチ回路１８を制御する制御装置２３と、Ｓ／Ｈ回路１７及びＬＰＦａ１９、ＬＰＦｂ２０（ともにローパスフィルタ）から信号を受けるＡＤＣ回路２１（ＡＤコンバータ）と、ＡＤＣ回路２１からＩＦ信号のデジタル信号値を受け、前方車の距離及び相対速度を計算する信号処理装置２２と、を含んで構成される。
【００２８】
次に、本実施の形態による前方車検知手段について説明する。本実施の形態においては、一般的な２周波ＣＷ方式と、新たに発明した周波数パルスＣＷ方式（詳細仕様は後述する）の信号処理とを併用する。すなわち、自車と前方車との間の相対速度Ｖの絶対値が一定値以上である場合は、一般的な２周波ＣＷ方式により検知を行う。以下、その動作原理について説明する。
【００２９】
図１において、前方車と自車の間の相対速度Ｖが一定値以上である場合は、ミリ波レーダを２周波ＣＷ方式で動作させる。ミリ波発振器１１から発生するミリ波送信信号１４０（周波数ｆ１、ｆ２）は、方向性結合器２４を通り送信アンテナ１２から放射される。また、方向性結合器２４は、送信信号の一部をミキサ１４に分配する。ミリ波発生器１１は変調回路１０の２周波変調信号１２０に変調される。この変調信号の選択は制御装置２３により行なわれる。２周波ＣＷ変調信号１２０により、ミリ波発振器１１の発振周波数がｆ１、ｆ２の２種類の周波数に交互に切り替わるように変調する。
【００３０】
送信アンテナ１２から放射された送信信号１５０のうち前方車２によりドップラシフトを受けた信号は、ミリ波受信信号１５１（周波数ｆ１＋ｆｄ、ｆ２＋ｆｄ）となる。このミリ波受信信号１５１は受信アンテナ１３により受信され、受信信号１４１となる。この受信信号１４１は、ミキサ１４により方向性結合器２４により分配された送信信号１４０の一部とミキシングされてＩＦ信号１４２（ドップラ信号（周波数ｆｄ）を含む）となり、アンプ２５により増幅される。
【００３１】
変調信号として２周波ＣＷ信号１２０が選択される場合、アナログスイッチ１８は２周波変調信号１２０と同期してスイッチングされる。すなわち、ミリ波発振器１１の周波数がｆ１のときにはＬＰＦａ１９の方向へ、ｆ２のときにはＬＰＦｂ２０の方向へＩＦ信号１４２が入るように切り替わる。ＬＰＦａ１９は、ミリ波発振器１１の周波数がｆ１の時のドップラ信号（周波数ｆｄ１）を、ＬＰＦｂ２０はミリ波発振器１１の周波数がｆ２の時のドップラ信号（周波数ｆｄ２）を生成する。
【００３２】
ドップラ信号は、ＡＤＣ２１により離散値化され、信号処理装置２２によりＦＦＴ解析され、ドップラ信号の周波数ｆｄ１と位相Φ１及び周波数ｆｄ２と位相Φ２を求めることができる。
【００３３】
ここで、前方車２との車間距離Ｒ及び相対速度Ｖは（式３）より計算できる。
【００３４】
Ｖ＝Ｃ・ｆｄ１／（２・ｆ１）またはＣ・ｆｄ２／（２・ｆ２）    （式３）
ここで、Ｃは電波伝播速度である。
【００３５】
また、車間距離Ｒは（式４）により計算できる。
【００３６】
Ｒ＝Ｃ×（Φ１−Φ２）／(４πΔｆ)      （式４）
ここで、検知した前方車の車間距離及び相対速度の情報は、シリアル通信手段等により外部のＡＣＣ装置などに送られ、ＡＣＣ装置が車両走行制御を行う。
【００３７】
次に、相対速度の絶対値が一定以下もしくは“０”の状態になった場合の検知方法について説明する。上述の通り、２周波ＣＷ方式はドップラ信号を利用して前方車を検知するが、相対速度が“０”に近い状態においては、前方車の検知ができなくなる。そこで、相対速度が“０”であっても前方車のＩＦ信号を得ることができる変調方式を導入する。この変調方式が、周波数パルスＣＷ方式であり、周波数をパルス状に変化させる変調方式である。
【００３８】
次に、図２と図３とを参照して、周波数パルスＣＷ方式による物標検知手段の原理について説明する。図２に示すように、周波数パルスＣＷ方式の送信信号は、通常は送信周波数ｆｃの送信信号を放射するが、任意の周期Ｔ（図２では０．６６６μｓ）であって任意の時間幅（図２では、０．０６６μｓ）において、発振周波数ｆｐ１（図２では、２００ＭＨｚ）もしくはｆｐ２（図２では１４０ＭＨｚ）に切り替える。
【００３９】
図３に示すように、レーダ３１を搭載する自車両３０の前方に、複数の物標が任意距離の地点（図３では、一例として前方車Ａ３２が５０ｍ前に、前方車Ｂ３３が１００ｍ前に存在する）に存在した場合、それぞれ、図２に示す受信信号１と受信信号２とが反射される。受信信号１は受信パルスａと受信パルスｂとを、受信信号２は受信パルスａ’と受信パルスｂ’とを発生させる。ここで、受信パルスａ及び受信パルスａ’は、送信パルスａが物標からの反射波から得られた信号であり、また受信パルスｂ及び受信パルスｂ’は、送信パルスｂが物標から反射して得られた信号である。それぞれのパルスの周波数は以下の通りとなる。
【００４０】
送信パルスａの周波数：    ｆｃ＋ｆｐ１      （式５）
送信パルスｂの周波数：    ｆｃ＋ｆｐ２      （式６）
送信パルスｃの周波数：    ｆｃ＋ｆｐ１      （式７）
受信パルスａ及びａ’の周波数：    ｆｃ＋ｆｐ１      （式８）
受信パルスｂ及びｂ’の周波数：    ｆｃ＋ｆｐ２      （式９）
ここで、送信パルスと、前方車Ａ及び前方車Ｂからの受信パルスの遅延時間は、それぞれ、０．３３３μｓと０．６６６μｓとなる。図２において、送信パルスｂの送信タイミングと、前方車Ｂ３３から反射される受信パルスａの受信タイミング及び送信パルスｃの送信タイミングと前方車Ｂ３３から反射される受信パルスｂの発生タイミングが同期するように、送信パルスａ、ｂ、ｃの間隔を０．６６６μｓに設定した場合、送信パルスａ、ｂ、ｃと受信パルスａ、ａ’、ｂ、ｂ’から、それぞれＩＦ信号パルスａ、ａ’、ｂ、ｂ’が生成される、ここで、それぞれのＩＦ信号の周波数は、送信信号と受信信号の差をもち、以下の関係式が成り立つ。
【００４１】
ＩＦ信号ａの周波数：    ｆｐａ＝（ｆｐ１−ｆｐ２）      （式１０）
ＩＦ信号ａ’の周波数：  ｆｐ１                          （式１１）
ＩＦ信号ｂの周波数：    ｆｐｂ＝（ｆｐ１−ｆｐ２）      （式１２）
ＩＦ信号ｂ’の周波数：  ｆｐ２                          （式１３）
従って、ＩＦ信号パルスａ、ａ’、ｂ、ｂ’の周波数は、それぞれ、ｆｐ１、ｆｐａ、ｆｐ２、ｆｐｂとなる。ＩＦ信号バルスａ’、ｂ’は、前方車Ａ３２からの受信信号２から生成されたものであり、ＩＦ信号パルスａ、ｂは前方車Ｂ３３から生成されたものである。ここで、、ＩＦ信号パルスの周波数ｆｐ１、ｆｐａ、ｆｐ２、ｆｐｂが以下の関係を持つように、送信パルス周波数ｆｐ１、ｆｐ２を決定する。
【００４２】
ｆｐａ＝ｆｐｂ          （式１４）
ｆｐ１＝ｆｐ２＋ｆｐａ  （式１５）
ｆｐａ＜ｆｐ１          （式１６）
ｆｐｂ＜ｆｐ１          （式１７）
ここで、ｆｐａ、ｆｐｂは、ｆｐ１、ｆｐ２と比較して低い周波数に設定される。ＩＦ信号を処理する過程において、ｆｐａ、ｆｐｂのみしか通過できない帯域フィルタを設けると、ｆｐａ、ｆｐｂのみを取出すことが可能である。このｆＰａとｆｐｂとは、１００ｍ地点の物標が存在するために発生するＩＦ信号の周波数である。前方車Ａ３２からは、ｆｐａ、ｆｐｂと比較して周波数が高いｆｐ１、ｆｐ２のＩＦ信号しか得られないため、このＩＦ信号は帯域フィルタを通過できない。従って、ＩＦ信号周波数であるｆｐａ、ｆｐｂが得られることは、１００ｍ地点に物標が存在することを意味する。
【００４３】
図２の例では、前方車Ｂ３３（１００ｍ地点）の物標のＩＦ信号を抽出したが、このパルス周期を制御することにより、任意距離の前方車のＩＦ信号を得ることができる。例えば、パルス発生間隔を０．３３３μｓとした場合は、前方車Ａ３２（５０ｍ地点）のＩＦ信号周波数を得ることができる。つまり、周波数パルスを発生させる間隔を変化させることにより、対象とする地点の物標のＩＦ信号を得ることができる。周波数パルスの発生間隔は、電波の往復時間に相当するので次式が成り立つ。
【００４４】
τ＝２×Ｄ／Ｃ        （式１８）
ここで、τはパルス変調時間間隔であり、ＤはＩＦ信号を得たい物標の距離であり、Ｃは光速、すなわち、３×１０８ｍ／ｓである。
【００４５】
以上のように、パルス発生の時間間隔と、ＩＦ信号の有無との関係から、任意距離にある前方物標の存在を検知することができる。図４に、パルス周期とＩＦ信号（Ｓ／Ｈ回路出力）の出力の関係を示す。
【００４６】
図３に示すように、５０ｍ及び１００ｍの地点に乗用車が存在する場合、図４の横軸（パルス時間間隔）の０．３３３μｓ及び０．６６６μｓにＩＦ信号のスペクトルを得ることができる。
【００４７】
以上のように、周波数パルスＣＷ変調は、相対速度が０の状態でもＩＦ信号周波数を得ることができ、前方車の検出が可能である。
【００４８】
図１、図２及び図１１を参照して、周波数パルスＣＷ方式の検波方法を説明する。この検波方式のＩＦ信号の変換は、図１において、アンプ２５と、共振器１５と、ＡＣ／ＤＣ１６と、Ｓ／Ｈ１７との経路で処理される。前方車と自車の間に相対速度がある場合は、ミリ波レーダ装置１は２周波ＣＷ変調信号１２０により、前方車２の距離及び相対速度を検出する。
【００４９】
ＡＣＣ制御対象である前方車と自車の相対速度の絶対値が任意の数値範囲以下もしくは０となり、２周波ＣＷ変調方式では検知できない場合は、周波数パルスＣＷ変調信号１２１に切り替える。パルス間隔は前方車が検知できなくなる前に２周波ＣＷ方式で取得した距離情報に基づいて、（式１８）により決定する。
【００５０】
ＡＣＣ制御対象の前方車２と、それ以外の車両が存在する場合は、図１１のアンブ出力に示すようなＩＦ信号が得られる。ＡＣＣ対象車両のＩＦ信号は前述の図２に示すｆｐａまたはｆｐｂであり、これらの周波数信号は共振器出力を通過するが、それ以外の周波数をもつＩＦ信号は除去され、図１１に示すような共振器出力を得ることができる。
【００５１】
次に、ＡＣ／ＤＣによりＩＦ信号の交流信号を直流信号に変換し、図１１のＡＣ／ＤＣ出力に示される矩形信号が得られる。次に、Ｓ／Ｈ回路により矩形信号が存在するタイミングで信号のサンプルホールドをかけると、一定電圧信号をＳ／Ｈから得ることができる。Ｓ／Ｈ１７のサンプルホールドタイミングは、制御装置２３により制御が行われ、変調器の周波数パルスＣＷ信号の出力タイミングとの同期が取られる。
【００５２】
Ｓ／Ｈ１７の出力は、ＡＤＣ２１を経てデジタル信号となり、信号処理装置２２において信号処理がなされる。信号処理装置はＳ／Ｈ１７の出力がＯＮとＯＦＦとのいずれであるかを見分けるだけで目的とした距離にＡＣＣ対象の前方車が存在するか否かを判断することができるため、簡単な信号処理手段を用いれば良い。
【００５３】
次に、図５を参照して、本発明の一実施の形態による電波レーダシステムによる制御フローについて説明する。
【００５４】
ＡＣＣ開始時は、２周波ＣＷ変調信号を選択する（処理５０１）。次に、ＩＦ信号をＦＦＴ解析（処理５０２）し、スペクトルを抽出する（処理５０３）。スペクトルの周波数情報から相対速度を、位相情報から距離をそれぞれ計算する（処理５０４）。
【００５５】
次いで、２周波ＣＷ方式で検知した前方車情報をリストに登録する（処理５０８）。次に、未検知フラグのＯＮ／ＯＦＦを判断する（処理５０５）。この未検知フラグは過去の処理結果から既にＡＣＣ対象車両が相対速度０等で未検知が発生している場合にＯＮとなる。
【００５６】
この未検知フラグがＯＮの場合は、処理５１２に進み、変調方式を周波数パルスＣＷ変調に切り替える。未検知フラグがＯＦＦの場合は、処理５０６において、前回まで検知していたＡＣＣ対象車両が相対速度０で未検如となったか否かを判定する。未検知の場合は、未検知フラグをＯＮとし（処理５１１）、処理５１２に進む。
【００５７】
相対速度が０でなく、車両の検知が継続される場合、処理５０７において相対速度の絶対値がα以下の場合にも、処理５１２に進むようにする。これは、相対速度の絶対値αが０に近い範囲において２つの変調方式を併用し、前方車の検知に関する連続性を確保するためである。
【００５８】
２周波ＣＷ方式の検知で、ＡＣＣ対象車両を見失ってから周波数パルスＣＷ方式に切り替えた場合は、周波数パルスＣＷ方式で再検知するまでの時間を要するため、ＡＣＣの制御性に悪影響が生じるのを防ぐためである。
【００５９】
周波数パルスＣＷ方式が選択された嘉合、パルス変調信号に切り替え（処理５１２）、前回まで検知していたＡＣＣ対象車両の距離情報からパルス発生間隔の範囲を算出する（処理５１３）。パルス間隔は、前回検出したＡＣＣ対象車両の距離を中心として任意の割合を乗算した距離範囲を算出し、前回検出したＡＣＣ対象車両の距離の前後を走査するようにパルス発生間隔を変化させる。これは、ＡＣＣ対象車両を見失ってから、短時間に別の距離に移動している場合、１点の距離のみのピンポイント的な検知では、ＡＣＣ車両を見逃してしまう可能性があるためである。
【００６０】
処理５１４において、最初のパルス間隔を設定し、処理５１５において処理５１３で算出したパルス設定範囲の走査が完了するまでＩＦ信号の有無の確認を継続する（処理５１６）。ＩＦ信号が有る場合には（処理５１７）、そのパルス発生時間間隔を記録し（処理５１８）、次のパルス発生時間間隔を設定する（処理５１４）。
【００６１】
パルス設定範囲の走査が完了した場合は（処理５１５）、ＩＦ信号が確認できたパルス発生時間間隔より、前方車の検知距離を算出する（処理５１９）。
【００６２】
周波数パルスＣＷ方式によってもＩＦ信号が確認できない場合は、前方車が他車線等にレーンチェンジし、レーダ検知エリアから逸脱したと判断するのが妥当であり、未検知フラグをＯＦＦにして周波数パルスＣＷ方式の検知を停止させる。周波数パルスＣＷ方式によって検知できた場合は、検知した前方車情報をリストに登録する（処理５２２）。
【００６３】
以上の２つの検知方式に基づいて登録された前方車の情報リスト（処理５０８及び処理５２２による）よりＡＣＣ処理装置に送信すべき前方車情報を選択し（処理５０９）、前方車情報をＡＣＣ装置に送信する（処理５１０）。
【００６４】
以上の処理をまとめると、前方にＡＣＣ対象車両が存在し相対速度が一定以上ある場合は、２周波ＣＷ方式のみの検知方式により車両の距離・相対速度を算出する。ＡＣＣ対象車両の相対速度の絶対値α〜０の場合やＡＣＣ対象車両が末検知となった場合は、周波数パルスＣＷ方式の検知方式を２周波数ＣＷ方式と並行して動作させる。これにより、両方の検知結果から最適なＡＣＣ対象車両を検出しＡＣＣ装置に情報を送信する。
【００６５】
図６に、送信信号周波数の変調方式選択による送信信号周波数の切替の様子を示す。区間ａ、ｃは２周波ＣＷ変調方式による変調区間である。ＡＣＣ対象の前方車との相対速度の絶対値が任意以上の速度差がある場合は、この方式のみを選択する。また、区問ｂ、ｄは周波数パルスＣＷ変調方式による区間であり、相対速度の絶対値が任意以下もしくは０の場合（ドップラ信号が得られない場合）、周波数パルスＣＷ変調方式、２周波ＣＷ変調方式と混在させても良い。
【００６６】
次に、周波数パルス変調を用いた別のレーダ検知方法について、図８及び図９を参照して説明する。
【００６７】
図８に送信信号と受信信号の周波数変化を示す。送信信号の周波数パルス発生時間ｔ１及びその受信信号の周波数パルス受信時間ｔ２を記録し、その時間差（△ｔ＝ｔ１−ｔ２）を計算する。次式により、前方車の距離を測定することが可能である。
【００６８】
Ｄ＝Ｃ×△ｔ／２          （式１９）
ここで、Ｄは前方物標の距離であり、△ｔはパルス変調時間間隔、Ｃは光速３×１０８ｍ／ｓである。
【００６９】
図９は、この方式を実現するレーダ装置のブロック図であり、図１における周波数パルスＣＷ方式の際に用いられる回路構成を抜き出して示した図である。変調回路１０からは、変調信号１６５０が出力される。ここで、図８のｆｐ３は、共振器１５を通過できるように、前述の図２で示すＩＦ信号パルスａ、ｂの周波数と等しくなるように設定される。
【００７０】
共振器１５を通過したＩＦ信号は、さらに後段のＡＣ／ＤＣ１６により直流信号に変換され、図８のＡＣ／ＤＣ変換器出力に示す矩形波信号を得ることができる。この信号の発生間隔を計測することにより、前述のｔ１、ｔ２の時間を求めることができる。これらの信号の時間差計測は、信号処理装置２２において、短形波信号め立ち下がりもしくは立ち下がり信号のエッジで割込みを発生させて、そのときの内蔵タイマ値を取得することで時間差を計測することが可能である。
【００７１】
また、別の討測方法としては、ＡＤＣ２１により、信号の発生間隔より十分に短い周期で信号をサンプリングし、信号振幅をモニタして時間間隔を計測することも可能である。この場合には、Ｓ／Ｈ回路が不要となる。
【００７２】
図１０に、変調回路が出力する変調信号電圧レベルと発信器の周波数との関係を示す。２周波ＣＷ方式では２つの周波数（ｆ１、ｆ２）、周波数パルスＣＷ方式では３つの周波数（ｆｃ、ｆｃ＋ｆｐ１、ｆｃ＋ｆｐ２）を用いる。ミリ波帯の発信器の場合、変調信号電圧が発信周波数と線形性を保たない場合が多く、ＦＭ−ＣＷ方式のように、変調方式によってはこの線形性を確保するために特別な周波数制御回路を必要とする場合がある。本方式では、線形性を確保するための特別な周波数制御回路を必要としない。上述の数点の変調信号レベル対発信周波数の関係を、予め信号処理回路のメモリ等に記憶しておき、これら電圧を適宜切り替えることで、発信周波数を制御することができる。つまり、安価に回路を構成できる。
【００７３】
次に、本発明の別の実施形態によるミリ波レーダ装置を図１９に示す。
【００７４】
ミリ波レーダ装置２００１は、自車２００２に搭載され、前方車２００３と自車２００２との車間距離及び相対速度を計測する。ミリ波レーダ装置２００１は、ミリ波高調波回路２００５、信号処理装置２００６、及び制御装置２００７を内蔵する。
【００７５】
ここで、ミリ波高調波回路２００５及び信号処理装置２００６は、２周波ＣＷ変調方式に基づく回路ブロックであり、小型レーダ１９０４はＦＭ−ＣＷ変調方式に基づく回路ブロックである。
【００７６】
制御装置２００７は、信号処理装置２００６から得られる、距離情報、及び相対速度情報と、小型レーダから得られる距離情報に基づき、後述の判断ロジックを用いて、正しい前方車との距離及び、相対速度情報をＡＣＣ装置２００８に伝達する。
【００７７】
ここで、小型レーダは、２周波ＣＷ変調方式の回路系に比較して、長距離のターゲット距離や、相対速度を検知する必要はないが、代わりに前方車との相対速度が０でも検知できる機能をもつ。
【００７８】
図２０は、本発明におけるミリ波レーダ装置２００１の詳細な回路ブロックである。ミリ波高周波回路２００５は、ミリ波送信信号２１４０を発振する発振器２０１１と、ミリ波送信電波２１５０を放射する送信アンテナ２０１３と、その発振周波数を変調する矩形波変調回路２０１０と、前方車２００３から反射したミリ波受信電波２１５１を受ける受信アンテナ２０１４と、方向性結合器２０１２から分配された送信信号２１４０と受信信号２１４１とを入力してＩＦ信号２１４２を生成するミキサ２０１５と、ＩＦ信号を増幅するアンプ２０１６と、スイッチ回路２０１７と、スイッチ回路２０１７を制御する信号処理装置２００６と、ＬＰＦａ（ローパスフィルタａ）２０１８、ＬＰＦｂ（ローパスフイルタｂ）２０１９から信号を受けるＡＤＣ（ＡＤコンバータ）回路２０２０と、ＡＤＣ回路２０２０からＩＦ信号のデジタル信号値を受け、前方車の距離及び相対速度を計算する信号処理装置２００６を含んでいる。上記のミリ波高周波回路２００５及び信号処理装置２００６は２周波ＣＷ方式の信号処理系を実現する回路ブロック図である。
【００７９】
一方、小型レーダ２００４は、ミリ波送信信号２１６０を発振する発振器２０３１と、ミリ波送信電波２１７０を放射する送信アンテナ２０３３と、その発振周波数を変調する鋸波変調回路２０３０と、前方車３から反射したミリ波受信電波２１７１を受ける受信アンテナ２０３４と、方向性結合器２０３２から分配された送信信号２１６０ａと受信信号２１６１とを入力してＩＦ信号２１６２を生成するミキサ２０３５と、ＩＦ信号を増幅するアンプ２０３６と、ＡＤＣ回路２０３７、ＡＤＣ回路２０３７からＩＦ信号のデジタル信号値を受け、前方車の距離を計算する信号処理装置２０３８を含んでいる。上記の小型レーダ２００４はＦＭ−ＣＷ方式の信号処理系を実現する回路ブロックである。
【００８０】
次に、本実施の形態による前方車検知手段について説明する。本実施の形態においては、２周波ＣＷ方式と、ＦＭ−ＣＷ方式の信号処理とを併用する。すなわち、自車と前方車との間の相対速度Ｖの絶対値が一定値以上である場合は、２周波ＣＷ方式により検知を行い、相対速度Ｖの絶対値が一定以下である場合は、２周波ＣＷ方式及びＦＭ−ＣＷ方式を併用する。以下、その動作原理について説明する。
【００８１】
図２０において、ミリ波高周波回路２００５及び信号処理装置２００６は２周波ＣＷ方式の信号処理系である。ミリ波発振器２０１１から発生するミリ波送信信号２１４０（周波数ｆ１、ｆ２）は、方向性結合器２０２４を通り送信アンテナ２０１２から放射される。
【００８２】
また、方向性結合器２０２４は、送信信号の一部をミキサ２０１５に分配する。ミリ波発振器２０１１は矩形波変調回路２０１０により変調され、２種類の周波数（ｆ１、ｆ２）を持つ送信信号２１４０を発振する。
【００８３】
送信アンテナ２０１２から放射されたミリ波送信信号２１５０のうち前方車２００３によりドップラシフトを受けた信号は、ミリ波受信信号２１５１（周波数ｆ１＋ｆｄ、ｆ２＋ｆｄ）となる。このミリ波受信信号２１５１は受信アンテナ２０１４により受信され、受信信号２１４１となる。ミキサ２０１５は受信信号２１４１と、方向性結合器２０１２により分配された送信信号２１４０ａの一部をミキシングし、ＩＦ信号２１４２（ドップラ信号（周波数ｆｄ）を含む）を生成する。ＩＦ信号２１４２はアンプ２０１６により増幅される。アナログスイッチ２０１７は矩形波変調信号２１００と同期してスイッチングされる。
【００８４】
すなわち、ミリ波発振器２０１１の周波数がｆ１のときにはＬＰＦａ２０１８の方向へ、ｆ２のときにはＬＰＦｂ２０１９の方向へＩＦ信号２１４２が入るように切り替わる。ＬＰＦａ２０１８は、ミリ波発振器２０１１の周波数がｆ１の時のドップラ信号（周波数ｆｄ１）を、ＬＰＦｂ２０１９はミリ波発振器２０１１の周波数がｆ２の時のドップラ信号（周波数ｆｄ２）を生成する。ドップラ信号は、ＡＤＣ２０２０により離散化され、信号処理装置２００６によりＦＦＴ解析され、ドップラ信号の周波数ｆｄ１と位相Φ１及び周波数ｆｄ２と位相Φ２を求めることができる。ここで、前方車２００３との車間距離Ｒ及び相対速度Ｖは（式２０）により計算できる。
【００８５】
Ｖ＝Ｃ・ｆｄ１／（２・ｆ１）又はＣ・ｆｄ２／（２・ｆ２）  （式２０）
ここで、Ｃは電波伝播速度である。
【００８６】
また、車間距離Ｒは次式により計算できる。
【００８７】
Ｒ＝Ｃ×（φ１−Φ２）／（４πΔｆ）                （式２１）
ここで、検知した前方車の車間距離及び相対速度の情報は、制御装置２００７に伝達される。
【００８８】
次に、相対速度の絶対値が一定以下もしくは“０”の状態になった場合の検知方法について説明する。上述の通り、２周波ＣＷ方式はドップラ信号を利用して前方車を検知するが、相対速度が“０”に近い状態においては、前方車の検知がしにくくなる。そこで、相対速度が“０”であっても前方車のＩＦ信号を得ることができるＦＭ−ＣＷ変調方式の信号処理系をもつ小型レーダの機能を用いる。
【００８９】
図２１を用いて、小型レーダで実現するＦＭ−ＣＷ方式の検知原理を説明する。送信信号２１６０は、鋸波変調信号２１１０により、発振周波数を鋸波状に変調される（図２１の実線）。
【００９０】
受信信号２１６１は、ミリ波送信信号２１７０が送信アンテナ２０３３から、前方車２００３に反射されて、受信アンテナ２０３４に達するまでの時間差分Δｔの遅れで受信される（図２１の点線）。ここで、送信信号２１６０の周波数と受信信号２１６１の周波数との周波数差ｆtdは、△ｔの大きさに比例する。また、△ｔは前方車とレーダとの距離に比例するので、周波数差ｆｔｄを求めることで、レーダと前方車の距離を計算することができる。図２２に示すように、ＩＦ信号２１６２のＦＦＴ解析を行うと、周波数ｆtdのスペクトルを得ることができる。
【００９１】
レーダと前方車までの距離をＲ、変調周波数の幅を△ｆ、変調繰返し周期をＴとすると、次式が成り立つ。
【００９２】
ｆtd／Δｆ＝△ｔ／Ｔ            （式２２）
また、
△ｔ＝２Ｒ／Ｃ                  （式２３）
（Ｃ：電波伝搬速度（光速））
よつて、
Ｒ＝ｆtd・Ｃ・Ｔ／（２・△ｆ）  （式２４）
また、
ｆtd＝２・Ｒ・Δｆ／（Ｃ・Ｔ）  （式２５）
ここで、（式２２）〜（式２５）は前方車とレーダの相対速度が０の状熊の時に成り立ち、もし相対速度が発生し、ドップラ周波数ｆｄが発生した場合は、（式２４）、（式２５）は以下の（式２６）、（式２７）ように補正される。
【００９３】
Ｒ＝ｆtd'・Ｃ・Ｔ／（２・△ｆ）  （式２６）
ｆtd'＝  ２・Ｒ・Δｆ／（Ｃ・Ｔ）  ＋ｆd    （式２７）
図２０の小型レーダ２００４の構成において、鋸波変調回路２０３０は発振器２０３１の送信信号２１６０の周波数（ｆc）を鋸波状に変調する。送信アンテナ２０３３から送信されたミリ波送信信号２１７０は、距離Ｒによる生じる周波数差（ｆtd）分の周波数シフトを持つミリ波受信信号２１７１を受信アンテナ２０３４で受ける。ミキサ２０３５は、送信信号２１６０と受信信号２１６１をミキシングし、ｆtdの周波数成分をもつＩＦ信号２１６２を得る。
【００９４】
ＩＦ信号２１６２はＡＤＣ回路２０３７で離散化され、信号処理装置２０３８でＦＦＴ解析され、周波数ｆtdのスペクトルを得ることができ、（式２４）により、距離Ｒを求めることができる。
【００９５】
本発明のＦＭ−ＣＷ方式でば、相対速度Ｖにより発生するｆｄと時間差により発生するｆｔｄを分離して求めることが困難であるが、ｆｔｄに対してｆｄが十分小さい場合（相対速度が十分小さい場合）、ｆｔｄ’（ｆｔｄ＋ｆｄ）を、ｆｔｄとして扱っても間題ない。
【００９６】
以上のように、相対速度Ｖが大きければ、従来の２周波ＣＷ方式の信号処理系で、前方車のレーダの距離Ｒ及び相対速度Ｖを求めることができ、ＡＣＣ走行において、相対速度０である場合は、小型レーダのＦＭ−ＣＷ方式の信号処理系の距離検知で補うことが可能である。ここで、ＡＣＣ走行において、特に停止状態から低速走行時（渋滞追従時のStop & Go走行）では、前方車との車間距離も短くなり、小型レーダは最低限、近距離の距離検知のみを行えばよく、遠距離検知は必ずしも必要ではない。
【００９７】
この場合においては、遠距離を検知する２周波ＣＷ方式の信号処理系のように、アンテナサイズを大きくして、送信ビームを絞る必要がなく、アンテナサイズが小さくて済む。また、厳密な距離精度が必要でなければ、鋸波変調の厳密な線形性も必要がないので、フェーズロック回路などの付加回路も必要ない。また、２周波ＣＷ方式と比較して、スイッチ回路、ＬＰＦが必要ないので、回路規模も小さくて済む。
【００９８】
したがって、ＦＭ−ＣＷ方式信号処理系は、本発明の図１９、図２０に示すように、ワンパッケージで収まる小型レーダにすることができる。また、ＦＭ−ＣＷ信号処理系の別の形態としては、全体をワンパッケージに収めずに、同等の回路構成で、部品個別にミリ波レーダ装置２００１の中に実装する形態もあり得る。
【００９９】
次に、図２３を参照して本発明の一実施の形態による電波レーダシステムによる制御フローについて説明する。通常時は、２周波ＣＷ方式のＩＦ信号をＦＦＴ解析（処理２５０１）し、スペクトルを抽出する（処理２５０２）。スペクトルの周波数情報から相対速度を、位相情報から距離をそれぞれ計算する（処理２５０３）。次いで、相対速度０等でペクトルが抽出できずに未検知となった場合（判断２５０４）は、未検知ｆｌａｇＡをＯＮとして（処理２５０７）、処理２５１１に進む。
【０１００】
前方車が検知された場合は、未検知ｆ１ａｇＡをＯＦＦとし（処理２５０５）、検知した前方車情報をリストに登録する（処理２５０６）。次に、前方車の相対速度の絶対値が一定閾値α以下の場合（判断２５０８）も、処理２５１１に進む。相対速度の絶対値の大きさがα以上であれば、登録したリストからＡＣＣ装置に送信する前方車情報を選択する処理（処理２５０９）を実行し、前方車情報をＡＣＣ装置に送信する（処理２５１０）。
【０１０１】
処理２５１１においては、ＦＭ−ＣＷ方式のＩＦ信号をＦＦＴ解析し、スペクトルを抽出し（処理２５１２）、スペクトルの周波数情報により検知距離を計算する（処理２５１３）。前方車が未検知の場合は（判断２５１４）、未検知ｆｌａｇＢをＯＮ（処理２５１５）として、判断２５１８に進む。前方車が検知された場合は、未検知ｆｌａｇＢをＯＦＦとして（処理２５１６）、検知した前方車情報をリストに登録する（処理２５１７）。
【０１０２】
次に、未検知ｆｌａｇＡ、ＢともにＯＮである場合（判断２５１８）は前記２方式の検知で、前方車が検知できなかったことを意味し、この場合は、未検知ｆ１ａｇＡ、ＢともにＯＦＦとして（処理２５１９）、前方車なしとして、ＡＣＣ装置に情報を伝達する（処理２５２０）。
【０１０３】
以上の処理をまとめると、前方車が存在し相対速度が一定以上である場合は、２周波ＣＷ方式のみの検知方式により車両の距離・相対速度を算出する。前方車の相対速度の絶対値がα〜０の場合は、ＦＭ−ＣＷ方式の検知方式を２周波数ＣＷ方式と並行して動作させる。これにより、両方の検知結果から最適なＡＣＣ対象となる前方車を検知してＡＣＣ装置に情報を送信することが可能となる。
【０１０４】
図７に、前述の技術を用いた場合の、ＡＣＣ制御における車間距離と、相対速度と、自車速度との時間依存（図１８に対応する）を示す。当初、目標車間距離に対して実際の車間距離が大きい場合であって、前方車が自車よりも遅い速度で走行している場合（ポイント（Ａ））、車間距離を一定にするように自車遠度を減速する。
【０１０５】
これにより、相対速度が“０”に近づいていく。相対速度の絶対値が、あるしきい値よりも小さくなると（ポイント（Ｂ））、２周波ＣＷ変調方式では前方車を検知できなくなるので、その前の時点で他変調方式（周波数パルス変調方式、もしくはＦＭ−ＣＷ方式）を併用し、あるいはこの方式に切り替えることにより、前方車の存在の有無を確認することができる。
【０１０６】
次に、前方車が走行速度を変化させた場合（減速した場合）などにおいて、例えば、ある時点で目標車間距離に村して実際の車間距離が小さくなると（ポイント（Ｃ））、目標車間距離に近づくように自車速度を下げる。この際、２車の相対速度は接近する方向に大きくなり、相対速度の絶対値が、あるしきい値Ｖｔｈを越えると（ポイント（Ｅ））、再び２周波ＣＷ変調方式により２車間の相対速度を検知可能となり、目標車間距離に近づくように制御を行う（ポイント（Ｄ））。ここで、ポイント（Ｆ）において、２周波ＣＷ方式から２方式併用に変更することにより、新しい自車設定速度で再び安定した走行を行うことが出来る。
【０１０７】
以上のように、ＡＣＣ制御を行っている場合に、目標車間距離に近づいても前方車不検知の状態にはならないため、自車の走行が安定する。尚、ある時点で目標車間距離に対して実際の車間距離が大きくなった場合も同様である。
【０１０８】
次に、本発明の第１の実施の形態によるＡＣＣ装置であって、ミリ波レーダ装置を搭載したＡＣＣ装置の構成例と動作の流れを、図１２及び図１３を参照して説明する。
【０１０９】
自車両１２０１の前方（距離Ｄ１）に、前方車１２０２が走行している。ミリ波レーダ１２０３は、前方車１２０２との距離を計測し、その情報を、通信線を経由してＡＣＣ装置１２０４に伝達する。運転者１２０５はコントロールパネル１２０６により、前方車との間で確保すべき車間距離を設定する。ＡＣＣ装置１２０４は、設定した車間距離を確保すべく運転者が設定した車間距離とミリ波レーダ１２０３の測定距離とを比較しつつ、エンジン１２０７の出力を制御するアクセルスロットル１２０８の制御と車輪１２０９の制動を行なうブレーキアクチュエータ１２１０の制御とを行う。
【０１１０】
図１３は、ＡＣＣ装置１２０４の制御に関する流れを示すフローチャート図である。まず、コントロールパネル１２０６に、確保すべき車間距離Ｄ０を設定する（処理１３０１）。次いで、ミリ波レーダより、ＡＣＣ対象となる前方車車間距離情報Ｄ１を受信する（処理１３０２）。設定車間距離Ｄ０＞Ｄ１の場合（処理１３０５）、ブレーキアクチュエータ１２１０を作動させて減速を行なう（処理１３０３）。設定車間距離Ｄ０＞Ｄ１の場合（処理１３０６）、アクセルスロットル１２０８を作動させて加速を行なう（処理１２０４）。以上の処理により、ＡＣＣ装置１２０４は、運転者１２０５の設定した車間距離Ｄ０を維持しながら、前方車１２０２に追従する走行が可能となる。
【０１１１】
以上、本発明の実施の形態による電波レーダ装置によれば、２周波ＣＷ方式の長所を生かしつつ、その欠点である、相対速度が、あるしきい値よりも小さく検知限界以下になった場合でも、他方式（周波数パルスＣＷ方式もしくはＦＭ−ＣＷ方式）を併用することで前方車の存在を検知することが可能である。しかも２周波ＣＷ方式の回路構成に周波数パルスＣＷ方式用もしくはＦＭ−ＣＷ方式の安価な回路を付加するだけですみ、かつ信号処理もそれほど複雑化しない構成で精度の良い装置を実現することができる。
【０１１２】
また、本発明の実施例においては、２周波数ＣＷ方式と周波数パルスＣＷ方式もしくはＦＭ−ＣＷ方式を組み合わせた例を挙げたが、相対速度０の状態で検知できる他の方式があれば、２周波数ＣＷ方式と、それ以外の、相対速度０の状態で検知できる方式の組み合わせでも目的を達成することが可能である。
【０１１３】
ただし、本発明の周波数パルスＣＷ方式やＦＭ−ＣＷ方式は、簡単な回路構成で実現でき、また検知距離範囲を近距離に限定すれば、アンテナサイズを小さくする構成が可能となり、他方式の回路系をワンパッケージにして、従来の２周波ＣＷ方式のレーダ内部に取り込むことが可能であり、また、高精度な距離検知機能やＩＦ信号から相対速度を直接計算する機能を必要としなければ、安価な回路構成を実現できる。
【０１１４】
尚、本実施の形態においては自動車同士を対象として説明したが、他の移動体を対象としても良い。その他、種々の組み合わせが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施の形態によるミリ波レーダ装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるミリ波レーダ装置における周波数パルスＣＷ方式の原理図である。
【図３】自車両と複数前方車の位置関係を示す図である。
【図４】周波数パルスＣＷ変調のパルス時間間隔とＳ／Ｈ回路出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるミリ波レーダ装置における変調方式切替処理の流れを示すフロートチャート図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるミリ波レーダ装置における送信周波数の切り替えの様子を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるミリ波レーダ装置における車間距離と相対速度と自車速度との時間依存性を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態の変形例によるミリ波レーダ装置における送信信号と受信信号の周波数変化を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態の変形例によるミリ波レーダ装置の構成を示す図である。
【図１０】変調回路が出力する変調信号電圧レベルと発信器の周波数との関係を示す図である。
【図１１】周波数パルスＣＷ方式での回路で処理する信号を示す図である。
【図１２】車間距離制御装置（ＡＣＣ）のシステム構成を示す図である。
【図１３】車間距離制御装置（ＡＣＣ装置）の制御フローチヤート図である。
【図１４】２周波ＣＷ変調方式のミリ波レーダの構成例である。
【図１５】２周波ＣＷ変調信号とＩＦ信号との関係を示す図である。
【図１６】自車と前方車との関係を示す図である。
【図１７】ＩＦ信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図１８】２周波ＣＷ変調方式のミリ波レーダを用いてＡＣＣ制御を行った場合の車間距離と、相対速度と自車速度との時間変化を示す図である。
【図１９】小型レーダを組み込んだミリ波レーダ装置のブロック図である。
【図２０】小型レーダを組み込んだミリ波レーダ装置の詳細なブロック図である。
【図２１】ＦＭ−ＣＷ方式の変調方式の説明図である。
【図２２】ＦＭ−ＣＷ方式の変調方式にもとづく周波数スペクトルである。
【図２３】２周波ＣＷ方式とＦＭ−ＣＷ方式を併用した場合の、ミリ波レーダ装置のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
１            ミリ波レーダ
２            前方車
１１          ミリ波発振器
１２          送信アンテナ
１３          受信アンテナ
１４          ミキサ
１５          共振器
１６          ＡＣ／ＤＣ変換器
１７          Ｓ／Ｈ回路
１８          アナログスイッチ
１９          ローパスフィルタａ
２０          ローパスフィルタｂ
２１          ＡＤ変換器
２２          信号処理装置
２４          制御装置
２５          アンプ
【図１】
2006317456.tif 000003
【図２】
2006317456.tif 000004
【図３】
2006317456.tif 000005
【図４】
2006317456.tif 000006
【図５】
2006317456.tif 000007
【図６】
2006317456.tif 000008
【図７】
2006317456.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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