(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方のターゲットに向けて電波を放射する送信アンテナと、前方のターゲットからの反射波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナにより受信した信号に基づいて、ターゲットとの距離，相対速度等を検知する信号処理部とを有する電波レーダ装置において、
前記電波レーダ装置の電波放射範囲内に設けられ、前記電波レーダ装置の上下方向の軸が正常な場合には前記電波レーザ装置から放射される電波の一部が当たるように、車両の一部に固定された電波反射体と、
前記電波反射体からの反射信号の信号強度が、正常レベルの範囲外であるときに、電波レーダの軸ずれを検知する検知手段を備えたことを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電波レーダ装置において、
上記電波レーダ装置を上下方向に回動するアクチュエータを備え、
上記検知手段は、レーダの軸ずれを検知すると、軸ずれを補正するように上記アクチュエータを駆動することを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項３】
請求項１記載の電波レーダ装置において、
前記検知手段からの信号に基づいて、軸ずれ状態であることを表示する表示器を備えたことを特徴とする電波レーダ装置。
【請求項４】
前方のターゲットに向けて電波を放射する送信アンテナと、前方のターゲットからの反射波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナにより受信した信号に基づいて、ターゲットとの距離，相対速度等を検知する信号処理部とを有する電波レーダ装置を装着した車両において、
前記電波レーダ装置の電波放射範囲内に設けられ、前記電波レーダ装置の上下方向の軸が正常な場合には前記電波レーザ装置から放射される電波の一部が当たるように、車両の一部に固定された電波反射体と、
前記電波反射体からの反射信号の信号強度が、正常レベルの範囲外であるときに、電波レーダの軸ずれを検知する検知手段を備えたことを特徴とする電波レーダ装置を装着した車両。
【請求項５】
請求項４記載の電波レーダ装置を装着した車両において、
前記検知手段からの信号に基づいて、軸ずれ状態であることを表示する表示器を備えたことを特徴とする電波レーダ装置を装着した車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波を放射し、ターゲットからの反射波を受信し、ターゲットまでの距離相対速度や水平方向を検知する電波レーダ装置及びそれを装着した車両に係り、特に、車間距離警報装置や車間距離制御装置等に用いるに好適な電波レーダ装置及びそれを装着した車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電波レーダ装置は、車間距離警報装置や車間距離制御装置（ACC: Adaptive Cruise Control）用の距離センサとして使われている。近年の電波レーダ装置においては、先行車との距離，相対速度だけでなく、先行車の方向も検知するために機械的にアンテナを振るスキャニング方式，方向を変えた複数のアンテナを時分割で切替えるビームスイッチ方式，２つの受信アンテナを使って、ステレオ的に方向を検知するモノパルス方式などの各種の方向検知方式が提案されている。
【０００３】
一方、所望のレーダ性能を維持するためには、レーダの電波放射軸を自車の進行方向と合致させることが重要であることは広く知られている。そこで、例えば、特開平９−２８１１２９公報や、特開平１０−１３２９３９公報に記載されているように、電波レーダの角度検知機能を使って、ターゲットの水平方向角度の履歴などによりレーダの軸ずれを検知するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２８１１２９公報や、特開平１０−１３２９３９公報に記載されている方式では、電波レーダが方向検知機能を有する水平方向のみについてだけであり、電波レーダの上下方向の軸ずれに対する検知に関しての配慮はなされていなかった。一方、電波レーダの実使用状況においては、長期使用における振動による取付け部分の緩み，軽衝突等により水平方向のみでなく、上下方向の軸ずれも生じうる。このずれ量が多くなると、自車両に装着された電波レーダの電波照射範囲に先行車が入らず、先行車を検知できなくなる。この結果、先行車に異常接近しても車間距離警報が動作しなかったり、ＡＣＣ制御時に先行車に異常接近するという危険な状況に陥る可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、電波レーダの軸が上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合に、これを検知することができるレーダ装置及びそれを装着した車両を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、前記電波レーダ装置の電波放射範囲内に設けられ、前記電波レーダ装置の上下方向の軸が正常な場合には前記電波レーザ装置から放射される電波の一部が当たるように、車両の一部に固定された電波反射体と、前記電波反射体からの反射信号の信号強度が、正常レベルの範囲外であるときに、電波レーダの軸ずれを検知する検知手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、電波レーダの軸が上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合でも、これを検知することができるものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記電波レーダを上下方向に回動するアクチュエータを備え、上記検知手段は、レーダの軸ずれを検知すると、軸ずれを補正するように上記アクチュエータを駆動するようにしたものである。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記検知手段からの信号に基づいて、軸ずれ状態であることを表示する表示器を備えるようにしたものである。
【０００８】
（４）また、上記目的を達成するために、本発明は、前方のターゲットに向けて電波を放射する送信アンテナと、前方のターゲットからの反射波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナにより受信した信号に基づいて、ターゲットとの距離，相対速度等を検知する信号処理部とを有する電波レーダ装置を装着した車両において、前記電波レーダ装置の電波放射範囲内に設けられ、前記電波レーダ装置の上下方向の軸が正常な場合には前記電波レーザ装置から放射される電波の一部が当たるように、車両の一部に固定された電波反射体と、前記電波反射体からの反射信号の信号強度が、正常レベルの範囲外であるときに、電波レーダの軸ずれを検知する検知手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、電波レーダの軸が上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合でも、これを検知することができるものとなる。
（５）上記（４）において、好ましくは、前記検知手段からの信号に基づいて、軸ずれ状態であることを表示する表示器を備えるようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による電波レーダ装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。
【００１２】
電波レーダ２は、自車両１のバンパ５の背面に装着されている。また、バンパ３には、電波反射体６が固定されている。電波反射体６は、電波レーダ２の電波照射範囲３に配置され、電波レーダ２から放射された電波の一部が当たるように固定されている。電波レーダ２は、ＣＡＮなどの通信手段を介して、ドライバ用の表示器７やＡＣＣコントローラ８に接続され、電波レーダで検知した先行車との距離，相対速度，先行車の方向等の情報が送られる。
【００１３】
図１（Ａ）は、電波レーダ２の上下方向の軸が正常な場合を示しており、電波レーダ２から放射された電波の一部が電波反射体６に当たっている。それに対して、図１（Ｂ）に示すように、電波レーダ２の上下方向の軸が下向きになると、電波レーダ２から放射された電波の大部分が電波反射体６に当たる。一方、図１（Ｃ）に示すように、電波レーダ２の上下方向の軸が上向きになると、電波レーダ２から放射された電波は、電波反射体６に当たらない状態となる。
【００１４】
したがって、電波反射体６からの反射信号を用いて、電波レーダ２は、電波レーダが軸ずれ状態にあるかどうかを判断する。軸ずれ状態と判断された場合に、電波レーダ２は、電波レーダが軸ずれ状態であることを、先行車との距離，相対速度，先行車の方向に加えてドライバ用の表示器７やＡＣＣコントローラ８に報知する。これによって、ドライバやＡＣＣコントローラが軸のずれた電波レーダからの誤った情報をもとに危険な運転状態に陥ることを防止し、システムの安全性を高めることができる。
【００１５】
次に、図２を用いて、本実施形態による電波レーダ装置の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
発信器２１０は、変調器２０９からの変調信号２１１に基づく発信周波数で発信を行い、発信された高周波信号が送信アンテナ２０１から放射される。自動車用の電波レーダにおいては、高周波信号としてミリ波帯の電波信号が通常用いられている。
【００１７】
先行車や障害物等のターゲットから反射されて返ってくる電波信号は、受信アンテナ２０２で受信され、ミキサ２０４に送られる。一方、ミキサ２０４へは、発信器２１０の出力信号の一部が方向性結合器を介して供給されており、この発信器からの信号と、受信信号とのミキシングによって発生するビート信号がアナログ回路２０５へ送られる。直接ベースバンドに変換するホモダイン方式の受信系の場合、ミキサ２０４からの出力のビート信号が、すなわちドップラ周波数となる。ビート信号は、Ａ／Ｄコンバータ２０６でディジタル信号に変換され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部２０７に供給される。ＦＦＴ部２０７では、高速フーリエ変換によりビート信号の周波数スペクトラムが求められ、信号処理部２０８へ送られる。
【００１８】
次に、図３を用いて、本実施形態による電波レーダ装置におけるレーダの検知原理について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置におけるレーダの検知原理の説明図である。図３は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダの検知原理を示している。
【００１９】
ＦＭＣＷ方式では、図３（Ａ）に示すように、時間領域において三角変調した送信波（送信信号）を先行車に向けて送信し、先行車に当たって反射した受信波（受信信号）を受信する。
【００２０】
この際、送信信号と受信信号の間にはターゲットまでの電波の往復距離に相当する時間遅れと、相対速度によるドップラシフトが生じ、図３（Ｂ）に示すように、これらの周波数差（ドップラ周波数）は、三角波の上昇区間でｆｂ１、下降区間でｆｂ２となる。
【００２１】
これらのドップラ信号に対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施すと、図３（Ｃ）に示すように、周波数領域の中で信号ピークとして、先行車等のターゲットを抽出することができる。この際、ターゲットのピークが現れる周波数は、ターゲットとの距離に比例する。すなわち、周波数０は、距離が０であることを示す。
【００２２】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれの検知方法について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の内容を示すフローチャートであり、図５は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の原理説明図である。
【００２３】
図４のステップｓ１０において、図３に示した電波レーダ２の信号処理部２０８は、ＦＦＴ処理を行い、図１に示した電波反射体６の反射強度を測定する。
【００２４】
ここで、図５（Ａ）を用いて、電波反射体６の反射信号について説明する。図５（Ａ）は、図３（Ｃ）に示した図と同様であり、横軸は、周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。さらに、横軸は、上述したように、ターゲットまでの距離に比例している。電波反射体６は、図１において説明したように、自車両１のバンパー５に取り付けられているため、ターゲットまでの距離は極めて短く、図５（Ａ）に示すように、周波数＝０付近に、電波反射体６のピークＰ１として検出される。ここで、電波レーダ２と電波反射体６の距離は一定であるため、車両の走行状態によらず、電波反射体のピークが存在する周波数は一定となる。図５（Ａ）において、ピークＰ２は、例えば、先行車のピークである。
【００２５】
次に、図４のステップｓ２０において、信号処理部２０８は、電波反射体６の信号強度が正常レベルＳ１とＳ２の間にあるか否かをチェックする。図５（Ａ）に示すように、正常レベルの範囲内にあるときは、ステップｓ３０に進み、正常レベルの範囲外であるときは、ステップｓ５０に進む。
【００２６】
正常レベルにある場合は、ステップｓ３０において、信号処理部２０８は、レーダ軸は正常（初期）状態にあると判断し、ステップｓ４０において、電波レーダ２から表示器７やＡＣＣコントローラ８へのターゲット情報送信を継続する。
【００２７】
一方、ステップｓ２０において、信号強度が正常レベルＳ１とＳ２の間にない場合には、ステップｓ５０において、信号処理部２０８は、電波反射体６からの信号強度が正常レベルＳ１よりも大きいか否かを判断する。
【００２８】
電波レーダの軸が下向きにずれた状態では、電波反射体６の全てが電波照射範囲３に入るため、電波反射体の反射強度が大きくなり、図６（Ｂ）に示すようにＳ１を超える。これによって、電波レーダは、図５（Ａ）の初期（正常）状態に対して下向きの軸ずれ状態にあると判断することができる。また、電波レーダの軸が上向きにずれた状態では、電波反射体のほとんどが電波照射範囲３から外れるため、電波反射体の反射強度は小さくなり、図５（Ｃ）に示すように正常レベルＳ２以下となる。これによって、電波レーダは、図５（Ａ）の初期（正常）状態に対して上向きの軸ずれ状態にあると判断することができる。
【００２９】
図５（Ｂ）に示すように、正常レベルＳ１よりも大きい場合には、ステップｓ６０において、レーダの軸が下向きであると判断し、図５（Ｃ）に示すように、正常レベルＳ１よりも、大きくない場合には、ステップｓ７０において、上向きにあると判断する。
【００３０】
次に、ステップｓ８０において、信号処理部２０８は、レーダが軸ずれ状態にあることを、表示機７やＡＣＣコントローラ８に報知する。
【００３１】
このように、電波レーダが軸ずれ状態にあると判断された場合に、電波レーダが軸ずれ状態であることを、先行車との距離，相対速度，先行車の方向に加えてドライバ用の表示器７やＡＣＣコントローラ８に報知することにより、ドライバやＡＣＣコントローラが軸のずれた電波レーダからの誤った情報をもとに危険な運転状態に陥ることを防止し、システムの安全性を高めることができる。
【００３２】
ここで、図６を用いて、本実施形態による電波レーダ装置の他の装着例について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の他の装着例のシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。また、ドライバ用の表示器７やＡＣＣコントローラ８の図示は省略しているが、図１と同様に備えられているものである。
【００３３】
本例では、電波レーダ２をバンパ５でなく、ラジエータグリル９の背面に装着してある。電波反射体６は、ラジエータグリル９の一部に固定されている。図６（Ａ）は、レーダ軸が正常な状態を示している。一方、図６（Ｂ）は、レーダ軸が下向き状態を示しており、図６（Ｃ）は、レーダ軸が上向き状態を示している。これによって、図１に示したバンパ部に固定するものと同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、電波反射体６は、１個のみ設けた例を示したが、複数個設けるようにしてもよいものである。複数個の電波反射体６を電波レーダ２からの距離を異ならせて設けることにより、複数の電波反射体のピークを得ることができるので、軸ずれ検知の確実性を増すことができる。また、電波反射体６を上下位置をずらして２個設けることにより、検出精度を向上することができる。
【００３５】
また、電波反射体６の装着位置としては、電波レーダの前方にある電波透過カバーに設けることもできる。
【００３６】
以上説明したように、電波レーダの軸が上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合に、これを検知することができる。したがって、ドライバやＡＣＣコントローラが軸のずれた電波レーダからの誤った情報をもとに危険な運転状態に陥ることを防止し、システムの安全性を高めることができる。
【００３７】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第２の実施形態による電波レーダ装置の構成について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。図８は、本発明の第２の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の内容を示すフローチャートである。なお、図７において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３８】
本実施形態においては、図７（Ａ）に示した電波レーダ２は、図７（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０を介してブラケット１１に取付けられている。アクチュエータ１０は、電波レーダ２からの制御信号によって、電波レーダ２を上下方向に回転できる。
【００３９】
次に、図８を用いて、本実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれの検知及び軸調整方法について説明する。図８において、図４と同一符号のステップは、同一処理内容を示している。
【００４０】
本実施形態においては、ステップｓ６５及びステップｓ７５が追加され、図４に示したステップｓ８０は削除されている。
【００４１】
ステップｓ５０の判断により、正常レベルＳ１よりも大きいと判断された場合には、ステップｓ６０において、レーダの軸が下向きであると判断する。そして、ステップｓ６５において、信号処理部２０８は、アクチュエータ１０を駆動して、電波レーダ２のレーダ軸を上向きに微調整する。
【００４２】
一方、ステップｓ５０の判断により、正常レベルＳ１よりも大きくないと判断された場合には、ステップｓ７０において、レーダの軸が上向きであると判断する。そして、ステップｓ７５において、信号処理部２０８は、アクチュエータ１０を駆動して、電波レーダ２のレーダ軸を下向きに微調整する。
【００４３】
ステップｓ６５，ステップｓ７５の微調整が終了後、再び、ステップｓ１０に戻り、電波反射体６からの反射強度を測定し、正常レベルＳ１，Ｓ２の間に入るまで、レーダ軸の上下向きの微調整を繰り返し、レーダ軸を正常状態に戻すことができる。
【００４４】
以上のようにして、本実施形態によれば、電波レーダの軸が初期状態に対してずれた場合には、正常状態に自動復帰させることができる。
【００４５】
次に、図９〜図１１を用いて、本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置の構成について説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。図１０は、本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置におけるレーダの検知原理の説明図である。図１１は、本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の原理説明図である。なお、図９において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４６】
本実施形態において、図９に示した電波レーダ２Ａは、２周波ＣＷ方式の電波レーダを用いている。電波レーダ２Ａは、自車両１のラジエータグリル９の背面に装着されている。また、ラジエータグリル９には、電波反射体６Ａが固定されている。電波反射体６Ａは、振動部分が金属でできたスピーカを使用している。電波反射体６Ａは、電波レーダ２の電波照射範囲３に配置され、電波レーダ２Ａから放射された電波の一部が当たるように固定されている。電波レーダ２Ａは、ＣＡＮなどの通信手段を介して、ドライバ用の表示器７やＡＣＣコントローラ８に接続され、電波レーダで検知した先行車との距離，相対速度，先行車の方向等の情報が送られる。
【００４７】
次に、図１０を用いて、２周波ＣＷ方式の検知原理について説明する。
【００４８】
２周波ＣＷ方式の電波レーダ２Ａでは、図１０（Ａ）に示すように、２つの周波数ｆ１，ｆ２を時分割で切換えて、先行車に向けて送信し、先行車に当たって反射した受信波を受信する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、送信波と受信波をミキシングして得られる２つのドップラ信号ｆｄ１及びｆｄ２の位相差により、ターゲットまでの距離を演算すると共に、ドップラ周波数によりターゲットとの相対速度を演算する。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、ドップラ信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施すと、周波数領域の中で信号ピークとして、先行車等のターゲットを抽出することができる。この際、ターゲットのピークが現れる周波数は、ターゲットとの相対速度に比例する。すなわち、周波数０は、相対速度が０であることを示している。
【００４９】
２周波ＣＷレーダは、相対速度によりターゲットを検知するレーダであるため、レーダとターゲットの間に相対速度が無いと、ターゲットのピークを捉えることができないものである。そこで、電波レーダ２Ａの軸ずれを検知するための電波反射体６Ａに関しても、レーダとの間で相対速度が発生しないとピークを捉えることができないため、電波反射体６Ａとして、振動部分が金属でできたスピーカを使用している。
【００５０】
そして、図１１（Ａ）に示すように、スピーカを、所定の周波数で振動させることにより、電波反射体の平均相対速度は一定であるため、電波反射体のピークＰ３を一定の周波数に立てることができる。なお、ピークＰ２は、先行車のピークである。
【００５１】
図１１（Ａ）は、レーダ軸が正常な状態の場合を示しており、このとき、電波反射体６ＡのピークＰ３は、正常レベルＳ１，Ｓ２の範囲に収まっている。図１１（Ｂ）は、レーダ軸が下向き状態の場合を示しており、電波反射体６ＡのピークＰ３の強度は、正常レベルＳ１よりも大きくなる。一方、図１１（Ｃ）は、レーダ軸が上向き状態の場合を示しており、電波反射体６ＡのピークＰ３の強度は、正常レベルＳ２よりも小さくなる。
【００５２】
そこで、図４において説明したように、電波反射体６ＡのピークＰ３の強度が、正常レベルＳ１とＳ２の間にあるか否かを検知し、レーダ軸が正常な状態にあるか否かを判別することができる。また、図８において説明したように、レーダ軸が正常な状態から上下にずれている場合には、図７に示したアクチュエータを備えることにより、自動的に軸調整することもできる。
【００５３】
なお、電波反射体としてスピーカを用いたが、電波反射体として、金属からなる反射板を回転部分に取りつけたモータ等を使い、レーダのアンテナとの相対距離を変化されることでも、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
以上説明したように、電波レーダの軸が上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合に、これを検知することができる。したがって、ドライバやＡＣＣコントローラが軸のずれた電波レーダからの誤った情報をもとに危険な運転状態に陥ることを防止し、システムの安全性を高めることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、電波レーダの軸が経時的に上下方向にずれてきて、正しく先行車を捉えることができなくなった場合に、これを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置におけるレーダの検知原理の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の原理説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による電波レーダ装置の他の装着例のシステム構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置の全体構成を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置におけるレーダの検知原理の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による電波レーダ装置における上下方向の軸ずれ検知方法の原理説明図である。
【符号の説明】
１…自車両
２，２Ａ…電波レーダ
３…電波放射範囲
４…先行車
５…バンパ
６，６Ａ…電波反射体
７…表示器
８…ＡＣＣコントローラ
９…ラジエータグリル
１０…アクチュエータ
１１…ブラケット
【図１】
0003675741.tif 000002
【図２】
0003675741.tif 000003
【図３】
0003675741.tif 000004
【図４】
0003675741.tif 000005
【図５】
0003675741.tif 000006
【図６】
0003675741.tif 000007
【図７】
0003675741.tif 000008
【図８】
0003675741.tif 000009
【図９】
0003675741.tif 000010
【図１０】
0003675741.tif 000011
【図１１】
0003675741.tif 000012