(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、前記放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された反射信号を受信するビーム受信手段と、前記送信信号と前記受信された反射信号とから前記被検出物体の位置を検出する処理装置とを有し、車両に搭載して使用されるレーダ装置に於いて、
前記処理装置は前記送信信号と前記受信反射信号とを用いて周波数変換処理を行うことにより前記被検出物体の位置を検出するように構成され、
前記処理装置により前記受信反射信号を周波数変換処理して得られた受信スペクトル信号のうち、予め設定された所定の強度レベル以下の低強度スペクトル信号を路面からの反射信号として分別する信号分別手段と、
任意の一の時刻に於いて前記信号分別手段により分別された前記低強度スペクトル信号と、他の時刻に於いて前記信号分別手段により分別された他の前記低強度スペクトル信号との相関値を計算する相関計算手段と、
前記相関計算手段により計算された相関値に基づいて前記ビーム送信手段若しくは前記ビーム受信手段の異常を判断する異常判断手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記車両の移動速度を検出する車速検出手段と、
前記一の時刻に於ける前記車速検出手段により検出された移動速度から算出される前記受信スペクトル信号のドップラーシフト量と、前記他の時刻に於ける前記車速検出手段により検出された移動速度から算出される他の前記受信スペクトル信号のドップラーシフト量とを計算するドップラ計算手段とを有し、
前記相関計算手段は、前記一の時刻に於けるドップラシフト量を用いて前記一の時刻に於ける前記低強度スペクトル信号を補正して得られた補正低強度スペクトル信号と前記他の時刻に於けるドップラシフト量を用いて前記他の時刻に於ける前記低強度スペクトル信号を補正して得られた補正低強度スペクトル信号との相関値を計算することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記ビーム送信手段がミリ波帯のＦＭ波に変調されたレーダ波を送信信号として放射するように構成されてなるミリ波帯のＦＭ−ＣＷレーダ装置から前記レーダ装置が構成され、
前記車両の移動速度を検出する車速検出手段と、
前記検出される車両の移動速度から、ＦＭ変調された前記レーダビームの送信信号の周波数上昇区間に於ける前記受信スペクトル信号の上昇区間側ドップラシフト量と、前記送信信号の周波数下降区間に於ける前記受信スペクトル信号の下降区間側ドップラシフト量とを算出するドップラ計算手段を有し、
前記相関計算手段は、前記周波数上昇区間で検出される前記低強度スペクトル信号を前記上昇区間側ドップラシフト量を用いて補正した上昇区間側補正低強度スペクトル信号と、前記周波数下降区間で検出される前記低強度スペクトル信号を前記下降区間側ドップラシフト量を用いて補正した下降区間側補正低強度スペクトル信号との相関値を計算することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用レーダシステムなどとして利用されるレーダ装置に関し、特にレーダ装置の異常を検出する場合の異常検出方法及びこの異常検出方法を用いたレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用レーダ装置は、例えば車両の車庫入れ時等に電柱やブロック塀等の障害物と衝突しないよう比較的近距離の物体を検出する障害物検出用として従来から実用化されている。また、近年では上記のような静止した障害物への衝突防止のほか、車両走行時の先行車両への追突や衝突防止用警報装置として、あるいは、いわゆるオートクルーズ時の自動車間制御装置(ACC)として比較的遠距離の被検出物体を高速高精度で捕らえるレーダ装置の実用化研究が進められてきている。
【０００３】
例えば、本出願人に係る特許第２５６７３３２号広報には、ミリ派帯の高周波電波ビームをレーダ波として用いたマルチビームレーダ装置について提案されており、このなかで複数の送受信手段を用いて空間的に重複するレーダビームを放射し、その送受信手段の組み合わせを変えることにより検出精度を向上させるレーダ装置が開示されている。
【０００４】
また、例えば本出願人に係る特開平１０−１４５１２９号広報には、ミリ派帯の高周波電波ビームをレーダ波として用いたスキャンビームレーダ装置が提案されており、このなかで一次放射器から放射された電波ビームを回転する反射体で揺動スキャンさせると供に、この反射ビームを誘電体レンズにより収束させて拡がり角を減少させ、車両進行方向に放射する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば前記マルチビームレーダ装置では、検出領域は各送受信手段の組み合わせ毎に規定される固有の検出領域を持ち、被検出物体の位置すなわち車両に対する方位角と距離とは、これら送受信手段の組み合わせ毎に観測される受信データを合成することによって算出されるため、複数の送信手段若しくは受信手段のうちいずれかが故障し、あるいは劣化して感度が低下した場合には算出される被検出物体の位置が現実の位置と異なって検出されることになる。
【０００６】
また、例えば前記スキャンビームレーダ装置では、通常では送受信回路が一対の構成を採用するため、送信回路または受信回路の劣化によって上記マルチビームレーダ装置のような方位誤差は生じにくいが、一方では検出感度が全方位にわたって一律に低下することとなり、被検出物体を検出する測距範囲が短くなることとなる。
【０００７】
そして、これらのように被検出物体の検出位置が、現実の物体位置と異なって捕捉された場合には、例えば前記自動車間制御装置に於いては先行車両との車両間隔が当初設定された値と異なってしまうという課題を有していた。
【０００８】
従って、従来ではレーダ装置の感度測定を定期的に行い、感度低下等の異常のないことを確認する必要があったが、この感度測定は当該レーダ装置の搭載された車両を基準物標が設置された試験環境に運搬し、所定の試験位置に停車した状態で基準物標に対してレーダビームを送受信し、その受信レベルを測定することにより行われていたため、多くの時間と工数を要するという問題があった。また、定期点検の合間に何らかの原因で感度低下した場合や、構成回路に部分的な故障が生じた場合等に於いては、前記のような被検出物体位置の誤認に基づく問題を回避することができないという課題があった。
【０００９】
このため、車両搭載状態での異常検出を目的とし、所定時間当たりに検出される被検出物体の検出数からレーダ装置の感度を推定する方法も考案されているが、この推定方法では所定時間内に被検出物体が検出されないような場合には推定することができない（若しくは誤判断を生じる）など、車両の走行状態や走行する道路環境等の個別条件によって異常判断のばらつきが大きいという問題があり、これ等個別条件の影響を受けることなく走行中に感度を測定し異常判断することができるレーダ装置が求められていた。
【００１０】
本発明はこの様な課題に鑑みて成されたものであり、車両を特殊環境へ運搬することなく、通常の車両の使用状態に於いてレーダ装置の異常を検出判断し、感度低下や送受信手段の破損等が生じた場合であっても被検出物体の位置の誤認や当該誤認に基づく種々の問題を未然に回避するレーダ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のレーダ装置は、レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段（例えば実施形態に於ける送信部３０）と、放射されたレーダビームの放射範囲内にある被検出物体から反射された反射信号を受信するビーム受信手段（例えば実施形態に於ける受信部４０）と、送信信号と受信された反射信号とから前記被検出物体の位置を検出する処理装置（例えば実施形態に於ける検出・制御部５０）とを有し、車両に搭載して使用されるレーダ装置に於いて、処理装置は送信信号と受信反射信号とを用いて周波数変換処理を行うことにより被検出物体の位置を検出するように構成される。そして、処理装置により受信反射信号を周波数変換処理して得られた受信スペクトル信号のうち、予め設定された所定の強度レベル以下の低強度スペクトル信号を路面からの反射信号として分別する信号分別手段と、任意の一の時刻に於いて信号分別手段により分別された低強度スペクトル信号と、他の時刻に於いて信号分別手段により分別された他の低強度スペクトル信号との相関値を計算する相関計算手段と、相関計算手段により計算された相関値に基づいてビーム送信手段若しくはビーム受信手段の異常を判断する異常判断手段とを備える。
【００１２】
上記構成によれば、相関計算手段により任意の一の時刻に於ける低強度スペクトル信号と、他の時刻に於ける低強度スペクトル信号との相関値を計算し、この計算された相関値に基づいてビーム送信手段若しくはビーム受信手段の異常を判断する。従って、車両を特殊な測定環境に運搬設置して感度測定を行うことなく、また通常レーダ装置の標的となる被検出物体の有無等の道路環境によらず、走行中にレーダ装置の異常を検出して判断することができる。
【００１４】
上記の様なレーダ装置に於いては、通常レーダ装置の標的となる被検出物体からの反射信号は一定のピーク強度を持つスペクトル信号として把握され、この一定強度以上のピーク強度を持つスペクトル信号を解析することにより被検出物体の位置を算出する。一方、路面からの反射信号は上記のような強いピークを有せず、低強度で分散したロードノイズ特有のパワースペクトルとなる。従って、この様な一定レベル以下の信号を分離してこの信号を解析することにより路面反射信号を抽出して解析することができ、そのパワースペクトルから例えばメモリー内に記憶された路面反射信号データと比較することにより異常判断することができる。
【００１６】
一般に路面反射信号は路面状況や走行状態によって異なったものとなるが、レーダ装置が正常な感度を有していれば、同一路面を走行する範囲内に於いて任意の一の時刻に於ける路面反射信号（低強度スペクトル信号）と、他の時刻に於ける路面反射信号（同）との間には一定以上の相関関係が存在する。他方レーダ装置が正常な感度を有しておらず、いわゆるノイズ成分のみのときには両者間の相関関係は低いものとして観測される。従って、相関計算手段により微小時間内の低強度スペクトル信号間の相関値を算出し、これらの間の相関関係が低い場合に異常判断する上記構成によれば、メモリー内に多くのデータを保存し比較することなく任意の路面状況に於いてレーダ装置の送受信感度が正常か否かを判断することができる。
【００１７】
なお、車両の移動速度を検出する車速検出手段（例えば実施形態に於ける車速検出手段５８）を有し、一の時刻に於ける車速検出手段により検出された移動速度から算出される受信スペクトル信号のドップラーシフト量と、他の時刻に於ける車速検出手段により検出された移動速度から算出される他の受信スペクトル信号のドップラーシフト量とを計算するドップラ計算手段（例えば実施形態に於けるドップラー計算回路５１５）とを有し、相関計算手段は、前記一の時刻に於けるドップラシフト量を用いて前記一の時刻に於ける前記低強度スペクトル信号を補正して得られた補正低強度スペクトル信号と前記他の時刻に於けるドップラシフト量を用いて前記他の時刻に於ける前記低強度スペクトル信号を補正して得られた補正低強度スペクトル信号との相関値を計算することが望ましい。
【００１８】
上記構成によれば、前記相関値を算出するためのデータサンプリングを行う一の時刻に於ける車両の移動速度(自車速)と他の時刻に於ける自車速とをそれぞれ検出するとともに、ドップラ計算手段はサンプリング時のそれぞれの車速によって両者に生じる受信スペクトル信号のドップラーシフト量を算出し、相関計算手段はこれ等の相関関係を算出するときに両スペクトル信号をこれらドップラーシフト量を用いて補正して相関値を算出する。従って、検出する２点間で自車速が変化した場合であってもこれをドップラーシフト量を用いて補正することにより、相関値の誤差を補正処理して正確な判断を行うことができる。
【００１９】
また、ビーム送信手段がミリ波帯のＦＭ波に変調されたレーダ波を送信信号として放射するように構成されてなるミリ波帯のＦＭ−ＣＷレーダ装置からレーダ装置が構成され、車両の移動速度を検出する車速検出手段（例えば実施形態に於ける車速検出手段５８）と、これにより検出される車両の移動速度から、ＦＭ変調されたレーダビームの送信信号の周波数上昇区間に於ける受信スペクトル信号の上昇区間側ドップラシフト量と、送信信号の周波数下降区間に於ける受信スペクトル信号の下降区間側ドップラシフト量とを算出するドップラ計算手段（例えば実施形態に於けるドップラー計算回路５１５）を有し、相関計算手段は、周波数上昇区間で検出される低強度スペクトル信号を上昇区間側ドップラシフト量を用いて補正した上昇区間側補正低強度スペクトル信号と、周波数下降区間で検出される低強度スペクトル信号を下降区間側ドップラシフト量を用いて補正した下降区間側補正低強度スペクトル信号との相関値を計算することが好ましい。
【００２０】
ＦＭ−ＣＷレーダ装置では、送信するミリ波帯レーダビームの周波数が一定帯域幅内で上昇する周波数上昇区間と下降する周波数下降区間とを持ち、また被検出物体から反射される受信信号はレーダ装置と被検出物体間の距離に応じた時間遅れをもって検出される。このため、送受信信号を混合した信号には周波数上昇区間と周波数下降区間に異なった周波数のビート信号が検出されるが、このビート信号は車両の移動速度に応じて周波数上昇区間と周波数下降区間に異なったドップラシフトを生じる。
【００２１】
しかし、上記構成のレーダ装置によれば、車両の車速手段によって検出される自車速から、ドップラ計算手段により送信信号の周波数上昇区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量と、送信信号の周波数下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量とを算出し、前記相関計算手段はこれ等の相関関係を算出するときに周波数の上昇区間と下降区間での各々のドップラシフト量を用いて補正して相関値を算出する。従って、検出する２点間でＦＭ波の周波数が上昇若しくは下降し、または自車速が変化した場合であっても補正処理した相関値に基づいて正確な判断を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以降本発明に係るレーダ装置について図面を参照して説明を行う。図１０には本発明の一実施例である時分割型ＦＭ−ＣＷマルチビームレーダ装置の全体構成をブロック図として示しており、レーダ装置１は４個のアンテナ１０ａ〜１０ｄと、ＦＭ波発生回路２０と、４ch構成の送信部３０と、４ch構成の受信部４０と、検出・制御部５０と、４個の方向性結合器６０ａ〜６０ｄとから構成されている。
【００２３】
アンテナ１０ａ〜１０ｄは、例えば空間的に部分的重複部を有して放射されるビームの放射パターンを有するオフセット・デフォーカス・パラボリック・マルチビームアンテナなどにより構成される。ＦＭ波発生回路２０は、例えば２０GHzや２５GHz程度の準ミリ波帯の電波を発生する電圧制御発振器２１と、この電圧制御発振器２１に三角波形状の変調電圧を供給する掃引回路２２と、変調された電力を送信部３０と受信部４０とに２分割する電力分割回路２３とから構成される。送信部３０は変調された電力を所定のタイミングで各アンテナにスイッチングする送信スイッチング回路３１と、送信変調電力を３逓倍し、６０GHzや７５GHz程度のミリ波帯のＦＭ波に変換する周波数逓倍回路３２ａ〜３２ｄとから構成されている。
【００２４】
受信部４０は、前記電力分割回路２３で分割された局発変調電力をスイッチングする局発スイッチング回路４１と、局発変調電力を送信変調電力と同一周波数に変換する３逓倍回路４２ａ〜４２ｄと、混合回路４３ａ〜４３ｄと、ビートセレクタ４４とから構成されている。検出・制御回路５０は、処理装置（ＣＰＵ）５１と増幅回路５２と、Ａ／Ｄ変換回路５３と高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）５４と、タイミング制御回路５５とから構成されている。
【００２５】
そして、例えば６０GHzのミリ波帯のＦＭ波に変調されたレーダ波Ｔxa〜Ｔxdは、方向性結合器６０ａ〜６０ｄを通過してアンテナ１０ａ〜１０ｄに異なるタイミングで供給され該アンテナから被検出物体へ向け放出される。
【００２６】
アンテナ１０ａ〜１０ｄから放出されたレーダ波Ｔxa〜Ｔxdのうち被検出物体で反射されたレーダ波は、アンテナ１０ａ〜１０ｄに反射波Ｒxa〜Ｒxdとして受信され、方向性結合器６０ａ〜６０ｄにより送信波と分離されて受信部４０に入力され、混合回路４３ａ〜４３ｄで局発ＦＭ変調波Ｌoa〜Ｌodと所定のタイミングで合成されて合成信号中にビートＢta〜Ｂtdを発生する。ビートセレクタ４４は、混合回路４３ａ〜４３ｄから出力されるビート信号Ｂta〜Ｂtdを順次選択し、検出・制御回路５０に出力する。
【００２７】
検出・制御回路５０に出力されたビート信号Ｂta〜Ｂtdは増幅回路５２で増幅された後Ａ／Ｄ変換回路５３でディジタル変換され、高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）５４で周波数変換されてビート周波数に対応する周波数にピークを有するパワースペクトルとして処理装置（ＣＰＵ）５１に出力される。
【００２８】
処理装置５１は、入力される各パワースペクトルから一定レベル以上のパワー強度を持つスペクトル周波数についてＦＭ波の伝播遅延時間を算出し、これに基づき被検出物体までの距離を算出する。また処理装置５１は各パワースペクトルのピーク強度から重み付け平均化処理により被検出物体の方位を算出し、前記算出された距離と方位とから被検出物体の位置を確定する。
【００２９】
例えば、図３には車両を停止させた状態、若しくは低速走行させた状態で一定距離に配設した被検出物体を観測したときの局発波(発信波)Ｌoaと受信波Ｒxaとの関係を、縦軸に周波数、横軸に時間をとり概念的に示したものである。両者間の相対速度が低い状態では、送受信波間には送信されたレーダ波が被検出物体に反射されて受信されるまでの時間遅れ要素のみが作用するため、図３に示す様にＦＭ波の周波数上昇区間（例えば図３中の時刻ｔ1）に於ける送受信波の周波数差δｆuと、周波数下降区間（例えば図３中の時刻ｔ2）に於ける送受信波の周波数差δｆdとは略同一の一定値となり、これら送受信波を混合回路により合成した合成信号中には周波数差δｆu≒δｆdに対応した周波数のビート信号Ｂtaが発生する。
【００３０】
そして、この送受信波の周波数差はＦＭ波の伝播遅延時間を表していることから、被検出物体が近いほど周波数差が小さく被検出物体が遠方にあるほど周波数差が大きくなる。従って、この周波数差すなわち合成信号に於けるビート信号Ｂtaの周波数は被検出物体が近いほど低く、被検出物体が遠いほど高い周波数となり、このビート信号Ｂtaの周波数を解析することにより被検出物体までの距離を算出することができる。
【００３１】
図４(a)(b)には時刻ｔ1（図(a)）及び時刻ｔ2（図(b)）にサンプリングされたビート信号Ｂtaを高速フーリエ変換回路５４で周波数変換して得られたパワースペクトルを示しており、この条件では、ともに略同一周波数にピークを有する波形として検出される。処理装置５１はこの様にして計測されるパワースペクトルから一定のしきい値レベル（図４中に一点差線で示す。）Ｌsを超えるピーク強度を有するスペクトル成分を取り出し、この周波数（以降「ピーク周波数」という。）から被検出物体の距離を算出する。
【００３２】
ところで、上記しきい値レベルＬs以下の低強度スペクトル信号は、従来では上記のように有意な被検出物体の情報ではないとして排除（ノイズ処理）されていた信号であるが、この信号中には、いわゆるノイズ成分の他に送信されたレーダ波の微弱な反射波のスペクトル信号も含まれている。例えば路面や路面上の散乱物、道路中央の路面に埋設された反射鏡、路肩の段差などからの反射スペクトル信号（「路面反射信号」という。）がこれに該当し、それぞれの距離も反射面積も、また自車速によっても異なるため一般的に広い周波数帯域にわたって分散した微弱なパワーを有するパワースペクトルとなる。
【００３３】
しかし、この路面反射信号には、その車両が走行する道路環境固有の情報を有しており、検出されるパワースペクトル上には走行する道路環境に対応した一定の規則性が見出される。
【００３４】
そこで、本発明のレーダ装置はこの様にして見出される規則性に着目し、所定の規則性の範囲内にあるか否かによってレーダ装置の送受信回路に感度低下があるか否かを判断する。
【００３５】
本発明に係るレーダ装置の実施形態では、図１に前記マルチビームレーダ装置のブロック図を簡略化して示す様に、処理装置５１に一定の強度レベル以下の低強度スペクトル信号を分離する信号分別回路５１ａと、分離された２つの時刻に於ける低強度スペクトル信号の相関値を計算する相関計算回路５１０を有する路面反射解析回路５１ｂと、路面反射解析回路５１ｂの解析結果に基づいてレーダ装置の異常判断を行う異常判断回路５１ｃとを備えてレーダ装置１を構成する。
【００３６】
そして路面反射解析回路５１ｂ内の相関計算回路５１０によって算出される２つの低強度スペクトル信号間の相関値から、これらの間の相関間関係が低いと判断されるときには異常判断回路５１ｃはレーダ装置に異常があると判断する。
【００３７】
すなわち、レーダ装置の送受信回路が正常な感度を有している状態では、同一路面走行状態に於いて任意の２つの時刻で検出される低強度スペクトル信号は各々その走行路面特有のパワースペクトルを有しており、従ってこれ等の間に一定の相関関係が見出されるが、レーダ装置が正常な感度を有しておらず低強度スペクトル信号がノイズ成分であるときには、これ等２つの低強度スペクトル信号は分散したものとなり両者間の相関関係は低いものとなるからである。
【００３８】
本実施形態では、処理装置５１の信号分別回路５１ａは図４(a)に示す時刻ｔ1のパワースペクトルからしきい値レベルＬs以下の低強度スペクトル信号Ｐs1を取り出し、また同様にして図４(b)に示す時刻ｔ2のパワースペクトルから低強度スペクトル信号Ｐs2を取り出して路面反射解析回路５１ｂに出力する。路面反射解析回路５１ｂ内の相関計算回路５１０は入力された２つの低強度スペクトル信号の相関値を計算する。例えば、時刻ｔ1のスペクトラムＰs1から時刻ｔ2のスペクトラムＰs2を減算処理し、あるいは２つの信号間のクロスコリレーションを計算して相互相関関数を算出する。
【００３９】
異常判断回路５１ｃは上記のようにして算出された相関値から、２つの低強度スペクトル信号間に一定の相関関係があると判断されるとき、例えば上記例に於けるＰs1−Ｐs2が一定の分散幅内であるときにはレーダ装置は路面反射信号を受信しており送受信感度は正常であると判断する。また、これらの間に相関関係がないと判断されるとき、例えば上記Ｐs1−Ｐs2が一定の分散幅を超えているときには路面反射信号を正確に受信できておらず、送受信感度が低下していると判断する。
【００４０】
異常判断回路５１ｃは上記異常判断をマルチビームレーダを構成する送信回路３０と受信回路４０の各組み合わせ回路毎に行い、異常と判断される組み合わせ回路があるときには、その回路を特定して処理装置５１に異常信号出力を行う。
【００４１】
上記異常判断信号を受けた処理装置５１は、例えば車両のインストゥルメントパネル等搭乗者に視認容易な場所に、レーダ装置１に異常のある旨（または必要に応じて異常の発見された組み合わせ回路まで）のワーニング表示を行い、また、異常ある組み合わせ回路のデータを除外して被検出物体位置を算出することができる。
【００４２】
従って、以上説明したレーダ装置によれば、車両を特殊な環境に運搬することなく、また、有意な被検出物体が見出されない（パワースペクトル上にしきい値レベル以上のパワーを持つスペクトルがない）ような道路環境に於いても、レーダ装置の送受信回路の異常を判断することができる。また必要に応じてそのデータを除外して被検出物体位置を算出することができるため、被検出物体の位置の誤認に基づく問題を未然に防止することができる。
【００４３】
なお、ＦＭ−ＣＷレーダ装置の搭載車両を高速走行させた状態では、後に詳述するように受信波がドップラー効果の影響を受けるため、ＦＭ周波数の上昇区間と下降区間とでは異なったパワースペクトルが検出されることとなるが、例えば、処理装置５１が図３に於ける時刻ｔ1と時刻ｔ3の様に周波数の上昇区間どうし、あるいは時刻ｔ2とｔ4の様に周波数の下降区間どうしのパワースペクトルを選択し、相関計算回路５１０はこれ等同一区間どうしの低強度スペクトル信号について相関値を計算するよう構成することにより、上記構成に於いて同様に異常判断を行うことが可能である。
【００４４】
例えばこれ等２点を選択する基準としてデータサンプリングの時間間隔dtをとり、この時間間隔dtが同一上昇区間内となるように限定し、あるいは隣り合う上昇区間となるよう設定する(例えばＦＭ周波数の周期と同一とする)。そして順次これ等２点をスウィープしてゆくことにより、連続して計測することができる。
【００４５】
次に、被検出物体とレーダ装置とが相対速度をもって移動接近するとき、例えば車両が静止する被検出物体に向けて一定速度で走行しているときの送信波(局発波)Ｌoaと受信波Ｒxaとの関係を図５に示す。このとき受信波Ｒxaは前記図３の場合と同様に被検出物体とレーダ装置間の距離に応じた伝播遅延時間を持つが、この様な状況下では同時に車両の接近速度に比例したドップラーシフトｆdpを生じ、受信波Ｒxaは周波数ｆの増加方向にシフトする。
【００４６】
その結果、両者が静止した状態では同一であった周波数上昇区間（例えば時刻ｔ1）の送受信波の周波数差δｆuと周波数下降区間（例えば時刻ｔ2）での送受信波の周波数差δｆdとは図５に示す様に同一ではなくなり、δｆu＜δｆd（相対距離が離れる場合にはδｆu＞δｆd）なる関係を有することになる。
【００４７】
このため、これ等両時刻に観測されるビート信号Ｂtaを各々ＦＦＴ変換したパワースペクトルのピーク周波数は、車両と被検出物体との相対位置が周波数の上昇下降時間内（時刻ｔ1とｔ2）でほとんど変化せず略同一であるにも拘わらず、図６(a)(b)に示す様に周波数上昇区間である時刻ｔ1（図６(a)）のピーク周波数が低く、周波数下降区間である時刻ｔ2（図６(b)）のピーク周波数が高く検出されることとなる。
【００４８】
従って、周波数の上昇区間若しくは下降区間によらず、検出されたピーク周波数から一律に被検出物体位置を演算処理したときには、現実には１個の被検出物体であるにも拘わらず距離の異なる２個の物体若しくは奥行き方向に大きな幅を持った物体として観念されるという問題を生じる。
【００４９】
この車両の自車速によるドップラーシフトｆdpの問題は、上記の様なピーク周波数を有する被検出物体に限らず、ＦＭ−ＣＷレーダ装置で検出されるパワースペクトルの検出周波数領域全域で発生しており、先に説明した低強度スペクトル信号に於いても同様である。
【００５０】
本発明に係るレーダ装置の他の実施形態では、図２に本実施形態のマルチビームレーダ装置のブロック図を簡略化して示す様に、前記実施形態のレーダ装置に加え、さらに車両に車両の移動速度（自車速）を検出する車速検出手段５８を備え、処理装置５１内の路面反射解析回路５１ｂには自車速に対応して生じるドップラシフト量を計算するドップラ計算回路５１５を備えてレーダ装置１を構成する。
【００５１】
そして、車速検出手段５８によって検出された自車速は処理装置５１に出力され、処理装置５１の路面反射解析回路５１ｂに入力される。路面反射解析回路５１ｂ内のドップラ計算回路５１５では逐次入力される自車速から送信信号の周波数上昇区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量と、送信信号の周波数下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量とを各々算出して前記相関計算回路５１０に出力する。
【００５２】
路面反射解析回路５１ｂ内の相関計算回路５１０は、前述のようにして信号分別回路５１ａから入力された２つの低強度スペクトル信号の相関値を計算するにあたり、ドップラ計算回路５１５で算出された２つの低強度スペクトル信号各々のドップラシフト量を加味して信号間の相関関係を演算処理する。そして異常判断回路５１ｃは算出された相関値から、前述同様の手法により２つの低強度スペクトル信号間に一定以上の相関関係がないと判断されるときには、レーダ装置１に異常があると判断する。
【００５３】
以降本実施形態のレーダ装置１の作用について、図面を交えてより詳細に説明する。図７にはこのレーダ装置１の処理装置５１に於ける信号処理のフローチャートを示し、図８には処理フロー中に示す各ステップ（処理ステップ番号で示す）に於ける処理波形を示す。なお、以降の説明では前述の相関値を計算する測距データのサンプリングをＦＭ周波数の上昇区間と下降区間との２点で行う場合について説明する。
【００５４】
まず、処理装置５１は、例えば車両の速度計などの車速手段５８から出力される自車速をサンプリング毎に順次読み込み（ステップＳ１０）、この自車速からドップラ計算回路５１５によりＦＭ周波数の上昇区間とＦＭ周波数の下降区間（図中では各々を単に「上昇区間」「下降区間」と表記する。）のそれぞれについてドップラシフト量を計算する（ステップＳ２０）。
【００５５】
路面反射解析回路５１ｂは、周波数上昇区間でサンプリングされ高速フーリエ変換回路５４でＦＦＴ変換されて処理装置５１に入力された上昇区間パワースペクトルと、周波数下降区間でサンプリングされ同様に処理装置５１に入力された下降区間パワースペクトルとのそれぞれについて前記ステップ２０で算出されたドップラーシフト量を補正して両スペクトラムの重なり区間Ｓup，Ｓdnを選択し、さらに信号分別回路５１ａによりしきい値レベルＬs以下の低強度スペクトル信号Ｐsu、Ｐsdを取り出す（ステップＳ３０〜Ｓ６０,図８(a)(b)）。
【００５６】
相関計算回路５１０は周波数上昇区間から取り出された低強度スペクトル信号Ｐsuと、周波数下降区間から取り出された低強度スペクトル信号Ｐsdとから、両信号の有効部分が重なっている領域についてのみ、有効な相関計算領域として設定し（ステップＳ７０、図９(a)）、この領域内について２つの低強度スペクトル信号Ｐsu、Ｐsd間の相関値を算出する（ステップＳ８０）。
【００５７】
ここで、図９(b)には相関値として、Ｐdif＝Ｐsu−Ｐsdを評価基準として算出した結果を示しており、路面反射信号を受信して２つの低強度スペクトル信号間の相関が強い場合には(i)に示す様にＰdif（Ｐsu−Ｐsd）の分散幅が小さく、一定の分散幅内に収まる。ところが、路面反射信号の受信感度が低くランダムノイズが主成分であるときには、２つの低強度スペクトル信号間の相関が弱くなり、この場合には(ii)に示す様にＰdifの分散幅が大きくなる。
【００５８】
そこで、上記相関計算の実施例では、異常判断回路５１ｃは相関計算回路５１０によって算出された上記分散幅Ｐdifが、予め設定されメモリーされた所定の範囲内（図９中に点線で示す）にあるか否かを比較し、例えば複数回のサンプリングに於いて所定範囲を越える頻度が一定値以上であるときに、レーダ装置に異常があると判断する（ステップＳ９０）。
【００５９】
また、例えば相関関係の算出方法として、２つの低強度スペクトル信号間のクロスコリレーションを計算する場合に於いては、算出される相互相関係数が所定の係数値以下であるときに上記同様の異常判断を行う。
【００６０】
なお、上記２つの低強度スペクトル信号間の相関関係を算出して判断するに当たっては、スペクトラム全幅について比較するに限らず、路面反射成分の寄与率の高い周波数帯域についてのみ比較するものであっても良い。
【００６１】
異常判断回路５１ｃは上記異常判断をマルチビームレーダを構成する送信回路３０と受信回路４０の各組み合わせ回路毎に行い、異常と判断される組み合わせ回路があるときには、その回路を特定して処理装置５１に異常信号出力を行う。
【００６２】
上記異常判断信号を受けた処理装置５１は、例えば車両のインストゥルメントパネル等搭乗者に視認容易な場所に、レーダ装置１に異常のある旨（または必要に応じて異常の発見された組み合わせ回路まで）のワーニング表示を行い、また、異常ある組み合わせ回路のデータを除外して被検出物体位置を算出することができる。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば前述の実施形態による効果に加え、サンプリングする２点間でＦＭレーダ波の周波数が上昇若しくは下降し、または自車速が変化した場合であっても低強度スペクトル信号間の相関値をドップラー補正処理して正確な判断を行うことができる。そして必要に応じて異常と判断された組み合わせ回路のデータを除外して被検出物体位置を算出することにより、被検出物体の位置の誤認に基づく問題を未然に防止することができる。
【００６４】
以上、本発明に係るレーダ装置を、ミリ波帯の電波ビームを用いたＦＭ−ＣＷマルチビームレーダ装置に適用した場合を中心に実施例を示しながら説明してきたが、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、例えばパルスレーダ装置や前記したスキャンビームレーダ装置に於いても同様に適用可能なものである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、レーダビームを送信信号として放射するビーム送信手段と、被検出物体からの反射信号を受信するビーム受信手段と、送受信信号から被検出物体の位置を検出する処理装置とを有し、車両に搭載して使用されるレーダ装置に於いて、処理装置は送信信号と受信反射信号とを用いて周波数変換処理を行うことにより被検出物体の位置を検出するように構成され、処理装置により受信反射信号を周波数変換処理して得られた受信スペクトル信号のうち、予め設定された所定の強度レベル以下の低強度スペクトル信号を路面からの反射信号として分別する信号分別手段と、信号分別手段により分別された任意の一の時刻に於ける低強度スペクトル信号と、信号分別手段により分別された他の時刻に於ける他の低強度スペクトル信号との相関値を計算する相関計算手段と、相関計算手段により計算された相関値に基づいてビーム送信手段若しくはビーム受信手段の異常を判断する異常判断手段とを備える。
【００６６】
上記構成によれば、相関計算手段により任意の一の時刻に於ける低強度スペクトル信号と、他の時刻に於ける低強度スペクトル信号との相関値を計算し、この計算された相関値に基づいてビーム送信手段若しくはビーム受信手段の異常を判断する。従って、車両を特殊な測定環境に運搬設置して感度測定を行うことなく、また通常レーダ装置の標的となる被検出物体の有無等の道路環境によらず、走行中にレーダ装置の異常を検出して判断することができる。
【００７０】
上記構成によれば、相関計算手段は微小時間内で低強度スペクトル信号間の相関値を算出し、異常判断手段はこれらの間の相関関係が低い場合にレーダ装置に異常があると判断する。従ってメモリー内に多くのデータを保存し比較することなく任意の路面状況に於いてレーダ装置の送受信感度が正常か否かを判断することができる。
【００７１】
なお、車両の移動速度を検出する車速検出手段を有し、路面反射解析手段には相関値を計算する２つの低強度スペクトル信号について、それぞれのサンプリング時の自車速により生じるドップラーシフト量を計算するドップラ計算手段をさらに有してレーダ装置を構成し、相関計算手段はこれ等のドップラシフト量を加味して相関値を計算することが望ましい。
【００７２】
上記構成によれば、低強度スペクトル信号を検出する２点間で自車速が変化した場合であってもこれを補正することができ、相関値の誤差を補正処理して正確な判断を行うことができる。
【００７３】
また、ミリ波帯のＦＭ−ＣＷレーダ装置に於いては、路面反射解析手段には車速手段により検出される車両の移動速度から、ＦＭ変調された送信信号の周波数上昇区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量と、送信信号の周波数下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量とを算出するドップラ計算手段をさらに有してレーダ装置を構成し、相関計算手段は周波数上昇区間で検出される低強度スペクトル信号と、周波数下降区間で検出される低強度スペクトル信号と、ドップラ算出手段によって算出されるそれぞれのドップラシフト量とから、周波数上昇区間と周波数下降区間との低強度スペクトル信号の相関値を計算するすることが好ましい。
【００７４】
上記構成のレーダ装置によれば、ドップラ計算手段は車速手段によって検出される自車速から、周波数上昇区間及び周波数下降区間に於ける受信スペクトル信号のドップラシフト量を算出し、相関計算手段は相関関係を算出するときに周波数の上昇区間と下降区間の各々のドップラシフト量を補正して相関値を算出する。従って、検出する２点間でＦＭ波の周波数が上昇若しくは下降し、または自車速が変化した場合であっても相関値を補正処理して正確な判断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーダ装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るレーダ装置の他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＷ−ＦＭレーダ装置に於いて、停止時若しくは低速走行時に観測される送受信波の関係を説明するグラフである。
【図４】上記図３に於ける時刻ｔ1及び時刻ｔ2での送受信波をフーリエ変換して得たパワースペクトルである。
【図５】ＣＷ−ＦＭレーダ装置に於いて、高速走行時に観測される送受信波の関係を説明するグラフである。
【図６】上記図５に於ける時刻ｔ1及び時刻ｔ2での送受信波をフーリエ変換して得たパワースペクトルである。
【図７】上記実施形態のレーダ装置に於ける信号処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】上記フローチャートの各ステップでの信号波形を説明する説明図である。このうち図(a)はＦＭ周波数上昇区間で観測されたパワースペクトルを、図(b)はＦＭ周波数下降区間で観測されたパワースペクトルを示し、両図でこれ等のドップラーシフト関係を概念的に示している。
【図９】図８に続き図７に示すフローチャートの各ステップでの信号波形を説明する説明図である。このうち図(a)上記ドップラーシフト補正を行い、さらに低強度スペクトル信号を切り出した状態を示し、図(b)は上記図(a)両者の重なり部分について相関値を計算した結果で、(i)は両者の相関が強い場合、(ii)は両者の相関が弱い場合を示している。
【図１０】本発明に係るレーダ装置全体の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１  レーダ装置
１０ａ〜１０ｄ  アンテナ（送信手段及び受信手段）
２０  ＦＭ波発生回路
３０  送信部（ビーム送信手段）
４０  受信部（ビーム受信手段）
５０  検出・制御部（処理装置）
５１  処理装置（ＣＰＵ）
５１ａ  信号分別回路（信号分別手段）
５１ｂ  路面反射解析回路（路面反射解析手段）
５１ｃ  異常判断回路（異常判断手段）
５８  車速検出手段
５１０  相関計算回路（相関計算手段）
５１５  ドップラー計算回路（ドップラー計算手段）
Ｔxn  送信回路（ビーム送信手段）
Ｒxn  受信回路（ビーム受信手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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