(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度範囲を往復して回動する回動部が、第１の回動方向には第１の速度パターンで、第２の回動方向には第２の速度パターンで回動するときに、単位角度ごとのパルス信号が角度信号として入力される信号処理装置であって、
前記入力される角度信号の信号パターンが、第１、第２の信号パターンのうち第１の信号パターンにより近いときには前記第１の回動方向、第２の信号パターンにより近いときには前記第２の回動方向と判定する回動方向判定手段と、
前記第１または第２の信号パターンの切り替わりから、前記第１または第２の回動方向の反転を検出する反転検出手段と、
前記判定された回動方向と前記反転後の前記角度信号のパルス数とから、前記角度範囲における前記回動部の回動角度を検出する回動角度検出手段とを有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記入力される角度信号の信号パターンが前記第１の信号パターンにより近いときには当該入力される角度信号のパルス間隔が第１の変化量で増大または減少し、前記第２の信号パターンにより近いときには当該入力される角度信号のパルス間隔が前記第１の変化量より大きい第２の変化量で増大または減少することを特徴とする信号処理装置。  
【請求項３】
請求項１または２において、
前記入力される角度信号の信号パターンと前記第１、第２の信号パターンとの差がいずれも所定量より大きいときに、前記回動部の回動動作の異常を検出する回動動作異常検出手段をさらに有することを特徴とする信号処理装置。  
【請求項４】
請求項１または２において、
前記入力される角度信号のパルス間隔と、過去に入力された当該角度信号のパルス間隔から予測されるパルス間隔との差が所定量より大きいときに、前記回動部の回動動作の異常を検出する回動動作異常検出手段をさらに有することを特徴とする信号処理装置。  
【請求項５】
請求項４において、
前記回動動作異常検出手段は、前記入力される角度信号のパルス間隔と前記予測されるパルス間隔との差が所定量より大きい回数が基準回数を超えるときに、前記回動部の回動動作の異常を検出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された信号処理装置を有するレーダ装置であって、
前記回動部は物体により反射されたレーダ信号を受信するアンテナであり、
前記信号処理装置は、前記アンテナが前記レーダ信号を受信するときの前記回動角度を検出し、当該検出した回動角度に基づき前記物体が位置する方位角を検出することを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の角度範囲を往復して回動する回動部の回動角度を検出する信号処理装置に関し、特に、前記回動部の単位角度の回動ごとに入力される角度信号を用いて前記回動角度を検出する信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両周囲の障害物等の物体を認識する車載用レーダ装置が普及している。かかるレーダ装置のスキャン方式として、メカニカルスキャン式が知られており、その一例が特許文献１に記載されている。メカニカルスキャン式では、レーダ装置は、アンテナを機械的に回動させることでその指向方向を順次変化させ、アンテナの指向方向に対しビーム幅の狭いレーダ信号を送信して所定の角度範囲をスキャンする。
【０００３】
図１は、メカニカルスキャン式レーダ装置によるスキャン動作を説明する図である。図１では、水平面におけるレーダ装置１０の動作が示される。レーダ装置１０は、アンテナ１２を左右方向に回動させることで、その指向方向Ｄｒを正面方向Ｆ（０度）から±α度の角度範囲で順次変化させる。この回動動作は、回動軌跡の端部、つまり指向方向が±α度の位置で反転され、角度範囲２αを往復するように繰返される。なお、以下では、アンテナ１２の回動角度は、その指向方向に対応するものとする。そして、アンテナ１２の回動が時計回り（回動角度-α度〜＋α度）を右方向Ｒｗ、反時計回り（回動角度＋α度〜-α度）を左方向Ｌｗとする。
【０００４】
レーダ装置１０は、アンテナ１２を回動させながら、その指向方向Ｄｒに対しビーム幅の狭いレーダ信号Ｓ１を送信する。レーダ信号Ｓ１が送信された方向に物体Ｔが存在すると、レーダ信号Ｓ１はこれにより反射されて、アンテナ１２に受信される。よって、レーダ信号Ｓ１を受信したときのアンテナ１２の回動角度θを検出することにより、物体Ｔが位置する方位の角度が求められる。
【０００５】
かかるメカニカルスキャン式のレーダ装置１０では、アンテナ１２の回動角度を検出する手段として、ロータリエンコーダが用いられる。
【０００６】
図２は、ロータリエンコーダの構成を説明する図である。ロータリエンコーダ３２は、アンテナ１２に付随して回動するロータ３３と、発光素子と受光素子とからなる２つの光学センサ３４ａ、３４ｂを有する。各光学センサには、ロータ３３を介して発光素子と受光素子とがそれぞれ対向する位置に備えられる。ロータ３３には、アンテナ１２が回動する所定の単位角度（例えば１度）に対応して、等間隔にスリット３３ｓが設けられる。
【０００７】
アンテナ１２の回動に併せてロータ３３が回動すると、光学センサ３４ａ、３４ｂの光路をスリット３３ｓが通過する。このとき、光学センサ３４ａ、３４ｂのそれぞれからは、スリット３３ｓの通過に同期して立ち上がる単位角度ごとのパルス信号、つまり角度信号Ｓｄ＿ａ、Ｓｄ＿ｂが出力される。ここで、１つの光学センサを１チャネルとすると、ロータリエンコーダ３２からは、２チャネルの角度信号Ｓｄ＿ａ、Ｓｄ＿ｂが出力される。
【０００８】
ここで、アンテナ１２が左方向Ｌｗに回動するときは光学センサ３４ｂの光路を先に、右方向Ｒｗに回動するときは光学センサ３４ａの光路を先にスリット３３ｓが通過するので、アンテナ１２の回動方向に応じて、角度信号Ｓｄ＿ａ、Ｓｄ＿ｂの立ち上がりに時間差が生じる。よって、スリット３３ｓの大きさに対する光学センサ３４ａ、３４ｂ間の間隔を、先に立ち上がる角度信号と後に立ち上がる角度信号との位相が１／４波長ずれるような間隔にしておくと、回動方向が左方向Ｌｗのときは角度信号Ｓｄ＿ｂの方が１／４波長位相が進んだ状態となり、右方向Ｒｗのときは角度信号Ｓｄ＿ａの方が１／４波長位相が進んだ状態となる。
【０００９】
レーダ装置１０では、かかる角度信号Ｓｄ＿ａ、Ｓｄ＿ｂを逐次マイクロコンピュータで構成される信号処理装置１４により処理し、その位相のずれ方から、まずアンテナ１２の回動方向が左方向Ｌｗか右方向Ｒｗかを判定する。そして、両角度信号の位相のずれ方が逆転するときが、回動方向の反転時期として検出される。さらに、回動方向の反転から反転までの間に入力される角度信号のパルス数はスリット３３ｓの数に対応して予め定まっているので、判定した回動方向と、反転時期から入力される角度信号数とから、アンテナ１２の回動角度が求められる。
【特許文献１】特開２０００−３３８２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、車載用のレーダ装置では、低コスト化の要請から部品点数の減少が求められる。その点、上記ロータリエンコーダ３２は、２つの光学センサを用いて２チャネルの角度信号Ｓｄ＿ａ、Ｓｄ＿ｂを出力するように構成されている。そこで、本発明者は、光学センサの数を１つとすることで部品点数削減の余地があるということに着目し、本発明に至った。
【００１１】
しかしながら、角度信号を１チャネル化すると、２チャネルの角度信号間の位相差という情報が利用できないので、上記のような回動角度の検出が行えなくなる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、１チャネルの角度信号からアンテナの回動角度を検出できる信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面における信号処理装置は、所定の角度範囲を往復して回動する回動部が、第１の回動方向には第１の速度パターンで、第２の回動方向には第２の速度パターンで回動するときに、単位角度ごとのパルス信号が角度信号として入力される信号処理装置であって、前記入力される角度信号の信号パターンが、第１、第２の信号パターンのうち第１の信号パターンにより近いときには前記第１の回動方向、第２の信号パターンにより近いときには前記第２の回動方向と判定する回動方向判定手段と、前記第１または第２の信号パターンの切り替わりから、前記第１または第２の回動方向の反転を検出する反転検出手段と、前記判定された回動方向と前記反転後の前記角度信号のパルス数とから、前記角度範囲における前記回動部の回動角度を検出する回動角度検出手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記側面によれば、前記入力される角度信号の信号パターンが第１、第２の信号パターンのうち第１の信号パターンにより近いときには前記第１の回動方向、第２の信号パターンにより近いときには前記第２の回動方向と判定することで回動方向が検出でき、さらに、前記第１または第２の信号パターンの切り替わりから、前記第１または第２の回動方向の反転が検出でき、そして、前記判定された回動方向と前記反転後の前記角度信号のパルス数とから、前記角度範囲における前記回動部の回動角度が検出できるので、１チャネルの角度信号からでも、回動部の回動角度が検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１６】
図３は、本実施形態におけるレーダ装置の構成例を説明する図である。レーダ装置１０は、アンテナ１２を回動させるメカニカルスキャン式のレーダ装置である。
【００１７】
レーダ装置１０では、変調信号生成部１６が信号処理装置１４からの指示に応答して周波数変調信号Ｓｍを生成し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１８が周波数変調信号に従った周波数のレーダ信号Ｓｔを出力する。このレーダ信号は、分配器２０により電力分配され、その一部がアンテナ１２に設けられた送信アンテナ素子１２Ｔから送出される。
【００１８】
このとき、アンテナ１２は、駆動回路２８からの駆動信号Ｓｃ２に応答して回転するモータ３０の回転力により、所定の角度範囲を往復して回動する。これにより、アンテナ１２の指向方向は順次変化する。ここでは、アンテナ１２が「回動部」に対応する。そして、ロータリエンコーダ３２は、アンテナ１２が回動する単位角度（例えば１度）に対応したパルス信号を角度信号Ｓｄとして出力し、この角度信号Ｓｄは信号処理装置１４に入力される。なお、本実施形態では、ロータリエンコーダ３２は、１つの光学センサから１チャネルの角度信号Ｓｄを出力する。
【００１９】
送信信号Ｓｔが送信された方向に物体が存在すると、送信信号Ｓｔは物体により反射される。そして、反射された送信信号Ｓｔは、アンテナ１２に設けられた受信アンテナ素子１２Ｒにより、受信信号Ｓｒとして受信される。そして、受信信号Ｓｒはミキサ２２にて、電力分配された送信信号Ｓｔの一部と混合される。その結果、ミキサ２２からは送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒの周波数差信号Ｓｂが出力される。そして、周波数差信号Ｓｂは、Ａ／Ｄ変換器２４でサンプリングされデジタルデータに変換され、信号処理装置１４に入力される。
【００２０】
信号処理装置１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する各種処理プログラムや制御プログラム、または各種処理に必要なデータが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが動作するときに各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する周知のマイクロコンピュータと、周波数差信号Ｓｂのサンプリングデータに対し高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理を実行するためのＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算処理装置とにより構成される。よって、回動方向判定手段１４ａ、反転検出手段１４ｂ、回動角度検出手段１４ｃ、及び回動動作異常検出手段１４ｄは、それぞれの処理手順を記述したプログラムに従って動作するマイクロコンピュータまたはＤＳＰにより実現される。
【００２１】
まず、信号処理装置１４は、送信信号の１変調周期ごとにアンテナ１２が単位角度を回動するようなタイミング信号Ｓｃ１を生成して、これを駆動回路２８に出力する。すると、駆動回路２８はかかるタイミング信号Ｓｃ１に応答してモータ３０に駆動信号Ｓｃ２を出力する。
【００２２】
また、信号処理装置１４は、図４に示す手順に従って角度信号Ｓｄを処理し、アンテナ１２の回動角度を検出する。図４の手順は、角度信号Ｓｄが１パルス入力されるごとに実行される。すなわち、信号処理装置１４は、アンテナの回動方向を判定する回動方向判定処理（Ｓ２）と、回動方向の反転を検出する反転検出処理（Ｓ４）と、反転を検出した後の回動方向と角度信号Ｓｄのパルス数とに基づき、アンテナの回動角度を検出する回動角度検出処理（Ｓ６）を実行する。
【００２３】
また、信号処理装置１４は、後に詳述するが、回動方向判定処理においてアンテナ１２の回動動作の異常を検出する回動動作異常検出処理を実行し、異常を検出したときには、その回復を図るためのフェールセーフ処理を行う。
【００２４】
そして、信号処理装置１４は、アンテナ１２の回動角度ごとに、Ａ／Ｄ変換器２４を介して入力される周波数差信号ＳｂをＦＦＴ処理する。すると、アンテナ１２の回動角度方向において周波数差信号Ｓｂの強度分布が形成され、そのピークの位置が、物体が位置する方位角として検出される。また、ピークに対応して周波数差信号Ｓｂの周波数、すなわち、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒの周波数差が検出される。ここで、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒの周波数差は、物体との相対距離をレーダ信号が往復するのに要した時間的遅延と、物体との相対速度に応じたドップラ周波数が反映されている。よって、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒの周波数差からは、物体の相対距離と相対速度が算出される。
【００２５】
図５は、レーダ装置１０の使用状況を説明する図である。上述のように構成されたレーダ装置１０は、車両１００の前部バンパー部分やフロントグリル内に搭載され、車両１００のバンパー前面やフロントグリルに設けられるレドームを透過してレーダ信号を送受信することで、車両１００前方（矢印Ｆ）における先行車両や障害物といった物体が位置する方位角や、物体との相対速度、相対距離を検出する。
【００２６】
そして、こうした物体情報は、車両１００の挙動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００に出力される。車両ＥＣＵ２００は、物体情報に基づいて、車両１００のスロットル、ブレーキといったアクチュエータを制御して先行車両に追従走行するように車両の速度を加減する追従走行制御を行う。また、車両ＥＣＵ２００は、先行車両や障害物との距離が一定以上接近し衝突の蓋然性が大きくなるような場合に、運転者への通知を出力したり、エアバッグなどの安全装置を作動させたりする衝突対応制御を行う。
【００２７】
なお、図５に示す使用状況は一例であり、レーダ装置１０は、車両１００の側部に搭載されて側方を監視するためのレーダ装置として、あるいは、車両１００の後部に搭載されて後方を監視するためのレーダ装置として用いることもできる。
【００２８】
図６は、本実施形態におけるロータリエンコーダ３２の構成について説明する図である。ロータリエンコーダ３２は、ロータ３３を介して互いに対向して設けられた１対の発光素子と受光素子とからなる光学センサ３４を有する。ロータリエンコーダ３２からは、ロータ３３が右方向Ｒｗまたは左方向Ｌｗに回動するときにロータ３３のスリット３３ｓが光学センサ３４の光路を通過するごとにパルスが立ち上がる、角度信号Ｓｄが出力される。つまり、ロータリエンコーダ３２からは、光学センサ３４に対応して１チャネルの角度信号Ｓｄが出力され、その角度信号Ｓｄの立ち上がりはアンテナ１２の回動の単位角度に対応する。そして、この角度信号Ｓｄは信号処理装置１４に入力される。
【００２９】
本実施形態では、従来技術で２チャネルの角度信号の位相差を用いた代わりに、アンテナ１２の回動速度パターンが左方向Ｌｗと右方向Ｒｗで異なることを利用する。
【００３０】
図７は、アンテナ１２の回動機構を説明する図である。図７（１）〜（４）に示すように、アンテナ１２は回動軸１２ａから一方の端部寄りに設けられた連結部１３ａによりクランク３１ａの一端と回動自在に連結される。クランク３１ａの他端はクランク３１ｂの一端と連結部１３ｂで回動自在に連結され、クランク３１ｂの他端はモータ３０の回転軸３０ａに固定される。
【００３１】
まず、図７（１）は、回動角度α度の状態を示す。モータ３０の回転軸３０ａが右方向に回転するのに伴いクランク３１ｂも同方向に回転するので、連結部１３ｂの位置はモータ３０の回転軸３０ａの周囲を右回り（矢印Ｍ１）に回転する。すると、この回転運動がクランク３１ａを介してアンテナ１２に伝えられ、連結部１３ａの位置が回動軸１２ａを中心として回動する。これにより、アンテナ１２はその回動軸１２ａを中心として左方向Ｌｗに回動し、図７（２）の状態に至る。
【００３２】
図７（２）は、回動角度０度の状態を示す。ここでも、モータ３０は同方向に回転を続けるので、連結部１３ｂは右回り（矢印Ｍ１）に回転する。これにより、アンテナ１２は左方向Ｌｗに回動し、図７（３）の状態に至る。
【００３３】
図７（３）は、回動角度-α度の状態を示す。ここでも、モータ３０は同方向に回転を続けるので、連結部１３ｂは右回り（矢印Ｍ１）に回転する。すると、連結部１３ａの位置は図７（１）、（２）とは逆方向に回動する。よって、アンテナ１２は左方向Ｌｗの回動から右方向Ｒｗへの回動に反転し、図７（４）の状態に至る。
【００３４】
図７（４）は、回動角度０度の状態を示す。ここでも、モータ３０は同方向に回転を続けるので、連結部１３ｂは右回り（矢印Ｍ１）に回転する。これにより、アンテナ１２は右方向Ｒｗに回動し、図７（１）の状態に至る。
【００３５】
すると、図７（１）では、アンテナ１２の回動方向は右方向Ｒｗから左方向Ｌｗに反転する。このように、アンテナ１２は図７（１）→（２）→（３）→（４）→（１）…の状態を繰返す。
【００３６】
このように、モータ３０の一方向への等速回転運動が上記のようなクランク機構によりアンテナ１２の回動運動に変換される。そのとき、アンテナ１２が左方向Ｌｗに回動するときと右方向Ｒｗに回動するときとではクランク３１ａ、３１ｂに対する負荷のかかり方が異なるので、回動方向により異なる回動速度パターンでアンテナ１２の回動動作が制御される。なお、一方向にのみ等速で回転するステッピングモータをモータ３０として用いることで、両方向に回転可能なモータを用いる場合よりもレーダ装置１０の製造コストを下げることができる。
【００３７】
本実施形態では、アンテナ１２の回動速度パターンは、角度信号Ｓｄの信号パターンにより把握される。
【００３８】
図８は、アンテナ１２の回動速度パターンについて説明する図である。図８には、横軸に時間、縦軸にアンテナ１２の回動角度を示したときの、右方向の回動速度パターンＣＲと、左方向の回動速度パターンＣＬが示される。すると、通常のサインカーブＳＮを基準としたとき、右方向の回動速度パターンＣＲの方が、左方向の回動速度パターンＣＬより、サインカーブＳＮより大きく乖離している（ΔＣＲ＞ΔＣＬ）。すなわち、右方向のときの回動角度-α度から０度までの加速度と、０度から＋α度までの減速度は、それぞれ、左方向のときの回動角度＋α度から０度までの加速度と、０度から-α度までの減速度より大きい。
【００３９】
そして、かかる回動速度パターンは、角度信号Ｓｄの信号パターンとして把握できる。
【００４０】
図９は、角度信号Ｓｄの信号パターンについて説明する図である。ここでは、角度信号Ｓｄの信号パターンは、パルス間隔の変化量をいう。すると、パルス間隔は、単位角度あたりの回動時間に対応するので、回動速度が減速するときには図９（Ａ）に示すようにパルス間隔ΔＰｎは減速度に応じて増大し、回動速度が加速するときには図９（Ｂ）に示すようにパルス間隔ΔＰｎは加速度に応じて減少する。なお、図９（Ｃ）に示すように、パルス間隔ΔＰｎが増大から減少に転じるとき、つまり、回動速度が減速から（一瞬停止して）加速に転ずるときが、回動方向の反転に対応する。
【００４１】
図９（Ｄ）は、横軸にパルス数、縦軸に角度信号Ｓｄのパルス間隔を示したときの、右方向の信号パターンＰＲと、左方向の信号パターンＰＬが示される。ここで、パルス数は、右方向は回動角度-α度のときから、左方向は回動角度＋αのときからカウントされるとする。すると、図８で示した回動速度パターンに対応して、右方向のときの回動角度-α度から０度までの各パルスに対応するパルス間隔の減少量と、０度から＋α度までの各パルスに対応するパルス間隔の増加量は、それぞれ、左方向のときの回動角度＋α度から０度までの各パルスに対応するパルス間隔の減少量と、０度から-α度までの各パルスに対応するパルス間隔の増加量より大きい。すなわち、同じ回動角度（ｎ度〜（ｎ＋１）度）に対応するパルス間隔の変化量をみると、右方向の変化量ΔＰＲの方が、左方向での変化量ΔＰＬより大きい。
【００４２】
本実施形態では、上述のような回動方向ごとの信号パターンのデータを、信号処理装置１４のＲＯＭに予め格納する。そして、ロータリエンコーダ３２から入力される角度信号Ｓｄのパルス間隔の変化量を信号パターンとして検出し、これを格納された信号パターンと照合して、マッチした信号パターンに対応する回動方向を、アンテナ１２の回動方向として判定する。そうすることで、１チャネルの角度信号Ｓｄから、アンテナの回動方向が判定される。なお、ＲＯＭに格納される信号パターンは、反転からの経過時間、またはパルス数ごとのパルス間隔といった離散値のマップデータであってもよいし、これらのパラメータからパルス間隔を算出するためのアルゴリズムであってもよい。
【００４３】
図１０は、信号処理装置１４による回動方向判定手順を詳述するフローチャート図である。図４で示した手順Ｓ２のサブルーチンに対応する。信号処理装置１４は、角度信号Ｓｄの１パルスが入力されるごとに、パルス間隔の増加量または減少量の変化を信号パターンとして検出し（Ｓ１０）、パルス間隔の減少が増加に転ずるとき（Ｓ１２のＹＥＳ）、つまり、アンテナ１２の回動速度が回動軌跡の中心において極大となるときに、入力された角度信号Ｓｄの信号パターンとＲＯＭに格納された左方向の信号パターンとを比較し（Ｓ１４）、続いて、入力された角度信号Ｓｄの信号パターンとＲＯＭに格納された右方向の信号パターンとを比較する（Ｓ１６）。ここでは、回動軌跡の中心部の時点で信号パターンの比較を行うことで、信号パターンとしてはパルス間隔の減少量のみの比較を行えばよく、処理負荷を軽減できる。なお、パルス間隔の減少が増加に転ずるときに信号パターンの比較を行う手順としてもよい。その場合は、パルス間隔の増加量のみの比較を行うことで、処理負荷を軽減できる。
【００４４】
そして、信号処理装置１４は、後に詳述する手順で回動動作の異常判定処理を行い（Ｓ１８）、検出された信号パターンと格納された左方向の信号パターンとの差が、格納された右方向の信号パターンとの差より大きいとき（Ｓ２０のＹＥＳ）、つまり、検出された信号パターンが格納された右方向の信号パターンにより近似するときは、アンテナ１２の回動方向を右方向と判定する（Ｓ２２）。
【００４５】
手順Ｓ２０でＮＯの場合において、検出された信号パターンと格納された右方向の信号パターンとの差が、格納された左方向の信号パターンとの差より大きいとき（Ｓ２４のＹＥＳ）、つまり、検出された信号パターンが格納された左方向の信号パターンにより近似するときは、アンテナ１２の回動方向を左方向と判定する（Ｓ２６）。
【００４６】
さらに、手順Ｓ２４でＮＯの場合、すなわち、検出された信号パターンと格納された右方向の信号パターンとの差が、格納された左方向の信号パターンとの差と等しいときは、次に手順Ｓ１２で回動軌跡の中心部に対応する信号パターンが検出されるまで、アンテナ１２の回動方向の判定を保留する（Ｓ２８）。
【００４７】
図１１は、信号処理装置１４による反転検出手順を詳述するフローチャート図である。図４で示した手順Ｓ４のサブルーチンに対応する。信号処理装置１４は、入力される角度信号Ｓｄのパルス数をカウントしてカウント値をＲＡＭに格納する（Ｓ４０）。
【００４８】
ここで、反転から反転までに入力される角度信号Ｓｄのパルス数はスリット３３ｓの数に規定されて予め定まっているので、信号処理装置１４は手順Ｓ４２において、かかる角度信号Ｓｄのパルス数を基準値として、前回の反転時からの角度信号Ｓｄのパルス数が基準値に達したか否かを確認する。これは、後述する回動動作の異常が生じたときに信号パターンの切り替わりが一時的に生じる場合を考慮し、パルス数を条件とすることで反転検出の信頼性を確保するためである。
【００４９】
そして、さらに、角度信号Ｓｄのパルス数のカウント値が基準値以上の場合であって、かつ、図１０の手順で判定した回動方向が、過去の判定結果から変化したときには（Ｓ４２のＹＥＳ）、回動方向の反転を検出する（Ｓ４４）。ここにおいて、図４で示した全体の手順が角度信号Ｓｄの１パルスごとに実行され、そのサブルーチンである図１０の手順Ｓ１２では角度信号Ｓｄのパルス間隔が減少から増大に転じるときに回動方向を判定する。よって、図１１の手順Ｓ４４における反転の検出は、過去にさかのぼって、角度信号Ｓｄのパルス数が基準値に達した時点を反転時と特定することを意味する。
【００５０】
なお、上記手順Ｓ４２において、過去の判定結果からの回動方向の変化の代わりに、パルス間隔が極大値を示すとき、つまり、回動速度が減少から増加に転ずるときを、反転の条件として判断するような手順としてもよい。
【００５１】
図１２は、信号処理装置１４による回動角度検出手順を詳述するフローチャート図である。図４で示した手順Ｓ６のサブルーチンに対応する。信号処理装置１４は、図１１の手順Ｓ４０でカウントした最新の角度信号Ｓｄのパルス数のカウント値と、手順Ｓ４４で反転を検出したときの角度信号Ｓｄのパルス数のカウント値との差を用いて、現在の回動方向において反転時からの角度信号Ｓｄのパルス数を求めることで、その角度信号Ｓｄのパルス数に応じたアンテナ１２の回動角度を算出する（Ｓ５０）。ここで、アンテナ１２が回動する角度範囲において入力される角度信号Ｓｄのパルス数は、スリット３３ｓの数に規定されて予め定まっており、１パルスは単位角度（ここでは１度）に対応する。よって、直前の反転が検出された後のパルス数に応じた回動角度を、回動端から判定された回動方向にずらすことにより、アンテナ１２の回動角度が求められる。
【００５２】
図１３は、信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出する手順を説明するフローチャート図である。図１３の手順は、図１０の手順Ｓ１８のサブルーチンに対応する。
【００５３】
信号処理装置１４は、検出された角度信号Ｓｄの信号パターンと、格納された左方向の信号パターンとの差が予め定めた所定量の許容範囲を超えており（Ｓ６０のＹＥＳ）、さらに、格納された右方向の信号パターンとの差が予め定めた許容範囲を超えているとき（Ｓ６２のＹＥＳ）、つまり、検出された角度信号Ｓｄの信号パターンが格納された左右方向いずれの信号パターンとも異なるときに、アンテナ１２の回動動作異常と判定する（Ｓ６４）。ここで、アンテナ１２の回動動作異常は、ステッピングモータのいわゆる脱調現象によりモータ３０が空転するなどして、アンテナ１２が所期の回動速度パターンで回動動作していない場合、つまり、回動と停止を断続的に繰返したり、一定時間停止したりする場合をいう。かかる場合には、回動速度パターンは所期のパターンから乖離するので、角度信号間隔の信号パターンが、許容範囲内を逸脱してしまう。よって、上記の処理により、アンテナ１２の回動動作異常が判定される。
【００５４】
そして、かかる場合には、信号処理装置１４は、アンテナの回動動作を再始動させることでその回復を図るフェールセーフ処理を行う（Ｓ６６）。なお、手順Ｓ６０、Ｓ６２において、いずれかの差が許容範囲以内のときは、アンテナ１２の回動動作は正常と判定し（Ｓ６８）、図１４の手順を終了して、図１０において手順Ｓ２０に進む。
【００５５】
このように、本実施形態では、信号処理装置１４は、１チャネルの角度信号の信号パターンを用いて、アンテナ１２の回動動作異常を判定することができる。
【００５６】
なお、上記の手順Ｓ６０、Ｓ６２における許容範囲は、レーダ装置の製造誤差により異なる場合がある。かかる場合に、一律に定めた許容範囲を用いると、誤判定を招くおそれがある。よって、工場出荷時の検査工程において、個体ごとにかかる許容範囲を設定し、これを書き換え可能な不揮発性メモリで構成されるＲＯＭに格納することが可能である。そうすることにより、かかる誤判定を防止できる。
【００５７】
図１４は、信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出する別の手順を説明するフローチャート図である。図１４の手順は、図１０の手順Ｓ１８のサブルーチンに対応し、図１３で示した手順の代わりに実行される。
【００５８】
信号処理装置１４は、角度信号Ｓｄの過去のパルス間隔データを用いて、新たに入力されるパルスの間隔を予測する（Ｓ７０）。ここで、予測方法は例えば２次近似が用いられる。このとき、アンテナ１２の回動動作が正常であり、回動速度パターンが所期のパターンと一致していれば、角度信号Ｓｄのパルス間隔は所期の信号パターンで変化する。このことを利用し、予測されたパルス間隔と実際に検出されたパルス間隔の差が予め定めた許容範囲を超えるときは（Ｓ７２のＹＥＳ）、アンテナ１２の回動動作異常と判定して（Ｓ７４）、その回復を図るフェールセーフ処理を行う（Ｓ７６）。一方、予測されたパルス間隔と実際に検出されたパルス間隔の差が許容範囲以内のときは（Ｓ７２のＮＯ）、動作は正常と判定して（Ｓ７８）、処理を終了する。
【００５９】
なお、図１４で示した手順を図１０の手順Ｓ１８のサブルーチンとして実行する場合は、図１０において手順Ｓ１８が実行される時期は、手順Ｓ１４、Ｓ１６の、前であってもよい。
【００６０】
図１５は、信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出するさらに異なる手順を説明するフローチャート図である。図１５の手順は、図１４の手順の変形例である。この変形例では、信号処理装置１４は、手順Ｓ７４で回動動作異常と判断した後に、動作異常を判断した回数をカウントし（Ｓ７５）、その回数が例えば３回以上のときは（Ｓ７５ａのＹＥＳ）、手順Ｓ７６でフェールセーフ処理を実行する。
【００６１】
ここでは、回動方向が反転する場合に、角度信号Ｓｄのパルス間隔の増減パターンが一時的に反転する場合を考慮している。すなわち、回動方向が反転するときは、回動速度は徐々に減速し、一時停止した後に、加速に転じる。よって、通常は、図１６（Ａ）に示すように、経過時間（横軸）におけるパルス間隔時間は徐々に増大し（ΔＰｎ＜ΔＰｎ＋１＜ΔＰｎ+２）、反転時に対応するパルス信号Ｐｈの波長は停止時間の分長くなる。そして、反転した後に、徐々に減少する（ΔＰｎ+３＞ΔＰｎ+４＞ΔＰｎ+５…）。
【００６２】
しかし、スリット３３ｓがオーバーランしたときに反転が生じ、その直後にオーバーランしたパルスが入力されると、図１６（Ｂ）に示すようにように、そのときのパルス間隔は急激に減少した後（ΔＰｎ+２＞ΔＰｎ+３）急激に増加し（ΔＰｎ+３＜ΔＰｎ+４）、その後減少に転じる（ΔＰｎ+４＞ΔＰｎ+５＞ΔＰｎ+６…）。つまり、増減パターンの不連続、すなわち増加区間（〜ΔＰｎ＋４）における増加から減少への不連続（ΔＰｎ+２〜ΔＰｎ+３）と、減少から増加への不連続（ΔＰｎ+３〜ΔＰｎ+４）が２回生じる。かかる場合は、正常な回動動作であるが、図１４の手順ではこれを動作異常と誤判定してしまうおそれがある。その点、図１５に示す変形例の手順は、かかる誤判定を回避することができる。しかし、図１６（Ｃ）に示すようにように、増減パターンの不連続が３回以上のとき、つまり、増加から減少への不連続（ΔＰｎ+２〜ΔＰｎ+３）と、減少から増加への不連続（ΔＰｎ+３〜ΔＰｎ+４）と、増加から減少への不連続（ΔＰｎ+５〜ΔＰｎ+６）とが生じる場合は、脱調減少により回動動作が異常を来たしていると判断する。
【００６３】
なお、上述では、クランク機構により回動方向で異なる回動速度パターンに制御されるアンテナ１２を例として説明した。しかしながら、上述以外の機構により制御される場合であっても、アンテナの速度パターンが左右方向で異なる場合に、本実施形態は適用できる。また、左右の回動速度パターンの差は、上述の例に限られず、左右が逆であってもよい。また、回動速度パターンは、回動速度の加速度または減速度に限られない。例えば、等速で回動するアンテナにおいて、その速度が左右で異なる場合には、本実施形態が適用できる。
【００６４】
また、本実施形態の信号処理装置は、車載用のレーダ装置だけでなく、他の用途のスキャン式レーダ装置に適用できる。さらに、レーダアンテナでなくても、所定角度範囲を往復して回動する回動部の回動角度を検出する方法として、本実施形態は適用できる。
【００６５】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、１チャネルの角度信号からでも回動部（アンテナ１２）の回動角度を検出できる。よって、部品点数の削減ができ、製造コスト低下を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】メカニカルスキャン式レーダ装置によるスキャン動作を説明する図である。
【図２】ロータリエンコーダの構成を説明する図である。
【図３】本実施形態におけるレーダ装置の構成例を説明する図である。
【図４】信号処理装置１４による回動角度検出処理の手順を示すフローチャート図である。
【図５】レーダ装置１０の使用状況を説明する図である。
【図６】本実施形態においてロータリエンコーダ３２の構成について説明する図である。
【図７】アンテナ１２の回動機構を説明する図である。
【図８】アンテナ１２の回動速度パターンについて説明する図である。
【図９】角度信号Ｓｄの信号パターンについて説明する図である。
【図１０】信号処理装置１４による回動方向判定手順を詳述するフローチャート図である。
【図１１】信号処理装置１４による反転検出手順を詳述するフローチャート図である。
【図１２】信号処理装置１４による回動角度検出手順を詳述するフローチャート図である。
【図１３】信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出する手順を説明するフローチャート図である。
【図１４】信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出する別の手順を説明するフローチャート図である。
【図１５】信号処理装置１４がアンテナ１２の回動動作異常を検出するさらに異なる手順を説明するフローチャート図である。
【図１６】図１５の手順における角度信号Ｓｄのパルス間隔を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１２：アンテナ、３０：モータ、３２：ロータリエンコーダ、Ｓｄ：角度信号、１４：信号処理装置、１４ａ：回動方向判定手段、１４ｂ：反転検出手段、１４ｃ：回動角度検出手段、１４ｄ：回動動作異常検出手段
【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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【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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