(57)【要約】【課題】車両下部方向からのクラッタを抑制してターゲットの方向へ効率的にアンテナビームを絞る。【解決手段】アンテナ素子をプリント整形したアンテナ基板とアンテナスペーサ１２とかならるアンテナユニット２０を、アンテナ素子１１と車体フレームとの間の距離がアンテナ帯域の中心周波数の波長λの１／４となるように取り付ける。更に、アンテナユニット２０の下部に、平板状のリフレクタ２２と車体取付用のリフレクタスペーサ２３とからなるリフレクタユニット２１を配設し、アンテナ素子１１とリフレクタ２２との距離もλ／４に設定する。これにより、車両下部方向からのクラッタを抑制してターゲットの方向へ効率的にアンテナビームを絞ることができる。【選択図】図６
2010204032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、レーダ波の送信・受信により車両周囲に存在する物体を検出する車両用レーダ装置であって、
車体フレームに取り付けられるアンテナと、このアンテナの下部に取り付けられて電波を反射するリフレクタとを備え、
上記アンテナのアンテナ素子と上記車体フレームとの間の距離、及び上記アンテナ素子と上記リフレクタとの距離を、アンテナ帯域の中心周波数の波長の１／４を中心とした所定範囲内になるように配置した
ことを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
上記アンテナ及び上記リフレクタを、車体側部のサイドシルに取り付けることを特徴とする請求項１記載の車両用レーダ装置。
【請求項３】
上記アンテナを、送信用アンテナ及び受信用アンテナの対として配置し、両者の間隔を、一方のアンテナのビームパターン内に他方のアンテナが入り込まない間隔とすることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用レーダ装置。
【請求項４】
前記所定範囲内とはアンテナ帯域の中心周波数の波長の１／４を中心として、アンテナ帯域の中心周波数の波長の±５／１２の範囲内であることを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両周囲に存在する物体を検出する車両用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両においては、レーダやカメラ等を搭載して自車両の周囲に存在する物体を検出し、衝突防止やオートクルーズ走行制御等に利用している。この場合、車両周囲の物体を検出するには、レーダやカメラを車体の複数箇所に配置する必要がある。
【０００３】
このような車体への配置例は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、車両の左右側面にカメラとレーダ装置を取り付け、側方に存在する障害物を検出する周辺監視システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１では、レーダ装置のアンテナ自体の送受信効率や、大地からのクラッタ（ランダムな散乱）によるアンテナへの妨害については、考慮されていない。
【０００６】
このため、実際にレーダ装置を車両に搭載してターゲットを正確に検出するには、アンテナの送受信効率の向上、車両下部方向の大地等からのクラッタ防止といった課題を克服しなければならない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両下部方向からのクラッタを抑制してターゲットの方向へ効率的にアンテナビームを絞ることのできる車両用レーダ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による車両用レーダ装置は、車両に搭載され、レーダ波の送信・受信により車両周囲に存在する物体を検出する車両用レーダ装置であって、車体フレームに取り付けられるアンテナと、このアンテナの下部に取り付けられて電波を反射するリフレクタとを備え、上記アンテナのアンテナ素子と上記車体フレームとの間の距離、及び上記アンテナ素子と上記リフレクタとの距離を、アンテナ帯域の中心周波数の波長の１／４を中心とした所定範囲内になるように配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両下部の大地等からのクラッタを抑制してターゲットの方向へ効率的にアンテナビームを絞ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両用レーダ装置のシステム構成図
【図２】自動車の上部から見たユニットの配置を示す説明図
【図３】自動車の側面から見たユニットの配置を示す説明図
【図４】アンテナユニットの平面図
【図５】アンテナユニットの側面図
【図６】アンテナユニット及びリフレクタユニットの平面図
【図７】アンテナと車体との位置関係を示す説明図
【図８】アンテナのドア下部への取付けを示す説明図
【図９】リフレクタ無しの場合の縦方向のビームパターンを示す説明図
【図１０】リフレクタ取付時の縦方向のビームパターンを示す説明図
【図１１】アンテナの配置と横方向のビームパターンとの関係を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１は、自動車等の車両に搭載されて車両周囲に存在する物体までの距離を測定する車両用レーダ装置（以下、単に「レーダ装置」と記載）である。このレーダ装置１は、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂと信号処理用の回路部品を実装したレーダ基板３とを有する複数のレーダユニット５、複数のレーダユニット５を制御するコントロールユニット５０、コントロールユニット５０に接続される複数の警報ユニット５５を備えて構成されている。本実施の形態においては、レーダユニット５は８組、警報ユニットは２組である。
【００１２】
コントロールユニット５０は、各レーダユニット５及び警報ユニット５５へ電源ＡＣＣを供給すると共に、各レーダユニット５へ測距要求信号を出力する。この測距要求信号を受けて各レーダユニット５が送信アンテナ２ａから送信波を送信し、物体で反射された反射波を受信アンテナ２ｂで受信して測距処理を行い、測距信号をコントロールユニット５０へ送信する。
【００１３】
コントロールユニット５０は、各レーダユニット５からの測距信号を受け取ると、検出された物体との距離に応じた警報処理等を行う。そして、コントロールユニット５０は、検出物体と自車両との接触可能性を判断し、接触可能性有りと判断したとき、警報ユニット５５へ警報信号を出力してドライバに警告を与える。
【００１４】
尚、コントロールユニット５０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信プロトコルに基づく車内ネットワークに接続されている。この車内ネットワークには、車載の他の電子装置が接続されており、コントロールユニット５０は他の電子装置と通信し、相互に各種情報を交換する。
【００１５】
図２，３は、自動車１００に搭載したレーダ装置１の各ユニットの配置例を示している。レーダユニット５は、前部バンバ１０１内部の左右コーナ部と後部バンバ１０２内部の左右コーナ部とにそれぞれ２箇所、フロントドア１０３の下部に左右２個所、リヤドア１０４の下部に左右２箇所、計８箇所に配設されている。
【００１６】
一方、コントロールユニット５０は、車室内の進行方向左側のシート下部のフロア上に設置され、各レーダユニット５，警報ユニット５５と接続されている。警報ユニット５５は、左右のフロントピラー１０５内に埋設され、車室内に複数個の警告灯を露呈する等の構成となっている。
【００１７】
各レーダユニット５の送信アンテナ２ａ及び受信アンテナ２ｂは、同一形状のアンテナを対にしたものであり、対を構成する送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとが所定の間隔で配置されている。以下では、送信アンテナ２ａ及び受信アンテ２ｂを代表してアンテナ２と記載する。
【００１８】
図４に示すように、アンテナ２は、アンテナ基板１０上にアンテナ素子１１ａ．１１ｂをプリント成形した広帯域のダイポールアンテナである。アンテナ素子（ダイポール素子）１１ａ，１１ｂは、アンテナ帯域の中心周波数の波長λの１／２のアンテナ長を有し、略中央に給電ポイント１１ｃが設けられている。このアンテナ素子１１ａ，１１ｂ（以下、アンテナ素子１１ａ，１１ｂを総称してアンテナ素子１１と記載）を形成したアンテナ基板１０は、樹脂等の非導電性の材料からなるアンテナスペーサ１２に固定され、アンテナユニット２０として車体に取り付けられる。
【００１９】
アンテナスペーサ１２は、図５に示すように、細長の箱型状に形成され、両端に設けた薄板状のフランジ部１２ｂから突出する中央の平面部１２ａ上に、アンテナ基板１０がビス１３等により固定されている。このアンテナスペーサ１２は、車体への取付面となる両端のフランジ部１２ｂ底面を車体への取付面として、アンテナ素子１１が配置され、車体金属の取付面からアンテナ素子１１までの距離ＡがＡ＝λ／４となるように設定されている。
【００２０】
すなわち、アンテナスペーサ１２は、金属材からなる車体フレームを電波の反射板(リフレクタ)として、アンテナ素子１１と車体フレームとの間の距離Ａを、アンテナ帯域の中心周波数の波長λの１／４とするために用いられる。このアンテナスペーサ１２を介したアンテナ素子１１の配置により、アンテナユニット２０から電波を効率的に送受信することができる。
【００２１】
更に、アンテナユニット２０に対して、大地からのクラッタ（ランダムな散乱）による妨害が予想される場合には、図６に示すように、アンテナユニット２０の下部に、大地クラッタを防止するためのリフレクタユニット２１を配設する。このリフレクタユニット２１は、平板状のリフレクタ２２と車体取付用のリフレクタスペーサ２３とで構成されている。
【００２２】
リフレクタ２２は、大地方向の電波拡散・到来を防止することのできる導電性の材料、例えばアルミニウム等の金属板で矩形状に形成されている。また、リフレクタスペーサ２３は、樹脂材等の非導電性材料で三角板状に形成されている。このリフレクタスペーサ２３は、リフレクタ２２の短辺側の両端に固設され、アンテナユニット２０下部に取付けられる。
【００２３】
詳細には、図７に示すように、リフレクタユニット２１は、リフレクタ２２の平面部がアンテナ素子１１と対向するように、リフレクタ２２の長辺をアンテナスペーサ１２の車体取付面の長辺に当接させた状態で、リフレクタスペーサ２３を金属材の車体フレームＦＬに当接させて取り付けられる。このとき、前述したように、アンテナ素子１１と車体フレームＦＬとの間の距離Ａは、電波の送受信効率が最も高くなるＡ＝λ／４である。同様に、アンテナ素子１１とリフレクタ２２の平面部との距離Ｂも、大地クラッタを最も有効に防止できるＢ＝λ／４に設定されている。
【００２４】
尚、本実施の形態においては、アンテナスペーサ１２及びリフレクタスペーサ２３の車体フレームへの固定は、両面の粘着テープ１５を用いて行われる。
【００２５】
また、アンテナスペーサ１２の取付面となる車体フレームＦＬよりも外方へ突出している車体金属構造物ＦＴがある場合には、この車体金属構造物ＦＴを電波の反射板(リフレクタ)として、車体金属構造物ＦＴの下部にアンテナユニット２０を設置する。この場合においても、車体金属構造物ＦＴの下端とアンテナユニット２０の中心位置との距離ＣがＣ＝λ／４となるように設定する。
【００２６】
特に、車体側部のドア下部に配置されるアンテナ２は、比較的地表面に近い位置に設置される。従って、アンテナ２（アンテナユニット２０及びリフレクタユニット２１）と車体との距離Ａ，Ｂ，Ｃを、Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝λ／４とすることで、大地クラッタを防止しつつ電波を効率的に送受信することができる。
【００２７】
具体的には、図８に示すように、車体下部の金属フレームを構成する左右のサイドシル１０６に、アンテナユニット２０及びリフレクタユニット２１を取り付ける。サイドシル１０６に取り付けられたアンテナユニット２０及びリフレクタユニット２１は、サイドシル１０６に装着されるサイドシルスポイラ１０７内に格納される。サイドシルスポイラ１０７は、樹脂材等の電波透過性を有する部材から形成されている。
【００２８】
このとき、サイドシル１０６の横側面とアンテナ素子１１との間の距離Ａ、アンテナ素子１１とリフレクタ２２の平面部との距離Ｂ、ドア１０３（１０４）の下端とアンテナユニット２０の中心位置との距離Ｃは、全てλ／４を代表値（中心値）として、各部の誘電率の大小や取付精度を考慮してλ／１２〜５λ／１２の許容範囲内に収まるように設定されている。すなわちＡ，Ｂ，Ｃはいずれもλ／４±５λ／１２の範囲内にある。これにより、アンテナ素子の性能の確保と設置の自由度を両立することができる。さらにアンテナ素子の性能を確保したい場合は、λ／４±λ／１２の範囲内としても良い。
【００２９】
例えば、アンテナ帯域の中心周波数を３ＧＨｚとすると、距離Ａ，Ｂ，Ｃは、代表値でＡ＝Ｂ＝Ｃ＝λ／４＝２．５ｃｍとなる。このとき、サイドシル１０６の横側面とドア１０３（１０４）の下端との間の横方向距離をＹとすると、Ｙ＝１．８ｃｍである。従って、アンテナ２がドア１０３（１０４）下端よりも若干横方向に突出する場合があるが、サイドシルスポイラ１０７内に十分収まる値であり、特に不都合はない。尚、アンテナユニット２０の中心位置と地面Ｇとの距離Ｈは、例えばＨ＝２３ｃｍ（１５〜４０ｃｍ）である。
【００３０】
以上の位置関係でアンテナユニット２０及びリフレクタユニット２１を配置することにより、アンテナビームを有効にターゲットの方向に向けることができる。すなわち、図９に示すように、アンテナユニット２０のみではアンテナビームＢＭが地面Ｇの方向を指向して大地からの妨害を受けてしまう。これに対して、アンテナユニット２０の下部にリフレクタユニット２１を配置することで、図１０に示すように、アンテナビームＢＭを地面Ｇから離し、大地クラッタを抑制して有効にターゲットを指向させることができる。
【００３１】
更に、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとの横方向の間隔Ｌも、予め設定した距離以上となるように設定される。すなわち、図９に示すように、送信アンテナ２ａの送信ビーム範囲と、受信アンテナ２ｂの受信ビーム範囲とは一部重なるが、一方のアンテナのビーム範囲内に他方のアンテナが位置しないよう、両者の間隔Ｌが設定されている。例えば、アンテナ帯域の中心周波数が３ＧＨｚのとき、Ｌ＝１８ｃｍ以上である。これにより、送信アンテナ２ａから直接受信アンテナ２ｂに入り込む電波を抑制することができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態におけるレーダ装置１においては、アンテナ素子１１と車体金属フレームとの間の距離がアンテナ帯域の中心周波数の波長λの１／４になるようにアンテナを配置し、更に、アンテナ素子１１と地面方向で対向する位置に、金属材等の導電性材料からなるリフレクタ２２を距離λ／４の位置で配設している。また、送信アンテナと受信アンテナとの間隔を、一方のアンテナのビームパターン内に他方のアンテナが入り込まない間隔に配置している。
【００３３】
これにより、アンテナを車体外装の樹脂部品等の内側のスペース部分に収めてコンパクト化を図りながら、大地方向の電波拡散・到来を防止してクラッタを抑制し、また、送・受信アンテナ間の不要回折を防止することができる。結果、安価な構成でターゲットの方向へ効率的にアンテナビームを絞ることができ、レーダ装置としての測距精度の向上に寄与することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  レーダ装置
２  アンテナ
１１  アンテナ素子
２２  リフレクタ
１００  自動車
１０６  サイドシル
λ  アンテナ帯域の中心周波数の波長
【図１】
2010204032.tif 000003
【図２】
2010204032.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010204032.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010204032.tif 000009
【図８】
2010204032.tif 000010
【図９】
2010204032.tif 000011
【図１０】
2010204032.tif 000012
【図１１】
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