雷达装置、雷达装置的故障检测方法和雷达装置的运用方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测目标的雷达装置、雷达装置的故障检测方法以及雷达装置的运用方法。

背景技术

下述专利文献1公开了一种用于检测来自前方车辆的反射波的电平和车辆前方路面的反射波的电平，并基于车辆反射波的电平和路面反射波的电平来判定雷达装置的故障的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-250793号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在包括专利文献1在内的现有的雷达装置中，在判定雷达装置的故障时，利用来自前方的车辆、路面、天线罩(radome)等的反射波。然而，基于这些反射波的信号始终会根据车辆的距离、车辆的速度、路面或天线罩的状态、以及来自路面或天线罩的反射量而产生电平变动，因此根据条件或状态的不同，无法获得始终稳定的反射波的可能性较高。因此，以往的雷达装置存在当运用中进行故障检测时，需要避免误判或限制反射波的条件，功能受到很大限制，并且并非万能地起作用的问题。因此，期望在不使用反射波的情况下在运用中稳定地检测故障。

本发明是考虑到上述问题而完成的，其目的是获得一种在不使用反射波的情况下能够在运用中稳定地检测故障的雷达装置。

用于解决技术问题的技术手段

为了解决上述问题并实现该目的，本发明的雷达装置具备：至少一个发送模块，该至少一个发送模块用于生成与定时信号同步的发送线性调频信号。雷达装置具备至少两个接收模块，该至少两个接收模块接收从至少一个发送模块辐射的发送线性调频信号的来自目标的反射波和直接耦合而不经由目标的直达波，使用接收线性调频信号对接收到的信号进行混合，该接收线性调频信号与定时信号同步，并且具有与发送线性调频信号相同的倾斜度。雷达装置还具备信号处理部，该信号处理部基于由接收模块进行了混合后得到的差拍信号来检测目标。信号处理部具有如下的功能：检测包括在差拍信号中的从发送模块到接收模块的直达波分量的电平，通过将检测到的电平与基于抑制了反射波的环境下的差拍信号电平测量值来预先设定的阈值进行比较，从而判定雷达装置的故障。

发明效果

根据本发明的雷达装置，起到在不使用反射波的情况下能够在运用中稳定地检测故障的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1的雷达装置的一个示例的框图。

图2是表示实施方式1中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的频率-时间波形的图。

图3是表示实施方式1中的故障判定的动作流程的流程图。

图4是说明制作实施方式1中的故障判定阈值表时(出货检查时)的测量环境的图。

图5是用于说明实施方式1中的故障判定的原理的第1图。

图6是用于说明实施方式1中的故障判定的原理的第2图。

图7是表示实施方式1中的故障判定中使用的阈值表的一个示例的图。

图8是表示实施方式2中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的频率变化的时序图。

图9是用于说明实施方式2中的雷达装置的效果的图。

图10是表示实施方式3的雷达装置的结构的框图。

图11是表示实施方式4的雷达装置的结构的框图。

图12是用于说明实施方式5中的故障判定的原理的第1图。

图13是用于说明实施方式5中的故障判定的原理的第2图。

图14是表示实施方式6中的目标检测用线性调频信号的频率变化的时序图。

图15是表示实施方式6中的故障检测用线性调频信号的频率变化的时序图。

图16是表示实施方式6中的目标检测用线性调频信号收发时的差拍信号的时间波形的图。

图17是表示实施方式6中的故障检测用线性调频信号收发时的差拍信号的时间波形的图。

图18是表示实施方式7的雷达装置的主要部分的结构的框图。

图19是表示实施方式7的目标检测用结构中的差拍信号的时间波形的图。

图20是表示实施方式7的故障检测用结构中的差拍信号的时间波形的图。

图21是表示实施方式8的雷达装置的发送部的打开/关闭控制的方式的框图。

图22是表示实施方式8中的通过发送部的关闭控制观测到的直达波的时间波形的第1图。

图23是表示实施方式8中的通过发送部的打开控制观测到的直达波的时间波形的第2图。

图24表示实施方式9中的故障检测用线性调频信号(调制信号)的频率变化的时序图。

图25表示实施方式9中的故障检测用线性调频信号(无调制信号)的频率变化的时序图。

图26是示出通过图25中所示的无调制信号观测到的直达波的时间波形的图。

图27是示出通过图24中所示的调制信号观测到的直达波的时间波形的图。

图28是表示实施方式10中的差拍信号的时间波形的图。

图29是用于说明实施方式11的雷达装置的运用方法的第1图。

图30是用于说明实施方式11的雷达装置的运用方法的第2图。

图31是表示实现实施方式1至11中的信号处理部的功能的硬件结构的一个示例的框图。

图32是表示实现实施方式1至11中的信号处理部的功能的硬件结构的另一个示例的框图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明实施方式的雷达装置、雷达装置的故障检测方法和雷达装置的运用方法。本发明不受以下实施方式的限制。

实施方式1

图1是表示实施方式1的雷达装置的一个示例的框图。图2是表示实施方式1中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的频率-时间波形的图。如图1所示，实施方式1的雷达装置100包括一个发送模块1、两个接收模块2、3和信号处理部4。上述“一个”这一发送模块的数量是示例性的，也可以包括多个发送模块。另外，上述“两个”这一接收模块的数量是示例性的，也可以包括一个或三个以上的接收模块。

发送模块1是将图2的上部所示的发送线性调频信号辐射到空间中的模块。发送模块1包括作为第一信号源的高频(射频：RF)信号源11、放大器12和发送天线13。RF信号源11生成与从信号处理部4输出的定时信号同步的发送线性调频信号。放大器12放大由RF信号源11生成的发送线性调频信号。发送天线13将由放大器12放大的发送线性调频信号60辐射到空间。输入到RF信号源11的定时信号由定时控制部42生成。定时控制部42设置在信号处理部4中。

RF信号源11包括线性调频生成电路11a、振荡器11b和放大器11c。线性调频生成电路11a基于线性调频数据生成用于控制振荡器11b的振荡频率的控制信号。振荡器11b根据由线性调频生成电路11a生成的控制信号生成频率随时间变化的发送线性调频信号。放大器11c放大由振荡器11b生成的发送线性调频信号。在放大器11c能够获得足够的输出的情况下，可以从发送模块1的结构中去除放大器12。输入到线性调频生成电路11a的线性调频参数由线性调频数据生成部41生成。线性调频数据生成部41设置在信号处理部4中。

接收模块2、3是用于接收辐射到空间的发送线性调频信号60的来自目标50的反射波64的模块。此外，如图1所示，存在从发送模块1直接耦合到接收模块2、3的直达波62，并且接收模块2、3还接收该直达波62并执行下述处理。

接收模块2包括接收天线21、作为第二信号源的RF信号源22和接收部23。接收天线21接收来自发送模块1的直达波62和来自目标50的反射波64。RF信号源22生成与从定时控制部42输出的定时信号同步、且具有与发送线性调频信号相同的倾斜度的接收线性调频信号。接收线性调频信号对于后述的混合器起到接收本地(本地:LO)信号的作用。如图2所示，与发送线性调频信号同样地，接收线性调频信号是频率随时间变化的线性调频信号。接收部23对经由接收天线21接收到的接收信号进行下变频，并将下变频后的信号转换为数字信号。接收部23将下变频后的信号作为接收数据输出到信号处理部4。

RF信号源22包括线性调频生成电路22a、振荡器22b和放大器22c。线性调频生成电路22a基于从线性调频数据生成部41输出的线性调频数据生成用于控制振荡器22b的振荡频率的控制信号。振荡器22b根据由线性调频生成电路22a生成的控制信号产生信号。放大器22c放大由振荡器22b生成的信号。从放大器22c输出的信号是上述的接收线性调频信号。

接收部23包括混合器23a、高通滤波器(高通滤波器:HPF)23b、放大器23c和模数转换器(模拟数字转换器:ADC)23d。混合器23a使用作为接收LO信号的接收线性调频信号来混合经由接收天线21接收到的接收信号，并生成接收信号和接收线性调频信号之间的频率差分信号(＝差拍信号)。HPF 23b对混合器23a的输出(即差拍信号)进行滤波。当检测到目标50时，包括在差拍信号中的直流和规定的低频分量被HPF 23b抑制。放大器23c放大从HPF23b输出的信号。ADC 23d将放大器23c的输出转换为数字信号。尽管未图示出，但是与线性调频生成电路11a、22a、32a同样地，ADC 23d的采样由信号处理部4控制，并且与各个线性调频信号生成定时同步地实施ADC 23d的采样。

接收模块3也与接收模块2同样地构成。接收模块3包括接收天线31、RF信号源32和接收部33。RF信号源32包括线性调频生成电路32a、振荡器32b和放大器32c。接收部33包括混合器33a、HPF 33b、放大器33c和ADC 33d。RF信号源32和接收部33的功能分别与接收模块2的RF信号源22和接收部23的功能相同，因此在此省略说明。在图中所示的示例中，放大器12被构成为放大由RF信号源11生成的发送线性调频信号，但是当接收模块2、3的混合器23a、33a构成为高次谐波混合器时，可以使放大器12成为组合N倍增器和放大器的结构。在这种情况下，由线性调频生成电路11a、22a、32a生成的发送线性调频信号和接收线性调频信号的频率被设定为发送天线13、接收天线21、31的收发频率的1/N。通过使用这种结构，能以低成本且高输出地实现RF信号源11、22、32，并且能通过构成更多的发送、接收模块来获得收发通道数较多的高性能雷达装置。

信号处理部4控制RF信号源11、22和32所生成的线性调频信号的参数即线性调频参数以及定时，并且对由ADC 23d、33d进行数字转换得到的信号进行信号处理。线性调频参数中包括线性调频动作开始时的频率、相位、距离基准时刻的延迟时间、线性调频信号的形状(倾斜度、调制宽度)、时间和频率的步长、线性调频数量等。此外，还能组合生成多个不同的线性调频信号。

除了上述的线性调频数据生成部41和定时控制部42之外，信号处理部4还包括检测部43和故障判定部44。检测部43包括距离检测部43a、速度检测部43b和振幅检测部43c，故障判定部44包括故障判定阈值表44a。阈值存储在故障判定阈值表44a中。

在检测部43中，距离检测部43a基于从接收部23、33输出的接收数据来检测从雷达装置100到目标50的距离。速度检测部43b基于该接收数据来检测雷达装置100与目标50之间的相对速度。振幅检测部43c检测该接收数据的电平。故障判定部44基于检测部43的检测值来判定雷达装置100的故障。故障判定阈值表44a用于雷达装置100的故障判定。

接着，参照图1～图7的附图说明实施方式1的雷达装置100中的故障判定的方法及原理。图3是表示实施方式1中的故障判定的动作流程的流程图。图4是说明制作实施方式1中的故障判定阈值表44a时(出货检查时)的测量环境的图。图5是用于说明实施方式1中的故障判定的原理的第1图。图6是用于说明实施方式1中的故障判定的原理的第2图。图7是表示实施方式1中的故障判定中使用的阈值表的一个示例的图。

在实施方式1中，通过将后述的直达波分量的电平与阈值进行比较来判定雷达装置100有无故障。具体地，使用图3的流程图所示的处理流程。在运用时的进行收发的每个规定周期实施图3的处理流程。对于每个发送模块，在一个发送模块和一个接收模块之间进行故障判定。为了方便起见，将由一个发送模块和一个接收模块的组合确定的收发耦合路径称为“收发路径”。以下，以通过组合发送模块1和接收模块2得到的收发路径作为一个示例进行说明。

在图3中，雷达装置100从发送模块1辐射发送线性调频信号60(步骤S101)。发送线性调频信号60的大部分照射到目标50，并且其反射波64经由接收天线21由接收模块2接收。此外，发送线性调频信号60的一部分作为直达波62由直接接收模块2接收。从接收模块2输出的接收数据被发送到信号处理部4。信号处理部4检测直达波分量的电平(步骤S102)。信号处理部4的故障判定部44将直达波分量的电平与阈值进行比较(步骤S103)。当直达波分量的电平大于阈值时(步骤S103，是)，故障判定部44判定雷达装置100正常(步骤S104)，并且结束图3的流程。另一方面，当直达波分量的电平为阈值以下时(步骤S103，否)，判定为发送模块1和接收模块2之间的收发路径中存在异常，雷达装置100进行故障判定(步骤S105)，结束图3的流程。

在上述步骤S103中，当直达波分量的电平等于阈值时，判定为“否”，但是也可以判定为“是”。也就是说，当直达波分量的电平等于阈值时，可以判定雷达装置100是正常的。

使用图4的测量环境下的测量值来设定图3的流程图中所示的阈值。图1是示出了运用时的测量环境的图，与此相对地图4是示出了出货检查时的测量环境的图。在出货检查时的测量环境中，如图4所示，将电波吸收带52配置在雷达装置100的前方和周围。将电波吸收带52配置在雷达装置100的前方，是为了抑制从前方和周围返回到接收模块2、3侧的发送线性调频信号60的反射波64的电平。另一方面，在模块之间、天线之间，规定电平的直达波62从发送模块1耦合到接收模块2、3。由此，在出货检查时，构建由接收天线21、31接收的反射波64得以抑制的测量环境，仅测量直达波62。此外，通过直达波62的接收分析来设定阈值。在下面的说明中，图4或与图4等效的测量环境有时被称为“反射波无输入状态”。

在图5中，实线表示出货检查时的差拍信号的频谱，虚线表示运用时的差拍信号的频谱。图5的横轴表示频率，纵轴表示频率分量的电平。在运用时的频谱波形中，除了直达波分量之外，还包括来自目标50的反射波分量。在图5中，出现在频率为“0”的地方的分量是直流(直流:DC)分量，出现在DC分量的右侧的分量是直达波分量。

如上所述，在作为出货检查时的测量环境的反射波无输入状态下，来自目标50的反射波被抑制。因此，能基于通过仅提取直达波62的频率分量而获得的直达波分量的电平的测量结果来容易地设定阈值。在图5中，用虚线示出了针对直达波分量设定的阈值的设定示例。

如图5所示，直达波分量和DC分量在频域中接近。因此，需要能够在频域中分离直达波分量和DC分量的功能。此外，后面将描述在频域中分离直达波分量和DC分量的功能的实现方法。

当使用图5所示的阈值时，在图3的步骤S102中检测直达波的频率分量的电平。此外，在图3的步骤S103中，执行直达波的频率分量的电平与阈值的比较处理。

尽管图5示出了基于直达波的频率分量的电平来设定阈值的示例，但是也可以基于直达波的振幅的电平来设定阈值。图6中示出了出货检查时的差拍信号的时间波形和运用时的差拍信号的时间波形。图6的横轴表示时间，纵轴表示差拍信号的电平。

在图6中，粗实线表示出货检查时的差拍信号的时间波形，细实线表示运用时的差拍信号的时间波形。如图6所示，运用时的差拍信号的时间波形是来自目标50的反射波的分量叠加在低频的波动分量上的波形，并且差拍信号的振幅会变动。因此，难以通过使用运用时的差拍信号来设定高精度的阈值。对此，由于在出货检查时的差拍信号的时间波形中仅观察到由直达波引起的低频的波动分量，因此能设定高精度的阈值。在图6中，阈值的设定示例用虚线示出。此外，还能通过逆傅里叶变换等从提取了直达波分量的频率分析结果恢复到时间(振幅)波形，并将其与阈值进行比较。

当使用图6所示的阈值时，在图3的步骤S102中，通过信号处理部4的振幅检测部43c检测直达波振幅的电平。此外，在图3的步骤S103中，由故障判定部44进行直达波振幅的电平与阈值的比较处理。

图7中示出实施方式1中的阈值表的一例。在图7所示的示例中，针对多个发送部(#1、#2、···)和与各个发送部相对应的接收部(#11、#12、···、#21、#22、···)中的每一个、以及雷达装置100进行动作的每个周围温度，来设定分别对应于振幅和频率的阈值。

在图7中，T

针对各个周围温度的阈值能通过在上述的出货检查时测量多个周围温度下的阈值来设定，此外还能根据发送模块1、接收模块2、3的发送输出和接收增益的温度特性来预测和设定。求出的阈值的值存储在图7的表中。

周围温度T

根据实施方式1，在雷达装置的运用过程中，检测从发送模块到接收模块的直达波的电平，并且将检测到的电平与阈值进行比较，由此来判定故障。因此，在运用过程中，能在不使用反射波的情况下判定雷达装置的故障。

实施方式2

接着，参照图8及图9的附图对实施方式2的雷达装置进行说明。图8是表示实施方式2中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的频率变化的时序图。图9是用于说明实施方式2中的雷达装置的效果的图。此外，实施方式2的雷达装置的功能能以与图1所示的实施方式1的结构相同或同等的结构来实现。

在图8的上部，从发送模块1输出的发送线性调频信号的频率-时间波形用实线表示。在图8的中部中，从RF信号源22、32输出的目标检测时的接收线性调频信号的频率-时间波形用虚线示出。在图8的下部中，从RF信号源22、32输出的故障检测时的接收线性调频信号的频率-时间波形用虚线示出。

如图8的中部和下部所示，实施方式2中的接收线性调频信号的波形在检测出目标时和检测出故障时具有不同的信号波形。具体地，检测到故障时的接收线性调频信号的输出定时被偏移，以使相对于检测到目标时的接收线性调频信号延迟时间τ。该输出的定时偏移由信号处理部4的定时控制部42控制。检测到目标时的接收线性调频信号的输出定时与发送线性调频信号的输出定时一致。因此，检测到故障时的接收线性调频信号相对于发送线性调频信号也延迟时间τ。

图9的左侧示出了当接收线性调频信号的输出定时与发送线性调频信号的输出定时相同时接收信号的频谱。图9的右侧示出了当将接收线性调频信号的输出定时从发送信号偏移输出时的接收信号的频谱。在这些图中，实线模拟地表示直达波分量和来自目标50的反射波分量，虚线模拟地表示DC分量。

如图9所示，直达波分量是接近DC分量的低频分量，在频率上难以分离。另一方面，如实施方式2所示，当接收线性调频信号的输出定时从发送线性调频信号偏移时，直达波分量的频率变高。结果，由于频率分离变得相对容易，因此获得了提高故障检测的检测精度的效果。

实施方式3

接着，参照图10说明实施方式3的雷达装置。图10是表示实施方式3的雷达装置的结构的框图。实施方式1的雷达装置100为每个接收模块单独地具有生成接收线性调频信号的信号源的结构，与此相对，实施方式3的雷达装置100A为使用从发送模块分配的发送线性调频信号作为接收线性调频信号的结构。

在图10所示的实施方式3的雷达装置100A中，在图1所示的实施方式1的结构中，接收模块2、3分别被替换为接收模块2A、3A，并且在发送模块1和接收模块2A、3A之间设置有延迟电路5。在接收模块2A中，省略RF信号源22，取而代之，将延迟电路5的输出作为接收线性调频信号输入到混合器23a。在接收模块3A中，省略RF信号源32，取而代之，将延迟电路5的输出作为接收线性调频信号输入到混合器33a。另外，对于其他的结构，与实施方式1的结构相同或同等，对相同或同等的结构部赋予相同的标号，省略重复的结构的说明。

在实施方式3的结构中，延迟电路5的延迟时间由信号处理部4的定时控制部42控制。因此，根据从定时控制部42输出到延迟电路5的定时信号，将如图8的下部所示的延迟时间τ赋予发送线性调频信号，从而能获得用于故障检测的接收线性调频信号。当将延迟时间τ赋予发送线性调频信号时，当然考虑由发送模块1与接收模块2A、3A之间的电气布线引起的传输时间。

此外，存在由发送模块1与接收模块2A、3A之间的电气布线引起的传输时间。因此，以将该电气布线的传输时间考虑在内的定时输出从定时控制部42分别输出到线性调频生成电路11a和延迟电路5的定时信号。由此，如图8的上部和中部所示，从延迟电路5输出的信号与发送线性调频信号同步，因此能使用延迟电路5的输出作为用于目标检测的接收线性调频信号。

在该值小到不需要考虑由发送模块1与接收模块2A、3A之间的电气布线引起的传输时间的情况下，可以采用下述结构，即：通过来自定时控制部42的控制信号来切换延迟电路5的功能的有效或无效。例如，当通过来自定时控制部42的控制信号使延迟电路5的功能有效时，如图8的下部所示，从延迟电路5输出的信号能用作为用于故障检测的接收线性调频信号。当使延迟电路5的功能无效时，如图8的中部所示，从延迟电路5输出的信号能用作为用于目标检测的接收线性调频信号。

根据实施方式3的结构，在接收模块中不设置生成接收线性调频信号的信号源的情况下，能够具备与实施方式1同等的功能。因此，能简化结构并降低制造成本。此外，能通过减少部件的数量来提高装置的可靠性。

实施方式4

接着，参照图11说明实施方式4的雷达装置。图11是表示实施方式4的雷达装置100B的结构的框图。在实施方式3中，为了在发送线性调频信号和接收线性调频信号之间设置时间差，如图10所示，构成为在发送模块1和接收模块2A、3A之间设置延迟电路5。另一方面，如实施方式1所示，当不需要在发送线性调频信号和接收线性调频信号之间设置时间差时，如图11所示，能采用不设置延迟电路5的结构。根据实施方式4的结构，也能够获得与实施方式1同样的效果。

尽管图11示出了将发送线性调频信号从一个发送模块1分配到两个接收模块2A、3A的结构，但是该结构也能适用于多个发送模块1的情况。当存在多个发送模块1时，可以将发送线性调频信号分别从多个发送模块1分配到对应的多个接收模块2中的每一个。或者，可以将发送线性调频信号从多个发送模块1中的一个分配给所有接收模块2中的每一个。此外，当发送模块1的数量为N(N是2以上的整数)时，可以将发送线性调频信号从N-M(M是N-1以下的整数)个发送模块1分配到对应的多个接收模块2中的每一个。另外，该概念也能适用于实施方式3的雷达装置。

实施方式5

接着，参照图12及图13的附图对实施方式5的雷达装置进行说明。图12是用于说明实施方式5中的故障判定的原理的第1图。图13是用于说明实施方式5中的故障判定的原理的第2图。此外，实施方式5的雷达装置的功能能通过图1、图10或图11中的任何一个结构来实现。

图12示出基于由信号处理部4的距离检测部43a和速度检测部43b获得的检测结果生成的距离速度图。在距离速度图中，横轴表示速度频率，纵轴表示距离频率。另外，虽然在图12中未图示，但通常在相当于纸面垂直方向的z轴方向上表示各接收信号的强度。在图12中，箭头所示的部位K1表示不具有速度的直达波分量。箭头所示的部分K2、K3表示来自具有速度的目标50的反射波分量。

图13示出了在图12所示的距离速度图中的相对速度＝0时的距离频率轴方向上的快速傅里叶变换(快速傅里叶变换:FFT)的分析结果。在图13中，提取了DC分量和直达波的分量，但是没有出现来自目标的反射波的分量。来自目标的反射波的分量不出现是因为仅提取相对速度＝0的分量。

如果得到图13所示的分析结果，则与实施方式1相同，将得到的直达波分量的电平与阈值进行比较。当所获得的直达波分量的电平大于阈值时，判定为雷达装置正常。当所获得的直达波分量的电平为阈值以下时，判定雷达装置发生故障。

根据实施方式5，即使在雷达装置的运用中，也能分离来自主要相对于雷达装置具有相对速度的目标的反射波分量，从而检测从发送模块到接收模块的直达波的分量。由此，由于能获得不受来自存在于雷达装置周围的多个目标的反射波分量影响的直达波分量，因此能提高雷达装置中的故障判定的精度。

实施方式6

接着，参照图14及图17的附图对实施方式6的雷达装置进行说明。图14是表示实施方式6中的目标检测用线性调频信号的频率变化的时序图。图15是表示实施方式6中的故障检测用线性调频信号的频率变化的时序图。图16是表示实施方式6中的目标检测用线性调频信号收发时的差拍信号的时间波形的图。图17是表示实施方式6中的故障检测用线性调频信号收发时的差拍信号的时间波形的图。此外，实施方式6的雷达装置的功能能通过图1、图10或图11中的任何一个结构来实现。

图14示出实施方式6中的目标检测用线性调频信号的波形。图15示出实施方式6中的故障检测用线性调频信号的波形。在发送侧和接收侧使用具有相同频率调制波形的线性调频信号。

在图14和图15中，横轴的标度是相同的，并且用于检测故障的线性调频信号的波形被设定为相对于用于目标检测的线性调频信号的波形，线性调频1周期的时间较短，相反地频率的调制宽度较大。也就是说，在实施方式6中，用于故障检测的线性调频信号被设定为相对于用于目标检测的线性调频信号使得线性调频信号的倾斜度变大。

图16示出了收发用于目标检测的线性调频信号时的差拍信号的时间波形。在图16中，用实线所示的曲线示出了在实际运用中由接收天线和接收模块接收并作为差拍信号输出的时间波形，并且是通过合成来自目标的反射波和从发送模块或发送天线耦合的直达波而获得的时间波形。用虚线表示的曲线仅模拟地表示直达波的分量。如图16所示，直达波具有低频的波动分量，其周期大于来自目标的反射波。

图17示出了收发用于故障检测的线性调频信号时的差拍信号的时间波形。在图16和图17中，纵轴和横轴的标度相同。尽管波形的特征相同，但是当使用用于故障检测的线性调频信号时，信号波形的振幅变大。由此，若使用用于故障检测的线性调频信号，则能容易地区分直达波的振幅和来自目标的反射波的振幅，能提高阈值判定的精度。当使用用于故障检测的线性调频信号时，波动的周期变短。由此，由于捕捉直达波的一个周期的量变得容易，所以即使处于来自目标的反射波存在多个的接收环境下，也能可靠地实施故障判定。

如上所述，根据实施方式6，与用于目标检测的线性调频信号相比，由于使用设定为倾斜度较大的用于故障检测的线性调频信号来判定雷达装置的故障，从而能在提高故障判定的判定精度的同时可靠地实施故障判定。此外，在实施方式6中，设为单独分配用于目标检测的线性调频信号和用于故障检测的线性调频信号的运用，但也可以是下述运用，即：根据雷达装置的运用条件，将倾斜度设定得较大的用于故障检测的线性调频信号用作为用于目标检测。

实施方式7

接着，参照图18至图20的附图对实施方式7的雷达装置进行说明。图18是表示实施方式7的雷达装置的接收部的主要部分的结构的框图。图19是表示实施方式7的目标检测用结构中的差拍信号的时间波形的图。图20是表示实施方式7的故障检测用结构中的差拍信号的时间波形的图。

在实施方式7的雷达装置中，将图1、图10或图11中的接收部23替换成图18中所示的接收部23A。在接收部23A中，例如，在图1所示的接收部23的结构中，HPF 23b被替换为HPF23b1和HPF 23b2。HPF 23b1是用于目标检测的HPF，HPF 23b2是用于故障检测的HPF。此外，用于故障检测的HPF 23b2的截止频率fc被设定为低于用于目标检测的HPF 23b1的截止频率fc。因此，在实施方式7中，按下述方式进行运用，即：当进行目标检测时，接收部23A的HPF被切换到截止频率fc相对较高的HPF 23b1，当进行故障检测时，接收部23A的HPF被切换到截止频率fc相对较低的HPF 23b2。

图19示出了使用了用于目标检测的HPF 23b1时的差拍信号的时间波形，图20示出了使用了用于故障检测的HPF 23b2时的差拍信号的时间波形。在图19和图20中，用虚线表示的曲线表示直达波分量，用实线表示的曲线表示实际的差拍信号波形，成为来自目标的反射波分量和直达波分量的合成波。

当使用了用于目标检测的HPF 23b1时，如图19所示，由于表示直达波的低频的波动分量被HPF 23b1截断，并且其电平降低，所以难以检测到。另一方面，由于低频的波动分量较小，所以容易进行目标的检测。对此，当使用了故障检测用的HPF 23b2时，表示直达波的低频的波动分量不会被HPF 23b2截断，因此其电平变高。因此，当进行故障检测时，能通过使用用于故障检测的HPF 23b2检测差拍信号的电平并将检测到的电平与阈值进行比较来判定雷达装置有无故障。

如上所述，根据实施方式7，准备目标检测用HPF和截止频率fc被设定为低于目标检测用HPF的故障检测用HPF，在故障检测时使用故障检测用HPF来判定雷达装置的故障，因此能够在抑制目标检测的检测精度降低的同时，实现故障判定的可靠实施。

实施方式8

接着，参照图21至图23的附图对实施方式8的雷达装置进行说明。图21是表示实施方式8的雷达装置的发送部的打开/关闭控制的方式的框图。图22是表示实施方式8中的通过发送部的关闭控制观测到的直达波的时间波形的第1图。图23是表示实施方式8中的通过发送部的打开控制观测到的直达波的时间波形的第2图。为了方便起见，图22和图23都示出了反射波无输入状态下的差拍信号，并且不包括来自目标的反射波。此外，实施方式8的雷达装置的功能能通过图1、图10或图11中的任何一个结构来实现。

在实施方式8中，信号处理部4进行发送模块1的放大器12的打开关闭控制，即发送线性调频信号的输出控制。图22示出了当放大器12被控制为关闭时的差拍信号的时间波形，并且图23示出了当放大器12被控制为打开时的差拍信号的时间波形。图22和23都示出了在反射波无输入状态下的差拍信号的波形，即直达波的波形。

当放大器12被控制为关闭时，由于从发送模块1不辐射发送线性调频信号，因此如图22所示，差拍信号的直达波分量的振幅几乎为零，不会观测到直达波分量。另一方面，当放大器12被控制为打开时，如果雷达装置没有故障，则从发送模块1辐射发送线性调频信号。此时，如图23所示，从发送模块1朝向接收模块的直达波的差拍信号的振幅值变大。另一方面，当雷达装置发生故障时，观测到从图23所示的振幅值下降规定的电平。

因此，在实施方式8中，将放大器12被控制为打开时的差拍信号中的直达波分量的振幅值与放大器12被控制为关闭时的差拍信号中的直达波分量的振幅值之间的差分定义为阈值，对于实际运用时的振幅，也求出同样的差分，并进行比较。当差分大于阈值时，判定雷达装置正常。另一方面，如果差分为阈值以下，则判定雷达装置发生故障。此外，与实施方式1相同，基于反射波无输入状态下的测量结果来设定阈值。

根据实施方式8，将发送线性调频信号被辐射时的差拍信号中的直达波分量的振幅值与发送线性调频信号未被辐射时的差拍信号中的直达波分量的振幅值之间的差分定义为阈值，并且对实际运用时的振幅也求出同样的差分并进行比较，由此来判定雷达装置有无故障。由此，能以更高的精度判定雷达装置的故障。

尽管在上述说明中，示出了反射波无输入状态下的信号波形，但是即使在存在来自目标的反射波的运用时，也能通过同样的方法来判定雷达装置的故障。

实施方式9

接着，参照图24至图27的附图对实施方式9的雷达装置进行说明。图24及图25是表示实施方式9中的故障检测用线性调频信号(调制信号)的频率变化的时序图。图24示出了作为用于故障检测的线性调频信号之一的调制时的线性调频信号(调制线性调频信号)，并且图25示出了作为用于故障检测的线性调频信号的另一个的无调制时的信号(无调制信号)。图26是示出通过图25中所示的无调制信号观测到的直达波的时间波形的图。图27是示出通过图24中所示的调制信号观测到的直达波的时间波形的图。为了方便起见，图26和图27都示出了反射波无输入状态下的差拍信号，并且不包括来自目标的反射波。此外，实施方式9的雷达装置的功能能通过图1、图10或图11中的任何一个结构来实现。

图24所示的用于故障检测的线性调频信号(调制信号)与图15所示的线性调频信号相同。这里，当将用于故障检测的线性调频信号的频率随时间变化的状态定义为“调制时”时，在实施方式9中定义了“无调制时”的状态。在无调制时，如图25所示，输出没有进行频率调制的特定频率的信号。在实施方式9中，由信号处理部4进行切换无调制时的状态和调制时的状态的控制，即切换无调制信号和调制线性调频信号的控制。

图26示出当输出图25所示的无调制信号时的差拍信号的波形。图27示出当输出图24所示的调制线性调频信号时的差拍信号的波形。图26和图27都示出了反射波无输入状态下的差拍信号的波形。在图26和图27中，纵轴和横轴的标度相同。

如上所述，在实施方式9中，在故障检测时，在输出无调制信号的无调制时的状态和输出频率调制后的调制线性调频信号的调制时的状态之间进行切换。在无调制时，如图26所示，差拍信号中的直达波的低频的波动分量的振幅几乎为0，并且差拍信号中的直达波分量的电平变低。另一方面，在调制时，如果雷达装置没有发生故障，则从发送模块1辐射图24所示的调制线性调频信号。此时，如图27所示，从发送模块1朝向接收模块的直达波的差拍信号的振幅值变大。另一方面，当雷达装置发生故障时，观测到从图27所示的振幅值下降规定的电平。

因此，在实施方式9中，将调制线性调频信号被辐射时的差拍信号中的直达波分量的振幅值与无调制信号被辐射时的差拍信号中的直达波分量的振幅值之间的差分定义为阈值，且对于实际运用时的振幅，也求出相同的差分并进行比较。当差分大于阈值时，判定雷达装置正常。另一方面，如果差分为阈值以下，则判定雷达装置发生故障。此外，与实施方式1相同，基于反射波无输入状态下的测量结果来设定阈值。

根据实施方式9，通过将没有进行频率调制的无调制时的差拍信号中的直达波分量的振幅值与进行频率调制的调制时的差拍信号中的直达波分量的振幅值之间的差分定义为阈值，且对于实际运用时的振幅也求出同样的差分来进行比较，从而判定雷达装置有无故障。由此，能以更高的精度判定雷达装置的故障。

尽管在上述说明中示出了反射波无输入状态下的信号波形，但是即使在存在来自目标的反射波的运用时，也能通过同样的方法来实施雷达装置的故障确定。

实施方式10

接着，参照图28说明实施方式10的雷达装置。图28是表示实施方式10中的差拍信号的时间波形的图。在实施方式1至9中，着眼于1个接收部中的差拍信号进行了说明。在实施方式10中，对针对多个接收信道实施的雷达装置的故障判定进行说明。

作为一个示例，图28示出了七个收发路径(ch1至ch7)中的差拍信号的波形。一个收发路径由一个发送模块和一个接收模块的组合来构成。因此，例如，在具有2个发送模块和6个接收模块的情况下，构成12个收发路径。

若雷达装置的规模变大，则收发路径的数量也会增加。当具有多个发送模块时，通过切换发送模块来判定雷达装置的故障。差拍信号的显示控制能使用在实施方式6至9中说明的任意一种方法来进行。

根据实施方式10，进行多个收发路径的故障判定，通过判定在哪个收发路径中是否存在异常，从而能够确定在哪个收发模块中发生了故障。在多个收发路径中的各收发路径的故障结果的组合中，在取决于特定的发送模块或接收模块而识别出故障时，还能根据收发路径进一步确定在发送模块、接收模块中的哪一个发生故障。

实施方式11

接着，参照图29及图30对实施方式11的雷达装置的运用方法进行说明。图29是用于说明实施方式11的雷达装置的运用方法的第1图。图30是用于说明实施方式11的雷达装置的运用方法的第2图。另外，实施方式11能用图1、图10或者图11的任意一种结构来实施。

图29表示实施方式11中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的基本形式，是在作为雷达装置的一个动作周期的一帧内，在目标检测和故障检测中共用相同波形的线性调频信号的方式。另外，图30表示实施方式11中的发送线性调频信号以及接收线性调频信号的其他运用例，是在作为雷达装置的一个动作周期的一帧内，以时分方式收发波形不同的用于目标检测的线性调频信号和用于故障检测的线性调频信号的方式。

这里，当用于目标检测的线性调频信号被称为“第一线性调频信号”、用于故障检测的线性调频信号被称为“第二线性调频信号”时，可以认为图30的波形的雷达装置的运用方法是在雷达装置的动作周期内包括基于第一线性调频信号产生的差拍信号来检测目标的第一雷达动作时间和基于第二线性调频信号产生的差拍信号来判定雷达装置的故障的第二雷达动作时间的运用方式。

作为图29所示的基本形式和图30所示的时分形式的替代形式，可以在作为一个动作周期的P(P是2以上的整数)倍的P帧中，将一次作为故障检测帧来运用，并且将剩余的P-1次作为目标检测帧来运用。在进行该运用时，可以将图30的右侧所示的线性调频信号用作为用于故障检测的线性调频信号，也可以将图30的左侧所示的通常调制的线性调频信号用作为用于故障检测的线性调频信号。此外，能通过信号处理部4的控制来进行目标检测帧和故障检测帧之间的切换。

最后，参照图31和图32的附图，对用于实现实施方式1至11中的信号处理部4的功能的硬件结构进行说明。图31是表示实现实施方式1至11中的信号处理部4的功能的硬件结构的一个示例的框图。图32是表示实现实施方式1至11中的信号处理部4的功能的硬件结构的另一个示例的框图。

在通过软件来实现实施方式1至11中的信号处理部4的功能的情况下，如图31所示，能够构成为包括进行运算的处理器200、保存并读出由处理器200读取的程序、阈值以及温度表值的存储器202、进行信号的输入输出的接口204、以及显示检测结果的显示器206。

处理器200也可以是运算装置、微处理器、微计算机、CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)或者DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)这样的运算单元。此外，存储器202能举例为RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM：可编程ROM)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM：电可擦可编程只读存储器)这样的非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩盘、小型盘、DVD(Digital Versatile Disc：数字通用盘)。

存储器202中存储(保存)有用于执行信号处理部4的功能的程序、阈值和温度表值等。处理器200通过接口204收发必要的信息，处理器200执行存储在存储器202中的程序，并且处理器200能通过参考存储在存储器202中的阈值和温度表值来进行上述的故障判定处理和目标50的检测处理。处理器200的运算结果能存储在存储器202中。处理器200的处理结果也能显示在显示器206上。显示器206可以设置在信号处理部4的外部。

此外，如图32所示，可以将图31所示的处理器200和存储器202替换为处理电路203。处理电路203是单个电路、复合电路、ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)或它们的组合。

另外，以上实施方式所示的结构表示本发明内容的一例，可以与其他公知技术组合，也可以在不脱离本发明要旨的范围内省略、变更结构的一部分。

标号说明

1发送模块、2、2A、3、3A接收模块、4信号处理部、5延迟电路、11、22、32RF信号源、11a、22a、32a线性调频生成电路、11b、22b、32b振荡器、11c、12、22c、23c、32c、33c放大器、13发送天线、21、31接收天线、23、23A、33接收部、23a、33a混合器、23b、23b1、23b2、33b HPF、23d、33d ADC、41线性调频数据生成部、42定时控制部、43检测部、43a距离检测部、43b速度检测部、43c振幅检测部、44故障判定部、44a故障判定阈值表、50目标、52电波吸收带、60发送线性调频信号、62直达波、64反射波、100、100A、100B雷达装置、200处理器、202存储器、203处理电路、204接口、206显示器。