(57)【要約】  後退補助指示システムは、車両の後方に、所定のカバレッジゾーンにおいて検出カバレッジを提供するセンサを含む。センサは、近傍界において擬似コリメートアンテナパターンを有するＲＦ信号を送信するようになっている送信アンテナを含む。後退補助指示システムは、送信ＲＦ信号として周波数変調連続波ＦＭＣＷチャープ信号とパルス波形信号とのうちの一方を選択的に提供する波形発生器をさらに含む。
2005513445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後退補助指示システムであって、
輸送手段に近接する所定のカバレッジゾーンにおいて検出カバレッジを提供し、近傍界において擬似コリメートアンテナパターンを有するＲＦ信号を送信するように適応された送信アンテナを備えるセンサと、
前記送信ＲＦ信号として周波数変調連続波ＦＭＣＷチャープ信号と時間領域パルス信号との一方を選択的に供給する波形発生器と、
を備える後退補助指示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナから離間して配置され、ＲＦ信号を受信するように適応されており、送信ー受信洩れを低減するために間隙のない接着材を含む受信アンテナをさらに備えるシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の後退補助指示システムにおいて、
前記受信アンテナに結合された受信回路と、
該受信回路に結合され、前記輸送手段に近接する物体の存在を判定する検出器と、
をさらに備えるシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の後退補助指示システムにおいて、前記検出器は、前記輸送手段の後方の物体の存在を判定し、該物体の存在の指示を該輸送手段のオペレータに提供する、システム。
【請求項５】
請求項３に記載の後退補助指示システムにおいて、前記検出器の出力に結合され、前記物体の存在の指示を提供するオペレータ警告指示器をさらに備えるシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の後退補助指示システムにおいて、前記指示器は可聴指示器であるシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の後退補助指示システムにおいて、前記指示器は視覚的ディスプレイであるシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の後退補助指示システムにおいて、前記視覚的ディスプレイはＬＥＤ指示器を備えるシステム。
【請求項９】
請求項７に記載の後退補助指示システムにおいて、前記視覚的ディスプレイは、ヘッドアップディスプレイと輸送手段ミラーディスプレイとのうちの少なくとも一方を備えるシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の後退補助指示システムにおいて、前記ヘッドアップディスプレイと前記輸送手段ミラーディスプレイとのうちの一方に画像が表示される、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記波形発生器はパルス波形発生器であるシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、
モード要求入力を受け取るモード選択ポートと、
該モード選択ポートに結合された制御入力と信号入力とを有する送信アンテナスイッチと、
前記波形発生器に結合されたタイマ回路と、
をさらに備えるシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナは、前記輸送手段の後部に近接して配置される後退ゾーンを提供する実質的に直線状の放射パターンを生成する、システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナは複数のエレメントを含むシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のアンテナにおいて、前記複数のエレメントは、実質的に直線状の放射パターンを生成するために離間した構成で配置されている、アンテナ。
【請求項１６】
請求項１４に記載の後退補助指示システムにおいて、前記開口テーパ重み付けは、前記近傍界におけるゾーンカバレッジ特性を提供する複数のエレメントに適用される、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のアンテナにおいて、
前記開口テーパ重み付けは、
部分的ハミング重み付けと、
部分的コサイン重み付けと、
部分的２乗(raised)コサイン重み付けと、
部分的カイザー重み付けと、
ハニング重み付けと、
ブラックマン重み付けと、
のうちの少なくとも１つであるアンテナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の送信アンテナにおいて、前記開口テーパ重み付けは０．２５より小さいアンテナ。
【請求項１９】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナは、前記近傍界におけるゾーンカバレッジ特性を提供する所定の間隔とテーパとを有する複数のエレメントを含む、システム。
【請求項２０】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナは、前記バンパ横板部(フェイシア)を横切る金属化されたプラスチック構造を備える、システム。
【請求項２１】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記送信アンテナは柔軟性導波路を備えるシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の後退補助指示システムにおいて、前記柔軟導波路は、
ハウジングと、
該ハウジング内に配置され、各々が一対の内面とスロット面とを有する複数の柔軟導波チャネルと、
該複数の柔軟導波チャネルのうちの少なくとも１つに結合された少なくとも１つの同軸プローブと、
を備えるシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の後退補助指示システムにおいて、前記柔軟性導波チャネルのうちの所定のものが結合されて、複数のサブアレイを形成するシステム。
【請求項２４】
請求項１に記載の後退補助指示システムにおいて、
前記送信アンテナは、
裏面と前面とを有す接着性プラスチックテープ上にプリントされたストリップライン回路と、
前記裏面に配置された金属化されたグラウンドプレーンと、
前記前面に配置された複数のパッチエレメントと、
を備えるシステム。
【請求項２５】
物体の存在を輸送手段のオペレータに警告する方法であって、
ＦＭＣＷチャープ信号と時間領域パルス信号との一方を選択的に供給し、
該選択された信号を送信し、
前記近傍界において擬似コリメートアンテナパターンを有するアンテナを設け、
前記輸送手段に近接する前記物体の存在を検出し、
該物体の存在の指示を前記輸送手段のオペレータに提供する、
ことを含む方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の物体の存在を輸送手段のオペレータに警告する方法において、
前記近傍界において擬似コリメートアンテナパターンを有するアンテナを設けることが、
所定開口テーパを有する複数のアンテナエレメントを設け、
該アンテナエレメントに対し、前記近傍界において前記擬似コリメートアンテナパターンを生成するために互いに対して離間して配置し、
前記選択された信号を前記複数のアンテナエレメントのうちの所定のものに結合する、
ことを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の物体の存在を輸送手段のオペレータに警告する方法において、前記アンテナは前記近傍界においてゾーンカバレッジ特性を有する方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の物体の存在を輸送手段のオペレータに警告する方法において、前記輸送手段の後部に近接して配置される後退ゾーンを提供する実質的に矩形状の放射パターン提供することをさらに含む、方法。
【請求項２９】
輸送手段外部アンテナであって、
バンパ横板部を横切って配置されるハウジングと、
該ハウジング内に配置され、各々が一対の内面とスロット面とを有する複数の柔軟性導波チャネルと、
該複数の柔軟導波チャネルのうちの少なくとも１つに結合された少なくとも１つの同軸プローブと、
を備えるアンテナ。
【請求項３０】
請求項２９に記載の輸送手段外部アンテナにおいて、前記ハウジングは、前記内面に金属被覆加工を有する射出成形されたプラスチックからなる、アンテナ。
【請求項３１】
請求項２９に記載の輸送手段外部アンテナにおいて、前記少なくとも１つの同軸プローブを、前記複数の柔軟性導波チャネルのうちの所定のいくつかに締結するようになっている少なくとも１つの同軸プローブクリップ機構をさらに備えるアンテナ。
【請求項３２】
請求項２９に記載の輸送手段外部アンテナにおいて、前記ハウジングに、前記複数の柔軟性導波チャネルと前記少なくとも１つの同軸プローブとに近接して配置されるカバーをさらに備えるアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、レーダシステムに関し、詳細には、車両における後退補助指示器として使用されるレーダに関する。
発明の背景
自動車走行に伴う危険性について、自動車のドライバ支援を強化することが現在もなお必要とされている。ドライバ支援を向上させる可能性のある分野の１つに、車両後方における物体の検出がある。車両が前進または後退しながら物体（たとえば、他の車両、歩行者および障害物）に接近する際、または物体が車両に接近する際、ドライバは常に物体を検出し、この物体との衝突を回避するために必要な予防措置を取ることができるとは限らない。たとえば、トラックの安全性を向上させるために、トラックの周囲の物体を検出するセンサシステムまたはより簡単に「センサ」が提案されてきた。かかるセンサは、通常、前進または後退する車両の経路における障害物を検出する音響、光学または赤外線（ＩＲ）検出器を含む。音響および光学センサを使用する従来技術によるシステムは、バンパの近く、および、カバレッジゾーンの遠端の方にはカバレッジエリアがない。音響センサは、深さカバレッジが制限されており、天候によってこれらのセンサの性能が低下する。
【０００２】
当該技術分野において知られているように、市販のセンサ製品にレーダシステムを組み入れる傾向が高まっている。たとえば、自動車、トラック、ボート、飛行機および他の輸送手段にレーダシステムを組み入れることが望ましい。かかるレーダシステムは、小型でありかつ比較的低コストでなければならない。さらに、用途によっては、最低動作性能要件に加えて構造の物理的サイズに対する制限を含む、比較的困難な設計パラメータを有する。かかる競合する設計要件（たとえば、低コスト、小型サイズ、高性能パラメータ）により、かかるレーダシステムの設計は比較的困難なものになる。特に、設計の難題は、低コスト、小型および高性能であるという設計目標を満たすアンテナシステムを提供するという難題である。
【０００３】
かかる安全性の用途では、車両の進路にある物体を正確かつ確実に検出することができるセンサを提供することが必要である。レーダは、自動車およびトラック等の輸送手段で使用されるセンサを実現する適当な技術である。この目的に適した１つのタイプのレーダは、周波数変調連続波（Frequency Modulated Continuous Wave（ＦＭＣＷ））レーダである。通常のＦＭＣＷレーダでは、送信ＣＷ信号の周波数は、第１の所定周波数から第２の所定周波数まで直線的に増加する。ＦＭＣＷレーダには、高感度、比較的低い送信機出力および優れた距離分解能という利点がある。
【０００４】
自動車レーダシステムでは、コストおよびサイズの問題が非常に重要である。さらに、自動車レーダ用途の性能要件（たとえば、カバレッジエリア）を満たすために、アレイアンテナが必要である。自動車レーダ用途のために製造されるアンテナアレイで使用されるように提案されてきたアンテナエレメント（素子）によっては、パッチアンテナ素子、プリントダイポールアンテナ素子およびキャビティ付きパッチアンテナ素子がある。これらのアンテナ素子の各々には、自動車レーダ用途で使用される場合、１つまたは複数の制限がある。自動車用途用のアレイアンテナはどれも、小型およびコストの理由でエリアが制限されるだけである。プリントダイポールアンテナは、高密度回路構成で動作することができるが、プリントダイポールアンテナ素子によって可能になるアレイアンテナは、時に、アンテナ放射パターンに「盲点」を生じさせる。
【０００５】
車両に配置されたセンサは、乗客の安全性に影響を与える可能性のある消費者製品であり、これらのセンサの精度および信頼性は重要である。その精度および信頼性に寄与するセンサの特徴には、そのノイズに対する感受性と、受信無線周波数（ＲＦ）信号を処理してセンサの視野内で物体を検出する全体的精度と、がある。ノイズに対する感受性は、たとえば、偽検出の原因となる可能性があり、あるいはさらに危険なことには、物体が検出されないままになる可能性がある。
【０００６】
センサのさらに重要な属性は、その物理的サイズおよび形状係数に関連する。好ましくは、センサは、車両の表面背後に取付可能な比較的小型のエンクロージャまたはハウジングに収容される。精度および信頼性については、送信アンテナおよび受信アンテナとセンサの回路とは車両の属性によって影響を受けず、センサは予測可能なアライメントで車両に取り付けられることが必要である。さらに、後退補助指示器として使用される場合、センサには、車両を後退し駐車する動作に矛盾しないカバレッジエリアが必要である。従来のＦＭＣＷレーダシステムは、後退補助には適していない最小検出距離しか有していない。たとえば、システムによっては、最小検出距離は１．５ｍを超えてしまう。
【０００７】
駐車、後退、車線変更および車両の側方の物体の検出に役立つレーダシステムの使用には、信頼性のある低コストのレーダに加えて、特定の用途に合う種々の幾何学上のカバレッジの問題に対する解決法が必要である。コリメートされていない信号を使用する従来技術によるシステムは、カバレッジエリアの側部が平行でなくカバレッジエリアの幅が比較的狭いように広がる典型的な開口テーパ形成ビームを有するビームを提供する。このため、従来技術によるシステムのカバレッジは、所望の直線状の後退カバレッジエリアに十分に適合していない。
【０００８】
したがって、停止しているかまたは移動している車両の後方の物体の存在を検出することができるセンサシステムを提供し、さらに、それら物体が移動している場合はそれらの速度を検出することが望ましい。このため、車両の運転者（オペレータ）に警告することが望ましく、それによって運手者が車両を安全に操縦することができる。さらに、小型で、高密度回路構成で動作することができ、比較的低コストである後退補助システムを提供することが望ましい。さらに、偽検出を減らすために一般的な駐車および後退カバレッジを含むカバレッジゾーンを提供することも望ましい。さらに、低コストであり、後退および駐車を補助するために適した最小検出距離を提供するように車両に柔軟に取り付けることができるアンテナを提供することが望ましい。
発明の要約
本発明によれば、後退補助指示システムは、車両（輸送手段）の後方の所定カバレッジゾーンにおいて検出カバレッジを提供するセンサを含む。センサは、ニアフィールド（近傍界）において擬似コリメートアンテナパターンを有するＲＦ信号を送信するようになっている送信アンテナを含む。本システムはさらに、送信ＲＦ信号として周波数変調連続波ＦＭＣＷチャープ信号とパルス波形信号との一方を選択的に提供する波形発生器を含む。かかる構成により、停止または移動している車両の後方の物体の存在を検出し、それら物体が移動している場合はその速度を検出し、偽検出を減らすために一般的な駐車および後退カバレッジを含むカバレッジゾーンにおいて目標物に送られるエネルギーを増大させる、小型後退補助指示システムを提供する。さらに、この構成により、送信ー受信間漏れが減り、受信エコーのスペクトルスミア（smearing）が減り、カバレッジエリアの十分にカバーされない部分のサイズが小さくなり、カバレッジエリアの左および右境界における利得ロールオフが鮮鋭化し、狭帯域波形と広帯域波形とがともにサポートされる。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、外部車両アンテナは、バンパ横板部（フェイシア：fascia）を横切って配置されるハウジングと、ハウジング内に配置され、各々が一対の内面とスロット面とを有する複数の柔軟性導波チャネルと、を有する。本アンテナはさらに、複数の柔軟性導波チャネルのうちの所定のいくつかに結合された少なくとも１つの同軸プローブを有する。この構成により、低コストであり、後退および駐車補助のために適した最小検出距離を提供するように車両に柔軟に取り付けることができるアンテナが提供される。
【００１０】
一実施形態では、アンテナエレメント（素子）は、車両バンパに取り付けられる、プラスチックの射出成形されたわずかに柔軟性のある金属被覆（金属化）された導波路アンテナから提供される。別の実施形態では、アンテナ素子は、車両バンパに取り付けられる、プラスチックの多層テープのわずかに柔軟性のあるストリップラインアンテナから提供される。
【００１１】
この発明の上述した特徴と発明自体とは、図面の以下の説明からより完全に理解されよう。
発明の詳細な説明
本発明の詳細な説明を提供する前に、本明細書において後退補助（back-up aid（ＢＵＡ））として説明するシステムはまた、センサの動作制御と車両の運転者（オペレータ）に提供されるフィードバックまたはセンサ指示とを変更することにより追加のセンサの有無に係らず駐車補助（parking aid（ＰＡ））としても動作することができる、ということに留意しなければならない。
【００１２】
図１を参照すると、レーダシステム１０は、アンテナ組立品１４と、送信機２２および受信機２４をともに有するマイクロ波部２０と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３０、電源３２、制御回路３４およびデジタルインタフェースユニット（ＤＩＵ）３６を有する電子回路部２８と、を備える。送信機２２は、後述するように、電圧制御発振器（ＶＣＯ）に対する制御信号を生成するデジタルランプ信号発生器を有する。
【００１３】
アンテナ組立品１４は、ＲＦ信号を受信する内部受信アンテナ１６とＲＦ信号を送信する内部送信アンテナ１８とを有する。アンテナ組立品１４はまた、受信機２４に結合され内部受信アンテナ１６とＲＦ信号を受信する外部受信アンテナ１６’とに選択的に結合されるスイッチ１７と、内部送信アンテナ１８とＲＦ信号を送信する外部送信アンテナ１８’とに選択的に結合されるスイッチ１９と、も備える。スイッチ１７、１９は、内部アンテナとの動作かまたは外部アンテナとの動作のいずれかを選択する。レーダシステム１０を、それが互いに近接して位置付けられた別々の送信アンテナと受信アンテナとを有するため、バイスタティックレーダシステムとみなしてもよい。アンテナ１６、１８は、送信および受信ビームが同じ方向を指すように平行に制御されるステアリング角で複数のビームを提供する。それぞれのアンテナ１６、１８の角度を選択するために、多位置スイッチを含むさまざまな回路１５が適している。アンテナ１６’、１８’は、後退カバレッジエリア（カバレッジゾーンとも呼び、図３および図４に関して説明する）を提供するように複数ビームを提供する。当業者には、外部送信アンテナ１８’への信号と外部受信アンテナ１６’からの信号とを、任意の制御およびサブアレイセレクタ回路（図示せず）に結合することにより、外部アンテナ内のアンテナサブアレイの選択および制御を行うことができる、ということが理解されよう。
【００１４】
レーダシステム１０は、レーダ技術を利用して、システム１０の視野内の１つまたは複数の物体すなわち目標物を検出するものであり、これをさまざまな用途で使用することができる。例示的な実施形態では、レーダシステム１０は、自動車レーダシステム（図２）のモジュールであり、特に、自動車または他の輸送手段４０に取り付けられ、限定されないが、車両が後退しまたは駐車している時にいる経路に近接して位置する可能性のある他の車両、木、標識、歩行者または他の物体を含む物体を検出する目的で、車両の後部バンパまたは後方部分に配置される、外部受信アンテナ１６’および外部送信アンテナ１８’を有するようになっている、後退補助（ＢＵＡ）／駐車補助（ＰＡ）システム（以下、ＢＵＡシステム１０とも呼ぶ）である。
【００１５】
ＢＵＡ１０はまた、車両の側部に沿った経路に近接して位置する可能性のある物体を検出する目的で、自動車または他の輸送手段４０に取り付けられるようになっている側方物体検出（side object detection（ＳＯＤ））システムに対しても使用することができる。なお、ＳＯＤＳの用途では、システムが、車両の側部の外側で扇形状のビームを切り替える必要があるが、バンパ上に外部受信アンテナ１６’および外部送信アンテナ１８’を備えるレーダシステム１０は、およそ３および１０ｍゾーンの後退エリアをカバーする１つの広い平行エッジビームか、または同じゾーンをカバーするおよそ平行エッジであるＭサブビーム、たとえば４つのサブビームを提供する。
【００１６】
当業者には明らかなように、レーダシステム１０はまた、限定されないが、レーダシステム１０をボート、船または他の船舶に配置することができる海洋の用途を含む多くの異なるタイプの用途での使用に適している。
【００１７】
１つのモードでは、送信機２２は、送信信号の周波数が第１の所定周波数、ここではたとえば２４．０５ＧＨｚから第２の所定周波数、ここではたとえば２４．２５ＧＨｚまで直線的に増加する、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダとして動作する。ＦＭＣＷレーダは、高感度、比較的低い送信機出力および優れた距離分解能という利点を有する。しかしながら、他のタイプの送信機を使用してもよい、ということが理解されよう。
【００１８】
制御信号は、車両４０により制御信号バス４２を介してレーダシステム１０に供給され、車両４０に関連するヨーレートに対応するヨーレート信号と、車両の速度に対応する速度信号と、を含んでもよい。ＤＳＰ３０は、レーダシステム１０の視野内の物体を検出するために、これらの制御信号と受信機２４によって受信されるレーダ反射（return）信号とを処理する。レーダシステム１０は、車両に対し、その視野内の物体を特徴付ける１つまたは複数の出力信号を車両への出力信号バス４６を使用して供給する。これらの出力信号は、目標物に関連する距離を示す距離信号と、目標物に関連する距離レートを示す距離レート信号と、車両４０に対する目標物に関連する方位角を示す方位角信号と、を含んでもよい。出力信号を、衝突回避システム等のさまざまな用途に対する車両４０の制御ユニットに結合してもよい。
【００１９】
ここで図２を参照すると、図１のＢＵＡシステム１０に対する応用例が、自動車近接物体検出（ＮＯＤ）システム５０の一部として示されている。ＮＯＤシステム５０は、車両５２上に配置されており、車両５２は、たとえば、自動車、オートバイまたはトラック等の自動車両、ボート等の海洋輸送手段または水中輸送手段、あるいは刈り取り機等の農業車両として提供してもよい。この特定の実施形態では、ＮＯＤシステム５０は、本発明の譲受人に譲渡され参照により本明細書に援用される、２０００年１月４日に発行され「Radar System and Method of Operating Same」と題する米国特許第６，０１１，５０７号に記載されているタイプのものであってもよい前方監視センサ（ＦＬＳ）システム５４と、光電センサ（ＥＯＳ）システム５６と、本発明の譲受人に譲渡され参照によりその内容がすべて本明細書に援用される、２００１年８月１６日に出願され「Near Object Detection (NOD) System」と題する米国特許出願第０９／９３１，６３１号に記載されているような複数の側方監視センサ（ＳＬＳ）システム５８または等価な側方物体検出（ＳＯＤ）システム５８と、を備える。本発明のＢＵＡシステム１０は、米国特許出願第０９／９３１，６３１号における後方監視センサ（ＲＬＳ）に置換されるかまたはそれを補足する。
【００２０】
ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムの各々は、センサプロセッサ６２に結合されている。この特定の実施形態では、センサプロセッサ６２を、ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムの各々がバスまたは他の手段を介して結合される中央プロセッサとして示す。代替実施形態では、ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムのうちの１つまたは複数が、後述する処理を実行する図１のＤＳＰ３０等のそれ自体のプロセッサを有してもよい、ということを理解しなければならない。この場合、ＮＯＤシステム５０を、分散プロセッサシステムとして提供する。
【００２１】
ＮＯＤシステム５０が単一プロセッサを含むか複数のプロセッサを含むかに係らず、ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムの各々によって収集される情報は、センサプロセッサ６２（または分散システムの場合は複数のプロセッサ）で共有される。ＮＯＤシステム５０を、限定されないが盲点検出、車線変更検出、車両のエアバッグ作動準備を含む複数の機能のために使用してもよく、これを使用して車線持続機能を実行してもよい。たとえば、センサプロセッサ６２を車両５２のエアバッグシステム６４に結合してもよい。ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムのうちの１つまたは複数からの信号に応答して、センサプロセッサ６２は、車両のエアバッグを「準備」するのに適当であるか否かを判断する。他の例もまた可能である。
【００２２】
ＥＯＳシステム５６は、光または赤外線（ＩＲ）、もしくはセンサの方位面において比較的高い分解能を提供する他のセンサを有する。ＦＬＳセンサ５４は、本発明の譲受人に譲渡され参照により本明細書に援用される、１９９９年７月２７日に発行された「Automotive Forward Looking Sensor Architecture」と題する米国特許第５，９２９，８０２号に記載されているタイプのものであってもよい。
【００２３】
センサシステムの各々は、複数のカバレッジゾーンが車両の周囲に存在するように、車両５２上に配置されている。したがって、車両は、センサゾーンの繭のような網または覆いに包囲されている。図２に示す特定の構成では、４つのカバレッジゾーン６６ａ〜６６ｄを使用する。カバレッジゾーン６６ａ〜６６ｄの各々は、１つまたは複数のＲＦ検出システムを利用する。ＲＦ検出システムは、カバレッジゾーン６６ａ〜６６ｄの各々において複数のビームを提供するアンテナシステムを利用する。このように、別の物体が車両に接近するかまたはその逆の場合の特定の方向を発見することができる。特に、ゾーン＃３は、図３および図４に関連して説明する後退カバレッジエリアに対応することができる。
【００２４】
なお、ＦＬＳ５４、ＥＯＳ５６、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムを、車両上に着脱可能に配置してもよい、ということを理解しなければならない。すなわち、実施形態によっては、ＳＬＳ、ＦＬＳおよびＢＵＡセンサを、車両の本体の外部に配置してもよく（すなわち、車両本体の露出面上に）、他のシステムでは、ＦＬＳ５４、ＳＬＳ５８およびＢＵＡ１０システムを、バンパまたは他の車両の部分（たとえば、ドア、パネル、クオータパネル、車両の前端および車両の後端）に埋め込んでもよい。また、車両内部（たとえば、バンパ内または他の場所）に取り付けられかつ着脱可能でもあるシステムを提供することも可能である。取り付けるためのシステムは、「Portable Object Detection System」と題する２００１年８月１６日に出願された米国特許出願第０９／９３１，２７６号かまたは２００１年８月１６日に出願された「System and Technique for Mounting a Radar System on a Vehicle」と題する米国特許出願第０９／９３０，８６８号に記載されているタイプのものであってもよい。これらの特許出願の各々は、本発明の譲受人に譲渡され、各々参照により本明細書に援用される。
【００２５】
ここで図３を参照すると、車両７２の後方に、例示的な後退エリア７０（後退カバレッジゾーン７０とも呼ぶ）が位置しており、それは車両７２よりわずかに広く、ここではおよそ３ｍであり、車両７２の後部バンパのおよそ０．１ｍ後方から開始しておよそ９．９ｍの距離、車両７２の後方に延在する。
【００２６】
ここで図４を参照すると、車両７２の後方に位置する例示的な後退エリア７０を、ビーム仰角を示すように断面図で示す。後退エリア７０は、車両の後部バンパから仰角がおよそ２０度のカバレッジゾーンを有する。当業者には、ＢＵＡシステム１０によって提供される後退エリア７０を、さまざまな用途の要件を満たす種々の幅、長さおよび仰角を有するように構成することができる、ということが理解されよう。
【００２７】
ここで図５Ａを参照すると、ＢＵＡシステム１０によりＦＭＣＷチャープ信号８０が提供される。特に、信号は、線形ＦＭＣＷアップチャープ波形であり、ここでは１９０ＭＨｚ周波数レンジにガードバンドを足したものを有する。後退カバレッジゾーン７０における物体からの対応するエコー信号８２は、物体を検出する手段を提供する。後退カバレッジゾーン７０（図３および図４）における物体の比較的正確な分解能と比較的小さい最小距離カバレッジとを提供するために、代替的にチャープ信号８０とともに追加の信号（図５Ｂに関連して後述する）を使用する。ＳＯＤＳでも使用するＦＭＣＷチャープは、およそ１〜１０ｍの範囲を有する。当業者には、検出された物体からの伝搬遅延を測定するために、擬似ランダム符号および位相変調（ＰＭ）符号化信号等の他の信号を使用することができる、ということが理解されよう。
【００２８】
後退カバレッジゾーン７０における物体までの距離は、当該技術分野において既知であるようなＦＦＴ処理から確定される。いずれの波形を使用するかの選択は、ＢＵＡシステム１０内に位置するプロセッサかまたは車両センサによって確定され、その確定は、限定されないが後退カバレッジゾーン７０における最も近接した物体の位置と、車両に高速で接近している物体の検出と、車両の現動作モードと、を含む複数の要素に基づく。
【００２９】
ここで図５Ｂを参照すると、ＢＵＡにより時間領域（ドメイン）パルス信号８６が提供される。後退カバレッジゾーン７０における物体からの対応する反射パルス信号（図示せず）は、物体を検出する手段を提供する。特に、時間領域パルス信号８６は、広い方のスペクトル成分の帯域幅を最小限にするために比較的長い総パルス幅を有する急上昇する立上り縁（エッジ）９０を含む。検出された物体の距離は、測定された伝播（搬）遅延に比例する。時間領域パルス信号８６は、センサ視野において２つの物体の比較的不十分な分解能を提供するが、およそ０．１ｍ未満の精度で２つ以上の物体のうちの最も近接する物体に対し比較的より優れた最小距離性能を提供する。時間領域パルス信号８６をチャープ信号８０とともに代替的に使用することにより、車両の後部バンパに近接する物体のより正確な測定が可能になる。物体の距離は、反射パルス信号の立上り縁から確定される。
【００３０】
一実施形態では、時間領域パルス８６をおよそ１０〜２００Ｈｚの周波数で繰り返すことにより、車両の後部バンパ近くの物体を連続的に測定する。ＢＵＡシステム１０またはＮＯＤシステム５０におけるプロセッサのうちの１つが、検出された物体の位置および距離を保存するトラックファイルを保持する。
【００３１】
ここで図６を参照すると、側方物体検出（ＳＯＤ）システムとして使用されるように図１および図２それぞれに関して上述したレーダシステムに類似してもよく、自動車レーダ用途においてＢＵＡシステム１０として使用されるように拡張される、例示的なレーダシステム１００をより詳細に示す。レーダシステム１００、ここではＦＭＣＷレーダは、時間の経過により所定の方法で変化する周波数を有する送信信号１０２を送信する。送信信号１０２は、概して、ＶＣＯ制御またはランプ信号１０４を電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０６に供給することによって提供される。ランプ信号１０４に応答して、ＶＣＯ１０６は、チャープ信号１０８を生成する。
【００３２】
ＲＦ信号の送信時間の測度を、反射信号１１０（受信信号１１０とも呼ぶ）の周波数を送信信号のサンプル１１２の周波数と比較することによって確定することができる。このため、送信信号のサンプル１１２と反射信号１１０との周波数間のビート周波数を測定することにより、距離を確定することができる。ビート周波数は、反射信号１１０の時間遅延を乗算したランプ信号１０４の勾配に等しい。
【００３３】
測定された周波数は、さらに、目標物とレーダシステムとの間の相対速度によるドップラ周波数を含む。測定された周波数シフトに対する２つの寄与を分離し識別することを可能にするために、チャープ後にＣＷトーンを生成することにより、そこからの反射信号がドップラ周波数とは異なるようにする。
【００３４】
一実施形態では、デジタル回路および技術によりＶＣＯ制御ランプ信号１０４を生成する。この実施形態では、ランプ信号１０４を、ＤＳＰ１１４およびデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１１６によって生成する。図６のＳＯＤシステムにおいて、ランプ信号１０４を生成するためにＤＳＰ１１４およびＤＡＣ１１６を使用することが可能である。それは、限定されないが検出ゾーンサイズ、形状および分解能を含む検出ゾーン特性の適当な選択により、チャープ信号１０８の正確な線形性が不要である、と判断されたためである。この構成により、送信信号１０２の周波数は、正確かつ容易に制御可能であり、それによっていくつかの特徴の実現が容易になる。一例として、ランプ信号１０４における連続的なランプの１つまたは複数の特性を、同様の近接するレーダシステム間の干渉を低減するためにランダムに変化させる。別の例として、ランプ信号１０４を適当に調整することにより、温度補償を実現する。さらに別の例は、ＶＣＯ動作における非線形性に対する補償である。さらに、ハードウェア変更または調整が必要であるはずのＳＯＤシステムの変更を、単にＤＳＰ１１４にソフトウェアをダウンロードすることにより容易に行うことができる。たとえば、ＳＯＤシステムの動作の周波数帯域を、ＳＯＤを異なる国において異なる動作周波数要件で使用する場合に所望に応じて容易に変更することができる。
【００３５】
ＳＯＤシステムの電子回路部１２０は、ＤＳＰ１１４と、電源１２２と、コネクタ１２４と、を有する。コネクタ１２４を通して、信号バスが、ＳＯＤシステムとそのＳＯＤシステムが配置されている車両との間に結合される。コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）トランシーバ（ＸＣＶＲ）１２６の形態で、デジタルインタフェースユニットが提供され、それは、ＣＡＮマイクロコントローラ１２８を介してＤＳＰ１１４に結合される。ＣＡＮコントローラ１２８には、周波数安定性を提供するためにシステムクロック１３０が結合される。一実施形態では、システムクロックを、水晶制御発振器として提供する。アナログ‐デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３２は、ビデオ増幅器１３４の出力を受け取り、その信号を、検出処理のためにＤＳＰ１１４に結合するようにデジタル形式に変換する。一実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１３２を、１２ビットＡ／Ｄ変換器として提供する。しかしながら、当業者は、特定の用途に対して十分な分解能を有する任意のＡ／Ｄ変換器を使用してもよい、ということを理解するであろう。スイッチ回路を備えるスイッチを駆動する制御信号を提供するために、アンテナスイッチ回路１４０、１４２に、信号バス１３６を結合する。また、ＳＯＤシステムの電子回路部１２０において、ソフトウェア命令またはコードおよびデータが格納されるメモリも提供する。図６の例示する実施形態において、メモリをフラッシュメモリとして提供する。
【００３６】
ＤＳＰ１１４は、出力信号またはワードをＤＡＣ１１６に提供し、ＤＡＣ１１６は、そのＤＳＰ出力ワードをそれぞれのアナログ信号に変換する。ＶＣＯ１０６にランプ制御信号を提供すべくステップＤＡＣ出力を平滑化するために、ＤＡＣ１１６の出力にアナログ平滑化回路１４４が結合される。ＤＳＰ１１４は、ＤＳＰ出力信号またはワードのセットをそれぞれのＤＳＰ出力信号によって生成される送信信号の周波数に関連して含むルックアップテーブルが格納されるメモリ装置１４６を含む。
【００３７】
ＶＣＯ１０６は、ランプ信号１０４をアナログ平滑化回路１４４から受け取る。一実施形態では、ＶＣＯは、２４．０５から２４．２５ＧＨｚの間の送信周波数範囲で動作し、図示するように、出力信号を帯域通過フィルタ１４８に提供する。
【００３８】
ＶＣＯ１０６の出力を、帯域通過フィルタ１４８によってフィルタリングし、増幅器１５０によって増幅する。増幅器１５０からの出力信号の一部を、カプラ１５２を介して結合することにより、送信信号１０２を送信アンテナ１５４に提供する。増幅器１５０からの出力信号の別の部分は、受信信号経路におけるミキサ１５６のＬＯ入力ポートに供給される局部発振器（ＬＯ）信号に対応する。
【００３９】
スイッチ回路１４０、１４２を、バトラー（Butler）マトリクス（図６には図示せず）を通して送信アンテナ１５４および受信アンテナ１５８に結合する。アンテナ１５４、１５８およびスイッチ回路１４０、１４２ならびにバトラーマトリクスは、２００１年８月１６日に出願され参照によりその内容がすべて本明細書に援用される、「Slot Antenna Element for an Array Antenna and Switched Beam Antenna Architecture」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／９３１，６３３号に記載されているタイプのものとすることができる。ここでは、スイッチ回路とバトラーマトリクスとについては、ＳＯＤシステムの目標物を検出する能力を向上させるアンテナビーム特性を有する切り替えられたアンテナビームを有するアンテナを提供するように動作する、ことを述べるにとどめる。
【００４０】
反射信号１１０を、図示するように、ＲＦ低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６０と、帯域通過フィルタ１６２と、もう１つの低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６４と、によって処理する。図示するように、ＬＮＡ１６４の出力信号を、送信機から結合される局部発振器信号を受け取るミキサ１５６によってダウンコンバートする。ＬＮＡ１６４からのＲＦ信号と局部発振器信号との例示的な周波数は、およそ２４ＧＨｚである。例示する受信機は直接変換のホモダイン受信機であるが、ＳＯＤレーダシステムにおいて他の受信機トポロジを使用してもよい。
【００４１】
ビデオ増幅器１３４は、例示的な実施形態では１ＫＨｚと４０ＫＨｚとの間の周波数を有する、ダウンコンバートされた信号を増幅しフィルタリングする。ビデオ増幅器は、２００１年８月１６日に出願され参照によりその内容がすべて本明細書に援用される、「Video Amplifier for a Radar Receiver」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／９３１，５９３号に記載されているように、温度補償、漏れ信号のフィルタリングおよび周波数に基づく感度制御を含む機能を組み込んでもよい。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換器１３２は、ビデオ増幅器１３４のアナログ出力を、さらに処理するためにデジタル信号サンプルに変換する。特に、デジタル信号サンプルを、さまざまな周波数レンジ（すなわち、周波数ビン）内の反射信号の内容を確定するためにＤＳＰ内で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により処理する。ＦＦＴ出力は、信号プロセッサ１１４の残りの部分に対するデータとしての役割を果たし、そこでは、２００１年８月１６日に出願され参照によりその内容がすべて本明細書に援用される、「Radar Transmitter Circuitry and Techniques」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／９３１，６３６号に記載されているように、視野内の物体を検出する１つまたは複数のアルゴリズムを実施する。
【００４３】
レーダシステムは、温度補償機能を有してもよく、それにより、ランプ信号を調整することによって、送信信号の周波数の温度誘導変化を補償する。この目的のために、送信機１０１は、マイクロ波信号検出器１６８に結合された誘電性共振器１６６を有する。マイクロ波検出器の出力は、ＤＳＰ１１４が処理するためにＣＡＮコントローラ１２８のアナログ‐デジタル変換器に結合される。かかる処理の詳細は、「Radar Transmitter Circuitry and Techniques」と題する上述の米国特許出願第０９／９３１，６３６号に記載されている。
【００４４】
一実施形態では、送信アンテナ１５４および受信アンテナ１５８の開口を、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板（図示せず）の表面上に形成する。１７０で示すＲＦ送信機および受信機コンポーネントを提供するＲＦ回路コンポーネントは、ＬＴＣＣ基板内またはその上のいずれかに含まれる。
【００４５】
ＶＣＯ１０６を、ＬＴＣＣ基板の表面上に配置された表面実装コンポーネントとして提供する。同様に、増幅器１５０、１６０、１６４およびミキサ１５６を、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）として提供してもよく、ＬＴＣＣ基板の表面上に配置してもよい。
【００４６】
同様に、電子回路部１２０を構成するコンポーネントを、プリント回路基板（図示せず）上に配置する。たとえば、ＤＳＰ１１４、ＤＡＣ１１６、電源１２２、ＬＡＮ  ＸＣＶＲおよびコントローラ１２６、１２８ならびにＡ／Ｄ１３２を、すべてプリント回路基板の第１または第２の面に配置する。このように、ＢＵＡシステム１０を、コンパクトパッケージでレーダシステム全体として提供する。
【００４７】
ここで図６Ａを参照すると（同様の参照番号は図６における同様の要素を示す）、ＢＵＡシステム１０は、外部受信アンテナ１６’および外部送信アンテナ１８’等のさらなるコンポーネントを含む。ＢＵＡシステム１０は、さらに、モード選択入力１７８と、タイマ回路１８２と、ＣＷＲＦ信号源ＶＣＯ１０６に結合されたパルス波形発生器１８０と、を有する。タイマ回路１８２を、反射パルス検出器１７２に結合する。パルス波形発生器１８０を、図６の回路において信号１０８または信号１０２として示す接続に含めることができる。
【００４８】
パルス波形発生器１８０は、タイマ回路１８２に結合されたタイマ入力１８８を含む。パルス波形発生器１８０の出力は、スイッチ１８４の入力に結合される。スイッチ１８４は、内部送信アンテナ１８に結合された第１の出力と外部送信アンテナ１８’に結合された第２の出力とを有する。
【００４９】
受信回路は、それぞれ内部受信アンテナ１６と外部受信アンテナ１６’とに結合された入力ポートを有するさらなるスイッチ１８６を含む。スイッチの出力ポートは、ＲＦ低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６０（図６）の入力に結合される。タイマ回路１８２は、ＢＵＡプロセッサ、たとえば距離測定を提供するＤＳＰに結合される。ＲＦ低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６０の出力を、タイマ回路１８２に結合された検出器１７２に供給することにより、反射パルス９０（図５Ｂ）を検出し測定する。
【００５０】
一実施形態では、パルス波形発生器１８０は、たとえば、高速スイッチである。動作時、モード要求を、モード選択入力１７８を介してプロセッサに供給することにより、センサがＳＯＤモード、ＢＵＡモードまたは別のモードのいずれで動作しているかを選択する。ＢＵＡモードでは、スイッチ１８４および１８６の出力は、外部アンテナ１６’および１８’に結合される。パルス波形発生器１８０は、選択的に、タイマ回路１８２によって制御される時間領域パルス信号かまたはＦＭＣＷチャープ信号８０を、送信アンテナ１８または１８’に選択的に結合されているスイッチ１８４に供給する。タイマ回路１８２は、相対的に高速な立上り時間と低速な減衰とを有する一続きのスイッチングパルスを供給する波形発生器１８０に対し、入力を供給する。パルス波形発生器１８０は、図５Ａおよび図５Ｂに関連して上述したように、チャープ信号８０かまたは時間領域パルス信号８６のいずれかを代替的に供給する。一実施形態では、時間領域パルスが供給されると、純ＣＷトーン信号がパルス波形発生器１８０に供給されるように、チャープ信号８０がディスエーブル（動作不能）になる。代替的に、時間領域における検出を可能にする何らかの形式の周波数変調をまだ保持してもよい。チャープ発生からパルス発生への変更を、たとえば、チャープ発生器をＣＷトーン状態にし、タイマ回路１８２の制御下で送信ＣＷトーンをオン・オフに切り替えることにより必要な立上りおよび立下り時間を有するパルスを形成することにより、達成する。チャープ発生器を、たとえば、ＤＡＣ１１６からの一定出力を供給することによるかまたはＶＣＯ１０６をディスエーブルにすることにより、ＣＷトーン状態にする。このため、ＢＵＡモードにおいて、ＢＵＡシステム１０は、外部送信アンテナ１８’に結合されたＦＭＣＷチャープ信号８０と時間領域パルス信号８６とをともに使用し、外部受信アンテナ１６’において反射信号を受け取り、外部アンテナ１６’および１８’を後部バンパ上に配置する。ＳＯＤモードにおいて、システムは、内部送信アンテナ１８に結合されたＦＭＣＷチャープ信号８０を使用し、内部受信アンテナ１６において反射信号を受け取る。モードは、自動的に切り替えることができ、あるいは車両運転者が手動で設定することができる。たとえば、車両が低速で逆に動作している場合、システムはＢＵＡモードに切り替わることができる。
【００５１】
ＢＵＡシステム１０は、さらに、アンテナにおいて、複数のサブアレイが使用される場合にアンテナに接続されるＲＦケーブルの数を低減する能動スイッチングを含む、代替送信アンテナ１８”（および対応する受信アンテナ（図示せず））を含むことができる。この実施形態では、複数の論理ケーブルをスイッチ１９４ａ〜１９４ｎに結合することにより、アンテナサブアレイを制御する。多くのサブアレイを使用するほど、ゾーン確定および距離の精度および正確さを得ることができるが、複雑性が増大する。物体を検出した後、ＢＵＡシステムは、後退カバレッジゾーン７６における物体の最新の既知の位置と距離との関数としての信号を送受信する特定のサブアレイを選択することができる。概して、最も近接する物体が最も重要であるが、システムは、後退カバレッジゾーン７６に入る高速に移動する物体等の例外を処理することができる。一実施形態では、代替送信アンテナ１８”は、さらなる切り替え能力を提供するためにバトラーマトリクスを含むことができる。
【００５２】
物体が検出されると、ＢＵＡシステム１０は、車両の運転者に対して指示を提供する。指示を、可聴音、ＬＥＤ指示器、ヘッドアップディスプレイまたは表示機能を有する車両ミラーに表示される画像として提供することができる。
【００５３】
ここで、図７を参照すると、外部アンテナ組立品２００（バンパアンテナ組立品２００とも呼ぶ）は、バンパの横板部（フェイシア）２０４上に取り付けられており、送信アンテナ１８’と受信アンテナ１６’とを有する。アンテナ組立品２００は、複数のケーブル２０６によりスイッチ１８４およびスイッチ１８６（図６Ａ）に結合されている。ケーブル２０６は、ＲＦ信号かまたは論理信号のいずれかを制御アンテナサブアレイに伝送することができる。アンテナ組立品２００は、後部バンパの横板部２０４上に取り付けられるか、または任意選択で後部バンパ内または車両の後部の他の場所に取り付けられる。
【００５４】
ここで図８Ａ乃至図８Ｃを参照すると、ＢＵＡシステム１０に関連して使用される複数のソース２２４ａ〜２２４ｊにより、アンテナ放射パターンが提供される。隣接するソース２２４ａ〜２２４ｊのすべてまたはサブセットを結合することにより、さまざまな近方場（近傍界）およびファーフィールド（遠方界）ビームパターンが形成される。たとえば、隣接するソース２２４ａ〜２２４ｊを左および右半分、それぞれ２２４ａ〜２２４ｅおよび２２４ｆ〜２２４ｊで結合することにより、図８Ｂに示すようなビーム２２６ａおよび２２６ｂが提供される。
【００５５】
図８Ａは、外部アンテナ素子（エレメント）のうちの所定のいくつかを結合することによって提供されるアンテナシステムビームと、近傍界で動作している単一全幅開口を有するＢＵＡシステム１０によって提供することができる結果としての検出ゾーンと、のプロットを示す。図８Ｂは、近傍界で動作している右および左半分に分割された単一の全幅開口を示す。
【００５６】
図８Ｂは、外部アンテナ素子のうちの所定のいくつかを結合することによって提供される外部アンテナシステムビームと、図１のＢＵＡシステムによって提供することができる結果としての検出ゾーンと、のプロットである。結果としての結合されたビームアレイファクタを示す。結合されたビーム２２６ａおよび２２６ｂは、仰角においておよそ２０度のビーム拡散を有し、方位角において後退エリアをほぼカバーする。開口テーパ重み付けを使用するソースにおけるテーパ照射により、近傍界において擬似コリメートビームが提供される。結果として、例示的な後退カバレッジゾーン７０’が提供される。
【００５７】
後退システムによって使用される信号エネルギーの量は、政府規制により何らかの権限においてスペクトル範囲が制限される。ＢＵＡシステム１０は短距離で動作しているため、ゲート受信機を使用して送信信号を十分に迅速にオンおよびオフすることは可能ではない。したがって、受信アンテナ１６’と送信アンテナ１８’との間に、十分な隔離が必要である。隔離は、外部受信アンテナ１６’および外部送信アンテナ１８’の物理的分離によって達成される。チャープ信号８０は、狭い帯域幅を有するが、パルス信号８６は、比較的広い帯域幅を必要とする。近傍界で動作することにより、ＢＵＡシステム１０とバンパアンテナ組立品２００とは、所望の直線放射パターンを有する擬似コリメートビームを提供する。この放射パターンにより、エネルギーが目標物上に送られ十分な反射信号が供給されることが確実になる。直線形状を有する後退カバレッジゾーン７０が提供される。物体を検出する方法は、上に参照した同時係属中の米国特許出願第０９／９３１，６３１号に記載されている。
【００５８】
図８Ａおよび図８Ｂの例示的なＢＵＡシステム１０は、１０個のアンテナ素子隣接ソース２２４ａ〜２２４ｊを有する。当業者には、本発明から逸脱することなく、他のビームの数（たとえば、１０より少ないか多い）およびある範囲のスキャン角度を有することが可能であることを理解するであろう。特定の用途において使用するアンテナ素子の特定の数を、限定されないがカバレッジゾーンの形状、カバレッジゾーンのサイズ、必要な方位角分解能、複雑性およびコストを含む種々の要素に従って選択する。
【００５９】
図８Ｃは、外部アンテナ素子のうちの所定のいくつかを結合することによって提供された遠方界パターンと結果としての検出ゾーン７１とを示す。
ここで図９を参照すると、長さＬと幅Ｗとを有するバンパアンテナ組立品２００（図８Ａ）は、外部送信アンテナ１８’（図１）と外部受信アンテナ１６’とを有する。一実施形態では、バンパアンテナ組立品２００は、バンパ横板部を横切る金属被覆（金属化）されたプラスチック構造を有し、幅はおよそ１０ｃｍであり長さはおよそ２ｍである（図１０および図１１に関連してより詳細に説明する）。
【００６０】
別の実施形態では、バンパアンテナ組立品２００は、能動部品をまったく有せずに受動アレイとして外部送信アンテナ１８’と外部受信アンテナ１６’とを有する。バンパアンテナ組立品２００の外部送信アンテナ１８’と外部受信アンテナ１６’とは、衝撃に対して弾力性があり後退カバレッジゾーン７０をカバーする波形を提供する。また、それらを、主電子回路に結合しわずか２つのＲＦケーブルによりＲＦ制御することができる。外部アンテナ１６’および１８’を、所望の後退カバレッジゾーン７０を最適にカバーするアンテナパターン（ゾーンカバレッジ特性と言う）をさらにもたらす、仰角が比較的狭く方位角がより広い波をもたらす照射テーパ（振幅および位相の両方において）により設計する。
【００６１】
ここで図１０を参照すると（図９の同様の要素は、同様の参照符号を有するように提示する）、外部送信アンテナ１８’は、エレメント２１０ａ〜２１０ｍを有する複数アンテナ送信サブアレイ２０８ａ〜２０８ｎ（全体的に送信サブアレイ２０８と呼ぶ）を有し、外部受信アンテナ１６’は、エレメント２１４ａ〜２１４ｍを有する複数のアンテナ受信サブアレイ２１２ａ〜２１２ｎ（概して受信サブアレイ２１２と呼ぶ）を有する。
【００６２】
１つの特定の実施形態では、外部アンテナ受信サブアレイ２１２と送信サブアレイ２０８とを、金属被覆された射出成形プラスチックからなる柔軟導波路によって提供する。バンパアンテナ組立品２００を、横板部に近いカバレッジエリアにおける間隙を最小限にするように設計する。これらの間隙における物体は、しばしば、従来のポイントセンサでは検出されない。この実施形態では、導波路エレメントは、ＲＦ信号に適当な位相および振幅を提供することにより、後退カバレッジゾーン７０をカバーするビームを形成する。バンパアンテナ組立品２００を、アンテナの近傍界特性を利用するために距離内を伝搬する、バンパ面に平行な波面を提供する複数のＨｕｙｇｅｎ（ホイヘンス）ソースを提供するものとして見ることができる。
【００６３】
２つの代替実施形態において、バンパアンテナ組立品２００を、比較的低コストのプラスチックアンテナとして提供する。第１の実施形態では、内部が金属被覆されたプラスチックの射出成形導波路網を提供する。第２の実施形態では、裏面が金属被覆されたグラウンドプレーンを有し前面が複数のパッチラジエータを有する、粘着性（接着性）プラスチックテープ上にプリントされたストリップライン回路を提供する。
【００６４】
バンパアンテナ組立品２００は、たとえば、テーパ照射と所定偏光とを有するＭ個のサブアレイ（Ｍはたとえば１〜８に等しい）に３２個の広帯域ラジエータを含むことができる。一実施形態では、バンパアンテナ組立品２００は、各々が８つの広帯域ラジエータを有する４つのサブアレイを含む。バンパアンテナ組立品２００は、コーポレート同相広帯域導波路給電網と、吸収性貼付式（stick-on）終端部またはリアクタンス性終端部で終端するロードポートを有するマジックＴと、ケーブル・プローブコネクタインタフェースと、を有することができる。さらに、送信および受信開口を、物理的に分離する。
【００６５】
ここで図１１を参照すると（図１０の同様の要素は同様の参照符号を有するように提示する）、送信アンテナ１８’は、複数の導波路サブアレイ２３０ａ〜２３０ｎと関連する給電回路とを含む。
【００６６】
ここで図１１Ａを参照すると、図１１の導波路サブアレイは、第１のチャネル２４０に結合された給電部２３８（図１２に関連してより詳細に説明する）を有する。第１のチャネルは、チャネル２４０から受け取られた信号を分割する第２レベルのチャネル２４２ａおよび２４２ｂに結合される。チャネル２４２ａおよび２４２ｂは、それぞれ導波路出力２４６ａ〜２４６ｄに信号を供給するチャネル２４４ａおよび２４４ｂに信号を供給する。当業者には、チャネルおよび放射エレメントの数を、特定のアンテナ設計およびカバレッジエリアに合うように変更することができる、ということが理解されよう。
【００６７】
一実施形態では、バンパアンテナ組立品２００は、車両のバンパにおける標準的な衝撃に対し弾力性のある、プラスチックの射出成形されたわずかな柔軟構造を含む。その構造に対し、ＲＦ挿入損を最小限にし構造からの望ましくないＲＦ漏れを最小限にするために、少なくとも導波路の内面を金属被覆する。アンテナは、種々の環境条件下で導波チャネルの低損失特性を保存するように導波チャネルを充填するように射出される独立気泡型の低密度低損失発泡体を含む。発泡体は、温度サイクルによる湿気蓄積を防止し、導波路への汚物粒子の侵入を防止する。バンパアンテナ組立品２００を、送信アンテナと受信アンテナとの間のＲＦ漏れを最小限にするように、横板部を通して安定したマイクロ波整合を維持する、バンパ横板部の裏面への間隙のない接着取付を使用して取り付ける。
【００６８】
代替実施形態では、バンパアンテナ組立品（図示せず）は、バンパへの標準的な衝突に対して弾力性のある低コストの複合体構造を提供するわずかに柔軟性のある、プラスチックの多層テープを含む。バンパアンテナ組立品は、裏層に金属被覆されたグランドプレーンを有し、中間層はプリントまたはロールされた（ローリング）伝送線を含み、表層は、横板部に向って複数のパッチまたはスロットラジエータを含む。アンテナ組立品２００’は、横板部を通して安定したマイクロ波整合を維持し送信アンテナと受信アンテナとの間のＲＦ洩れを最小限にするために間隙なしに接着材により、バンパ横板部の背面に取り付けられ、ＲＦ給電ケーブルの容量性または直接接触接続を含む。
【００６９】
ここで図１２を参照すると、導波路サブアレイ２３０の一部が、外部送信アンテナ１８’に接続されている同軸プローブ２７０により、ＲＦモジュールに結合される。同軸プローブ２７０は、クリップ機構２６４により導波路サブアレイ２３０に機械的に締結される。導波路サブアレイ２３０は、複数の導波チャネル２７２ａ〜２７２ｎ上に配置された上部カバー２６２を有し、カバー２６２は、カバー２６２の開口（図示せず）に配置された同軸プローブ２７０により、クリップ機構２６４と導波チャネル２７２ｂとの間に配置されている。カバー２６２は、ここではプラスチックから形成されるハウジング２６６上に配置される。ハウジング２６６は、導波チャネル２７２を形成する、金属被覆された内面２６８と非金属面２７４とを有する。
【００７０】
図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃは、同軸プローブ２７０の異なる構成を示す。ここで図１２Ａを参照すると、同軸プローブ２７０は、周囲に外部シールドが配置された中心導体を含む。導波チャネル２７２内に挿入される同軸プローブ２７０の端部は、外部シールド２８２の一部が取り除かれ、同軸プローブ誘電体２８４の一部が露出している。ここで図１２Ｂを参照すると、同軸プローブ２７０’は、同軸プローブ２７０に類似するが、導波チャネル２７２内に挿入される同軸プローブ２７０’の端部の一部は、外部シールド２８２の一部と同軸プローブ誘電体２８４の一部とがともに取り除かれて中心導体２８０の一部が露出している。ここで図１２Ｃを参照すると、同軸プローブ２７０’は同軸プローブ２７０に類似するが、導波チャネル２７２内に挿入される同軸プローブ２７０”の端部の近くの部分は、外部シールド２８２の一部と同軸プローブ誘電体２８４の一部との両方が取り除かれ、中心導体２８０の一部２８６が露出し、導波路２７２内に挿入される同軸プローブの端部の第２の部分は、外部シールド２８２の一部と同軸プローブ誘電体２８４の一部との両方が、プローブ誘電体２８４の一部２８８を残して取り除かれる。
【００７１】
ここで、図１３および図１４を参照すると、従来技術によるビームパターン２９０と後退カバレッジエリアパターン２９２とが示されている。従来技術によるシステムは、在来、主に遠方界における特性を使用する。すなわち、
距離＞２Ｄ２／λ
ここで、Ｄはアンテナ開口の物理的な大きさであり、
λは動作ＲＦ波長である。
従来の広い開口は、低サイドローブレベルに対して遠方界の非常にテーパがかけられた開口照射で細いビームを提供するが、近い距離において開口の外側部分でカバレッジが達しない。さらに、細いビームは、アンテナ開口に近接してあまりよく形成されない。
【００７２】
物体が、アレイ２２４ａ〜２２４ｊ（図８Ａ）の幅に比較してアレイから遠い距離にある場合、個々のエレメント２２４ａ〜２２４ｊそれぞれから物体までの距離は、すべておよそ同じであり、エレメント比はおよそ均一である。物体がアレイに近づくと、物体からエレメントのうちのいくつか（たとえば、２２４ｅおよび２２４ｆ）までの距離がさらに右および左の他のエレメント（たとえば、２２４ｊおよび２２４ａ）までの距離よりずっと小さいところに達する。これは、各エレメントから物体までの距離に比例する出力を有するアレイが、その物体に対する単一距離ではなく距離内の拡散を示すことを意味する。この距離における拡散の影響は、物体がアレイエレメントに近づくに従い固有に発生する距離係数重み付けによって軽減される。距離係数重み付けは、エレメントから物体までの距離に反比例する。特定のエレメントが物体から遠いほど、その物体に対する反応の大きさが小さくなる。逆に、物体に最も近いエレメントは、最大の応答を有する。このように、アレイの合計された応答を、物体が最も近接しているエレメントからの応答に向って距離係数により重み付けする。たとえば、ＦＭＣＷレーダは、送信チャープ信号とその視野内の物体からアレイを通して受け取られるエコーとの間のビート周波数に比例するものとして距離を測定する。距離が大きいほどビート周波数が高くなる。
【００７３】
表１は、３２個のエレメントのアレイにおける個々のエレメントまでの距離によってもたらされるビート周波数の拡散の例を示す。周波数から距離への換算は、表１の例では、およそ０．８３ｍ／ｋＨｚである。このため、１２．６ｋＨｚの周波数は、１０．５ｍの距離測定値に対応し、０．６ｋＨｚは０．５ｍに対応する。
【００７４】
【表１】
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表１は、ＦＭＣＷチャープ波形使用からの、重み付けされていない周波数拡散対物体までの距離を示す。表１から理解されるように、物体が開口に近づくに従い、物体からエレメントまでの経路距離が、より広い間隔に亙って変化し、したがって周波数拡散が増大する。ＦＭＣＷチャープレーダによって提供される距離は、合計信号の周波数に比例する。そして、合計信号は、周波数が異なるｎ個の信号の合計である。幸いにも、合計における最も大きい項は、距離係数重み付けにより最低周波数を有する項である。したがって、記録された距離は最も近い距離である。そのため、物体に対する真の距離に対して近い距離におけるアレイの広い物理的広がりによる周波数拡散にもかかわらず、記録された距離は、距離が最も近い物体に重み付けされる。
【００７５】
近傍界において擬似コリメートアンテナパターンを生成するために開口テーパ重み付けを提供することにより、近傍界におけるアンテナパターンは、ゾーンカバレッジ特性を有する。このアンテナパターンは、近傍界において開口に実質的に比例して形成される合計波面を含む。結果としての開口テーパは、より小さく、コリメーションとサイドローブレベル（ＳＬＬ）との間で平衡が保たれ、結果としてのフィールドパターンは、開口から広がる実質的に平行なエッジのビームを有する。このパターンは、所望のカバレッジゾーンの直線形状により近似し、この場合、ビームは、この所望の形状においてアンテナ開口に近接して形成され、カバレッジは、開口の全幅まで広がる。ゾーンカバレッジ特性は、方位角カバレッジとサイドローブレベルとメインローブを横切るリップルとを含むいくつかの特性のトレードオフである。
【００７６】
ここで図１５乃至図２２を参照すると、擬似コリメートアンテナパターンのいくつかの例が示されている。図１５は、第１の例示的な擬似コリメートアレイのさまざまな距離におけるクロスレンジアンテナパターン３００を示す。図１６は、図１５のクロスレンジカットに対応するフィールドパターン３０２の等高線プロットを示す。この第１の実施例では、擬似コリメートアンテナパターン３００とフィールドパターン３０２とを生成するアンテナ素子は、開口テーパを有してない。パターンは、比較的平行なビームを含み、拡散は比較的最小であり、アンテナフィールドパターン３０２は、図１３および図１４のそれぞれのパターン２９０および２９２に比較して、所望の直線ゾーン形状をよりよくカバーする。
【００７７】
図１７は、エレメントの間隔が変更された、第２の例示的な擬似コリメート後退エリアカバレッジクロスレンジカットパターン３１０を示す。図１８は、図１７のクロスレンジカットに対応するフィールドパターン３１２を示す。第２の実施例では、擬似コリメートアンテナパターン３１０と３１２とを生成するアンテナ素子は、依然として開口テーパを有していないが、エレメントの間隔が変更されている。パターン３１２は、平行な側部を維持しながら、左および右側において図１６のパターン３０２より優れた減少を含む。
【００７８】
図１９は、開口テーパが付加された第３の例示的な擬似コリメート後退エリアカバレッジクロスレンジカットパターン３２０であり、ここでは開口テーパ重み付けは０．２５ハミング（Hamming）テーパであって、それは、従来のハミングテーパの大きさの２５％のみが適用されたことを意味する。図２０は、図１９のクロスレンジカットに対応するフィールドパターン３２２を示す。第３の実施例における擬似コリメートアンテナパターン３２０および３２２を生成するアンテナ素子は、いくつかの開口テーパを有する。パターン３２２は、平行な側部を含み、左および右側に図１８のパターン３１２より優れた減少を提供するが、依然として何らかの肩部分（shouldering）を含む。
【００７９】
図２１は、開口に０．１０ハミングテーパが適用された、第４の例示的な擬似コリメート後退エリアカバレッジクロスレンジカットパターン３３０を示す。図２２は、図２１のクロスレンジカットに対応するフィールドパターン３３２を示す。第４の実施例では、擬似コリメートアンテナパターン３３０、３３２を生成するアンテナ素子は、非常に軽い開口テーパを有し、ここでは、開口テーパ重み付けは０．１である。フィールドパターン３３２は平行形状を維持し、上部が左および右側の両方のエッジより平坦であり比較的鮮明である。
【００８０】
上述した実施形態では、矩形および部分的ハミングテーパの組合せを使用して、擬似コリメートアンテナパターンを提供する。当業者には、限定されないが、コサイン（Cosine）、２乗コサイン（Raised-Cosine）、カイザー（Kaiser）、ハニング（Hann）およびブラックマン（Blackman）開口テーパ重み付けを含む、さまざまな組合せにおける他のテーパを使用してもよい、ということが理解されよう。物理的な実施態様では、開口テーパを、いくつかの手段のうちの１つまたは複数により、たとえば、共通分割器のさまざまなレッグ（脚部）における電力分割の割合を変更すること、または個々の放射エレメントとエレメント給電線との間の結合係数を変更すること、および損失のある部品または利得を有する部品を含めることによって、提供する。
【００８１】
ここで、当業者には、ＢＵＡシステム１０を、独立型システムとして提供することもＮＯＤシステムの一部として提供することも可能である、ということが理解されるはずである。
【００８２】
本発明の好ましい実施形態を説明したが、ここで、当業者には、それらの概念を組み込んだ他の実施形態を使用してもよい、ということが明らかとなろう。したがって、これらの実施形態を、開示した実施形態に限定するべきではなく、むしろ特許請求の範囲の精神およびその範囲によってのみ限定されるべきである、ということは理解されるであろう。
【００８３】
本明細書で引用した刊行物および参照文献はすべて、参照により明示的にその内容がすべて本明細書に援用される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】後退補助指示器（ＢＵＡ）システムのブロック図である。
【図２】図１の自動車ＢＵＡを含む近接物体検出システムのブロック図である。
【図３】図１のＢＵＡシステムの後退カバレッジエリアの略平面図である。
【図４】図１のＢＵＡシステムの後退カバレッジエリアの略側面図である。
【図５Ａ】図１のＢＵＡシステムによって提供されるＦＭＣＷチャープ信号と物体からの対応するエコーとのプロットである。
【図５Ｂ】図１のＢＵＡシステムによって提供される時間領域パルス信号のプロットである。
【図６】図１に示すタイプのＢＵＡシステムの詳細なブロック図である。
【図６Ａ】図１に示すタイプのＢＵＡシステムの波形発生回路およびアンテナ切替回路のブロック図である。
【図７】図１のＢＵＡシステムの外部送信アンテナおよび受信アンテナの概略図である。
【図８】図８Ａは外部アンテナ素子のうちの所定のものを結合することによって提供されるアンテナシステムビームと図１のＢＵＡシステムによって提供することができる結果としての検出ゾーンとのプロットである。図８Ｂは外部アンテナ素子のうちの所定のものを結合することによって提供される外部アンテナシステムビームと図１のＢＵＡシステムによって提供することができる結果としての検出ゾーンとのプロットである。図８Ｃは外部アンテナ素子のうちの所定のものを結合することによって提供される遠方界パターンと図１のＢＵＡシステムによって提供することができる結果としての検出ゾーンとのプロットである。
【図９】車両バンパに取り付けられた外部送信および受信アンテナの平断面図である。
【図１０】車両バンパに取り付けられた外部送信および受信アンテナの側断面図である。
【図１１】図１０の外部送信アンテナ素子の分解組立断面図である。図１１Ａは  図１１の導波路サブアレイの分解組立断面図である。
【図１２】図１０の外部送信アンテナ素子に結合された同軸プローブの断面図である。
【図１２ＡＢＣ】図１２Ａは図１２の同軸プローブの図である。図１２Ｂは図１２の同軸プローブの図である。図１２Ｃは図１２の同軸プローブの図である。
【図１３】従来技術によるコリメートされていない後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１４】従来技術によるコリメートされていない後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１５】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１６】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１７】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１８】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図１９】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図２０】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図２１】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【図２２】本発明による擬似コリメート後退エリアカバレッジビームのプロットである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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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１２ＡＢＣ】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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