(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角面内において水平方向への指向性を有する指向性ビームと水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを放射するための送信手段と、
物体により反射された前記送信手段が放射した指向性ビームの反射波を受信するための受信手段とを備え、
前記送信手段は、
指向性のピーク方向が水平方向である水平用送信アンテナと、
アンテナビーム幅が前記水平用送信アンテナよりも広角であり、指向性のピーク方向が水平より上方の所定の方向である高仰角用送信アンテナとを含み、
前記受信手段は、
前記水平用送信アンテナから放射された指向性ビームの反射波を受信するための水平用受信アンテナと、
前記高仰角用送信アンテナから放射された指向性ビームの反射波を受信するための高仰角用受信アンテナとを含み、
前記レーダ装置は、指向性ビームを放射するアンテナを前記水平用送信アンテナおよび高仰角用送信アンテナのいずれか一方に切り替えるための切替手段を更に備える、レーダ装置。
【請求項２】
前記水平用送信アンテナは、アンテナビーム幅が４°であって、指向性のピーク方向が０°の方向であり、
前記高仰角用送信アンテナは、アンテナビーム幅が１０°であり、指向性のピーク方向が３°の方向である、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
仰角面内において水平方向への指向性を有する指向性ビームと水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを放射するための送信手段と、
物体により反射された前記送信手段が放射した指向性ビームの反射波を受信するための受信手段とを備え、
前記送信手段は、
指向性のピーク方向が水平方向である水平用送信アンテナと、
アンテナビーム幅が前記水平用送信アンテナよりも広角であり、指向性のピーク方向が水平より上方である所定の方向である高仰角用送信アンテナとを含み、
前記受信手段は、前記水平用送信アンテナのアンテナビーム幅と前記高仰角用送信アンテナのアンテナビーム幅との双方を合成した範囲の感度を有しているアンテナを含み、
前記レーダ装置は、指向性ビームを放射するアンテナを前記水平用送信アンテナおよび高仰角用送信アンテナのいずれか一方に切り替えるための切替手段を更に備える、レーダ装置。
【請求項４】
前記水平用送信アンテナは、アンテナビーム幅が４°であって、指向性のピーク方向が０°の方向であり、
前記高仰角用送信アンテナは、アンテナビーム幅が１０°であり、指向性のピーク方向が３°の方向である、請求項３に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関し、より特定的には、歩行者検出等に用いられる車載用のレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の衝突事故防止のために、ミリ波レーダ等の車載レーダを搭載する車両が知られている（例えば、特許文献１）。上記特許文献１に開示されている車両のミリ波レーダでは、アンテナビーム幅が約４°のアンテナを地表から約１〜２ｍの高さに設け、かつ、アンテナビーム中心が垂直面内で−４°以上（水平から下向きをマイナス）に設けている。このようなミリ波レーダを用いて歩行者の検出を行う場合、上記のようにアンテナビーム幅を約４°という幅にすることで、歩行者以外の物体、例えば、標識や看板等が検知されて不要な動作が行われることを軽減することができる。また、コスト削減等の観点からしても、仰角が狭い範囲のものは有利なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２１１１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような上記特許文献１に開示されたミリ波レーダ搭載車両においては、以下に示す問題点があった。上記特許文献１は、主に建設車両を想定したものであるため、ミリ波レーダの搭載高として、地表から約１〜２ｍの高さに設けられている。このミリ波レーダを一般的な乗用車に適用すると、車載レーダの搭載高は、地表から約３０ｃｍ〜１ｍ程度の高さに搭載されることが考えられる。しかし、この搭載高で歩行者検出を行おうとする場合、歩行者が車両に接近しているような状況下では、主に歩行者の足にしか電波が照射されない。すなわち、図１９に示すように、ミリ波レーダのビーム幅が４°という狭い幅であるため、遠くの歩行者についてはほぼ全身に電波を照射でき、その反射波によって歩行者検出はできるが、歩行者が車両に接近した状況では、主に歩行者の足にしか電波が照射されない。つまり、電波が当たる面積が狭く、更に、歩行時の足は動きが激しく、その角度も垂直とならないため、電波の反射も乱れ、安定した強度の反射波が得られない。その結果、歩行者検出が困難となるという問題があった。
【０００５】
例えば、仮に、車両から２０ｍ先の歩行者を検出したとしても、その歩行者が１０ｍ以下に接近した状態となったときに、一度検出した歩行者を検出できなくなる、つまり、一度検出した歩行者を見失なってしまう状態となる。そのため、歩行者が２０ｍ先にいたときには、例えば、事故の発生を未然に防ぐための処理が実行されるにも関わらず、歩行者が１０ｍ以内のような、より事故の危険性の高い状況において、肝心の歩行者検出ができずに上記のような事故の発生を未然に防ぐための処理が実行されなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、車両の遠方にいる歩行者等の物体、および、車両に近接した歩行者等物体の双方を高感度で検出できるレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係の一例を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００８】
第１の発明は、仰角面内において水平方向への指向性を有する指向性ビームと水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを放射するための送信手段（１２）と、物体により反射された送信手段が放射した指向性ビームの反射波を受信するための受信手段（１３）とを備え、送信手段は、指向性のピーク方向が水平方向である水平用送信アンテナ（１４）と、アンテナビーム幅が水平用送信アンテナよりも広角であり、指向性のピーク方向が水平より上方の所定の方向である高仰角用送信アンテナ（１５、２１）とを含む。また、受信手段は、水平用送信アンテナから放射された指向性ビームの反射波を受信するための水平用受信アンテナ（１６）と、高仰角用送信アンテナから放射された指向性ビームの反射波を受信するための高仰角用受信アンテナ（１７、２２）とを含む。また、レーダ装置は、指向性ビームを放射するアンテナを水平用送信アンテナおよび高仰角用送信アンテナのいずれか一方に切り替えるための切替手段（１８）を更に備える、レーダ装置である。
【０００９】
第１の発明によれば、車両に近接した歩行者の胴体部に指向性ビームを照射することができ、強度の高い安定した反射波を得ることができる。その結果、より正確な歩行者検出が可能となる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、水平用送信アンテナは、アンテナビーム幅が４°であって、指向性のピーク方向が０°の方向であり、高仰角用送信アンテナは、アンテナビーム幅が１０°であって、指向性のピーク方向が３°の方向である。
【００１１】
第２の発明によれば、車両に近接した歩行者に対して、より確実に指向性ビームを照射でき、より強い反射波を得ることができる。
【００１２】
第３の発明は、仰角面内において水平方向への指向性を有する指向性ビームと水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを放射するための送信手段（１２）と、物体により反射された送信手段が放射した指向性ビームの反射波を受信するための受信手段（１３）とを備え、送信手段または受信手段のいずれか一方は、指向性のピーク方向が水平方向である水平用アンテナと、アンテナビーム幅が前記水平用アンテナよりも広角であり、指向性のピーク方向が水平より上方である所定の方向である高仰角用アンテナとを含む。また、送信手段または受信手段のいずれか一方は、水平用アンテナのアンテナビーム幅と高仰角用アンテナのアンテナビーム幅との双方を合成した範囲の感度を有している受信アンテナ（２２）を含む。
【００１３】
第３の発明によれば、１つの受信アンテナだけで上記第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
第４の発明は、仰角面内において水平方向への指向性を有する指向性ビームと、ビーム幅が水平方向よりも広角でかつ水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを放射するための送信手段（１２）と、物体により反射された送信手段が放射した指向性ビームの反射波を受信するための受信手段（１３）とを備え、送信手段は、水平方向への指向性を有する指向性ビームと水平より上方である所定の方向への指向性を有する指向性ビームとを合成した指向性を有する特殊指向性ビームを放射する。
【００１５】
第４の発明によれば、複数のアンテナ間の切替処理を行うことなく、上記第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、歩行者が車両に近接しているような状況においても、当該歩行者の検出漏れを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる車載レーダ装置１０の機能構成を示したブロック図
【図２】第１および第２の送信アンテナから発射される指向性ビームの照射範囲を模式的に示した図
【図３】第１の送信アンテナから発射される指向性ビームの照射範囲を模式的に示した図
【図４】第１および第２の送信アンテナから発射される指向性ビームの照射範囲を模式的に示した図
【図５】仰角が０°のときの歩行者検出結果を示すグラフ
【図６】仰角が３°のときの歩行者検出結果を示すグラフ
【図７】仰角が６°のときの歩行者検出結果を示すグラフ
【図８】仰角が９°のときの歩行者検出結果を示すグラフ
【図９】車載レーダ装置１０によって実行される歩行者検出処理を示すフローチャート
【図１０】第２の実施形態にかかる車載レーダ装置２０の機能構成を示したブロック図
【図１１】第２の実施形態にかかるアンテナの照射範囲を模式的に示した図
【図１２】車載レーダ装置２０によって実行される歩行者検出処理を示すフローチャート
【図１３】第３の実施形態にかかる車載レーダ装置３０の機能構成を示したブロック図
【図１４】第４の実施形態で用いるパターンマップについて説明するための図
【図１５】第４の実施形態で用いるパターンマップについて説明するための図
【図１６】第４の実施形態にかかる検出処理を示すフローチャート
【図１７】第５の実施形態にかかる車載レーダ装置５０の機能構成を示したブロック図
【図１８】第４の送信アンテナの指向性ビームを模式的に示した図
【図１９】従来のミリ波レーダの照射範囲を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる車載レーダ装置１０の機能構成を示したブロック図である。図１において、車載レーダ装置１０は、レーダ本体部１１と送信部１２と受信部１３で構成される。レーダ本体部１１は、制御部としてのＣＰＵ１８や、後述するような処理を実行するためのプログラム等が格納されたメモリ１９を含む。そして、レーダ本体部１１（より正確には、レーダ本体部１１に搭載されているＣＰＵであるが、以下では、単にレーダ本体部と称する）は、送信信号を送信部１２に出力する。また、レーダ本体部１１は、受信部１３から出力される受信信号を取得する。より具体的には、送信信号の出力によって送信部１２に取り付けられている送信アンテナ１４または１５（後述）から車両前方へ送信波を発射し、物体に衝突して反射した反射波（いわゆる後方散乱波）を受信部１３に取り付けられている受信アンテナ１６または１７（後述）で受信する。これにより、レーダ本体部１１は、車両と物体との距離および相対速度を探知する。また、レーダ本体部１１は、後述するような切替信号を送信部１２および受信部１３に出力する。
【００２０】
送信部１２には、第１の送信アンテナ１４と第２の送信アンテナ１５が取り付けられている。これらのアンテナは、典型的にはミリ波送信アンテナであり、レーダ本体部１１から出力される送信信号に応じて送信波を発射する。また、第１の送信アンテナ１４、第２の送信アンテナ１５共に、発射される指向性ビームの幅は４°（±２°；水平から下向きをマイナス）である。また、第１の送信アンテナ１４は、仰角面内指向性が水平面がピークとなるように車両に取り付けられる。一方、第２の送信アンテナ１５は、仰角面内指向性が仰角５°がピークとなるように取り付けられる。そして、レーダ本体部１１から出力される切替信号に応じて、いずれか一方のアンテナに切り替え可能に構成されている。つまり、レーダ本体部１１から出力される送信信号に基づく送信波は、切替状態に応じて、第１の送信アンテナ１４および第２の送信アンテナ１５のいずれか一方から発射されることになる。換言すれば、送信部１２は、レーダ本体部１１からの切替信号に応じて、使用する送信アンテナを第１の送信アンテナ１４および第２の送信アンテナ１５のいずれか一方に切り替える機能を有している。
【００２１】
受信部１３には、第１の受信アンテナ１６と第２の受信アンテナ１７が取り付けられている。これらのアンテナは、典型的にはミリ波受信アンテナであり、上記反射波を受信する。ここで、第１の受信アンテナ１６は上記第１の送信アンテナ１４に対応しており、第１の送信アンテナ１４から発射され、物体に衝突して反射した反射波を受信する。同様に、第２の受信アンテナ１７は、第２の送信アンテナ１５から発射され、物体に衝突して反射した反射波を受信する。そのため、第１の受信アンテナ１６は、上記第１の送信アンテナの水平角に合わせて設けられており、第２の受信アンテナ１７は、上記第２の送信アンテナ１５の水平角に合わせて設けられている。また、上記送信部１２と同様に、受信部１３は、レーダ本体部１１から出力される切替信号に応じて、使用する受信アンテナを第１の受信アンテナ１６および第２の受信アンテナ１７のいずれか一方に切り替える機能を有している。
【００２２】
次に、図２〜図４を用いて、本発明の原理および処理概要について説明する。図２は、第１および第２の送信アンテナから発射される指向性ビームの照射範囲を模式的に示した図である。図２において、指向性ビーム１４１は、第１の送信アンテナ１４から発射されたビーム（以下、第１のビーム）を示し、指向性ビーム１５１は、第２の送信アンテナ１５から発射されたビーム（以下、第２のビーム）を示している。第１のビーム１４１は、上記のように水平面がピークとなるような仰角面内指向性を有している。対して、第２のビーム１５１は、仰角５°がピークとなるような仰角面内指向性を有している。
【００２３】
本実施形態では、通常は、第１の送信アンテナ１４および第１の受信アンテナ１６（以下、両アンテナを合わせて第１のアンテナセットと呼ぶ）を用いて歩行者検出処理を実行する。そして、第１のアンテナセットで歩行者が検出され、当該歩行者が所定の距離内まで車両に近づくと、第２の送信アンテナ１５および第２の受信アンテナ１７（以下、両アンテナを合わせて第２のアンテナセットと呼ぶ）を用いた歩行者検出処理を実行する。すなわち、第１のアンテナセットと第２のアンテナセットを併用して歩行者検出処理を実行する。
【００２４】
まず、第１のアンテナセットで歩行者検出を行う場合、レーダ装置１０の搭載高を０．５ｍとすると、２０ｍ先の電波照射範囲は、
０．５ｍ  ±  ２０ｍ  ×tan（２°）  ＝  ０ｍ〜１．２ｍ
となり、図３に示すように、路面から車や歩行者などの主要な部分に送信波を照射することができる。しかし、１０ｍ先の電波照射範囲は、
０．５ｍ  ±  １０ｍ  ×tan（２°）  ＝  ０．１５ｍ〜０．８５ｍ
となり、歩行者の場合であれば、図３に示すように、胴体部にはほとんど送信波が照射されなくなる。更に、１０ｍ以下の近接した状況となると、ほとんど歩行者の足にしか送信波が照射されなくなる。足は送信波が照射される面積も狭い上に、歩行中であれば動きも激しく、角度も垂直とならないため、送信波が強く反射されない。そのため、安定した強度の反射波が得られない。
【００２５】
そこで、本実施形態では、第１のアンテナセットで歩行者が検出され、当該歩行者が所定の距離内、例えば１０ｍ以内まで接近した状況となれば、上記のように、第２のアンテナセットを併用しながら歩行者検出処理を実行する（図４参照）。第２の送信アンテナ１５の電波照射範囲は、１０ｍ先では、
０．５ｍ  ＋  １０ｍ  ×tan（３°）〜０．５ｍ  ＋  １０ｍ  ×tan（７°）
＝  １．０２ｍ〜１．７３ｍ
となり、歩行者の膝から上への照射面積が第１の送信アンテナ１４の場合よりも大きくなる。また、２ｍ先の場合を考えても、
０．５ｍ  ＋  ２ｍ  ×tan（３°）〜０．５ｍ  ＋  ２ｍ  ×tan（７°）
＝  ０．６０ｍ〜０．７５ｍ
となり、この場合も歩行者の膝から上への照射面積を比較的大きくすることができる。つまり、歩行時でも動きの少ない部分に送信波を照射することができるので、より強度の高く安定した反射波を取得することが可能となる。これによって、より正確な歩行者検出が可能となる。
【００２６】
ここで、上述したような、第２のアンテナセットについて、仰角面内指向性のピークを仰角５°とした点について、補足説明する。図５〜図８は、レーダ装置の搭載高を４５ｃｍとして、１０ｍ先の正面から歩いて接近する歩行者を検出した結果の軌跡を示すグラフである。図５は、アンテナの中心仰角（指向性がピークとなる仰角）が０ｄｅｇ（つまり、水平）の場合、図６は、中心仰角が３ｄｅｇ、図７は、中心仰角が６ｄｅｇ、図８は、中心仰角が９ｄｅｇに設定した場合の検出結果を示している。また、図５〜図８においては、レーダ装置は、横位置“０ｍ”、距離“０ｍ”の位置にある。また、各グラフ内の黒点が、歩行者を検出したことを示している。これらの図で示されるように、中心仰角が０ｄｅｇ（図５）のときよりも、中心仰角３ｄｅｇ（図６）あるいは６ｄｅｇ（図７）の場合の方が、より歩行者の検出頻度が高くなっている。しかし、中心仰角が９ｄｅｇ（図８）となると、中心仰角３ｄｅｇあるいは６ｄｅｇの場合よりも歩行者の検出頻度が低下している。つまり、仰角が９ｄｅｇとなると、アンテナが上を向きすぎた状態となり、照射された送信波が歩行者の頭上を抜けてしまう状態となっている。このような検出頻度の特性から、（レーダ装置の搭載高を４５ｃｍの場合の）アンテナの中心仰角としては、約３°〜７°の間の値が好ましいと考えられる。そこで、本実施形態では、中心仰角として、この範囲内のほぼ中心値となる５°に設定している。なお、第２のアンテナセットの中心仰角についてはレーダ装置の搭載高等に応じて、適宜実験やシミュレーションを行い、歩行者検出頻度の高い角度に適宜調整すればよい。
【００２７】
次に、図９を参照して、レーダ装置１０によって実行される歩行者検出処理について説明する。図９は、車載レーダ装置１０によって実行される歩行者検出処理の全体処理を示すフローチャートである。なお、図９に示すステップＳ１〜ステップＳ１２の処理ループは、１／３０秒毎に繰り返し実行される。
【００２８】
図９において、まず、レーダ本体部１１は、第１のアンテナセットへの切替信号を出力する（ステップＳ１）。すなわち、レーダ本体部１１は、送信部１２に、使用する送信アンテナを第１の送信アンテナ１４へ切り替えるための指示信号を出力し、受信部１３に、使用する受信アンテナを第１の受信アンテナ１６へ切り替えるための指示信号を出力する。切り替えが終了すれば、レーダ本体部１１は、送信信号を第１の送信アンテナ１４に出力する。これにより、第１の送信アンテナ１４から送信波が発射される。
【００２９】
次に、レーダ本体部１１は、第１の受信アンテナ１６からの受信信号を取得し、当該受信信号に基づいて歩行者検出処理を実行する（ステップＳ２）。なお、このような受信信号に基づいて検出する技術は公知であるため、ここでは具体的な処理についての説明は省略する。
【００３０】
次に、レーダ本体部１１は、ステップＳ２における歩行者検出処理の結果、歩行者が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３）。当該判定の結果、歩行者が検出されていなければ（ステップＳ３でＮＯ）、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ２に戻り、処理を繰り返す。
【００３１】
一方、歩行者が検出されたときは（ステップＳ３でＹＥＳ）、次に、レーダ本体部１１は、上記受信信号に基づいて、本レーダ装置１０が搭載されている車両と上記検出された歩行者との間の距離を算出する（ステップＳ４）。なお、受信信号に基づいて歩行者との距離を算出する技術は公知であるため、具体的な処理についての説明は省略する。
【００３２】
次に、レーダ本体部１１は、ステップＳ４で算出された距離が１０ｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。当該判定の結果、１０ｍ以下ではないときは（ステップＳ５でＮＯ）、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ２に戻り、処理を繰り返す。
【００３３】
一方、１０ｍ以下と判定されたときは（ステップＳ５でＹＥＳ）、歩行者が車両に接近している状況と考えられるため、レーダ本体部１１は、第２のアンテナセットへの切替信号を出力する（ステップＳ６）。すなわち、レーダ本体部１１は、送信部１２に、使用する送信アンテナを第２の送信アンテナ１５へ切り替えるための指示信号を出力し、受信部１３に、使用する受信アンテナを第２の受信アンテナ１７へ切り替えるための指示信号を出力する。その後、レーダ本体部１１は、送信信号を第２の送信アンテナ１５に出力する。これにより、第２の送信アンテナ１５から送信波が発射される。
【００３４】
次に、レーダ本体部１１は、第２の受信アンテナ１７からの受信信号を取得し、当該受信信号に基づいて歩行者検出処理を実行する（ステップＳ７）。検出結果は、上記メモリ１９に一時的に記憶される。
【００３５】
次に、レーダ本体部１１は、第１のアンテナセットへの切替信号を出力する（ステップＳ８）。当該処理は、上記ステップＳ１の処理と同様であるため、説明は省略する。
【００３６】
次に、レーダ本体部１１は、第１の受信アンテナ１６からの受信信号を取得し、当該受信信号に基づいて歩行者検出処理を実行する（ステップＳ９）。当該処理は、上記ステップＳ２の処理と同様であるため、説明は省略する。
【００３７】
次に、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ７およびＳ９における歩行者検出処理の結果、いずれかにおいて歩行者が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。当該判定の結果、上記いずれかの検出処理において歩行者が検出されていたときは（ステップＳ１０でＹＥＳ）、レーダ本体部１１は、所定の処理、例えば、歩行者の存在に運転者の注意を向けるための表示を行う処理や、ブレーキの利きをよくする（ブレーキの反応速度を速くする処理）ための処理など、事故の発生を未然に防ぐための処理（以下、歩行者警戒処理と呼ぶ）を実行する。その後、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ６に戻り、処理を繰り返す。
【００３８】
一方、ステップＳ１０の判定の結果、上記ステップＳ７およびＳ９における歩行者検出処理のいずれにおいても歩行者が検出されていないときは（ステップＳ１０でＮＯ）、歩行者が接近していない状態であると考えられるため、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ１１で実行していた歩行者警戒処理を停止・解除等する処理であるクリア処理を実行する。その後、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ２に戻り、処理を繰り返す。以上のような処理が、エンジン停止等による処理終了条件が発生するまで繰り返し実行される。以上で、レーダ装置１０によって実行される歩行者検出処理の説明を終了する。
【００３９】
このように、本実施形態では、それぞれ指向性ピークの仰角が異なる２つのアンテナセットを設け、歩行者が車両に接近していることが検出されたときは、これら２つのアンテナセットを併用して歩行者検出処理を行う。これにより、歩行者接近時における歩行者の検出漏れを防ぐことが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、図１０から図１２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、歩行者の接近（歩行者が車両から１０ｍ以内に存在する状態）が検出された後、第１アンテナセットと第２のアンテナセットを併用して歩行者検出処理を実行している。これに対して、第２の実施形態では、歩行者の接近が検出された後は、後述する第３のアンテナセットのみで歩行者検出処理を実行する。
【００４１】
図１０は、第２の実施形態にかかる車載レーダ装置２０の構成を示したブロック図である。第２の実施形態にかかる車載レーダ装置２０は、基本的には、上述した第１の実施形態と同様であるが、第２の送信アンテナ１５と第２の受信アンテナ１７の代わりに、第３の送信アンテナ２１と第３の受信アンテナ２２を備えている。第３の送信アンテナ２１は、その指向性が第２の送信アンテナ１５とは異なっている。より具体的には、第３の送信アンテナ２１は、指向性ビームの幅が１０°（−２°〜＋８°）であり、仰角面内指向性については仰角３°がピークとなるように取り付けられている。また、第３の受信アンテナ２２も、当該第３の送信アンテナ２１に対応するものとなっている。すなわち、第３の受信アンテナ２２の仰角面内指向性は、必要な範囲をカバーするために、第３の送信アンテナ２１に併せて１０°となっている。なお、この１０°という値は、図５〜図８を用いて上述したような、歩行者の検出頻度が良好と考えられる範囲を考慮した値となっている。以下、両アンテナを合わせて第３のアンテナセットと呼ぶ。また、図１０において、当該第３のアンテナセットにかかる部分以外は第１の実施形態と同様であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
次に、第２の実施形態における処理概要を説明する。図１１は、第２の実施形態にかかるアンテナの照射範囲を模式的に示した図である。図１１において、指向性ビーム２１１は、第３の送信アンテナ２１から照射される指向性ビームである（以下、第３のビームと呼ぶ）。図１１に示すように、第３のビーム２１１の幅は１０°であり、第１のビーム１４１より広いビーム幅となっている。そのため、直線性については第１のビーム１４１よりも低下し、第１のビーム１４１のように遠くまでは電波が届かないが、送信波の照射範囲は第１のビーム１４１よりも広角度である。このような構成において、上述の第１の実施形態と同様に、通常は、第１のアンテナセットを用いる歩行者検出処理が実行される。
【００４３】
第１のアンテナセットにおいて歩行者が検出された後、当該歩行者が所定距離内まで接近したことが検出されれば、歩行者検出に用いるアンテナセットが第３のアンテナセットへと切り替えられる。そして、第２の実施形態では、当該第３のアンテナセットのみを用いて歩行者検出処理が実行される。上記のように、第３の送信アンテナ２１から照射される第３のビームの幅は１０°という広角度となっている。そのため、車両に接近した歩行者等の物体に対しても、広い照射範囲を確保できる。つまり、車両にかなり接近している歩行者に対しても、その胴体部に送信波を照射することが可能となる。その結果、強度が強く安定した反射波を取得することができ、第３のアンテナセットのみを用いても十分な歩行者検出が可能となる。これにより、歩行者接近後の検出処理について、上記第１の実施形態よりも検出処理の回数を減らすことができ、レーダ本体部１１の処理負荷を軽減することができる。
【００４４】
次に、第２の実施形態における車載レーダ装置２０によって実行される歩行者検出処理の詳細について説明する。図１２は車載レーダ装置２０によって実行される歩行者検出処理を示すフローチャートである。図１２において、第２の実施形態における歩行者検出処理は、上述の第１の実施形態で図９を用いて説明したステップＳ１からステップＳ１２の処理のうち、ステップＳ８およびＳ９を省いた処理となる。つまり、歩行者の接近が検出された後における第１のアンテナセットへの切り替えにかかる処理を省いた処理となっている。また、ステップＳ１０の処理に代わり、ステップＳ２１の処理が実行される。ステップＳ２１においては、レーダ本体部１１は、ステップＳ７における第２のアンテナセットを用いた歩行者検出処理の結果、歩行者が検出されたか否かを判定する処理が実行される。そして、当該判定の結果、第２のアンテナセットにおいて歩行者が検出されたときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、上記ステップＳ１１の処理、すなわち、上記歩行者警戒処理が実行される。一方、第２のアンテナセットにおいて歩行者が検出されなかったときは（ステップＳ２１でＮＯ）、歩行者は接近していない状態になったと考えられるため、上記ステップＳ１２の処理、すなわち、ステップＳ１１で実行していた歩行者警戒処理の停止や解除等が行われる。
【００４５】
このように、第２の実施形態では、仰角面内指向性が広角のアンテナ（第３のアンテナセット）と狭角のアンテナ（第１のアンテナセット）とを搭載する構成をとる。そして、通常は狭角のアンテナを用いて歩行者検出処理を行い、歩行者の接近を検出した後は、広角のアンテナに切り替えて歩行者検出処理を行う。これにより、歩行者の接近検出後の処理において、２つのアンテナを切り替える（併用する）必要がなくなり、処理負荷を軽減することが可能となる。
【００４６】
なお、上述の第２の実施形態では、歩行者の接近が検出された後は、第３のアンテナセットのみを用いて歩行者検出処理を行っていたが、この際、歩行者の急な飛び出しをも検知可能とするために、第１のアンテナセットを適宜併用するようにしてもよい。この場合、上述の第１の実施形態のような頻度（１／３０秒毎）よりも少ない頻度で第１のアンテナセットによる検出処理を行うようにすればよい。なお、第１の実施形態と同じ頻度で当該検出処理を行った場合は、第１の実施形態における第２のアンテナセットを第３のアンテナセットに置き換えたものに相当することになるが、この場合は、より確実な歩行者検出が可能となる点で有利であり、第１の実施形態における頻度よりも少ない頻度で当該検出処理を行う場合は、処理負荷を軽減できる点で有利である。
【００４７】
（第３の実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図１３は、第３の実施形態にかかる車載レーダ装置３０の構成を示した図である。図１３に示されるように、第３の実施形態にかかる車載レーダ装置３０は、第１の実施形態、または第２の実施形態にかかる車載レーダ装置２０の構成から、受信アンテナを１つ省き、第３の受信アンテナ２２の１つだけとする構成となっている。
【００４８】
すなわち、第３の実施形態においては、第３の受信アンテナ２２を用いて、第１の送信アンテナ１４、第２の送信アンテナあるいは第３の送信アンテナ２１から発射された送信波に基づく反射波を受信する。つまり、第１の送信アンテナ１４、第２の送信アンテナ１５、第３の送信アンテナ２１のそれぞれ指向性ビーム幅をカバーできるような、広角で受信できるようなアンテナが必要となり、ここでは、上記３つの送信アンテナのビーム幅を全てカバーしている第３の受信アンテナ２２を用いている。
【００４９】
つまり、上述した第１の実施形態を基に考えると、上記第１の送信アンテナ１４および第２の送信アンテナ１５と、両送信アンテナのビーム幅（図２の例でいうと、合計で９°となる）をカバーできる、第３の受信アンテナ２２（ビーム幅は１０°）との組み合わせとなる。また、上述の第２の実施形態を基に考えると、上記第１の送信アンテナ１４および第３の送信アンテナ２１と、両送信アンテナのビーム幅をカバーできる、第３の受信アンテナ２２との組み合わせとなる。そして、このような構成において、上記第１の実施形態または第２の実施形態で説明したような処理が実行される。但し、受信アンテナが１つだけという構成であるため、受信アンテナの切り替えにかかる処理は行われないことになる。
【００５０】
このように、第３の実施形態では、２つの送信アンテナのビーム幅をカバーできるような受信アンテナを１つだけ用いるように構成する。これにより、上記第１の実施形態および第２の実施形態で説明した歩行者検出処理から受信アンテナの切り替えにかかる処理を省くことができる。その結果、処理負荷を更に軽減しながらも、上記第１の実施形態および第２の実施形態で説明した機能を実現することが可能となる。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかる車載レーダ装置について説明する。この車載レーダ装置の機能構成を示すブロック図は、第１の実施形態と同様である（図１参照）。しかし、本実施形態では、レーダ本体部１１のメモリには第１の実施形態とは部分的に異なるプログラムが格納され、レーダ本体部１１はそのプログラムを実行することにより、第１の実施形態とは異なる機能をも実現する。
【００５２】
次に、第４の実施形態にかかる車載レーダ装置の処理概要を説明する。本実施形態の構成は、上記のように、第１の実施形態と同様であり、仰角面内指向性のピークの角度がそれぞれ異なる２つのアンテナセットを用いている。ここで、これら２つのアンテナセットの水平面内指向性（角度に対する振幅変化と位相変化）は同じであるとする。この場合、第１のアンテナセットを用いて受信した受信信号である複素信号Ｓａと、第２のアンテナセットを用いて受信した複素信号Ｓｂとは、その性質が異なるものとなる。つまり、両アンテナセットの仰角面内指向性が異なっているために、送信波が衝突した物体が同じ物体であっても、その物体の仰角によって、複素信号ＳａとＳｂとでは、振幅（信号強度）比や位相差が異なったものとなる。本実施形態では、このような性質を利用した歩行者や車両、および標識等の周辺構造物の検出処理を行う。すなわち、予め歩行者等を想定した物体を用いて、上記のような受信信号（複素信号ＳａおよびＳｂ）の違いのパターンを記録したパターンマップデータを作成しておき、実際の走行時における検出処理において、受信信号と当該パターンマップデータとを比較して、記録されているパターンに一致するか否かを判定することで歩行者等の検出を行う。より具体的には、予め、上記歩行者等を想定した物体を用意し、当該物体の仰角を変化させて受信信号を取得する。図１４は、当該受信信号の取得方法の一例を示す模式図である。図１４では、アンテナ１４１から所定の距離だけ離れた位置に歩行者１４２が存在している。この状態から、当該歩行者１４２がアンテナ１４１に向かって近づいていく（歩行者が移動することで上記物体の仰角が変化することになる）。そして、当該歩行者がアンテナ１４２に近づいていく過程における受信信号を取得し、各仰角に対する振幅比や位相差を記録したマップ（検出時における振幅比と位相差の組み合わせパターン）をパターンマップデータとしてレーダ本体部１１内のメモリ１９に予め保存する。例えば、１０ｍ地点に上記物体があるときは、第１のアンテナセットと第２のアンテナセットとの反射波の位相差や振幅比等の情報がパターンマップデータとして記録される。図１５は、当該パターンマップの一例を示す模式図である。図１５では、横軸（Ｘ軸）が第１のアンテナセットの受信レベルを示し、縦軸（Ｙ軸）が第２のアンテナセットのレベルを示す。また、奥行き方向に向かう軸（Ｚ軸）がアンテナ１４１から歩行者１４２までの距離を示す（すなわち、図１５は３次元のイメージで示している）。そして、当該距離と第１のアンテナセットと第２のアンテナセットとのレベル比がレベル分布１４３で示されている。このようなグラフを示すようなデータがパターンマップデータとしてメモリ１９に保存されている。換言すれば、パターンマップデータには、歩行者等を検出したときの受信信号の特徴を示す情報が記録されていることになる。そして、実際の車両走行時における歩行者検出処理において、第１の受信アンテナ１６および第２の受信アンテナ１７で受信した受信信号と当該パターンマップデータとを比較し、記録されているパターンに一致するか否かを判定することで歩行者等の仰角情報を含めた検出を行う。
【００５３】
以下、図１６を用いて、本発明の第４の実施形態における処理の詳細を示す。図１６は、第４の実施形態にかかる歩行者検出処理を示すフローチャートである。図１６において、ステップＳ１からステップＳ６までの処理と、ステップＳ８、ステップＳ１１〜ステップＳ１２の処理は、上述の第１の実施形態で図９を用いて説明した処理と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる処理を中心に説明する。
【００５４】
図１６において、ステップＳ６の処理の次に、レーダ本体部１１は、第２の受信アンテナ１７から受信信号を取得する（ステップＳ４１）。次に、レーダ本体部１１は、上述したステップＳ８の処理を行って第１のアンテナセットへの切り替えを行い、第１の受信アンテナ１６から受信信号を取得する（ステップＳ４２）。
【００５５】
次に、レーダ本体部１１は、上述したようなパターンマップデータを用いたパターン比較処理を実行する（ステップＳ４３）。すなわち、レーダ本体部１１は、第２の受信アンテナ１７から取得した受信信号と第１の受信アンテナ１６から取得した受信信号との振幅比および位相差を算出する。次に、当該算出した振幅比および位相差の組み合わせが、パターンマップデータに記録されているいずれかのパターンと一致しているか否かを判定する。
【００５６】
次に、レーダ本体部１１は、上記ステップＳ４３の処理の結果、パターンマップデータに記録されているパターンと、上記受信信号が示すパターンとが一致したか否かを判定する（ステップＳ４４）。当該判定の結果、パターンと一致したと判定されたときは（ステップＳ４４でＹＥＳ）、レーダ本体部１１は、上述したステップＳ１１の処理（警戒処理）を実行する。一方、パターンと一致していないと判定されたときは（ステップＳ４４でＮＯ）、レーダ本体部１１は、上述のステップＳ１２の処理（警戒処理の停止や解除）を実行する。以上のような処理が、エンジン停止等による処理終了条件が発生するまで繰り返し実行される。以上で、第４の実施形態にかかる検出処理の説明を終了する。
【００５７】
このように、第４の実施形態では、予め、歩行者等の検出時の受信信号の特徴を示すデータである上記パターンマップデータを作成しておき、歩行者等の近接が検出された後は、２つのアンテナセットを用いて得られる受信信号の特徴とパターンマップデータに記録されている特徴とを比較することで、検出を行う。これにより、例えば、上記パターンマップデータの内容を充実させておくことで、より正確な検出が可能となる。
【００５８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態にかかる車載レーダ装置について説明する。図１７は、第５の実施形態にかかる車載レーダ装置５０の構成を示した図である。図１７に示されるように、第５の実施形態にかかる車載レーダ装置５０では、送信アンテナ、受信アンテナが共に１つずつの構成となっている。図１７において、第４の送信アンテナ５１は、その指向性が、上述した第２の実施形態における第１の送信アンテナ１４および第２の送信アンテナ１５の指向性を合成したものとなっている。図１８は、第４の送信アンテナ５１の指向性ビームを模式的に示した図である。図１８に示すように、第４の送信アンテナ５１の指向性ビーム５１１は、第１の送信アンテナ１４と第３の送信アンテナ２１の指向性を合成したような形状となっている。換言すれば、第４の送信アンテナ５１は、指向性ビームが図１８に示したような形状になるよう成型したアンテナである。また、第４の受信アンテナ５２は、上記合成した指向性の範囲をカバーできるように構成されたものである。当該ビーム成型については、従来から知られているビーム成型の手法を用いればよい。すなわち、アンテナ素子一つ一つに異なる信号強度や位相を持たせることで、図１８に示すような指向性が形成されるようにすることが考えられる。
【００５９】
このように、第５の実施形態では、異なる指向性を備えるようにビーム成型した送信アンテナを用いている。これにより、複数のアンテナセットの切替処理を行うことなく、上記第１や第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかるレーダ装置は、車両から遠方の物体と車両に近接した物体との双方を、より正確に検出することができ、車載用のレーダ装置等に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  車載レーダ装置
１１  レーダ本体部
１２  送信部
１３  受信部
１４  第１の送信アンテナ
１５  第２の送信アンテナ
１６  第１の受信アンテナ
１７  第２の受信アンテナ
１８  ＣＰＵ
１９  メモリ
２０  車載レーダ装置
２１  第３の送信アンテナ
２２  第３の受信アンテナ
３０  車載レーダ装置
５０  車載レーダ装置
５１  第４の送信アンテナ
５２  第４の受信アンテナ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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