(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ波を送受信する送受信手段と、
該送受信手段にパルス状のレーダ波を送信させ、該送受信手段がレーダ波を受信するまでの時間を測定する時間測定手段と、
該時間測定手段にて測定された時間が、予め設定された最大検出距離以内に存在するターゲットからの反射波を受信するために必要な検出期間を超えている場合に、干渉波を受信中であると判定するとともに、前記検出期間の経過後に設定した監視期間中にレーダ波の受信がなければ、前記送受信手段によるレーダ波の送信を許可する送信許可手段と、前記監視期間中にレーダ波の受信があれば、前記監視期間を再設定する監視期間延長手段とを備える干渉判定手段と、
を備え、
前記送信許可手段は、前記監視期間延長手段にて再設定された監視期間中にレーダ波の受信がなければ、更にランダムな長さに設定される待機期間の経過後にレーダ波の送信を許可することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記送受信手段が受信したレーダ波の受信強度を測定する受信強度測定手段と、
前記時間測定手段が測定した時間をターゲットまでのレーダ波の往復時間として、該ターゲットまでの距離を求める距離算出手段と、
前記検出期間中に受信したレーダ波について前記受信強度測定手段にて測定された受信強度が、該レーダ波について前記距離算出手段が求めた距離での理論的な最大受信強度より大きい場合に、該レーダ波に基づいて求められた情報を破棄する情報破棄手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーダ装置において、
前記干渉判定手段により干渉波を受信中であると判定された場合、その旨を報知する報知手段を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーダ装置において、
前記干渉判定手段により干渉波を受信中であると判定された場合、ターゲットの検出結果の出力を禁止する出力禁止手段を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
パルス状のレーダ波を送信してから、レーダ波を受信するまでの時間に基づいて、該レーダ波を反射したターゲットの検出を行うレーダ用信号処理装置において、
前記時間が、予め設定された最大検出距離以内に存在するターゲットからの反射波を受信するために必要な検出期間を超えている場合に、干渉波を受信中であると判定するとともに、前記検出期間の経過後に設定した監視期間中にレーダ波の受信がなければ、前記送受信手段によるレーダ波の送信を許可する送信許可手段と、前記監視期間中にレーダ波の受信があれば、前記監視期間を再設定する監視期間延長手段とを備える干渉判定手段と、
を備え、
前記送信許可手段は、前記監視期間延長手段にて再設定された監視期間中にレーダ波の受信がなければ、更にランダムな長さに設定される待機期間の経過後にレーダ波の送信を許可することを特徴とするレーダ用信号処理装置。
【請求項６】
コンピュータを請求項５記載のレーダ用信号処理装置を構成する各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス状のレーダ波を送受信してターゲットの検出を行うレーダ装置、及びこれに使用するレーダ用信号処理装置，プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーダ波を送受信してターゲットを検出するレーダ装置の一つとして、パルス方式のレーダ装置（以下「パルスレーダ」と称する）が知られている。このパルスレーダでは、例えば「ミリ波技術の基礎と応用」（リアライズ社、（１９９８）ｐ２３２〜ｐ２３３）に記載されているように、パルス状のレーダ波（送信パルス）を送信すると共に、レーダ波を反射したターゲットからの反射波（受信パルス）を受信し、両パルスの時間差、即ちレーダ波（反射波）の往復時間ｔを計測した結果から、次式（１）を用いてターゲットまでの距離Ｒを求めている。
【０００３】
Ｒ＝Ｃ・（ｔ−ｔ０）／２                            （１）
但し、Ｃは光速でＣ＝３×１０8 ｍ／ｓ、ｔ０は回路内の信号遅延である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パルスレーダでは、その使用周波数帯の選択枝の一つとして、ＩＳＭバンドと呼ばれる２４ＧＨｚ帯のマイクロ波が考えられている。このＩＳＭバンドは、様々な機器に利用されているため、パルスレーダを車載レーダ等として、周囲の電波状況をコントロールできない屋外で使用する場合には、これらの機器との干渉を起こし易いという問題があった。
【０００５】
また、特に車載レーダでは、同種の車載レーダを搭載した車両が近くに存在することが想定されるため、より干渉を起こし易い状況にあると考えられる。
そして、従来のパルスレーダでは、その検出感度を上回る電波を受信した場合には、それがターゲットからの反射波か、他の機器等からの干渉波かを区別する機能を有していないため、干渉波に基づいて実際には存在しないターゲットの距離を出力する等の誤検出をしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するために、パルス状のレーダ波を送受信してターゲットの検出を行うレーダ装置において、干渉波による誤検出を低減させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１記載のレーダ装置では、時間測定手段が、送受信手段にパルス状のレーダ波を送信させ、その送受信手段がレーダ波を受信するまでの時間を測定し、干渉判定手段が、その測定された時間が予め設定された最大検出距離以内に存在するターゲットからの反射波を受信するために必要な検出期間を越えている場合に、干渉波を受信中であると判定する。
【００１１】
なお、最大検出距離とは、レーダ波を反射したターゲットからの反射波を、検出可能な信号強度で受信できる上限の距離である。つまり、受信したレーダ波がターゲットからの反射波であれば、検出期間を越えて検出されることはなく、これを直ちに干渉波であると判定することができるのである。
【００１２】
そして、請求項１記載のレーダ装置では、干渉判定手段により干渉波を受信中であると判定された場合は、例えば、請求項３記載のように、報知手段がその旨を報知するように構成すれば、誤検出された存在しないターゲットの検出結果に基づいて、使用者が誤った判断をしてしまうこと等を防止でき、また、請求項４記載のように、出力禁止手段が、当該レーダ装置によりターゲットの検出結果の出力を禁止するように構成すれば、ターゲットの検出結果を利用する各種処理や制御が、存在しないターゲットの検出結果によって誤った処理結果を出力したり、誤った制御を実行してしまうことを防止できる。
【００１３】
なお、請求項１記載のレーダ装置の場合は、干渉判定手段を、検出期間の経過後に設定した監視期間中にレーダ波の受信がなければ、送信許可手段が、送受信手段によるレーダ波の送信を許可し、その監視期間中にレーダ波の受信があれば、監視期間延長手段が、監視期間を再設定するよう構成してもよい。
【００１４】
つまり、反射波が受信されるはずのない監視期間中に、周囲の電波状況を監視し、レーダ波が受信されたのであれば、つまり干渉波が存在しているのであれば、監視期間を再設定することでレーダ波の送信を延期し、その監視期間中にレーダ波が受信されないようになってから、即ち干渉波がなくなったことを確認してからレーダ波を送信するようにされている。
【００１５】
従って、本発明によれば、干渉波がなく周囲の電波状況のよい時に、ターゲットの検出を行うことができる。
しかし、例えば同様に構成されたレーダ装置同士の干渉では、監視期間を設けたとしても、ほぼ同時に同様の動作をした場合には、監視期間の経過後に、また、互いに干渉し、これを繰り返して、長期間に渡って装置を利用できなくなる可能性がある。
【００１６】
さらに請求項１位記載のレーダ装置は、送信許可手段は、監視期間延長手段にて再設定された監視期間中にレーダ波の受信がなければ、更にランダムな長さに設定される待機期間の経過後にレーダ波の送信を許可するよう構成されている。
この場合、レーダ波の送信前にランダムな長さの待機期間が挿入されるため、干渉し合ったレーダ装置が、監視期間の経過後に同じタイミングでレーダ波を送信してしまい、再び干渉し合ってしまうことを確実に防止できる。
【００１７】
ところで、干渉波は、必ずしも監視期間にのみ出現するものではなく、検出期間に出現する場合もある。そこで、請求項２記載のように、受信強度検出手段が、送受信手段が受信したレーダ波の受信強度を測定し、距離算出手段が、時間測定手段にて測定された時間をターゲットまでのレーダ波の往復時間として、そのターゲットまでの距離を求め、更に、情報破棄手段が、検出期間中に受信したレーダ波について受信強度測定手段にて測定された受信強度が、このレーダ波について前記距離算出手段が求めた距離での理論的な最大受信強度より大きい場合に、このレーダ波に基づいて求められた情報を破棄するように構成してもよい。
なお、理論上の最大受信強度とは、車両周辺に存在することが想定される最大の反射物（壁など）の反射特性、レーダ波の送信パワー、大気中での伝搬損失、ターゲットまでの距離、複数の反射による信号強度の変動などに基づいて求められる受信強度のことである。つまり、受信したレーダ波がターゲットからの反射波であれば、その受信強度が細田受信強度より大きいことがあり得ず、これを直ちに干渉波であると判定することができるのである。
【００１８】
つまり、検出期間中に受信したレーダ波に干渉波が混在していても、個々に干渉波であるか否かの判定がされ、干渉波であれば、これに基づいて求められた情報は除去されるため、反射波に基づいて求められた情報のみを出力することができる。
【００１９】
なお、請求項１記載のレーダ装置における干渉判定手段は、請求項５記載のように、レーダ用信号処理装置として、レーダ装置を構成する他の手段とは独立したレーダ用信号処理装置として構成してもよい。
【００２０】
そして、請求項５記載のレーダ用信号処理装置を構成する各手段は、請求項６記載のように、コンピュータを、それらの手段として機能させるためのプログラムとして構成してもよい。
この場合、そのプログラムを、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、その記憶したプログラムを必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＯＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてプログラムを記録しておき、このＲＯＭ或いはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いてもよい。また、プログラムは、記録媒体に記録されたものに限らず、ネットワークを介してロードして起動することにより用いてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の参考例及び実施形態を図面と共に説明する。
［参考例］
図１は、参考例のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、レーダ装置２は、タイミング信号Ｃに従ってパルス信号（以下「送信パルス信号」という）Ｐｓを発生させるパルス発生器４と、その送信パルス信号Ｐｓに従って、送信パルス信号Ｐｓのパルス幅の期間（本参考例では約３０ｎｓ）だけマイクロ波帯の高周波信号を発生させ、これをレーダ波として送信し、また、レーダ波を受信すると、その受信強度を測定して強度データＡを出力すると共に、受信したレーダ波を復調してパルス信号（以下「受信パルス信号」という）Ｐｒを出力するパルスレーダ送受信部６とを備えている。
【００２３】
また、レーダ装置２は、パルスレーダ送受信部６に送信パルス信号Ｐｓが入力されてから、パルスレーダ送受信部６から受信パルス信号Ｐｒが出力されるまでの時間差を、ターゲットＴＧまでのレーダ波の往復時間として計測し、その計測結果である時間データＤＴを出力する時間差計測部８と、パルス発生器４に対するタイミング信号Ｃの供給、時間差計測部８からの時間データＤＴ及びパルスレーダ送受信部６からの強度データＡに基づき、ターゲットＴＧまでの距離や干渉の有無を検出する等の処理を実行する制御部１０とを備えている。
【００２４】
ここで、制御部１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ，タイマー等を備えた周知のマイクロコンピュータからなり、レーダ装置２の内部に対して上述のタイミング信号Ｃ，時間データＤＴ，強度データＡを入出力する他、レーダ装置２の外部に対してターゲットＴＧまでの距離の表示等に使用する距離情報や、干渉の有無の表示等に使用する干渉情報を出力するように構成されている。
【００２５】
なお、制御部１０を構成するＲＯＭには、制御部１０が実行する各種処理のプログラムの他、ターゲットＴＧまでの距離と、その距離での最大受信強度とを対応づけてなる干渉判定テーブルが記憶されている。
この干渉判定テーブルは、図２に示すように、距離が遠くなるほど、最大受信強度は小さくなるように設定されている。なお、実際の受信強度は、サイズが大きく反射率の良いターゲットほど大きくなるため（例えば人と車両では車両の方が大きくなる）、最大受信強度は、例えば、車両周辺に存在することが想定される最大の反射物（壁など）の反射特性、パルスレーダ送受信部６の特性（レーダ波の送信パワー，レーダ波を送受信するアンテナの変換効率等）、大気中での伝搬損失、ターゲットまでの距離、複数の反射波による信号強度の変動などに基づいて求める。
【００２６】
次に、制御部１０が実行する処理について説明する。
制御部１０では、タイミング信号Ｃを発生させる送信処理と、時間データＤＴ及び強度データＡに基づいて、ターゲットまでの距離や干渉の有無を検出する受信処理とが並行して実行される。
【００２７】
このうち送信処理は、タイマー割込により周期的に起動され、少なくとも当該レーダ装置２の最大検出距離をレーダ波が往復するのに必要な時間より長い一定時間間隔（本参考例では、１００μｓ）毎に、タイミング信号Ｃを発生させるものである。
【００２８】
一方、受信処理は、図３に示すフローチャートに沿って説明する。但し、時間データＤＴ及び強度データＡは、時間差計測部８及びパルスレーダ送受信部６から出力される毎に、随時組み合わされて、制御部１０を構成するマイクロコンピュータのＲＡＭの所定領域に書き込まれるものとする。そして、時間データＤＴと強度データＡとを組み合わせたデータを、以下ではターゲットデータともいう。また、一回のレーダ波の送信に対して、複数のレーダ波が受信された時には、それぞれについて個々にターゲットデータが生成されるものとする。
【００２９】
図３に示すように、本処理が起動すると、まず未処理のターゲットデータがあるか否かを判断し（Ｓ１１０）、未処理のターゲットデータがなければ同ステップを繰り返し実行することで待機する。一方、未処理のターゲットデータがあれば、その中の時間データＤＴに基づき、ターゲットＴＧまでの距離を算出する（Ｓ１２０）。
【００３０】
そして、この算出された距離と、ＲＯＭに記憶された干渉判定テーブルとに基づき、その距離における最大受信強度を求め（Ｓ１３０）、入力された強度データＡがその最大受信強度より大きいか否かを判断する（Ｓ１４０）。
そして、強度データＡが最大受信強度以下であれば、そのターゲットデータはターゲットからの反射波に基づくものであるとして、Ｓ１２０にて求めた距離を表す距離情報を、外部の表示装置等に出力して（Ｓ１５０）、Ｓ１１０に戻る。
【００３１】
一方、強度データＡが最大受信強度より大きければ、そのターゲットデータは干渉波に基づくものであるとして、干渉波を受信したことを報知するため干渉情報を、外部の表示装置等に出力し（Ｓ１６０）、更に、干渉時処理を実行して（Ｓ１７０）、Ｓ１１０に戻る。
【００３２】
ここで、干渉時処理とは、例えば、Ｓ１２０にて算出した距離を、その算出に用いたターゲットデータと共に破棄するだけでもよいし、送信処理によるタイミング信号Ｃの生成を、一定期間禁止するようにしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、本参考例のレーダ装置２では、強度データＡを最大受信強度と比較することにより、レーダ波の受信により得られたターゲットデータが、ターゲットからの反射波によるものか、干渉波によるものかを判定し、ターゲットからの反射波によるものである場合は距離情報を出力し、干渉波によるものである場合は干渉情報を出力するようにされている。
【００３４】
従って、本参考例のレーダ装置２によれば、ターゲットからの反射波ではあり得ない受信強度を持つ干渉波（例えば、他のレーダ装置からの直接波）が、ターゲットからの反射波として誤検出されてしまうことを確実に防止できる。
また、本参考例では、ターゲットデータ毎に個々に干渉波に基づくものであるか否かの判定を行っているため、１回のレーダ波の送信に対して、ターゲットからの反射波と干渉波とが混在して受信されたとしても、両者を分離して、実際に存在するターゲットの距離のみを求めることができる。
［実施形態］
次に実施形態について説明する。
【００３５】
本実施形態では、制御部１０が実行する送信処理及び受信処理の内容が参考例のものとは一部異なるだけであるため、これらの処理を中心に説明する。
まず、本実施形態における制御部１０が実行する送信処理の内容を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３６】
図４に示すように、本処理が起動すると、まず、タイミング信号Ｃを発生させることにより、パルス発生器４に送信パルス信号を生成させ、ひいてはパルスレーダ送受信部６にレーダ波を送信させる（Ｓ２１０）。そして、タイミング信号Ｃ発生後の経過時間が、少なくとも当該レーダ装置２の最大検出距離をレーダ波が往復するのに必要な時間より長く設定された検出期間（本実施形態では、３００ｎｓ）を越えているか否かを判断し（Ｓ２２０）、検出期間を越えていなければ、同ステップを繰り返し実行することにより待機する。この検出期間の間に時間差計測部８及びパルスレーダ送受信部６から出力される時間データＤＴ及び強度データＡが、ターゲットデータとして逐次ＲＡＭに格納される。
【００３７】
一方、タイミング信号Ｃの発生後の経過時間が検出期間を越えていれば、後述する干渉フラグをリセットし（Ｓ２３０）、今度は、検出期間が終了してからの経過時間が、予め設定された監視期間（本実施形態では、５μｓ）を越えているか否かを判断し（Ｓ２４０）、監視期間を越えていなければ、ＲＡＭへのターゲットデータの書込を監視し、書込があった時には、そのターゲットデータを破棄すると共に、干渉波を受信した旨を示す干渉フラグをセットする干渉波監視処理を実行して（Ｓ２５０）、Ｓ２４０に戻る。
【００３８】
また、Ｓ２４０にて、検出期間が終了してからの経過時間が監視期間を越えていれば、干渉フラグがセットされているか否かを判断し（Ｓ２６０）、干渉フラグがセットされていれば、監視期間を再設定すると共に干渉フラグをリセットし（Ｓ２７０）、更に干渉波を受信中であることを表示装置等を用いて報知させるための干渉表示設定を行って（Ｓ２８０）、Ｓ２４０に戻る。
【００３９】
また、Ｓ２６０にて、干渉フラグがセットされていなければ、干渉表示設定がされているか否か、即ち、監視期間中にターゲットデータの書込（レーダ波の受信）があり、監視期間が再設定されたか否かを判断する（Ｓ２９０）。そして、干渉表示設定がされていなければそのままＳ２１０に戻り、一方、干渉表示設定がされていれば、その干渉表示設定を解除し（Ｓ３００）、ランダム時間だけ待機してから（Ｓ３１０）、Ｓ２１０に戻る。
【００４０】
つまり、本処理により、監視期間中にレーダ波（干渉波）が受信されなければ、図５（ａ）に示すように、タイミング信号Ｃが、（検出期間）＋（監視期間）の一定周期で発生する。一方、監視期間中にレーダ波が受信されると、図５（ｂ）に示すように、監視期間を再設定することで、タイミング信号Ｃの発生間隔が延長され、再設定された監視期間中にレーダ波が受信されなければ、その監視期間の終了後、更にランダム期間が経過してから、タイミング信号Ｃが発生するようにされている。
【００４１】
次に、受信処理は、参考例にて説明した受信処理とは、Ｓ１６０が省略されている点と、Ｓ１７０では、対応するＳ１２０にて求めた距離と、その算出に用いたターゲットデータの削除のみをするように構成されている点以外は、全く同様に構成されている。そして、本実施形態において、受信処理は、検出期間中にＲＡＭに書き込まれたターゲットデータのみを処理する。
なお、本実施形態において、パルス発生器４，パルスレーダ送受信部６，時間差計測部８が時間測定手段、Ｓ１２０が距離算出手段、Ｓ１６０が報知手段、Ｓ２４０〜Ｓ２７０が干渉判定手段、Ｓ２６０，Ｓ２９０，Ｓ３１０が送信許可手段、Ｓ２７０が監視期間延長手段、Ｓ２８０が報知手段、Ｓ１７０が情報破棄手段に相当し、また、制御部１０がレーダ用信号処理装置に相当する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、当該レーダ装置２の最大検出距離をレーダ波が往復するのに必要な検出期間外で、ターゲットデータが検出された時、即ち干渉波が受信された時には、レーダ波の送信を延期し、干渉波が受信されなくなるのを待って、レーダ波の送信を再開するようにされている。
【００４３】
従って、本実施形態によれば、周囲の電波状況のよい時に、ターゲットの検出を行うことができ、検出の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態では、干渉波の受信により監視期間を再設定した場合、レーダ波を送信を再開する時には、監視期間の経過後更にランダムな長さのランダム期間を挿入し、レーダ波の送信タイミングをずらすようにされている。
【００４４】
従って、例えば同様のレーダ装置同士で干渉を起こした場合、監視期間の経過後に、再び互いに干渉し合ってしまい、長期間に渡って装置を利用できなくなることを防止できる。
更に本実施形態では、検出期間内で検出されたターゲットデータについては、強度データＡを最大受信強度と比較することにより、レーダ波の受信により得られたターゲットデータが、ターゲットからの反射波によるものか干渉波によるものかを判定し、干渉波によるものである場合は、これを削除して、反射波に基づくターゲットデータについての距離情報のみ出力するようにされているので、参考例の場合と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  距離と受信強度や最大受信強度との関係を示すグラフである。
【図３】  参考例における受信処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】  実施形態における送信処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】  送信処理により実現される動作状態を示す説明図である。
【図６】  従来装置の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
２…レーダ装置      ４…パルス発生器      ６…パルスレーダ送受信部
８…時間差計測部      １０…制御部
【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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