(57)【要約】【課題】レーダ装置において、不要時の消費電力を低減させる。【解決手段】上記課題は、電磁波を放射し物体からの反射波を受信し、物体との相対速度を計測する、レーダ装置において、ディジタル信号処理部が通常動作モードと低消費電力モードと２つの動作モードを持ち、受信信号がある所定の条件に達するかを判断する判断部からの信号を用いて、ディジタル信号部の動作モードを切換える機能を持つことを特徴とするレーダ装置によって達成される。【選択図】  図１
2004309190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を放射する送信部と、
物体によって反射された電磁波を受信する受信部とを備え、
前記物体を検出するレーダ装置において、
第１の動作モードと、
前記第１の動作モードよりも消費エネルギーが少ない第２の動作モードとを備え、
前記受信部の出力信号に基づいて、前記第１の動作モードと第２の動作モードとを切換えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記受信部からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
Ａ／Ｄ変換したディジタル信号を処理するディジタル信号処理部とを備え、
前記物体との相対速度，距離，方向のいずれか一つ以上を検出する機能を持つレーダ装置であって、
ディジタル信号処理部が、少なくとも前記第１の動作モードと前記第２の動作モードと２つの動作モードを持ち、
受信信号がある所定の条件に達したかどうかを判断する判断部からの信号を用いて、ディジタル信号部の動作モードを切換える機能を持つことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２において、第２の動作モードのときに、
判断部は、受信信号の振幅が所定のしきい値を超えたことを判断する機能を持ち、ディジタル信号処理部の動作モードを、第２の動作モードから第１の動作モードへ切換える機能を持つことを特徴とする、レーダ装置。
【請求項４】
請求項２において、第２の動作モードのときに、
判断部は周波数フィルタを持ち、周波数フィルタを通過する受信信号の振幅が所定のしきい値を超えたときに、ディジタル信号処理部の動作モードを、第２の動作モードから第１の動作モードへ切換える機能を持つことを特徴とする、レーダ装置。
【請求項５】
請求項３において、
判断部に、しきい値が超えた回数をカウントする機能をもつことを特徴とする、レーダ装置。
【請求項６】
請求項２において、
判断部は、その判断条件を可変とする機能を持ち、ディジタル信号部が通常動作時に、該判断部の判断条件を設定する機能を持つことを特徴とする、レーダ装置。
【請求項７】
電磁波を放射する送信部と、送信信号が物体で反射されてもどってくる反射波を受信する受信部と、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換したディジタル信号を処理するディジタル信号処理部を持ち、
物体との相対速度，距離，方向のいずれか一つ以上を検出する機能を持つレーダ装置において、
ディジタル信号処理部は、少なくとも第１の動作モードと第２の動作モードと２つの動作モードを持ち、
ディジタル信号処理部は、その内部に受信信号がある所定の条件に達するかを判断する判断処理部を持ち、
ディジタル信号処理部が第１の動作モードにあるときに、判断処理部からの指令で、ディジタル信号処理部を、第１の動作モードから第２の動作モードへ切換える機能を持つことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項７において、判断処理部の判断条件を可変とする機能を持つことを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
電磁波を放射する送信部と、送信信号が物体で反射されてもどってくる反射波を受信する受信部と、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換したディジタル信号を処理するディジタル信号処理部を持ち、
物体との相対速度，距離，方向のいずれか一つ以上を検出する機能を持つレーダ装置において、
ディジタル信号処理部は、少なくとも通常動作モードと低消費電力モードと２つの動作モードを持ち、
動作モードを切換える信号を、レーダ装置外部から入力できる機能を持つことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項２に記載のレーダ装置において、レーダ装置は外部との通信手段を持ち、通常動作モードや低消費電力モードの動作モードの状態を、外部と通信する手段を持つことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を放射して、物体からの反射波を受信し、物体までの距離や相対速度や角度を検出する、レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用レーダ装置では、光や電波などの電磁波を放射して車や障害物などの物体からの反射波を受信し、電磁波の伝播時間や反射波の強弱，周波数のドップラーシフトなどを検出し、その結果から物体までの距離や相対速度や方向を計測している。レーダ装置の応用分野は広いが、自動車に搭載し、前方車両までの車間距離を計測する車両用レーダ装置が近年開発されている。また一方、電磁波を使ったセンシングの一種類として、ホームセキュリティなどの分野への応用も検討されている。
【０００３】
レーザ光を使うレーダ装置においては、通常パルスのレーザ光を送信して、パルス波の往復時間から距離を計測するパルス方式が用いられている。電波を使うレーダ装置においては、物体までの距離や相対速度の計測にはいくつかの方式がある。２つの周波数を切換える２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式や、送信周波数に三角変調を施すＦＭＣＷ方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式や、パルス波を送信してパルス波の往復時間から距離を計測するパルス方式などが知られている。２周波ＣＷ方式やＦＭＣＷ方式では、受信した信号にＦＦＴ処理（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施し、得られた周波数スペクトルのピーク信号の周波数・位相・振幅情報から、物体までの距離や相対速度を計測する。
【０００４】
このようなレーダ装置を車用に使用する場合、動作に必要な電力は全て車内で発電しなければならず、例えば特許文献１にあるように、電波レーダの発振器や変長器などの高周波の電子装置を、異なるタイミングで動作させて消費電力の低減を図る工夫がなされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１３６６４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方式では、消費電力の低減ができる一方で、本来レーダがカバーすべき範囲を時分割で検索することになり、物体の検出にもれが発生する可能性もある。
【０００７】
本発明の目的は、レーダの検出能力を維持しつつ、消費電力を低減させる機能を持つ、車両用レーダ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電磁波を放射する送信部と、物体によって反射された電磁波を受信する受信部とを備え、前記物体を検出するレーダ装置において、第１の動作モードと、前記第１の動作モードよりも消費エネルギーが少ない第２の動作モードとを備え、前記受信部の出力信号に基づいて、前記第１の動作モードと第２の動作モードとを切換えることにより達成される。また、上記目的は、物体との相対速度，距離，方向のいずれか一つ以上を検出する機能を持つレーダ装置において、電磁波を放射する送信部と、送信信号が物体で反射されてもどってくる反射波を受信する受信部と、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換したディジタル信号を処理するディジタル信号処理部を持ち、ディジタル信号処理部は、少なくとも通常動作モードと低消費電力モードと２つの動作モードを持ち、受信信号がある所定の条件に達したかどうかを判断する判断部からの信号を用いて、ディジタル信号部の動作モードを切換える機能を持つことを特徴とするレーダ装置によって達成できる。
【０００９】
また、上記レーダ装置が低消費電力モードのときに、判断部は、受信信号の振幅が所定のしきい値を超えたことを判断する機能を持ち、ディジタル信号処理部の動作モードを、低消費電力モードから通常動作モードへ切換える機能を持つことを特徴とする、レーダ装置によっても達成できる。
【００１０】
また、上記レーダ装置が低消費電力モードのときに、判断部は周波数フィルタを持ち、周波数フィルタを通過する受信信号の振幅が所定のしきい値を超えたときに、ディジタル信号処理部の動作モードを、低消費電力モードから通常動作モードへ切換える機能を持つことを特徴とする、レーダ装置によっても達成できる。
【００１１】
また、判断部が、しきい値が超えた回数をカウントする機能をもつことを特徴とする、レーダ装置によっても達成できる。
【００１２】
また判断部は、その判断条件を可変とする機能を持ち、ディジタル信号部が通常動作時に、該判断部の判断条件を設定する機能を持つことを特徴とする、レーダ装置によっても達成できる。
【００１３】
また、レーダ装置のディジタル信号処理部が、その内部に受信信号がある所定の条件に達するかを判断する判断処理部を持ち、ディジタル信号処理部が通常動作モードにあるときに、判断処理部からの指令で、ディジタル信号処理部を、通常動作モードから低消費電力モードへ切換える機能を持つことを特徴とするレーダ装置によっても達成できる。
【００１４】
また、レーダ装置のディジタル信号処理部が、その内部に受信信号がある所定の条件に達するかを判断する判断処理部を持ち、判断処理部の判断条件を可変とする機能を持つことを特徴とするレーダ装置によっても達成できる。
【００１５】
また、上記レーダ装置において、動作モードを切換える信号を、レーダ装置外部から入力できる機能を持つことを特徴とするレーダ装置によっても達成できる。
【００１６】
また、上記レーダ装置において、レーダ装置は外部との通信手段を持ち、通常動作モードや低消費電力モードの動作モードの状態を、外部と通信する手段を持つことを特徴とするレーダ装置によっても達成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図１から図７を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明のレーダ装置のブロック図を示す図である。
【００１９】
レーダ装置１は、電磁波を放射して、周辺物体までの距離・相対速度や、角度などを計測する。レーダ装置１内にある発信器１８は、変調器１７からの変調信号に基づく発信周波数で発信を行い、発信された高周波信号が送信アンテナ１０から放射される。例えば車両用レーダ装置においては、高周波信号としてミリ波帯の電磁波信号が通常用いられる。
【００２０】
車両や障害物等の物体から反射されて返ってくる電波信号を受信アンテナ１１で受信し、ミキサ１２で周波数変換を施す。ミキサ１２へは、発信器１８の出力信号の一部が方向性結合器を介して供給されており、この発信器からの信号と、受信信号とのミキシングによって発生するビート信号がアナログ回路１３へ送られ、増幅や復調の処理が施される。アナログ回路１３から出力されるビート信号は、Ａ／Ｄコンバータ１４でディジタル信号に変換され、信号処理部１５へ送られる。信号処理部１５では、ディジタル化された信号をＦＦＴ処理して周波数軸上で解析し、各受信信号の、周波数，位相，振幅の情報を求め、電波を反射する物体までの距離や相対速度を計測する。計測された距離や相対速度の情報は、レーダ装置１からレーダ計測情報として出力される。ここで、信号処理部１５は、通常マイクロプロセッサが使用されるが、マイクロプロセッサは、通常動作モードと低消費電力モードを持つ。
【００２１】
まず、レーダ装置が通常動作中であり、低消費電力モードへ遷移するプロセスでの信号処理部１５の処理を、図６のフロー図を用いて説明する。レーダ装置が通常動作中は、ステップ１００でレーダ装置から電波を送信する。ステップ１０１で前方の物体から反射され返ってくる電波を受信し、Ａ／Ｄ変換を施す。Ａ／Ｄ変換を施したディジタルデータに対し、ステップ１０２でＦＦＴ演算処理する。次にステップ１０３では、ＦＦＴ演算の結果から、ある所定のレベル以上の反射波が存在するかどうかを判断する。反射波が存在する場合はステップ１０４へ進み、ＦＦＴ演算の結果から相対速度・距離・角度を演算する。次にステップ１０６へ進み、これらの計測結果をレーダ装置外部へ出力する。これら一連の処理が終了すると、再びステップ１００に戻り、計測処理を繰り返す。ステップ１０３において、ＦＦＴ演算の結果から、ある所定のレベル以上の反射波が存在しなかった場合は、ステップ１０５へ進む。ステップ１０５では、反射波が存在しない時間が所定の時間以上経過したかを判断する。所定の時間に達しない場合はステップ１０６に進み、通常の計測動作を繰り返す。ステップ１０５で、反射波が存在しない時間が所定の時間以上経過したと判断された場合はステップ１０７に進み、Ａ／Ｄコンバータ１４の動作を停止させる。また同時に、低消費電力モードでは不要なハード部分への供給電源を停止させることも可能である。次にステップ１０８で、信号処理部自身を低消費電力モードへ遷移させる。低消費電力へ遷移させる方法としては、ハード的にマイクロプロセッサへ入力される電気信号を用いる方法や、マイクロプロセッサ内部のソフトウエア指令による方法などがある。ソフトウエア指令により低消費電力モードへ遷移させる場合には、マイクロプロセッサ全体の動作を停止させるソフトウエアスタンバイモードや、マイクロプロセッサ一部を動作させるスリープモードがある。
【００２２】
次に低消費電力モードから通常動作モードに復帰する場合について説明する。図１に示すように、レーダ装置は、受信したアナログ信号の振幅を検出する振幅部２１とその結果を判断する判断部２２を持つ。アナログ回路１３からは、図２に示すような受信信号が出力される。レーダの検出範囲に物体が存在しない場合は、反射波が存在しないため、受信信号の振幅は小さい。レーダの検出範囲に物体が進入してきた時には、反射波が発生するため受信信号の振幅が図２に示すように大きくなる。振幅検出部２１は、所定のしきい値で受信信号の振幅変動を検出する。その結果をもとに消費電力制御部２３は、信号処理部１５の動作モードを、低消費電力モードから通常動作モードへ切換える。また同時に、Ａ／Ｄコンバータ１４も通常動作へ切換える。
【００２３】
図２に示した例では、受信信号がしきい値を超えると、信号処理部１５の動作モードを切換えたが、振幅検出部２１が受信信号の振幅変動を検出した後に、判断部２２で判断処理を行うことも可能であり、その例を図３と図４に示す。判断部２２は、振幅検出部２１が検出する受信信号の振幅変動の回数を計測する。図３と図４の例では、しきい値を３回超えると、動作モードを変化させるよう判断する場合の例を示している。このような判断処理を加えることで、より正確な判断が可能となる。また、検出物体の相対的な動きで発生するドップラー信号を受信信号として検出する種類のレーダ装置においては、図３の例は物体の移動速度が遅く、ドップラー周波数が低い場合であり、図４の例は物体の移動速度が早く、ドップラー周波数が高い場合である。判断部２２でしきい値を超える回数を計測する方式では、物体の移動速度に応じて、反射信号が受信されてから、信号処理部１５の動作モードが遷移するまでの時間を、図３におけるＴ１や、図４におけるＴ２のように、変化させることが可能となる。この特性は、高速の移動物体ほど早くみつけられるという特徴を持つため、レーダ装置に適している。
【００２４】
また、図１では、アナログ回路１３から振幅検出部２１へ信号を送っているが、ミキサ１２の出力信号を振幅検出部２１へ送り、同様の処理を行うことも可能である。
【００２５】
次の実施例について図５を用いて説明する。アナログ回路１３から出力される受信信号には、本来検出したい物体以外からの反射信号など、余分な周波数成分も含まれている。そこで、アナログ回路の出力信号に対しフィルタ部２４で、所定の信号だけ通し、その信号の大きさを振幅検出部２１で検出する。ここで、フィルタ部２４は、低域通過フィルタ，高域通過フィルタ，帯域通過フィルタ、のいずれかが用いられる。
【００２６】
次の実施例について、図５、及び図７の処理フローを用いて説明する。受信信号の状態を検出するフィルタ部２４はそのフィルタ定数を信号処理部１５からの信号で可変とする機能を持ち、振幅検出部２１は受信信号を検出するしきい値を信号処理部１５からの信号で可変とする機能を持ち、判断部２２はその判断基準を信号処理部１５からの信号で可変とする機能をそれぞれ持つ。信号処理部１５は、通常動作時に、各周波数帯での振幅レベルなどの受信信号特性を計測しておく。この受信信号の特性を基に、低消費電力モードから、再び通常動作モードへ遷移するための遷移条件を演算し、フィルタ部２４，振幅検出部２１，判断部２２のいずれか一つ以上へ設定しておく。この設定されたしきい値を用いて、通常動作モードへ復帰させることで、時々刻々変化する外部環境に合わせて、レーダ装置１の動作モード切換え条件を可変とできる。この処理の流れを図７に示している。ステップ１０７までは、図６と同様の処理であるが、ステップ１１０で、今まで計測された情報をもとに、通常動作モードへ復帰するための条件を演算する。その演算結果をもとに、ステップ１１１では、フィルタ定数をフィルタ部２４へ、受信信号を検出するしきい値を振幅検出部２１へ、判断基準を判断部２２へ送り設定する。これらの設定は、例えばアナログ回路での抵抗定数の切換えなどにより実現できる。以上の例では、フィルタ部２４，振幅検出部２１，判断部２２のいずれもが、信号処理部１５からの信号で、その特性を可変とする場合について説明したが、いずれか一つ以上の特性を可変とする場合についても同様である。
【００２７】
また、図１または図５で説明したレーダ装置において、レーダ装置外部から入力される動作モード切換え信号により、通常動作モードと低消費電力モードを切換えることも可能である。
【００２８】
また、信号処理部１５をマイクロプロセッサで構成する場合、例えば低消費電力モードには、ハードウエアスタンバイモード，ソフトウエアスタンバイモード，スリープモードがある。ハードウエアスタンバイモードとソフトウエアスタンバイモードでは、マイクロプロセッサの所定の端子へ所定の信号を入力することで、通常モードへ復帰することが可能である。図１に示した例では、消費電力制御部２３からの信号を所定の端子へ入力することや、レーダ装置外部から入力される動作モード切換え信号を入力することで実現できる。
【００２９】
スリープモードの場合は、マイクロプロセッサ内の一部が動作しているため、割り込み信号や、レーダ装置外部からの通信指令によって通常動作モードへ復帰することが可能となる。この場合、低消費電力モードにおいても通信部は動作させることが可能であるので、外部装置との通信において、レーダ装置が低消費電力で動作していることを、外部装置へ送ることが可能である。
【００３０】
なお、本発明は、主に電波レーダを中心として実施例を記載しているが、光を使うレーザレーダでも実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、
電波を放射し物体からの反射波を受信し、物体との相対速度を計測する、車両用レーダ装置において、
ディジタル信号処理部が、少なくとも通常動作モードと低消費電力モードと２つの動作モードを持ち、
受信信号がある所定の条件に達するかを判断する判断部からの信号を用いて、ディジタル信号部の動作モードを切換える機能を持つことでレーダの検出能力を維持しつつ、消費電力を低減させる機能を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーダ装置の構成を示す図。
【図２】受信信号と動作モードの遷移例を示す図。
【図３】受信信号と動作モードの遷移例を示す図。
【図４】受信信号と動作モードの遷移例を示す図。
【図５】レーダ装置の構成を示す図。
【図６】動作モードを切換える処理フローを示す図。
【図７】動作モードを切換える処理フローを示す図。
【符号の説明】
１…レーダ装置、２…表示器、１０…送信アンテナ、１１…受信アンテナ、
１２…ミキサ、１３…アナログ回路、１４…Ａ／Ｄコンバータ、１５…信号処理部、１７…変調器、１８…発信器。
【図１】
2004309190.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004309190.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004309190.tif 000008
【図７】
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