(57)【要約】【課題】故障の自己診断を行い、システムとしての信頼性を高める。【解決手段】パルスレーダ１は、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信波形として受信する。判定部２は、パルスレーダ１が故障していない状態で受信した正常波形と、パルスレーダ１が故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いて、パルスレーダ１が受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出する。そして、判定部２は、算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。【選択図】図１
2009216415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距システムにおいて、
外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された前記送信パルスを受信するパルスレーダと、
前記パルスレーダが故障していない状態で受信した正常波形と、前記パルスレーダが故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いて、前記パルスレーダが受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出し、前記算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う判定部と
を有することを特徴とする測距システム。
【請求項２】
前記判定部は、
前記パルスレーダが受信した前記受信波形の積分平均値に基づいて、前記評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載された測距システム。
【請求項３】
前記判定部は、
前記パルスレーダが受信した前記受信波形が基準値を通過するタイミング間隔に基づいて、前記評価値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載された測距システム。
【請求項４】
前記判定部は、
前記パルスレーダが受信した前記受信波形のピーク時間に基づいて、前記評価値を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された測距システム。
【請求項５】
測距方法において、
外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された前記送信パルスを受信する第１のステップと、
前記パルスレーダが故障していない状態で受信した正常波形と、前記パルスレーダが故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いて、前記第１のステップで前記パルスレーダが受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出する第２のステップと、
前記算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う第３のステップと
を有することを特徴とする測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距システムに係り、特に等価時間サンプリングパルスレーダを用いた故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な等価時間サンプリングパルスレーダ（以下、パルスレーダ）では、送信されたパルス信号が測拒対象となるターゲットで反射し受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離が算出される。例えば、特許文献１には、パルスを広帯域で外部へ送信し、広帯域で受信した受信波形を広帯域のサンプリングパルスでサンプリングするパルスレーダが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなパルスレーダは、例えば、自動車用バックセンサや、駐車支援システム等の測距システムに組み込まれる。しかし、パルスレーダ自体に回路の不良等があった場合、その影響が後段のアプリケーション側にも直接影響してしまいシステム全体としての信頼性が低下する要因となる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、故障の自己診断を行い、システムとしての信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、測距システムを提供する。この測距システムは、パルスレーダと、判定部とを有する。パルスレーダは、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信する。判定部は、パルスレーダが故障していない状態で受信した正常波形と、パルスレーダが故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いて、パルスレーダが受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出する。そして、判定部は、算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。
【０００７】
ここで、第１の発明において、判定部は、パルスレーダが受信した受信波形の積分平均値に基づいて、評価値を算出することが好ましい。また、判定部は、パルスレーダが受信した受信波形が基準値を通過するタイミング間隔に基づいて、評価値を算出してもよい。さらに、判定部は、パルスレーダが受信した受信波形のピーク時間に基づいて、評価値を算出してもよい。
【０００８】
また、第２の発明は、測距方法を提供する。この測距方法は、第１から第３までのステップを有する。第１のステップは、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信する。第２のステップは、パルスレーダが故障していない状態で受信した正常波形と、パルスレーダが故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いて、第１のステップでパルスレーダが受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出する。第３のステップは、算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パルスレーダが受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出し、この算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。これにより、システムとしての信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（測距システム）
図１は、本実施形態に係る測距システム１０の構成図である。なお、本実施形態の測距システム１０は、自動車等の車輌への搭載を想定し、例えばバック走行時における車輌周辺の物体を検出する。測距システム１０は、パルスレーダ１と、判定部２とを有する。
【００１１】
なお、測距システム１０には、距離に応じた警報を行うためのスピーカ（図示せず）も設けられているが、本発明とは直接関係しないため、これ以上の説明を省略する。スピーカに限らず、測距システム１０での結果をドライバーに伝える出力回路があれば足りるので、このような音声ユニットに限定されず、ディスプレイ等の映像ユニットであってもよい。また、バック走行時における車輌周辺の物体を検出するシステムであるため、測距システム１０は、バック走行するためのスイッチ（図示せず）にも接続しており、逐次このスイッチのオン／オフを検出する。
【００１２】
パルスレーダ１は、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信する。パルスレーダ１は、一般的な等価時間サンプリングパルスレーダであり、送信されたパルス信号が測拒対象となるターゲットで反射し受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離が算出する。そのため、パルスレーダ１は、外部へパルスを送信するための送信アンテナ１ａと、外部からパルスを受信するための受信アンテナ１ｂとを主体に構成される。
【００１３】
ターゲットで反射された送信パルスは、等価時間サンプリングすることで時間軸上で伸張された受信波形となる。なお、本実施形態では、１フレーム（１周期分）受信波形を、アナログ／デジタル変換を通して”０”〜”２５５”の実数値２００個のデータとして受信する。本実施形態における１フレームの間隔は２５ｍｓである。
【００１４】
本実施形態において、送信アンテナ１ａおよび受信アンテナ１ｂは、それぞれ別体として設けられているが、本発明は、パルスレーダ１が受送信できれば足りる。そのため、送信アンテナ１ａおよび受信アンテナ１ｂは、一体形成されたアンテナであってもよい。その場合、パルスレーダ１は、送信時のパルスと受信時のパルスとを、時間的ないし周波数的に分離する構成となる。
【００１５】
判定部２は、フェール判定を行う。フェールとは、正常な測距ができない状態をいい、フェール判定とは、正常な測距ができるか否かを判定することをいう。すなわち、判定部２は、パルスレーダ１で受信した受信波形に基づいた正常な測距ができるか否かを判定する。
【００１６】
フェール判定は、パルスレーダ１が故障していない状態で受信した正常波形と、パルスレーダ１が故障している状態で受信した異常波形との相違に基づいて予め設定された評価演算を用いる。正常波形は、出荷前、すなわち測距システム１０の製造時に予め設定された波形でもよいが、出荷後、すなわち測距システム１０が正常とみなせる状態パルスレーダ１が受信した波形であってもでもよい。
【００１７】
判定部２は、予め設定された評価演算に基づき、現時点でパルスレーダ１が受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出する。そして、判定部２は、これによって算出された評価値と、別途予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。判定結果は、リファレンスフラグとして後段の処理部（図示せず）へ出力され、パルスレーダ１で受信した受信波形を適切に処理する。
【００１８】
判定部２が行う評価演算としては、例えば以下の３つの基準が挙げられる。本実施形態のフェール判定は、このうち少なくとも１つの基準を用いれば足りる。複数の基準を組み合わせる場合、具体的にどのようなエラーがあったかを識別できるようにするため、判定部２はビットによるフラグ管理を行う。これにより、判定部２が出力するリファレンスフラグも複数のビットで構成され、複数のエラー内容を含めることができる。
（１）積分平均値に基づくフェール判定
（２）通過タイミングに基づくフェール判定
（３）ピーク時間に基づくフェール判定
【００１９】
（１）積分平均値に基づくフェール判定
積分平均値に基づくフェール判定とは、受信波形を積分し、この積分値を時間単位で平均した積分平均値を評価値とする。この評価値が、所定のしきい値で規定される範囲に含まれるか否かで測距の可否を評価する。
【００２０】
図２（ａ）は、パルスレーダ１を構成するケーブルが外れている、または断線している場合の受信波形である。この場合、まず、中間値（本実施形態では”１２８”）を中心軸とする受信波形の積分を行う。そして、同図（ｂ）に示すように、積分値を時間単位（積分区間）で除算、すなわち、中心軸と受信波形とで形成された領域の面積を単位時間で均す。これにより、再形成された矩形状の領域の高さ（電圧）が積分平均値Ａとなる。積分平均値Ａが低く（中心軸から近く）、しきい値ｔ1およびｔ2の間に含まれる場合（ｔ1＜Ａ＜ｔ2）、アンテナケーブルが外れている、または回路がショートしているとして正常な測距ができないと判断する。
【００２１】
図３（ａ）は、パルスレーダ１を構成する回路がショートしている場合の受信波形である。この場合、まず、中間値を中心軸とする受信波形の積分を行う。そして、同図（ｂ）に示すように、積分値を時間単位で除算する。これにより、形成された矩形状の領域の高さ（電圧）が積分平均値Ａとなる。積分平均値Ａが高く（中心軸から遠く）、しきい値Ｔ1を下回るまたはしきい値Ｔ2を上回る場合（Ａ＜Ｔ1，Ｔ2＜Ａ）、回路がショートしているとして正常な測距ができないと判断する。なお、ショートの状態次第で受信波形の＋−（プラスマイナス）が逆となる場合があるため、判定範囲が二分している。
【００２２】
（２）通過タイミングに基づくフェール判定
パルスレーダ１における送信系や受信系に異常がある場合、図４（ａ）に示すように周期に乱れのある受信波形が観測される場合がある。基準波形の周期は、回路定数と外部環境とによって規定されているため、この状態を基準波形と区別することにより、システムの故障を検知する。
【００２３】
通過タイミングに基づくフェール判定では、受信波形が所定の基準値を通過する点をチェックする。そして、隣り合う２点間の長さ（間隔）に基づいて、周期の乱れを検知する。具体的には、受信波形が図４（ａ）のような波形を示す場合、まず、受信波形が中間値（本実施形態では”１２８”）を通過する区間をＰ0，Ｐ1，Ｐ2・・・Ｐ8として規定する（図４（ｂ））。つぎに、各区間Ｐの時間が所定の範囲（下限値Ｓmin〜上限値Ｓmax）に含まれるか否かを比較する。そして、Ｓmin≦Ｐ≦Ｓmaxの場合、その区間Ｐは正常区間とし、これを満たさない場合には異常区間とする。このチェックを全範囲に亘って行い、異常区間の長さの合計がしきい値以上であれば異常と検知する。なお、受信波形の開始点を含む区間Ｐ0では、周期の途中で始まる場合があり、受信波形の終了点を含む区間Ｐ8では、周期の途中で途切れる場合があるので、これらの区間Ｐ0，Ｐ8では、上限値Ｓmaxとの比較だけに留める（下限値Ｓminについては考慮しない）。
【００２４】
（３）ピーク時間に基づくフェール判定
本パルスレーダを例えばバックセンサとして用いる場合、回路定数は予め車体の影響を考慮して設定される。しかしながら、リアゲートを開けた状態では送信アンテナから受信アンテナに直接到達する信号が大きくなり、図５（ａ）のような受信波形、すなわち振幅の絶対値が上限値MAXまたは下限値LOWを超えてしまう状態が観測される。このような状態を基準波形と区別することにより、システムの故障やリアゲートの開放を検知する。
【００２５】
ピーク時間に基づくフェール判定では、受信波形の電圧（振幅）が最小値または最大値となる区間を合計した合計値を評価値を用いる。そして、この評価値がしきい値と比較することで、正常に測距できる否かを評価する。具体的には、受信波形が図５（ａ）のような波形を示す場合、まず、受信波形が最大値（本実施形態では”２５５”）または最小値（本実施形態では”０”）を示す区間をＳ0，Ｓ1，Ｓ2と規定する（図５（ｂ））。つぎに、各区間Ｓの時間を合計した値（Ｓ0＋Ｓ1＋Ｓ2）としきい値とを比較し、合計値がしきい値以下であれば正常、しきい値を超える場合には異常（は正常な測距ができない）と判断する。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、判定部２は、パルスレーダ１が受信した受信波形の評価値を実波形空間上で算出し、この算出された評価値と、予め設定されたしきい値とを比較することでフェール判定を行う。これにより、システムとしての信頼性を高めることができる。なお、本実施形態の判定部２は、測距システム１０を構成するユニット（ハードウェア）であったが、本発明はこれに限定されず、判定部２と同様の機能の有するプログラムをコンピュータに実行させることでも実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】測距システムの構成図
【図２】積分平均値に基づくフェール判定の説明図
【図３】積分平均値に基づくフェール判定の説明図
【図４】基準値の通過タイミングに基づくフェール判定
【図５】ピーク時間に基づくフェール判定
【符号の説明】
【００２８】
１  パルスレーダ
１ａ  送信アンテナ
１ｂ  受信アンテナ
２  判定部
１０  測距システム
【図１】
2009216415.tif 000003
【図２】
2009216415.tif 000004
【図３】
2009216415.tif 000005
【図４】
2009216415.tif 000006
【図５】
2009216415.tif 000007