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技術 パルスレーダ装置

出願人 古河電気工業株式会社古河AS株式会社
発明者 矢野寛裕
出願日 2013年1月30日 (6年10ヶ月経過) 出願番号 2013-015382
公開日 2014年8月14日 (5年4ヶ月経過) 公開番号 2014-145709
状態 特許登録済
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 制御用パルス信号 ノイズ測定値 内部ノイズ 外来電波 パルス繰り返し周期 回路ノイズ グランド接点 対象物検知
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

レーダ観測期間外にノイズを測定することにより、内蔵回路故障外来電波障害とを区別して検知することが可能なパルスレーダ装置を提供する。

解決手段

パルスレーダ装置100は、受信アンテナ121からの信号を受信部120の手前で阻止できるように、受信アンテナ121と受信部120との間にアンテナスイッチ150を備え、アンテナスイッチ150のオンオフを制御するためのSW制御部151を信号処理部130に備えている。アンテナスイッチ150をオフにしたときのノイズ測定と、オンにしたときのノイズ測定から、内蔵回路からのノイズと外来の干渉電波とを区別して検知することができる。

概要

背景

車両に搭載されて障害物等(対象物)の検知を行うことを目的とした車載用パルスレーダ装置では、対象物の誤検知を防止することは極めて重要である。対象物の誤検知は、レーダ装置内の回路故障外来電波干渉による電波障害の影響で発生するおそれがある。そこで、誤検知を防止するために、レーダ装置に内蔵される回路(以下では内蔵回路という。)の異常や外来の電波障害を早期に検知できるようにすることが強く求められている。

また、レーダ装置でより遠方の対象物を検知できるようにするには、対象物検知の判定に用いるしきい値を低くする必要があるが、しきい値を低くすると対象物とノイズとの区別が困難になるおそれがある。また、しきい値を低く設定した場合、とくにレーダ装置の内蔵回路で発生するノイズが無視できなくなってくる。そのため、内蔵回路ノイズに大きな変動がないかを監視することも必要になってくる。さらに、レーダ装置の小型化、低価格化低消費電力化を実現するために、レーダ装置の電源に効率のよいスイッチング電源を用いることが不可欠となってきているが、スイッチング電源は一般に大きなノイズ源となる。

スイッチング電源等のレーダ装置の内蔵回路から発生するノイズのレベルが変動すると、対象物の検知に用いるしきい値の設定にも影響することになり、しきい値レベルによっては誤検知が発生してしまう。そのため、内蔵回路から発生するノイズレベルを監視することが求められる。

外来電波の干渉による電波障害を防止することを目的とした従来技術として、例えば特許文献1に記載された車載用レーダ装置の技術がある。特許文献1では、対象物を検出するためのレーダ観測期間が終了してからつぎの送信信号送出されるまでの期間、すなわちレーダ観測期間外を電波障害判定期間とし、この間に到来した受信信号信号レベルが予め定めたしきい値を超えた場合に電波障害であると判定している。また、特許文献1には、所定の走行距離以上電波障害が続いた場合は回路故障と判定することや、車載ナビゲーション装置からの情報をもとに、上記の回路故障の判定に用いる走行距離を変更することが記載されている。

また、レーダ装置の電源にスイッチング電源を用いた従来技術が特許文献2に記載されている。ここでは、スイッチング電源から発生するノイズによってレーダ装置の検出性能が損なわれるのを防止するために、レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に電源のスイッチングを行うことが記載されている。

概要

レーダ観測期間外にノイズを測定することにより、内蔵回路の故障と外来の電波障害とを区別して検知することが可能なパルスレーダ装置を提供する。パルスレーダ装置100は、受信アンテナ121からの信号を受信部120の手前で阻止できるように、受信アンテナ121と受信部120との間にアンテナスイッチ150を備え、アンテナスイッチ150のオンオフを制御するためのSW制御部151を信号処理部130に備えている。アンテナスイッチ150をオフにしたときのノイズ測定と、オンにしたときのノイズ測定から、内蔵回路からのノイズと外来の干渉電波とを区別して検知することができる。

目的

車両に搭載されて障害物等(対象物)の検知を行うことを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定のパルス繰り返し周期パルス信号を生成する送信部と、前記送信部で生成された前記パルス信号を電波として空中に放射する送信アンテナと、前記送信アンテナから放射された電波が対象物反射された反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナから前記受信信号を入力して測定データを取得する受信部と、前記パルス繰り返し周期内の前記パルス信号が生成されてから所定時間経過するまでのレーダ測定期間に前記受信部から前記測定データを入力して前記対象物の位置情報を取得する信号処理部と、を備えるパルスレーダ装置であって、さらに、前記受信アンテナと前記受信部との間にアンテナスイッチを備え、前記信号処理部は、前記送信部を制御するとともに、前記パルス繰り返し周期内の前記レーダ測定期間を除くレーダ測定期間外に所定時間だけ前記アンテナスイッチをオフにし、前記アンテナスイッチをオフにしている期間内に内部ノイズ測定期間を設けて前記受信部から前記測定データを入力し、前記測定データからノイズ信号を取得して該ノイズ信号のレベルが所定の正常範囲にあるかを監視することを特徴とするパルスレーダ装置。

請求項2

前記信号処理部は、前記ノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いとき、内蔵回路故障または外来電波障害と判定することを特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。

請求項3

前記正常範囲は、ノイズ信号の測定対象とする所定の対象内蔵回路の正常時のノイズ信号のレベルを含むように設定されており、前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号が前記内部ノイズ測定期間内に発生するように前記対象内蔵回路を制御し、該ノイズ信号が発生している期間に前記受信部から前記測定データを入力して該ノイズ信号を取得し、該ノイズ信号のレベルが前記正常範囲にあるかを監視することを特徴とする請求項1または2に記載のパルスレーダ装置。

請求項4

前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いときは、前記対象内蔵回路の故障または外来の電波障害と判定することを特徴とする請求項3に記載のパルスレーダ装置。

請求項5

前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号のレベルが前記正常範囲より低いときは、前記対象内蔵回路の制御異常または前記受信部の増幅回路の異常と判定することを特徴とする請求項3または4に記載のパルスレーダ装置。

請求項6

前記信号処理部は、レーダ測定期間外に前記アンテナスイッチを再びオンにし、前記アンテナスイッチをオンにしている期間内に外来ノイズ測定期間を設けて前記受信部から前記測定データを入力し、前記測定データからノイズ信号を取得して該ノイズ信号のレベルが前記正常範囲にあるかを監視することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のパルスレーダ装置。

請求項7

前記信号処理部は、前記外来ノイズ測定期間に取得した前記ノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いときは外来の電波障害または内蔵回路の故障と判定することを特徴とする請求項6に記載のパルスレーダ装置。

請求項8

前記信号処理部は、前記内部ノイズ測定期間に取得されたノイズ信号のレベルが前記外来ノイズ測定期間に取得されたノイズ信号のレベルに前記アンテナスイッチのオン/オフ比を乗じた値に略等しいとき、前記ノイズ信号を外来の電波障害と判定することを特徴とする請求項6または7に記載のパルスレーダ装置。

技術分野

0001

本発明は、パルスレーダ装置に関し、特にノイズ外来電波障害による誤検知を防止することが可能なパルスレーダ装置に関するものである。

背景技術

0002

車両に搭載されて障害物等(対象物)の検知を行うことを目的とした車載用パルスレーダ装置では、対象物の誤検知を防止することは極めて重要である。対象物の誤検知は、レーダ装置内の回路故障外来電波干渉による電波障害の影響で発生するおそれがある。そこで、誤検知を防止するために、レーダ装置に内蔵される回路(以下では内蔵回路という。)の異常や外来の電波障害を早期に検知できるようにすることが強く求められている。

0003

また、レーダ装置でより遠方の対象物を検知できるようにするには、対象物検知の判定に用いるしきい値を低くする必要があるが、しきい値を低くすると対象物とノイズとの区別が困難になるおそれがある。また、しきい値を低く設定した場合、とくにレーダ装置の内蔵回路で発生するノイズが無視できなくなってくる。そのため、内蔵回路ノイズに大きな変動がないかを監視することも必要になってくる。さらに、レーダ装置の小型化、低価格化低消費電力化を実現するために、レーダ装置の電源に効率のよいスイッチング電源を用いることが不可欠となってきているが、スイッチング電源は一般に大きなノイズ源となる。

0004

スイッチング電源等のレーダ装置の内蔵回路から発生するノイズのレベルが変動すると、対象物の検知に用いるしきい値の設定にも影響することになり、しきい値レベルによっては誤検知が発生してしまう。そのため、内蔵回路から発生するノイズレベルを監視することが求められる。

0005

外来電波の干渉による電波障害を防止することを目的とした従来技術として、例えば特許文献1に記載された車載用レーダ装置の技術がある。特許文献1では、対象物を検出するためのレーダ観測期間が終了してからつぎの送信信号送出されるまでの期間、すなわちレーダ観測期間外を電波障害判定期間とし、この間に到来した受信信号信号レベルが予め定めたしきい値を超えた場合に電波障害であると判定している。また、特許文献1には、所定の走行距離以上電波障害が続いた場合は回路故障と判定することや、車載ナビゲーション装置からの情報をもとに、上記の回路故障の判定に用いる走行距離を変更することが記載されている。

0006

また、レーダ装置の電源にスイッチング電源を用いた従来技術が特許文献2に記載されている。ここでは、スイッチング電源から発生するノイズによってレーダ装置の検出性能が損なわれるのを防止するために、レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に電源のスイッチングを行うことが記載されている。

先行技術

0007

特開2008−111773号公報
特開2011−99676号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、特許文献1に記載のレーダ装置では、外来電波の干渉による電波障害とレーダ装置内部の回路故障とを適切に識別できないといった問題がある。すなわち、内蔵回路の故障であると判定されるまでは、外来の電波障害と誤判定したまま一定距離を走り続けることになってしまう、といった問題がある。また、これとは逆に、特許文献1では所定の走行距離以上電波障害が続いた場合は回路故障と判定するとしているため、外来の電波障害の場合であっても、例えば外来の電波障害をもたらす車両が自車としばらく並走している場合には、外来の電波障害を内蔵回路の故障と誤判定してしまう、といった問題が生じる。さらに、特許文献1では内蔵回路の故障と判定した場合に、故障回路の特定等の自己診断を行うことができない。

0009

また特許文献2には、電波の送受信期間以外の期間に電源のスイッチングを行うことにより、電源のスイッチングに伴うノイズがレーダ装置の検出性能を損なうのを防止するようにしたレーダ装置が記載されているが、内蔵回路の故障によりノイズが発生してもこれを検知することができず、あるいは外来の電波障害を受けても検知することができない。そのため、ノイズによるレーダ装置の誤検知を防止することはできない、といった問題がある。

0010

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーダ観測期間外にノイズを測定することにより、内蔵回路の故障と外来の電波障害とを区別して検知することが可能なパルスレーダ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するため、本発明のパルスレーダ装置の第1の態様は、所定のパルス繰り返し周期パルス信号を生成する送信部と、前記送信部で生成された前記パルス信号を電波として空中に放射する送信アンテナと、前記送信アンテナから放射された電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナから前記受信信号を入力して測定データを取得する受信部と、前記パルス繰り返し周期内の前記パルス信号が生成されてから所定時間経過するまでのレーダ測定期間に前記受信部から前記測定データを入力して前記対象物の位置情報を取得する信号処理部と、を備えるパルスレーダ装置であって、さらに、前記受信アンテナと前記受信部との間にアンテナスイッチを備え、前記信号処理部は、前記送信部を制御するとともに、前記パルス繰り返し周期内の前記レーダ測定期間を除くレーダ測定期間外に所定時間だけ前記アンテナスイッチをオフにし、前記アンテナスイッチをオフにしている期間内に内部ノイズ測定期間を設けて前記受信部から前記測定データを入力し、前記測定データからノイズ信号を取得して該ノイズ信号のレベルが所定の正常範囲にあるかを監視することを特徴とする。

0012

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、前記ノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いとき、内蔵回路の故障または外来の電波障害と判定することを特徴とする。

0013

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記正常範囲は、ノイズ信号の測定対象とする所定の対象内蔵回路の正常時のノイズ信号のレベルを含むように設定されており、前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号が前記内部ノイズ測定期間内に発生するように前記対象内蔵回路を制御し、該ノイズ信号が発生している期間に前記受信部から前記測定データを入力して該ノイズ信号を取得し、該ノイズ信号のレベルが前記正常範囲にあるかを監視することを特徴とする。

0014

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いときは、前記対象内蔵回路の故障または外来の電波障害と判定することを特徴とする。

0015

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、前記対象内蔵回路のノイズ信号のレベルが前記正常範囲より低いときは、前記対象内蔵回路の制御異常または前記受信部の増幅回路の異常と判定することを特徴とする。

0016

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、レーダ測定期間外に前記アンテナスイッチを再びオンにし、前記アンテナスイッチをオンにしている期間内に外来ノイズ測定期間を設けて前記受信部から前記測定データを入力し、前記測定データからノイズ信号を取得して該ノイズ信号のレベルが前記正常範囲にあるかを監視することを特徴とする。

0017

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、前記外来ノイズ測定期間に取得した前記ノイズ信号のレベルが前記正常範囲より高いときは外来の電波障害または内蔵回路の故障と判定することを特徴とする。

0018

本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号処理部は、前記内部ノイズ測定期間に取得されたノイズ信号のレベルが前記外来ノイズ測定期間に取得されたノイズ信号のレベルに前記アンテナスイッチのオン/オフ比を乗じた値に略等しいとき、前記ノイズ信号を外来の電波障害と判定することを特徴とする。

発明の効果

0019

本発明によれば、レーダ観測期間外にノイズを測定することにより、内蔵回路の故障と外来の電波障害とを区別して検知することが可能なパルスレーダ装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の第1実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施形態に係るパルスレーダ装置の別の構成を示すブロック図である。
スイッチング電源のスイッチング素子のON/OFF信号スイッチングノイズとの関係の一例を示すグラフである。
スイッチング電源で発生する対象内部ノイズとレーダ測定期間との時間的な関係を示す図である。

実施例

0021

本発明の好ましい実施の形態におけるパルスレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

0022

(第1実施形態)
本発明の第1の実施の形態に係るパルスレーダ装置を、図1を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態のパルスレーダ装置100の構成を示すブロック図である。本実施形態のパルスレーダ装置100は、送信信号としてパルス信号を生成する送信部110と、送信部110で生成されたパルス信号を電波として空中に放射する送信アンテナ113と、送信アンテナ113から放射された電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナ121(121a、121b)と、受信アンテナ121から受信信号を入力して距離ゲートごとの測定データを取得する受信部120と、受信部120から測定データを入力して対象物までの距離や相対速度等の対象物情報を取得する信号処理部130と、を備えている。

0023

送信部110は、所定の搬送波から送信用のパルス信号を生成する信号生成回路111と、信号生成回路111からパルス信号を入力して増幅する送信アンテナ用増幅回路112とを有しており、送信アンテナ用増幅回路112で増幅されたパルス信号が送信アンテナ113に出力される。なお、送信アンテナ用増幅回路112は必ずしも必要とするものではなく、例えば図2に示すように、送信部110’が送信アンテナ用増幅回路112を備えない構成であってもよい。パルスレーダ装置100の電源として、所定の電源(バッテリ)141に接続されたDC−DCコンバータ140が設けられている。

0024

受信部120は、受信アンテナ121で受信された受信信号を増幅する受信アンテナ用増幅回路122と、受信アンテナ用増幅回路122で増幅された受信信号を送信部110から入力した搬送波でダウンコンバートするミキサ123と、ミキサ123で受信信号をダウンコンバートして得られたIF(Intermediate Frequency)信号を増幅するIF信号増幅回路124と、IF信号増幅回路124で増幅された信号をデジタル値に変換するADコンバータADC)125と、を有している。

0025

さらに信号処理部130は、所定のパルス繰り返し周期でパルス信号を生成するように信号生成部111を制御するパルス制御部131と、受信部120のADC125からデジタル信号の測定データを入力して対象物を検知する演算部132とを備えている。

0026

本実施形態のパルスレーダ装置100では、受信側にさらにアンテナスイッチ150を備えている。アンテナスイッチ150は、受信アンテナ121からの信号を受信部120の手前で阻止できるように、受信アンテナ121と受信部120との間に設けられている。また、アンテナスイッチ150のオン/オフを制御するためのSW制御部151が信号処理部130に設けられている。

0027

本実施形態では、受信アンテナ121の下流側にアンテナスイッチ150を設け、SW制御部151によりアンテナスイッチ150をオン/オフ制御することにより、受信アンテナ121からの信号をオン/オフ可能としている。これにより、パルスレーダ装置100の内蔵回路からのノイズ(以下では、内蔵回路ノイズという。)と、受信アンテナ121で受信される外来の干渉電波(電波障害)とを切り分けて測定できるようにしている。また、アンテナスイッチ150のオン時のノイズ測定とオフ時のノイズ測定の結果から、受信アンテナ121で受信される外来の干渉電波と、内蔵回路ノイズとを明確に区別できるようにしている。

0028

ここで、信号処理部130の演算部132が受信部120のADC125から入力する測定データの測定値をRで表すとき、アンテナスイッチ150をオンにしたときの測定値Ronとオフにしたときの測定値Roffは、それぞれ次式のように表すことができる。
アンテナスイッチ150をオンにしたとき、
Ron=Σn(S(n)+Namp(n)+Nout(n))+ΣnNin(n) (1)
アンテナスイッチ150をオフにしたとき、
Roff=Σn(S(n)+Namp(n)+Nout(n))×r+ΣnNin(n) (2)
となる。

0029

上記式(1)、(2)において、S(n)は対象物からの反射波のn回目の測定値、Namp(n)はn回目の測定時の受信アンテナ用増幅回路122からのノイズ、Nout(n)はn回目の測定時の外来干渉電波によるノイズ、及びNin(n)はn回目の測定時のレーダ装置100の内蔵回路からのノイズ(複数の回路からのノイズの合計値)、をそれぞれ示しており、Σnは複数回の測定時の値を積算することを示している。パルスレーダ装置では、通常、受信信号のレベルが低いため、パルス信号を複数回放射したときのそれぞれの測定値を積算して用いており、式(1)、(2)の積算もこれに対応している。

0030

式(2)の右辺にあるrは、アンテナスイッチ150のオン/オフ比を表しており、アンテナスイッチ150がオフのときは、外部からの反射波や干渉電波の信号レベルがオン/オフ比rに相当する割合だけ低下することを示している。オン/オフ比rは、アンテナスイッチ150の回路特性としてあらかじめ測定して取得しておくことが可能である。なお、受信アンテナ用増幅回路122からのノイズ測定値Namp(n)にもオン/オフ比rがかかっているが、これは受信アンテナ用増幅回路122が外部からの信号を増幅するときにノイズNamp(n)が加わるためである。

0031

本実施形態のパルスレーダ装置100では、パルス信号の送信周期であるパルス繰り返し周期のそれぞれにおいて、所定の検知範囲の対象物の測定を行うレーダ測定期間を除く期間(以下ではレーダ測定期間外という。)に、内蔵回路ノイズや外来の干渉電波の測定を行って監視している。ここでは、一例として、パルス繰り返し周期を1μsとし、最大検知範囲を70mとする。このとき、70m先からの反射波を受信するのに約500nsかかる。これより、レーダ測定期間外も約500nsの時間を有することになる。本実施形態のパルスレーダ装置100では、このレーダ測定期間外にノイズ測定を行うようにしていることから、ノイズ測定もパルス繰り返し周期毎に行うことになる。あるいは、パルス繰り返し周期の整数倍周期毎にノイズ測定を行ってもよい。

0032

レーダ測定期間外にアンテナスイッチ150をオンにして測定を行うと、上記式(1)で与えられる測定値Ronが得られる。この測定値Ronが正常な範囲内のものか否かを判定するために、ノイズ信号に対するしきい値をあらかじめ好適に設定しておく。そして、測定値Ronがしきい値より高いときは、外来干渉電波を受信しているか、あるいは内蔵回路の故障等により内蔵回路ノイズが増大したことが考えられる。そこで、アンテナスイッチ150をオフにしたときにも測定を行い、上記式(2)の測定値Roffを得る。

0033

測定値Ronがしきい値を超えた原因が外来干渉電波のときは、アンテナスイッチ150をオフにしたときの測定値Roffが、アンテナスイッチ150をオンにしたときの測定値Ronにオン/オフ比rを乗じた値に略等しくなる。これより、測定値Ronがしきい値を超えた原因が外来干渉電波によるものか、あるいは内蔵回路ノイズによるものかを判定することが可能となる。なお、オン/オフ比rの値は、事前に測定して取得しておくものとする。

0034

本実施形態のパルスレーダ装置100では、アンテナスイッチ150を設けるとともに、さらに内蔵回路の状態を監視できるようにするために、レーダ測定期間外にノイズが発生する所定内蔵回路(以下では、対象内蔵回路という。)をあらかじめ選択し、当該対象内蔵回路のノイズ(以下では、対象内部ノイズという。)をレーダ測定期間外に測定するようにしている。このような対象内蔵回路として、ノイズ発生の時点を制御できるものを選択するのがよい。本実施形態では、対象内蔵回路として、DC−DCコンバータ140を選択する。DC−DCコンバータ140のスイッチングノイズが受信部120へ伝播する経路は、DC−DCコンバータ140で発生した磁界エネルギー放射ノイズとなり、空中を伝播して受信アンテナ121で受信されて受信部120に混入する場合や、伝導ノイズとして伝播する場合、あるいはグランドラインを介してコモンモードノイズディファレンシャルノイズになる場合など、可能なすべての経路を経由して受信部120に伝播する。伝導ノイズとしては、例えばDC−DCコンバータ140で発生したノイズが、搬送波をミキサ123に伝送するラインを経由して受信部120に伝播するものがある。

0035

なお、ここでは対象内部ノイズを測定する対象内蔵回路としてDC−DCコンバータ140を選択したが、これに限定されず、パルス繰り返し周期に同期して測定可能なノイズレベルが発生する内蔵回路であればよい。さらに、パルス繰り返し周期に限らず、レーダ測定に同期して発生するノイズを対象内部ノイズとすることができる。一例として、レーダ計測更新レート毎に行われる通信で発生するノイズを対象内部ノイズとすることができる。

0036

DC−DCコンバータ140のノイズは、内蔵されるスイッチング素子(FET)がオンになった瞬間とオフになった瞬間に発生するが、一般的にはオンになった瞬間とオフになった瞬間のいずれか一方で発生するノイズが支配的となることが多い。DC−DCコンバータ140で発生するノイズの一例を、図3に示す。同図では、下段(b)にDC−DCコンバータ140のスイッチング素子の出力波形PWMデューティ比)を示し、上段(a)にノイズ波形を示している。同図では、スイッチング素子をオンにした瞬間に大きなノイズが発生する例が示されている。

0037

以下では、DC−DCコンバータ140において、スイッチング素子をオンにした時に大きなノイズが発生するものとして説明する。DC−DCコンバータ140では、スイッチング素子をオンにするタイミングを制御することが可能である。そこで、スイッチング素子のオン時に発生する対象内部ノイズをレーダ測定期間外に測定できるように、スイッチング素子をオンにするタイミングを制御する。そして、スイッチング素子のオン/オフ制御の周期を、パルス繰り返し周期に一致させて1μs(周波数MHz)とする。

0038

なお、スイッチング素子の制御周期をパルス繰り返し周期に同期させるために、DC−DCコンバータ140に対し制御用パルス信号を出力する電源制御部152を信号処理部130内に設けるのがよい。これにより、電源制御部152がパルス制御部131に同期して制御用パルス信号を出力するように容易に構成することができる。なお、上記説明のDC−DCコンバータ140のスイッチング周波数は、必ずしもパルス繰り返し周波数に同期させて1MHzとする必要はなく、スイッチング素子のオン時のノイズがレーダ測定期間外の所定のノイズ測定期間に発生するようにすればよい。また、一般的なDC−DCコンバータの制御用ICには、スイッチング周波数を制御するためのパルス入力端子が設けられており、これを用いてスイッチング周波数を制御することができる。

0039

DC−DCコンバータ140のスイッチング周期を上記のように制御したとき、DC−DCコンバータ140で発生する対象内部ノイズとレーダ測定期間との時間的な関係は図4に示すようになる。図4において、(a)はDC−DCコンバータ140の制御用パルス信号、(b)はDC−DCコンバータ140で発生する対象内部ノイズ(スイッチングノイズ)、(c)はDC−DCコンバータのPWMデューティ比、(d)はアンテナスイッチ150の制御用パルス信号、及び(e)はパルスレーダ装置100におけるノイズ測定期間、をそれぞれ示している。

0040

図4(e)に示すパルスレーダ装置100のパルス繰り返し周期は、送信部110でパルス信号が生成されてからつぎのパルス信号が生成されるまでの期間を示しており、パルス信号が生成されてから所定の期間がレーダ測定期間となる。そして、レーダ測定期間終了後からパルス繰り返し周期の終わりまでがレーダ測定期間外となる。図4(b)に示すスイッチ素子オン時に発生する対象内部ノイズは、レーダ測定期間外に発生するように電源制御部152で制御されている。ここでは、対象内部ノイズの測定期間を第1内部ノイズ測定期間T1とする。

0041

レーダ測定期間外には、対象内部ノイズが発生しない期間に第2内部ノイズ測定期間T2と、外来干渉電波を測定するための外来干渉電波測定期間(外来ノイズ測定期間)T3がさらに設けられている。ここで、第1内部ノイズ測定期間T1及び第2内部ノイズ測定期間T2(両者を含む期間を内部ノイズ測定期間とする。)には、外来の干渉電波を受信しないようにするために、アンテナスイッチ150をオフにしておく。これに対し、外来干渉電波測定期間T3には、アンテナスイッチ150をオンにしておく必要がある。そこで、アンテナスイッチ150についても、パルス繰り返し周期に同期させて制御するようにするのが好ましい。そこで、パルスレーダ装置100では、アンテナスイッチ150をオン/オフ制御するSW制御部151を信号処理部130に設け、SW制御部151をパルス制御部131に容易に同期させることができる構成としている。

0042

図4に示すノイズ測定のタイミングの一例を用いて、本実施形態のパルスレーダ装置100におけるノイズの監視方法を以下に説明する。レーダ測定期間が終了してレーダ測定期間外になると、図4(d)に示すようにまずアンテナスイッチ150をオフにする。これにより、外来の電波は、アンテナスイッチ150のオン/オフ比rに相当する割合だけ低減される。その結果、主として内蔵回路ノイズを測定することが可能となる。

0043

レーダ測定期間外の第1内部ノイズ測定期間T1に達すると、ここで対象内部ノイズであるDC−DCコンバータ140のスイッチ素子がオンになったときに発生するノイズを測定する。本実施形態では、対象内部ノイズを測定することで、以下に説明するパルスレーダ装置100の状態監視を行うことが可能となる。

0044

まず、対象内部ノイズの測定値Roffが所定の正常範囲(第1しきい値以上第2しきい値以下の範囲とする)にあるときは、以下の2点の正常状態を確認することができる。第1として、DC−DCコンバータ140の制御周期がパルス繰り返し周期と正常に同期されていることが確認できる。また第2として、対象内部ノイズを増幅してADC125に出力しているIF信号増幅回路124が正常に動作していることが確認できる。

0045

これに対し、対象内部ノイズの測定値Roffが第1しきい値未満となってノイズレベルが低い場合には、以下の異常状態が考えられる。まず、DC−DCコンバータ140の制御周期がパルス繰り返し周期と正常に同期されていないことが考えられる。あるいは、IF信号増幅回路124の異常により、対象内部ノイズが適切に増幅されていないことが考えられる。さらに、上記以外のいずれかの内蔵回路の故障(例えば信号生成回路111の故障等)により負荷電流極端に低下し、その結果ノイズレベルが低下したことが考えられる。異常の発生がレーダ測定に影響するおそれがある場合には、ユーザに通知する等の監視手段をパルスレーダ装置100に持たせることができる。

0046

また、対象内部ノイズの測定値Roffが第2しきい値を超えるときは、いずれかの内蔵回路の故障により、異常な回路ノイズを出しているか、負荷電流が異常に増大したか、あるいは固定ネジの緩み等によりグランド接点が変動したか、等の原因が考えられる。さらには、外来の干渉電波のレベルが極めて高く、アンテナスイッチ150のオン/オフ比で低減してもなお高いレベルが測定されてしまうことが考えられる。外来の干渉電波が原因のときは、このときの測定値Roffが、後述する外来干渉電波測定期間T3に取得した測定値Ronにアンテナスイッチ150のオン/オフ比rを乗じた値と同程度となる。これにより、外来の干渉電波が原因か、あるいは内蔵回路の異常が原因か、を判定することができる。

0047

つぎに、レーダ測定期間外の第2内部ノイズ測定期間T2では、対象内部ノイズ以外の内蔵回路ノイズを測定する。通常、DC−DCコンバータ140からのノイズを除くと、内蔵回路ノイズは極めて低いレベルで観測されるか、あるいは測定限界以下となって観測されない。そこで、第2内部ノイズ測定期間T2において対象内部ノイズ以外のノイズを測定し、有意なレベルのノイズが測定されると、外来の干渉電波がアンテナスイッチ150のオン/オフ比だけ低減されて受信されていることが考えられる。

0048

第2内部ノイズ測定期間T2では、対象内部ノイズのような比較的レベルの高い内蔵回路ノイズがないことから、有意なレベルのノイズが測定されたときは、まずは外来の干渉電波の可能性が高い。外来の干渉電波の場合には、後述する外来干渉電波測定期間T3における測定で検知することができる。一方、外来の干渉電波でないことが確認されたときは、内蔵回路の異常が原因と考えられる。

0049

なお、図4に示す一例では、第2内部ノイズ測定期間T2を第1内部ノイズ測定期間T1より先に設定しているが、両者の順序を特に限定する必要はなく、レーダ測定期間外のアンテナスイッチ150がオフ状態にある期間でかつ第1内部ノイズ測定期間T1を除く期間に第2内部ノイズ測定期間T2を設定すればよい。

0050

図4に示す一例では、第1内部ノイズ測定期間T1及び第2内部ノイズ測定期間T2における測定を終了したのち、アンテナスイッチ150をオンに制御し、つぎのパルス繰り返し周期に達するまでの期間に外来干渉電波測定期間T3を設けている。外来干渉電波測定期間T3は、これに限定されず、例えば第1内部ノイズ測定期間T1及び第2内部ノイズ測定期間T2より前に設けてもよく、あるいは両者の間に設けてもよい。外来干渉電波測定期間T3は、レーダ測定期間外でかつ対象内部ノイズが発生しない期間であれば、アンテナスイッチ150をオンにして設定することができる。外来干渉電波測定期間T3でもノイズ測定を行い、測定値Ronを取得してノイズが正常なレベルかを判定する。その結果、測定値Ronが第2内部ノイズ測定期間T2に測定したノイズレベルとほとんど変わらないときは、外来の干渉電波の影響はないと判定することができる。ここで、アンテナスイッチ150のオン/オフ比rは十分に大きく、受信アンテナ用増幅回路122からのノイズNamp(n)は無視できるものとする。

0051

これに対し、外来干渉電波測定期間T3に高いレベルのノイズが測定されたときは、外来の干渉電波を受信していると判定することができる。外来の干渉電波を受信している、すなわち外来の電波障害があると判定されたときは、レーダ測定期間における測定を中断してその影響を軽減するのが好ましい。あるいは、外来電波の干渉による電波障害が生じていることをユーザに通知するための監視手段を設けておくのがよい。外来干渉電波測定期間T3における外来電波の測定は、例えばFMCWレーダ電波塔等からの電波のように、連続波が外来電波となっているときに特に有効となる。

0052

本実施形態のパルスレーダ装置によれば、内蔵回路からのノイズに変動がないかを監視してその異常を早期に検知できるとともに、外来からの干渉電波を早期に検知して対象物の誤検知等を防止することが可能となる。また、アンテナスイッチのオン/オフにより内蔵回路ノイズと外来の干渉電波との判別を容易にするとともに、2以上の時点で内蔵回路ノイズを測定することで、受信部の回路故障を診断することも可能となる。

0053

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るパルスレーダ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるパルスレーダ装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態では、パルスレーダ装置を対象に説明したが、これに限定されず、パルス信号を用いた各種装置で発生するノイズ(例えばFPGAとMPU間等の機器間の通信において発生するノイズ等)や、パルス信号を用いない装置であっても、内蔵回路のノイズレベルを取得できる回路(例えばA/Dコンバータ)を有していれば適用可能である。

0054

100パルスレーダ装置
110 送信部
111信号生成回路
112送信アンテナ用増幅回路
113送信アンテナ
120 受信部
121受信アンテナ
122 受信アンテナ用増幅回路
123ミキサ
124IF信号増幅回路
125ADコンバータ
130信号処理部
131パルス制御部
132演算部
140DC−DCコンバータ
141バッテリ
150アンテナスイッチ
151 SW制御部
152電源制御部

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