(57)【要約】【課題】簡易なアンテナの構成で、複数の対象物を誤認識することなく、距離と方位を測定できるレーダ装置を提供する。【構成】対象物に送信電波を送信する送信アンテナを備える送信部と、前記対象物からの反射電波を受信する複数の受信アンテナを備える受信部と、前記複数の受信アンテナで受信した反射電波の位相差から対象物の方位を求める方位演算装置と、を有して前記対象物までの距離とその方位を測定するレーダ装置において、複数の前記送信アンテナ又は３個以上の前記受信アンテナを配設することにより、略同じ距離にある複数の対象物を区別して距離と方位を測定できるようにしている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に送信電波を送信する送信アンテナを備える送信部と、前記対象物からの反射電波を受信する複数の受信アンテナを備える受信部と、前記複数の受信アンテナで受信した反射電波の位相差から対象物の方位を求める方位演算装置と、を有して前記対象物までの距離とその方位を測定するレーダ装置において、複数の前記送信アンテナ又は３個以上の前記受信アンテナを配設することにより、略同じ距離にある複数の対象物を区別して距離と方位を測定できるようにしたものであることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
各々の送信電波のビーム範囲が大略において重ならないように、複数の前記送信アンテナを配設してなることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
３個以上の受信アンテナを有し、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲が、前記隣接する２個の前記受信アンテナに更に隣接する前記受信アンテナの送信電波のビーム範囲と大略において重ならないように前記受信アンテナを配設してなることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
複数の前記送信アンテナ及び３個以上の前記受信アンテナを配設してなることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
各々の送信アンテナの送信電波のビーム範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差の差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーダ装置。
【請求項６】
隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差との差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のレーダ装置。
【請求項７】
通常は１個の前記送信アンテナと２個の前記受信アンテナにより前記対象物までの距離とその方位を測定し、前記方位演算装置で略同じ距離に複数の対象物があると判断したときのみ前記レーダ装置により前記対象物までの距離とその方位を測定するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信電波を対象物に送信して、その反射電波を受信することにより、対象物までの距離とその方位を測定するレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載して障害物を検知するために使用されている従来のレーダ装置の原理図を図１０〜１３に示す。このものは、図１１（ａ）のように、送信アンテナ１１から電波を対象物３１に送信して、対象物３１からの反射電波を２個の受信アンテナ２１、２２で受信する。ここで、送信から受信までの時間により対象物３１までの距離を測定し、図１３のように、受信アンテナ２１の受信波形ａと受信アンテナ２２の受信波形ｂとの位相差φにより対象物の方位を測定する。なお、図１３で、Ｔは時間周期、ΔＴは受信波形ａと受信波形ｂとの周期のずれを示している。位相差φ、方位角θとの関係は、以下の式で表される。
ｓｉｎθ＝λφ／２πｄ  ただし、φ＝２πΔＴ／Ｔ
上式で、λは送受電波の波長、ｄは受信アンテナ２１と２２との間の距離である。
【０００３】
ここで、送信アンテナ１１の方位角度とゲインとの関係は図１０（ａ）に示すように、受信アンテナ２１、２２の方位角度とゲインとの関係は図１０（ｂ）に示すようになっている。この結果として、送信アンテナ１１の送信電波のビーム範囲は２５、送信アンテナ２１、２２の反射電波のビーム範囲は２５、２６のようになり、このレーダ装置における対象物の測定範囲をそれぞれのビーム範囲がカバーしている。
【０００４】
しかし、図１２に示すように、距離が等しい場所に複数の対象物が３１、３２がある場合には、受信アンテナ２１、２２で反射電波を受信するまでの時間が同じになってしまう。このために、それぞれの対象物からの反射波の位相差を検知することが困難となってしまい、対象物を誤認識してしまうおそれがあった。これらの課題を解決するために、特開２００１−０５１０５０号公報や特開平１１−１２５６７２号公報に複数のアンテナを用いる測定装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０５１０５０号公報（第７−１５頁、図２）
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１２５６７２号公報（第７−９頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献の測定装置であっても、アンテナの組合せの推定を誤ると、複数の対象物までの距離とその方位を誤認識してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、比較的簡単なアンテナの構成で、複数の対象物を誤認識することなく、距離と方位を測定できるレーダ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、対象物に送信電波を送信する送信アンテナを備える送信部と、前記対象物からの反射電波を受信する複数の受信アンテナを備える受信部と、前記複数の受信アンテナで受信した反射電波の位相差から対象物の方位を求める方位演算装置と、を有して前記対象物までの距離とその方位を測定するレーダ装置において、複数の前記送信アンテナ又は３個以上の前記受信アンテナを配設することにより、略同じ距離にある複数の対象物を区別して距離と方位を測定できるようにしたものであることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、各々の送信電波のビーム範囲が大略において重ならないように、複数の前記送信アンテナを配設してなることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１の構成において、３個以上の受信アンテナを有し、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲が、前記隣接する２個の前記受信アンテナに更に隣接する前記受信アンテナの送信電波のビーム範囲と大略において重ならないように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３の構成において、複数の前記送信アンテナ及び３個以上の前記受信アンテナを配設してなることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項２又は請求項３の構成において、各々の送信アンテナの送信電波のビーム範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差の差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項３又は請求項４の構成において、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差との差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としている。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６の構成において、通常は１個の前記送信アンテナと２個の前記受信アンテナにより前記対象物までの距離とその方位を測定し、前記方位演算装置で略同じ距離に複数の対象物があると判断したときのみ前記レーダ装置により前記対象物までの距離とその方位を測定するものであることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
実施形態１を図１〜３に基づいて説明する。本実施形態のレーダ装置は図２に示すように、３個の送信アンテナ１１、１２、１３及び２個の受信レーダ２１、２２とを有している。送信アンテナ１１、１２、１３は、各々の送信電波のビーム範囲１５、１６、１７がほとんど重ならないように配設され、各々のビーム範囲を合わせたものが、対象物の検知範囲の全体となっている。一方、受信アンテナ２１、２２は、反射電波のビーム範囲２５、２６がほぼ一致するように配設され、このビーム範囲２５、２６が対象物の測定範囲の全体となっている。また、送信アンテナ１１、１２、１３によって送信される送信電波の方位角度とそのゲインとの関係は、図１（ａ）に示すように、それぞれの送信アンテナ１１、１２がカバーする送信電波の方位角度の範囲を狭くして、隣接する送信アンテナの範囲と重ならないように調節されている。一方、受信アンテナ２１、２２によって受信される反射電波の方位角度の方位角度とそのゲインとの関係は、図１（ｂ）に示すように、送信アンテナがカバーする送信電波の方位角度を比較的広くして、それぞれの方位角度の範囲が略一致するように調節されている。
【００１７】
本実施形態のレーダ装置によって、複数の対象物３１、３２までの距離とその方位を測定する原理を以下に説明する。対象物３１は、送信アンテナ１１の送信電波のビーム範囲１５にあり、対象物３２は、送信アンテナ１３の送信電波のビーム範囲１７にある。したがって、対象物３１は、送信アンテナ１１の送信電波の送信時間と受信アンテナ２１、２２の反射電波の受信時間との時間差からその距離が測定され、このときの受信アンテナ２１、２２の反射電波の位相差からその方位を測定することができる。また、対象物３２は、送信アンテナ１３の送信電波の送信時間と受信アンテナ２１、２２の反射電波の受信時間との時間差からその距離が測定され、このときの受信アンテナ２１、２２の反射電波の位相差からその方位を測定することができる。以上より、本実施形態のレーダ装置によれば、同距離にある複数の対象物を誤認識することなく、距離と方位を測定することができる。
【００１８】
さらに、図３（ａ）に示すように送信アンテナ１１、１２、１３の各々の方位角度の範囲ごとに、図３（ｂ）に示すように、受信アンテナ２１と２２との位相差が一周期（ラジアン表現では、０〜２π）となるように、受信アンテナ２１、２２を調整する。つまり、本実施形態では、対象物を測定できる範囲において、受信アンテナ２１と２２との位相差の範囲は３周期となっている。こうすることにより、対象物を測定できる範囲において、受信アンテナ２１と２２との位相差の範囲は１周期とするよりも、方位角度の測定精度が向上して、レーダ装置としての分解能が良好となる。
【００１９】
（実施形態２）
実施形態２を図４〜６に基づいて説明する。本実施形態のレーダ装置は図５に示すように、１個の送信アンテナ１１及び４個の受信レーダ２１〜２４とを有している。送信アンテナ１１の送信電波のビーム範囲１５は、対象物の測定範囲の全体となっている。一方、受信アンテナ２１〜２４は、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲が、この隣接する２個の前記受信アンテナに更に隣接する前記受信アンテナの送信電波のビーム範囲と大略において重ならないように配設されている。例えば、隣接する受信アンテナ２２と２３の各々の反射電波のビーム範囲２６、２７の共通範囲は、更に隣接する前記受信アンテナ２１、２４の各々反射電波のビーム範囲２５、２８と、ほとんど重ならないようになっている。
【００２０】
また、送信アンテナ１１によって送信される送信電波の方位角度とそのゲインとの関係は、図４（ａ）に示すように、送信アンテナ１１がカバーする送信電波の方位角度を広くするように調節されている。一方、受信アンテナ２１〜２４によって受信される反射電波の方位角度とそのゲインとの関係は、図４（ｂ）に示すように、送信アンテナ１１がカバーする送信電波の方位角度を比較的狭くして、隣接する２個の受信アンテナの方位角度の共通範囲が、この隣接する２個の受信アンテナに更に隣接する受信アンテナの方位角度の範囲と重ならないようなっている。
【００２１】
本実施形態のレーダ装置によって、複数の対象物３１、３２までの距離とその方位を測定する原理を以下に説明する。対象物３１は、受信アンテナ２１、２２の送信電波のビーム範囲２５、２６の共通範囲にあり、対象物３２は、受信アンテナ２３、２４の送信電波のビーム範囲２７、２８の共通範囲にある。
【００２２】
したがって、対象物３１は、送信アンテナ１１の送信電波の送信時間と受信アンテナ２１、２２の反射電波の受信時間との時間差からその距離が測定され、このときの受信アンテナ２１、２２の反射電波の位相差からその方位を測定することができる。また、対象物３２は、送信アンテナ１１の送信電波の送信時間と受信アンテナ２３、２４の反射電波の受信時間との時間差からその距離が測定され、このときの受信アンテナ２３、２４の反射電波の位相差からその方位を測定することができる。以上より、本実施形態のレーダ装置によれば、同距離にある複数の対象物を誤認識することなく、距離と方位を測定することができる。
【００２３】
さらに、図６（ａ）に示すように受信アンテナ２１〜２４の方位角度の範囲ごとに、それぞれの受信アンテナの位相差が図６（ｂ）となるように調整する。つまり、本実施形態では、対象物を測定できる範囲において、隣接する２個の前記受信アンテナ（例えば受信アンテナ２１と２２）の反射電波のビーム範囲（本例では、２５と２６）の共通範囲において、位相差が一周期であるように調節している。こうすることにより、対象物を測定できる範囲において、受信アンテナの位相差の範囲は１周期とするよりも、方位角度の測定精度が向上して、レーダ装置としての分解能が良好となる。
【００２４】
（実施形態３）
実施形態３を図７、８に基づいて説明する。本実施形態のレーダ装置は図８に示すように、２個の送信アンテナ１１、１２、及び４個の受信レーダ２１〜２４とを有している。つまり、本実施形態は、実施形態１と実施形態２とを合わせた構成を有している。ここで、送信アンテナ１１、１２は、各々の送信電波のビーム範囲１５、１６は一部が重なっていて、送信アンテナ１１、１２によって送信される送信電波の方位角度とそのゲインとの関係は、図７（ａ）に示すように調節されている。
【００２５】
一方、受信アンテナ２１〜２４は、実施形態２と同様に、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲が、この隣接する２個の受信アンテナに更に隣接する受信アンテナの送信電波のビーム範囲と大略において重ならないように配設されている。また、受信アンテナ２１〜２４によって受信される反射電波の方位角度の方位角度とそのゲインとの関係は、図７（ｂ）に示すように、２個の受信アンテナが共通する範囲が送信アンテナ１１、１２の範囲全体をカバーするように調節されている。
【００２６】
本実施形態のレーダ装置によれば、実施形態１又は実施形態２のように、送信アンテナ又は受信アンテナの組合せを変化させるによって、同距離にある複数の対象物を誤認識することなく、距離と方位を測定することができる。このために、送信アンテナの反射電波のビーム範囲、又は受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通の範囲が重なっていても、他の方式により複数の対象物を区別することができる。
【００２７】
（実施形態４）
実施形態４は、通常は図１１に示したように、１個の送信アンテナ１１と２個の前記受信アンテナ２１、２２により対象３１物までの距離とその方位を測定し、図１２のように、略同じ距離に複数の対象物３１、３２があると方位演算装置（図示せず）で判断したときのみに、実施形態１又は実施形態２のレーダ装置を動作させて測定するものである。例えば、図９に示したように、対象物３１、３２が移動している場合に有用となる。まず、範囲Ａの時間では、これらの方位角度の絶対値が異なっているために、１個の送信アンテナ１１と２個の前記受信アンテナ２１、２２によるレーダ装置でも、対象物３１、３２を誤認識することなく、測定することができる。しかし、時間ｔのときに、対象物３１、３２の方位角度の絶対値が一致した状態になると、前述のレーダ装置では、方位角を誤認識して、２個の対象物を区別することができなくなってしまう。このときに、例えば、図２に示したように、送信アンテナ１１、１２、１３を動作させて、各々の送信電波のビーム範囲を１５、１６、１７に分離させることにより、再び、範囲Ｂの時間では対象物３１、３２を区別して測定できるようにすることができる。
【００２８】
本実施形態では、通常は、１個の送信アンテナ１１と２個の前記受信アンテナ２１、２２により対象３１物までの距離とその方位を測定しているので、このときは、高速で対象物を測定することができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、対象物に送信電波を送信する送信アンテナを備える送信部と、前記対象物からの反射電波を受信する複数の受信アンテナを備える受信部と、前記複数の受信アンテナで受信した反射電波の位相差から対象物の方位を求める方位演算装置と、を有して前記対象物までの距離とその方位を測定するレーダ装置において、複数の前記送信アンテナ又は３個以上の前記受信アンテナを配設することにより、略同じ距離にある複数の対象物を区別して距離と方位を測定できるようにしたものであることを特徴としているので、複数の前記対象物があっても誤認識することなく、前記対象物までの距離とその方位を測定することができる。
【００３０】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、各々の送信電波のビーム範囲が大略において重ならないように、複数の前記送信アンテナを配設してなることを特徴としているので、請求項１の効果に加え、比較的簡易な構成により複数の前記対象物があっても誤認識することなく、前記対象物までの距離とその方位を測定することができる。
【００３１】
請求項３に係る発明は、請求項１の構成において、３個以上の受信アンテナを有し、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲が、前記隣接する２個の前記受信アンテナに更に隣接する前記受信アンテナの送信電波のビーム範囲と大略において重ならないように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としているので、請求項１の効果に加え、比較的簡易な構成により複数の前記対象物があっても誤認識することなく、前記対象物までの距離とその方位を測定することができる。
【００３２】
請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３の構成において、複数の前記送信アンテナ及び３個以上の前記受信アンテナを配設してなることを特徴としているので、請求項２又は請求項３の効果に加え、複数の対象物を誤認識する可能性が更に小さくなる。
【００３３】
請求項５に係る発明は、請求項２又は請求項３の構成において、各々の送信アンテナの送信電波のビーム範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差の差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としているので、請求項２又は請求項３の効果に加え、前記対象物を測定するときの測定精度を向上させることができる。
【００３４】
請求項６に係る発明は、請求項３又は請求項４の構成において、隣接する２個の前記受信アンテナの反射電波のビーム範囲の共通範囲において、一方の端にある対象物の前記位相差と他方の端にある対象物の位相差との差が略一周期であるように前記受信アンテナを配設してなることを特徴としているので、請求項３又は請求項４の効果に加え、前記対象物を測定するときの測定精度を向上させることができる。
【００３５】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６の構成において、通常は１個の前記送信アンテナと２個の前記受信アンテナにより前記対象物までの距離とその方位を測定し、前記方位演算装置で略同じ距離に複数の対象物があると判断したときのみ前記レーダ装置により前記対象物までの距離とその方位を測定するものであることを特徴としているので、請求項１乃至請求項６の効果に加え、通常は、高速で対象物を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のアンテナの角度とゲインを示す図であり、（ａ）は送信アンテナ、（ｂ）は受信アンテナの角度とゲインを示す図である。
【図２】実施形態１の電波ビームの範囲を示す平面図であり、（ａ）は送信アンテナの送信電波のビーム範囲、（ｂ）は受信アンテナの反射電波のビーム範囲である。
【図３】実施形態１のアンテナについて、（ａ）は送信アンテナの角度とゲインの関係を示す図であり、（ｂ）は受信アンテナの角度と位相差を示す図である。
【図４】実施形態２のアンテナの角度とゲインを示す図であり、（ａ）は送信アンテナ、（ｂ）は受信アンテナの角度とゲインを示す図である。
【図５】実施形態２の電波ビームの範囲を示す平面図であり、（ａ）は送信アンテナの送信電波のビーム範囲、（ｂ）は受信アンテナの反射電波のビーム範囲である。
【図６】実施形態２のアンテナについて、（ａ）は受信アンテナの角度とゲインの関係を示す図であり、（ｂ）は受信アンテナの角度と位相差を示す図である。
【図７】実施形態３のアンテナの角度とゲインを示す図であり、（ａ）は送信アンテナ、（ｂ）は受信アンテナの角度とゲインを示す図である。
【図８】実施形態３の電波ビームの範囲を示す平面図であり、（ａ）は送信アンテナの送信電波のビーム範囲、（ｂ）は受信アンテナの反射電波のビーム範囲である。
【図９】実施形態４の測定における時間と方位角との関係を示す図である。
【図１０】従来のアンテナの角度とゲインを示す図であり、（ａ）は送信アンテナ、（ｂ）は受信アンテナの角度とゲインを示す図である。
【図１１】従来の電波ビームの範囲を示す平面図であり、（ａ）は送信アンテナの送信電波のビーム範囲、（ｂ）は受信アンテナの反射電波のビーム範囲である。
【図１２】図１２と同様の従来の電波ビームの範囲を示す平面図であり、対象物が複数の場合の状態を示している。
【図１３】位相差を示すグラフで、横軸は時間、縦軸は信号強度を示している。
【符号の説明】
１１〜１３      受信アンテナ
１５〜１７      反射電波のビーム範囲
２１〜２４      送信アンテナ
２５〜２８      反射電波のビーム範囲
３１、３２      測定の対象物
【図１】
2004354275.tif 000003
【図２】
2004354275.tif 000004
【図３】
2004354275.tif 000005
【図４】
2004354275.tif 000006
【図５】
2004354275.tif 000007
【図６】
2004354275.tif 000008
【図７】
2004354275.tif 000009
【図８】
2004354275.tif 000010
【図９】
2004354275.tif 000011
【図１０】
2004354275.tif 000012
【図１１】
2004354275.tif 000013
【図１２】
2004354275.tif 000014
【図１３】
2004354275.tif 000015