(57)【要約】【課題】雪や雨等によるリフレクタの反射率変動を補償することのできるレーダ送受信機を提供する。【解決手段】レーダ送受信機１０は、ミリ波帯を三角波で変調して送信するＦＭＣＷ送信機１１の信号を検出領域に放射するレーダ送信アンテナ１と、送信された信号を反射するリフレクタ５及び仮想リフレクタ２０と、リフレクタ５からの信号を基準信号として受信すると共に、例えば、領域に侵入する車両９からの反射信号を受信するレーダ受信アンテナ２と、ミキサ１５と、ビート周波数処理器１２と、表示器１３と、監視回路１４と、を有している。仮想リフレクタ２０は、送受信アンテナ３とディレイライン２１とアッテネータ２２とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波を予め決められた領域に送信するレーダ送信アンテナと、送信されたミリ波を反射するレーダリフレクタと、レーダリフレクタからのミリ波を基準信号として受信すると共に領域内からの反射波を受信するレーダ受信アンテナと、受信した信号からレーダ性能を監視する監視手段と、を含むレーダ送受信機において、
レーダ送信アンテナからのミリ波を送受信する送受信アンテナと、受信したミリ波を遅延させるディレイラインと、反射率を可変するアッテネータと、を有する仮想リフレクタをレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとの間、又は、仮想リフレクタをレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとの近傍に配置したことを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ送受信機において、
レーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナと仮想リフレクタとは、雨や雪の付着を防止するレドームの内部に配置されたことを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーダ送受信機において、
監視手段は、レドームの内部に配置した仮想リフレクタからの信号に基づいてレーダ性能及び気象条件により変動するレーダリフレクタの基準信号を監視することを特徴とするレーダ送受信機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のレーダ送受信機において、
仮想リフレクタのディレイラインは、マイクロストリップラインによる遅延回路であることを特徴とするレーダ送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波を予め決められた領域に送信するレーダ送信アンテナと、送信されたミリ波を反射するレーダリフレクタと、レーダリフレクタからのミリ波を基準信号として受信すると共に領域内からの反射波を受信するレーダ受信アンテナと、受信した信号からレーダ性能を監視する監視手段と、を含むレーダ送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の安全性の向上に関し、車両の前面部にレーダ装置を設けて前方車両へミリ波を送信し、その反射波を受信することにより前方車両との相対位置や相対速度を求めて追突を防止する追突防止システム等が知られている。ここで、車両の形状はさまざまであり、反射波は大きな反射断面積（ＲＣＳ：Ｒａｄｅｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ）を持つ目標物から多く反射される。反射波のレベルが高いほど目標物の相対位置や相対速度が容易になることから、例えば、特許文献１には、ＲＣＳを大きくするためにミリ波を入射方向へ反射する３面または２面のコーナリフレクタを車両の後面に設けるものが開示されている。
【０００３】
このようなレーダ装置には、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ−Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式のレーダが用いられている。ＦＭＣＷ方式レーダは、ミリ波帯の発振源を三角波で変調して送信し、目標物から反射してきた受信波と送信波の一部をミキシングすることで、目標物までの距離と相対速度の信号成分が含まれているビート信号を得て、ビード信号より目標物までの距離と相対速度を得る。
【０００４】
また、車両以外の応用例として、列車が走行する軌道の踏切道における自動車や歩行者を検知する障害物検知装置等がある。従来から、踏切道における障害物検知において、例えば、レーザーセや赤外線センサ、可視カメラによる光学センサ、超音波センサ等を使用するものがあるが、雨、雪等の気象条件の変化に影響を受けやすいという問題があった。
【０００５】
特許文献２の障害物検知装置は、踏切道にミリ波を照射して複数のリフレクタからの反射波を受信して各リフレクタまでの距離と反射強度を観測する反射物体観測部と、踏切制御制御装置からの信号を受信し、反射物体観測部から送信するミリ波の反射位置までの距離と反射強度の変動から障害物の有無を判定する判定処理部と、障害物検知装置の異常を検出する自己診断部と、を有している。
【０００６】
ここで、自己診断部は、判定処理部からミリ波の反射位置までの距離と反射強度を入力し、反射強度が自然変動に応じて予め定められた強度範囲を一定時間逸脱し、かつ、反射位置までの距離が踏切道内から逸脱した場合、障害物検知装置に異常が発生したことを判定するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０３２８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１のコーナリフレクタを用いた場合、ミリ波はレーザーや超音波センサ等に比べて雨や雪等の影響を受けにくいが、リフレクタに雨や雪等が付着することでミリ波の反射率が変動してしまうという問題がある。また、特許文献２の障害物検知装置では、リフレクタによる基準信号を用いて障害物の未検知や誤検知を防ぐ技術が示されているものの、雨、雪等の外乱により基準信号が劣化して機器自体の性能監視が不確定となる場合には、さらに、自己診断部による基準信号の異常判定が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、雪や雨等によるリフレクタの反射率変動を補償することのできるレーダ送受信機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】
【００１０】
以上のような目的を達成するために、本発明に係るレーダ送受信機は、ミリ波を予め決められた領域に送信するレーダ送信アンテナと、送信されたミリ波を反射するレーダリフレクタと、レーダリフレクタからのミリ波を基準信号として受信すると共に領域内からの反射波を受信するレーダ受信アンテナと、受信した信号からレーダ性能を監視する監視手段と、を含むレーダ送受信機において、レーダ送信アンテナからのミリ波を送受信する送受信アンテナと、受信したミリ波を遅延させるディレイラインと、反射率を可変するアッテネータと、を有する仮想リフレクタをレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとの間、又は、仮想リフレクタをレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとの近傍に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るレーダ送受信機において、レーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナと仮想リフレクタとは、雨や雪の付着を防止するレドームの内部に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーダ送受信機において、監視手段は、レドームの内部に配置した仮想リフレクタからの信号に基づいてレーダ性能及び気象条件により変動するレーダリフレクタの基準信号を監視することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係るレーダ送受信機において、仮想リフレクタのディレイラインは、マイクロストリップラインによる遅延回路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーダ送受信機のようにレドーム内にレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとを配置し、これらの近傍に仮想的なリフレクタを設置してその信号を補償することで、雨、雪等の外乱の影響を受けにくくすることが可能となる。また、仮想リフレクタを用いることにより、レーダそのものの性能を監視することが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１６】
図１は、例えば、車両９などの障害物が検知領域に侵入したかどうかを検出するレーダ送受信機１０の構成を示している。レーダ送受信機１０は、ミリ波帯を三角波で変調して送信するＦＭＣＷ送信機１１の信号を検出領域に放射するレーダ送信アンテナ１と、送信された信号を反射するリフレクタ５及び仮想リフレクタ２０と、リフレクタ５からの信号を基準信号として受信すると共に、例えば、領域に侵入する車両９からの反射信号を受信するレーダ受信アンテナ２と、ミキサ１５と、ビート周波数処理器１２と、表示器１３と、監視回路１４と、を有している。また、仮想リフレクタ２０は、送受信アンテナ３とディレイライン２１とアッテネータ２２とを有している。
【００１７】
レーダ送受信機１０は、目標物等から反射してきた受信波ｆＲｎと送信波の一部ｆＭをミキサ１５でミキシングすることで、目標物等までの距離の信号成分が含まれているビート信号を得る。ビート周波数処理器１２は、ビート信号からリフレクタ５の受信波（ｆＲ２）、仮想リフレクタ２０の受信波（ｆＲ０）、及び障害物の受信波（ｆＲ１）により、障害物までの距離を得る。次に、表示器１３はビート周波数処理器１２で得られた距離情報を元にして障害物の相対速度を求めて表示すると共に、監視回路１４にリフレクタ５と仮想リフレクタ２０との電波強度及び距離を出力する。監視回路１４は、ＦＭＣＷ送信機１１が出力する電波強度と、表示器１３から得た電波強度及び距離と、に基づいて仮想リフレクタ２０のアッテネータ２２を調整することにより、レーダ送受信機１０の性能監視を行う。
【００１８】
図２はレーダ送信アンテナ１とレーダ受信アンテナ２を個別に配置したアンテナ部３１の概要を示している。アンテナ部３１は、レドーム２７と、ステー２６上に配置されたレーダ送信アンテナ１とレーダ受信アンテナ２と仮想リフレクタ２０と、を有している。
【００１９】
本実施形態で特徴的な事項の一つは、図２に示すように、仮想リフレクタの送受信アンテナ３は並んで配置されているレーダ送信アンテナ１とレーダ受信アンテナ２の間に配置され、送受信アンテナと渦巻き状のディレイラインとアッテネータ２２がプリント基板として実装したことである。
【００２０】
このような構成とすることにより雨、雪等の外乱を受けることなく、機器内部に２０−３０ｃｍ離しておいたリフレクタと等価となる仮想リフレクタを送受信アンテナとディレイラインとで構成する。具体的には、高誘電率のプリント基板を使用し、従来のリフレクタの空間遅延時間に相当する時間遅れをプリント基板上に実現し、電波強度を可変するためにアッテネータを実装した。
【００２１】
図３はレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナを共用したレーダ送受信アンテナ４を有するアンテナ部３２の概要を示している。図３の実施形態では、機器の小型化とコストダウンを図るため、アンテナを共有している。また、図３において、仮想リフレクタ２０はレーダ送受信アンテナ４の外周部に一部突き出すように送受信アンテナ３を配置しているが、図３の実施形態に限らず、レーダ送受信アンテナ４の四辺のいずれかの辺に配置しても良い。
【００２２】
図４はレーダ送受信機における距離に対する受信強度分布の特性を示し、縦軸に受信強度、横軸に遅延時間に応じた距離を示している。図中、Ｒ０はレータ本体から仮想距離（２０−３０ｃｍ）だけ離して配置した仮想リフレクタ２０であり、Ｒ１は障害物である車両９であり、Ｒ２はリフレクタ５の反射信号によるものである。
【００２３】
通常、図１のリフレクタ５は、物標の基準信号を提供すると共に、レーダそのものの性能を監視するものであるが、リフレクタ５に雨や雪等が付着することにより受信強度レータそのものの性能監視が不確定となることがある。そこで、本実施形態では、仮想リフレクタ２０を設けている。また、障害物の検出距離範囲を確保するため、監視回路１４はアッテネータ２２の受信強度を低下させることにより、通常の測定においては仮想リフレクタ２０の影響がでないようにしている。
【００２４】
図５は仮想リフレクタ２０の構成を示している。仮想リフレクタ２０は高誘電率のプリント基板の表面側と裏面側に送受信アンテナの一部と渦巻き状のディレイライン２１を配置し、ディレイラインの終端部をアッテネータ２２により開放又は短絡状態にすることにより信号を全反射させている。また、アッテネータ２２の制御を監視回路１４により行うことで、仮想リフレクタ２０の受信強度を可変している。
【００２５】
なお、本実施形態で特徴的な事項の一つは、仮想リフレクタ２０のディレイライン長を短くするために、通常のリフレクタの遅延時間に合わせることなく、検出距離範囲の手前側限界位置となるようにしたことである。このような構成とすることにより、仮想リフレクタ２０を小型化が可能となり、表示器１３の検出距離範囲手前側の基準信号として表示することが可能となることである。
【００２６】
以上、上述したように、本実施形態を用いることで、レドーム内にレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナとを配置し、これらの近傍に仮想的なリフレクタを設置してその信号を補償することで、雨、雪等の外乱の影響を受けにくくすることが可能となる。また、仮想リフレクタを用いることにより、レーダそのものの性能を監視することが可能になる。
【００２７】
なお、本実施形態において、レドーム内に仮想リフレクタを配置したが、雨や雪等の付着を防止する覆い又は屋根が有る場合にはレドームは必要ないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーダ送受信機の構成を示す構成図である。
【図２】本実施形態のアンテナ部の概要を示す斜視図である。
【図３】本実施形態のレーダ送信アンテナとレーダ受信アンテナを共用したレーダ送受信アンテナを有するアンテナ部の概要を示す斜視図である。
【図４】本実施形態のレーダ送受信機における距離に対する受信強度分布の特性を説明する説明図である。
【図５】本実施形態の仮想リフレクタの構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  レーダ送信アンテナ、２  レーダ受信アンテナ、３  送受信アンテナ、４  レーダ送受信アンテナ、５  リフレクタ、９  車両、１０  レーダ送受信機、１１  送信機、１２  ビート周波数処理器、１３  表示器、１４  監視回路、１５  ミキサ、２０  仮想リフレクタ、２１  ディレイライン、２２  アッテネータ、２６  ステー、２７  レドーム、３１，３２  アンテナ部。
【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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