(57)【要約】【課題】移動中の車両が障害物越しに検知対象物を検知できるレーダー装置を提供すること。【解決手段】ＵＷＢレーダーにより障害物を透過して物体を検出するレーダー装置１００であって、死角に物体が存在する可能性のある場所以外では対向車のレーダーの偏波角度と異なる偏波角度のレーダーを送信し、前記場所ではＴＭ偏波のレーダーを送信する、ことを特徴とする。【選択図】図５
2015059822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＷＢレーダーにより障害物を透過して物体を検出するレーダー装置であって、
死角に物体が存在する可能性のある場所以外では対向車のレーダーの偏波角度と異なる偏波角度のレーダーを送信し、前記場所ではＴＭ偏波のレーダーを送信する、
ことを特徴とするレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＷＢレーダーにより障害物を透過して物体を検出するレーダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁などの障害物越しに存在する検知対象物を電波で検知するレーダー装置が知られている。このようなレーダー装置では、送信装置から壁などの障害物を透過する送信電波を送信し、障害物を透過して検知対象物から反射した電波を受信装置が受信する。障害物を透過しやすい送信電波の１つとして、例えばＵＷＢ（Ultra Wideband：超広帯域）帯の電波がある。
【０００３】
しかし、透過性の良好な電波でも、障害物の材質や厚さによって透過性が低下するため、従来から透過性を向上させる技術が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、検知対象物から反射した受信信号に基づき、送信信号を送信する条件及び受信部が受信信号を受信する条件の少なくとも一方を設定する広帯域レーダー装置が開示されている。
【０００４】
また、アンテナの偏波方向を変更する技術が考案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、埋設管内で管外に向けて電磁波を送信し、その反射波を受信して管周辺の空洞や埋設物などの調査対象物を検出する地中調査方法において、アンテナの偏波方向を変更してＳ／Ｎ比の良好な受信波を取得する地中調査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４２２２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＵＷＢ帯の電波を用いた壁透過型のレーダーを車両に搭載する試みがある。壁透過型のレーダーを車載することで、レーダー装置は、例えば壁があるため見通しの悪い交差点などで、壁の死角の検知対象物を検知することができる。
【０００７】
車載した場合もレーダーの透過性が良好であることが好ましい。しかし、特許文献１に記載された技術のように、受信信号に基づき送信信号を送信する条件及び受信部が受信信号を受信する条件を設定する方法では、適切な条件を設定している間に移動中である車両が検知対象物を検知する場所を通過してしまう。また、特許文献２に記載された技術についても同様で、アンテナの偏波方向を変更してＳ／Ｎ比の良好な受信波を選んでいる間に、車両は検知対象物を検知する場所を通過してしまう。
【０００８】
したがって、従来の方法では、検知対象物の検知が間に合わないおそれがあるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、移動中の車両が障害物越しに検知対象物を検知できるレーダー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】
【００１０】
本発明は、ＵＷＢレーダーにより障害物を透過して物体を検出するレーダー装置であって、死角に物体が存在する可能性のある場所以外では対向車のレーダーの偏波角度と異なる偏波角度のレーダーを送信し、前記場所ではＴＭ偏波のレーダーを送信する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
移動中の車両が障害物越しに検知対象物を検知できるレーダー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】レーダー装置が搭載された車両の概略斜視図の一例である。
【図２】レーダー装置のブロック図の一例である。
【図３】レーダーの偏波角を説明する図の一例である。
【図４】ＴＭ偏波と４５度偏波の電波の透過率を、入射角αに対して打点したグラフの一例である。
【図５】レーダー装置がレーダーの偏波角を切り替える際の動作手順を説明するフローチャート図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
〔本実施形態のレーダー装置の概略〕
従来から、車載されるレーダー装置が送信するレーダーは一定の偏波角に偏波されているが、壁などの障害物を透過しやすい偏波角としてＴＭ偏波（９０度偏波）が知られている。そこで、本実施形態のレーダー装置は、以下のようにレーダーの偏波角を切り替える。
Ａ．レーダー装置は、自車位置と道路地図ＤＢなどから壁などの障害物が存在する場所（主に交差点）に接近したことを検出して、レーダーの偏波角をＴＭ偏波に変更する。
Ｂ．壁などの障害物が存在する場所を通過すると、レーダー装置はレーダーの偏波角を変更前の偏波角に復帰させる。
【００１５】
これにより、壁などの障害物（特許請求の範囲の物体の一例）が存在する場所に接近した場合にはレーダーの透過性を向上させることができ、死角に存在する可能性がある検知対象物を検知しやすくなる。
【００１６】
なお、壁などの障害物が存在する場所に限られず、常に、レーダー装置がＴＭ偏波のレーダーを送信することが考えられるが、常にＴＭ偏波のレーダーを送信すると、その反射波と対向車両のレーダーの送信波とを混信するおそれがあるため困難である。
【００１７】
したがって、本実施形態のレーダー装置は、壁などの障害物が存在する場所以外では対向車両が送信するレーダーと混信することなく、レーダーを透過させたい場所でのみレーダーの透過性を向上させ、死角の検知対象物を検知することができる。
【００１８】
〔構成例〕
図１は、レーダー装置が搭載された車両の概略斜視図の一例を示す。車両は、例えば、グリルの内側や前方バンパなどにレーダー装置１００を搭載している。レーダー装置１００は、一定の偏波角のレーダーを送信するが、例えばモーターなどでレーダー装置１００の本体を回転することで偏波角を変更することができる。回転方向は、車両の正面と平行な面内である（図のｘ−ｙ平面内）。
【００１９】
図２は、レーダー装置のブロック図の一例を示す。レーダー装置１００は、送信アンテナ１１、複数の受信アンテナ１２ａ、１２ｂ、送信部１３、複数の受信部１４ａ、１４ｂ、ＡＤ変換部１５、処理部１７、及び、制御部１６、を有する。
【００２０】
送信部１３は、例えば広帯域なインパルス信号を送信信号として生成し、増幅して送信アンテナ１１から送信する。これにより、送信信号は所定の偏向波として空中に送り出させる。
【００２１】
受信アンテナ１２ａ、１２ｂは、壁等の遮蔽物を透過し検知対象物で反射した反射波を受信信号として受信する。受信部１４ａ、１４ｂは、受信アンテナ１２ａ、１２ｂで受信された受信信号を増幅してダウンコンバートする。受信アンテナ１２ａ、１２ｂは、検知対象物の方位を検出するため少なくとも２つあることが好ましいが、レーダー装置１００が送信信号の送信方向を変更しながら車両前方を走査する場合、受信アンテナ１２ａ、１２ｂは１つでもよい。
【００２２】
ＡＤ変換部１５はダウンコンバートされた受信信号をＡ／Ｄ変換する。処理部１７は、Ａ／Ｄ変換された受信信号から、検知対象物との距離と検知対象物の方位を検出する。または、位相比較モノパルス方式を利用してΣ／Δから方位に変換してもよい。具体的には、処理部１７は、送信部１３が送信信号を送信してから受信部１４ａ、１４ｂが受信信号を受信するまでの時間から検知対象物までの距離を検出する。また、受信アンテナ１２ａと受信アンテナ１２ｂとの距離、及び、複数の受信アンテナ１２ａ、１２ｂが受信信号を受信した時間差に基づき検知対象物の方位を検出する。
【００２３】
レーザー装置１００は、モーター２００により少なくとも４５度、回転可能に車両に搭載されている。回転可能な角度は、後述する特定場所以外を走行中のレーダーの偏波角（以下、単に「常態のレーダーの偏波角」という）によって異なる。４５度としたのは、常態のレーダーの偏波角が４５度の場合である。
【００２４】
レーダー装置１００が検知する検知対象物は、例えば、他車両、バイク、自転車、三輪車、１〜２人乗りの小型電気自動車、セグウェイ（登録商標）などの移動支援車両などである。歩行者についてはレーダーを反射しにくいが、レーダーを反射可能であれば検知対象物に含まれる。なお、多くの場合、検知対象物は移動体である。
【００２５】
また、レーダー装置１００はナビゲーション装置３００と接続されている。ナビゲーション装置３００は、道路地図データを有しているか、不図示のサーバから携帯電話網や無線ＬＡＮ網などを介して道路地図データをダウンロード可能である。ナビゲーション装置３００は、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して自車両の位置（緯度、経度、標高）を検出する。
【００２６】
道路地図データには、少なくとも交差点が登録されている。交差点に壁などの障害物があるために見通しが悪いか否かの情報が付加されていることが好ましい。また、道路地図データには、交差点以外にも、見通しが悪い場合があり得るＴ字路、駐車場、などの一般的な道路形状が登録されている。以下、死角がある交差点など又は死角があり得る交差点などを「特定場所」と称する。
【００２７】
ナビゲーション装置３００は、車両の位置が特定場所に接近すると、レーダー装置１００の処理部１７に通知する。または、レーダー装置１００が定期的に車両の位置が特定場所の手前か否かをナビゲーション装置３００に問い合わせてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、車両の位置が特定場所の手前か否かが分かればよいので、特定場所の路側装置と自車両が通信して（路車間通信）、自車両が、特定場所の手前を走行中であるという情報を受信してもよい。例えば、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標）の光ビーコンや電波ビーコンで受信できる。また、例えば、ガソリンスタンドや駐車場など特定の施設の路側装置と通信して、死角があるという情報を受信してもよい。
【００２９】
なお、処理部１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び、入出力インタフェースなどを有するマイコンを有している。ＲＯＭには組み込み系のプログラムが記憶されており、ＣＰＵはこのプログラムを実行して、レーダーの偏波角を制御する。具体的には、処理部１７は、ＣＰＵがプログラムを実行してレーダー装置１００のハードウェアリソースと協働することで実現される特定場所検出部２１及びモーター制御部２２を有している。
【００３０】
特定場所検出部２１は、ナビゲーション装置３００と通信したり路車間通信の結果を利用して、自車両が特定場所の手前を走行していることを検出する。モーター制御部２２は、自車両が特定場所の手前を走行している場合、レーダー装置１００が送信するレーダーの偏波角がＴＭ偏波となるようにモーター２００を制御して、レーダー装置１００を回転させる。
【００３１】
〔レーダーの偏波角について〕
図３は、レーダーの偏波角を説明する図の一例である。電波が壁などの障害物に入射する際のパラメータとして、入射角α、偏波角βが知られている。
・入射角αは、壁の面に対する法線ｎと電波の進行方向とがなす角である。
・偏波角βは、電波が進行方向に対し垂直に振動しながら伝播する際の振動面（偏波面）と、壁の垂直方向とがなす角である。
【００３２】
入射角αはレーダー装置１００を搭載した車両と壁などの障害物との相対位置によって変わりうる。例えば、真正面の壁に車両が直進している場合、入射角αはゼロ度であるが、ハンドル操作で壁と車両の角度が変われば入射角αはゼロ以外になる。
【００３３】
これに対し、偏波角βは、一定の偏波面でレーダーが壁などの障害物に対し送信されるように、レーダー装置１００の設計時点で定まっている。換言すると、設計次第でレーダーの偏波角βは変えることができる。しかし、従来、車両に搭載された後にレーダー装置１００が送信するレーダーの偏波角βを変更することは行われていなかった。
【００３４】
レーダーの偏波角βは任意に設定可能であるが、従来、車載されるレーダー装置１００の偏波角βは、一般に、４５度に設計されることが多かった。これは、対向車線から接近する対向車両のレーダー装置１００がレーダーを送信することが考慮されたためである。例えば、偏波角βをゼロ度とすると、自車両のレーダー装置１００が送信し検知対象物で反射した反射波と、対向車両のレーダー装置１００が送信する送信波の偏波面が一致してしまい、自車両のレーダー装置１００が対向車両の送信波を反射波として受信するおそれがある（混信するおそれがある）。同様のことは、レーダー装置１００が送信する偏波角を９０度、１８０、又は、２７０度にした場合にも生じる。
【００３５】
これに対し、例えば、偏波角βを４５度とすると、自車両のレーダー装置１００が送信し検知対象物で反射した反射波は自車両から見て４５度の偏波角であるが、対向車両のレーダー装置１００が送信する送信波の偏波角は、自車両から見て３１５度となる。すなわち、偏波面が直交するので、自車両のレーダー装置１００が対向車両の送信波を反射波として受信するおそれを低減できる。したがって、混信を避ける好ましい偏波角βとしては、４５度以外に１３５度、２２５度、又は、３１５度がある。
【００３６】
一方、壁などの障害物を透過させる透過型レーダーの電波透過特性としては、障害物の材質や厚みによらず、偏波角βを９０度とした場合が最も透過性がよいことが実験的に明らかになっている。この、偏波角β＝９０度の電波は、上述したＴＭ偏波と呼ばれる場合がある。
【００３７】
図４は、ＴＭ偏波と４５度偏波の電波の透過率を、入射角αに対して打点したグラフの一例である。なお、障害物はコンクリート、厚みは２０〔mm〕である。
【００３８】
入射角が約２０度以下では、ＴＭ偏波と４５度偏波の透過率は共に０．４５くらいである（約４５％）。しかし、４５度偏波の電波の透過率は、入射角αが約２０度以上になると、入射角αが大きくなるほど徐々に低下している。これに対し、ＴＭ偏波の透過率は入射角αが約７０度になるまで昇傾向にある。すなわち、ＴＭ偏波は、入射角が極端に大きくない限り、壁などの障害物を透過する性質があることが分かる。
【００３９】
したがって、透過率を向上させるにはＴＭ偏波を用いればよいが、ＴＭ偏波（偏波角＝９０度）は上記のように、対向車両のレーダーと混信するおそれがあるため、採用されてこなかった。
【００４０】
そこで、本実施形態のレーダー装置１００は、特定場所以外の場所を走行する際は偏波角を４５度のレーダーを送信することで混信を抑制し、壁などの障害物を透過して検知対象物を検知すべき特定場所ではＴＭ偏波のレーダーを送信する。これにより、混信を抑制して、障害物越しに検知対象物を検出しやすくできる。
【００４１】
〔動作手順〕
図５は、レーダー装置１００がレーダーの偏波角を切り替える際の動作手順を説明するフローチャート図の一例である。図５のフローチャート図の処理は、レーダー装置１００が作動している間、周期的に繰り返し実行される。
【００４２】
特定場所検出部２１は、ナビゲーション装置３００に問い合わせて、現在の自車位置を取得する（Ｓ１０）。
【００４３】
特定場所検出部２１は、現在の自車位置が特定場所の近くか否かを判定する（Ｓ２０）。特定場所は主に交差点であるので、交差点に接近しているか否かを判定する。また、道路地図データに、交差点の見通しが悪いか否かの情報が付加されていない場合、単に交差点に接近したか否かを判定してもよい。
【００４４】
現在の自車位置が特定場所の近くでない場合（Ｓ２０のＮｏ）、処理部１７は常態のレーダーの偏波角のまま、対象物検出信号処理を実施する（Ｓ３０）。対象物検出信号処理は、レーダーを送信して反射を受信し、検知対象物との距離と方位を算出する処理である。
【００４５】
現在の自車位置が特定場所の近くである場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、モーター制御部２２はモーター２００を制御してレーダー装置１００を４５度回転させることで、レーダーの偏波角βを９０度に変更する（Ｓ４０）。なお、４５度回転させるのは、常態のレーダーの偏波角が４５度でありさらに４５度回転させるとＴＭ偏波が得られるためであるので、回転角は常態の偏波角βによって異なる。
【００４６】
次に、処理部１７は４５度の偏波角のレーダーで対象物検出信号処理を実施する（Ｓ５０）。すなわち、ＴＭ偏波のレーダーを送受信して検知対象物との距離と方位を算出する。
【００４７】
次いで、特定場所検出部２１はナビゲーション装置３００に問い合わせて、現在の自車位置を取得する（Ｓ６０）。
【００４８】
特定場所検出部２１は、現在の自車位置に基づき特定場所を通過したか否かを判定する（Ｓ７０）。
【００４９】
特定場所を通過するまでの間（Ｓ７０のＮｏ）、処理部１７はステップＳ５０の対象物検出信号処理、ステップＳ６０の現在の自車位置の取得、及び、ステップＳ７０の特定場所を通過したか否かの判定、を繰り返す。
【００５０】
特定場所を通過した場合（Ｓ７０のＹｅｓＮｏ）、モーター制御部２２は、モーター２００を制御して、レーダー装置１００をステップＳ４０とは反対方向に４５度回転させることで、レーダーの偏波角を元に戻す（Ｓ８０）。
【００５１】
この後、処理はステップＳ３０に進み、処理部１７は対象物検出信号処理を実施する。以降は、ステップＳ１０〜Ｓ７０の処理が繰り返し実行される。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のレーダー装置１００は、特定場所では壁などの障害物を透過しやすいＴＭ偏波で検知対象物を検知し、それ以外の場所では混信しにくい偏波角度のレーダーを送信するので、特定場所以外を走行時は他車と混信せず、透過性が要求される場所でのみ透過性を向上させ障害物越しの検知対象物を検知できる。
【００５３】
〔レーダーの偏波角の変更方向〕
なお、本実施形態では、モーター２００によりレーダー装置１００の全体を回転させると説明したが、他にも以下のような方法でレーダーの偏波角を変更することができる。
(i)  送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２ａ、１２ｂを回転させる
(ii)  アンテナパターンを常態用とＴＭ偏波用の２種類保持しておき切り替える。
(iii)  アンテナへの給電方法を工夫して偏波角を切り替える。例えば、アンテナパターンが４５度と１３５度に傾いた２つのアンテナが配置されている場合、常態では４５度のアンテナにのみ給電し、特定場所の近くでは２本のアンテナに給電すれば、特定場所の近くでのみＴＭ偏波を作成できる。
【００５４】
また、本実施形態では、レーダー装置１００を車両の前方に搭載したが、レーダー装置１００は車両の後側方など、前方以外に搭載してもよい。また、ＵＷＢレーダー以外でも、車載可能なレーダーで、かつ、障害物越しの検知対象物を検知可能な波長があれば、レーダーの波長はＵＷＢ以外でもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００    レーダー装置
２００    モーター
３００    ナビゲーション装置
【図１】
2015059822.tif 000003
【図２】
2015059822.tif 000004
【図３】
2015059822.tif 000005
【図４】
2015059822.tif 000006
【図５】
2015059822.tif 000007