(57)【要約】【課題】人の手を煩わすことなく低コストで自動的に電波の回り込みを最小にすることができ、さらに、例えば経年変化によりバンパーの厚みが変わってしまった場合や、材料の異なるバンパーに交換した場合でも、電波の回り込みを最小にすることができるレーダ装置を提供することを目的とする。【解決手段】アンテナの前方に配置された部材を通してレーダビームを送受信することで、周囲の物体を検知するレーダ装置であって、基準周波数で変調された送信ビームをアンテナから送信する送信部と、送信ビームが物体で反射した受信ビームを受信する受信部と、送信ビームと受信ビームの時間差に基づいて物体までの距離を算出する信号処理部とを備え、信号処理部は、さらに、受信ビームに基づいて部材からの反射損が最小になるように基準周波数を制御することを特徴とする。【選択図】図２
2006317162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの前方に配置された部材を通してレーダビームを送受信することで、周囲の物体を検知するレーダ装置であって、基準周波数で変調された送信ビームを前記アンテナから送信する送信部と、前記送信ビームが前記物体で反射した受信ビームを受信する受信部と、前記送信ビームと前記受信ビームの時間差に基づいて前記物体までの距離を算出する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、さらに、前記受信ビームに基づいて前記部材からの反射損が最小になるように前記基準周波数を制御することを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の物体を検知するためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるレーダ装置は、バンパーの裏側のような外部から直接目視できない位置に設置される。バンパーは電磁波を透過する樹脂等の物質でできているが、アンテナとバンパーとの位置関係によっては、送信アンテナから発射された電波がバンパーで反射されて、受信アンテナに回り込み、検出力が低下してしまうという課題があった。その電波の回り込みを減らすために、レーダ装置の固定位置を手動で微調整する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示されている調整方法は、レーダ装置を車両の所定位置に微調整可能に仮固定し、レーダ装置を動作させながら微調整可能な範囲でレーダ装置の固定位置を変化させるものである。レーダ装置の検知対象エリア内にダミーターゲットを設置し、その反射レベルを監視する。アンテナとバンパーとの相対角度を変化させながら、自動利得制御アンプのコントロール電圧を取出して反射レベルの増幅度を監視し、増幅度が最も小さいと判定されたときの位置でレーダ装置の固定位置を確定する。このことにより、バンパーの反射による電波の回り込みを最小とすることができる。
【特許文献１】特開２００２−７１７８８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、前記従来の構成では、レーダ装置の固定位置の微調整作業が煩雑かつ高コストになってしまう。なぜなら、検知エリア内にダミーターゲットを設置する必要があることに加えて、固定位置の微調整は人間が手動で行う必要があるからである。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、人の手を煩わすことなく低コストで自動的にバンパーにおける反射損を最小にすることができ、さらに、例えば経年変化によりバンパーの厚みが変わってしまった場合や、材料の異なるバンパーに交換した場合でも電波の回り込みを最小にすることができるレーダ装置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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のレーダ装置は、アンテナの前方に配置された部材を通してレーダビームを送受信することで、周囲の物体を検知するレーダ装置であって、基準周波数で変調された送信ビームをアンテナから送信する送信部と、送信ビームが物体で反射した受信ビームを受信する受信部と、送信ビームと受信ビームの時間差に基づいて物体までの距離を算出する信号処理部とを備え、信号処理部は、さらに、受信ビームに基づいて部材からの反射損が最小になるように基準周波数を制御することを特徴とする。
【０００７】
この構成により、レーダビームの中心周波数を、バンパーにおける反射損が最小になる周波数に自動的に設定することができる。よって、従来のように検知エリア内にダミーターゲットを設置したり、人間が手動でレーダ装置の固定位置の微調整を行う場合と違って、人の手を煩わすことなく自動的に電波の回り込みを最小にすることができ、さらに経年変化によりレーダとバンパーの相対位置が変化した場合でも常に電波の回り込みを最小にすることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレーダ装置によれば、レーダビームの中心周波数を自動的に最適値に設定することにより、レーダビームのバンパーにおける反射損を最小の状態に保つことが容易にできる。これにより、送信されたレーダビームの電力を最大限バンパーの外側に放射してレーダ装置の最大検知距離を伸ばすことができるとともに、受信されたレーダビームの信号対雑音比を向上できるので、より遠くに存在する物体をより正確に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態のレーダ装置について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、レーダ装置の車両への設置位置を示す図で、車両前部のバンパーの裏側に設置されている。図中に点線で示したように、この場合レーダ装置が３個設置されているが、検知したい領域などによって所望の数だけレーダ装置を設置することになる。
【００１１】
図２は、図１のレーダ装置のうちの一つについて、その設置の様子を上から見た、構成を示すブロック図である。なお、本実施形態におけるレーダ装置はパルス方式とする。ここで、図２のブロック図を用いてレーダ装置による物体の距離検知動作を説明する。
【００１２】
レーダ装置１は大きく分けて送信部２、受信部３、信号処理部４とからなる。まず送信部２では、パルス発生器５により変調用のパルス信号が生成される。一方、発振器６によって高周波の連続波が生成されてスプリッタ７に入力され、送信用と受信用に分割される。次に、送信ミキサ８に変調用のパルス信号と高周波の連続波が入力され、乗算動作によって高周波の変調パルスが生成される。これが送信パワーアンプ９によって増幅された後、送信アンテナ１０によってさらに増幅されて送信ビームとして放射され、バンパー２０を透過して車外に放射される。
【００１３】
放射された先に何らかの物体があれば、送信ビームはその物体に照射され、照射された送信ビームの一部が反射して再びレーダ装置の方に戻ってくる。受信アンテナ１１はこれを受信ビームとして受信し、増幅した後、受信ＬＮＡ（ローノイズアンプ）１２によってさらに増幅される。これが、発振器６によって生成されスプリッタ７により分割された高周波の連続波とともに受信ミキサ１３に入力され、送信ミキサ８と同様に乗算動作によってベースバンド信号が出力される。このベースバンド信号が検波器１４に入力され、復調パルスが出力される。信号処理器４は、この変調パルスと復調パルスとの時間差を求めることにより、物体までの距離を算出することができる。
【００１４】
ここで問題となるのが、バンパー２０におけるレーダビームの反射損である。バンパー２０は通常、樹脂で作られているため電波を透過するが、一部透過せずに反射してしまう成分があり、入力されたレーダビームからそのような反射損を差し引いた分がバンパー２０を透過して車外に放射されることになる。この反射損が少ないほど、送信されたレーダビームの電力が最大限車外に放射されるので、レーダ装置の最大検知距離向上および受信されたレーダビームの信号対雑音比向上に貢献でき、より遠くに存在する物体をより正確に検知することが可能となる。
【００１５】
このバンパーにおける反射損を決定する要因は、バンパー２０の厚み、形状、比誘電率、アンテナ（送信アンテナ１０、受信アンテナ１１）とバンパー２０との間隔、レーダビームの周波数であり、これらのパラメータが密接に関係して影響している。本実施形態においては、これらのパラメータのうち最も簡単に制御することが可能なレーダビームの中心周波数を最適化することによって、バンパー２０におけるレーダビームの反射損を最小化することが最も大きな特徴である。
【００１６】
そのために、信号処理部４は、受信ビームに基づいてバンパーからの反射損が最小になるように発振器６の基準周波数を最適値に制御する。以下、図３のフローチャートを用いて、信号処理部４が発振器６の基準周波数を最適化する動作について説明する。
【００１７】
まずステップ３０１では、発振器６の基準周波数ｆ0、掃引する周波数帯域幅ｆw、周波数ステップ幅Δｆを決定する。ｆw、Δｆについては、使用する発振器の仕様にもとづいて決定されるが、ｆwが大きいほど、またΔｆが小さいほど厳密な周波数の最適化ができる。ｆ0は、使用する発振器における典型的な周波数とする。あるいは、もしバンパーの厚さおよび誘電率が既知であれば、以下の式（２）で求まる周波数ｆをｆ0としてもよい。
【００１８】
一般に、樹脂のような誘電体にレーダビームが入射した場合、誘電体の厚さがその管内波長（誘電体内の波長）の半分のとき、入射した電波のほとんどが透過する、つまり反射が最小になる。このとき、バンパーの厚さをｔ、比誘電率をεｒ、バンパーの管内波長をλｇ、レーダビームの中心周波数をｆ、光速をｃとすると、以下の関係が成り立つ。
【００１９】
ｔ＝λｇ／２＝λ／（２・√（εｒ））＝ｃ／（２・ｆ・√（εｒ））     （１）
上式を変形すると、式（２）が得られる。
【００２０】
ｆ＝ｃ／（２・ｔ・√（εｒ））                                      （２）
次に、ステップ３０２では、パラメータの初期設定を行う。発振器６の周波数ｆを掃引する周波数の初期値であるｆ0−ｆw／２に、バンパー２０からの反射による復調パルスの最小振幅Ａminを１００に、振幅Ａminをとるときの発振器６の周波数ｆminをｆ0に設定する。
【００２１】
ステップ３０３では、発振器６の周波数がｆのときのバンパー２０からの反射による復調パルス振幅を信号処理部４が算出して変数Ａに格納する。ここで、搭載車種が決まればアンテナからバンパーまでのおおよその距離が既知なので、その距離分だけ遅延したパルス信号をバンパーからの反射波と判断する。ステップ３０４では、ステップ３０３で求めた振幅ＡとＡｍｉｎを比較する。Ａ＜Ａminであればステップ３０５に進み、そうでなければステップ３０６に進む。
【００２２】
ステップ３０５では、ｆをｆminに代入し、ステップ３０６では、ｆに周波数ステップ幅Δｆを加算する。次に、ステップ３０７では、ｆと掃引する周波数の最終値であるｆ0＋ｆw／２を比較する。ｆ＞ｆ0＋ｆw／２であれば処理を終了し、そうでなければステップ３０３に戻る。３０３から３０７のステップを繰り返すことによって求まったｆminを発振器の周波数とすることによって、バンパー２０におけるレーダビームの反射損が最小となる。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、レーダビームの中心周波数を自動的に最適値に設定することにより、レーダビームのバンパーにおける反射損を最小にすることができ、送信されたレーダビームの電力を最大限バンパーの外側に放射することができる。これにより、車載レーダの最大検知距離を伸ばせるとともに、受信されたレーダビームの信号対雑音比を向上させるので、より遠くに存在するターゲットをより正確に検知することが可能となる。
【００２４】
また、上記周波数の最適値設定は、従来のように検知エリア内にダミーターゲットを設置したり、人間が手動でレーダ装置の固定位置の微調整を行う場合と違い、人の手を煩わすことなく自動的に実行することが可能なため、低コスト化に貢献できる。
【００２５】
さらに、上記周波数の最適値設定は、レーダ装置とバンパーを設置した後いつでも好きなときに実行できるというメリットがある。これにより、例えば経年変化によりバンパーの厚みが変わってしまった場合や、材料の異なるバンパーに交換した場合でも、上記周波数の最適値設定を随時行うことで、常に電波の回り込みを最小にすることができる。よって、常により遠くに存在するターゲットをより正確に検知することが可能となる。
【００２６】
さらに、レーダ装置を複数のカーメーカおよび複数の車種に適用することを考えた場合、バンパーの厚さ、比誘電率、形状、アンテナとバンパーとの間隔は車種ごとに変わってくる。本発明のレーダ装置によれば、最適なレーダビームの周波数設定により、上記のような車種ごとのパラメータの違いを吸収して、バンパーにおける反射損を最小にし、常に最も良い条件でレーダ装置による物体検知を行うことが可能である。よって単一の製品を大量生産することによって低コスト化に貢献できる。
【００２７】
なお、今回はパルスレーダを例にとって説明したが、レーダ方式はこれに限るものでなく、他のあらゆるレーダ方式に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかるレーダ装置は、レーダビームの中心周波数を自動的に最適値に設定することにより、レーダビームのバンパーにおける反射損を最小の状態に保つことが容易にできるという効果を有し、車両に搭載されて周囲の障害物を検出するレーダ装置のほか、災害発生時に、建物の壁を透過して建物の内部に取り残された人を探し当てるための探知レーダ装置等としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるレーダ装置の車両への設置位置を示す図
【図２】本発明の実施の形態にかかるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図３】信号処理部４が発振器６の基準周波数を最適化する動作の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
【００３０】
１    レーダ装置
２    送信部
３    受信部
４    信号処理部
５    パルス発生器
６    発振器
７    スプリッタ
８    送信ミキサ
９    送信パワーアンプ
１０    送信アンテナ
１１    受信アンテナ
１２    受信ＬＮＡ
１３    受信ミキサ
１４    検波器
２０    バンパー
【図１】
2006317162.tif 000003
【図２】
2006317162.tif 000004
【図３】
2006317162.tif 000005