(57)【要約】【課題】移動体の相対速度が０のときでも、移動体までの距離とその相対速度を複雑な回路を用いることなく、測定できる装置を提供する。【構成】２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に前記対象物に送信して反射波を受信する高速切替式レーダ部と、２種類の周波数のミリ波を同時に前記対象物に送信して反射波を受信する同時送信式レーダ部と、前記高速切替式レーダ部又は前記同時送信式レーダ部からの信号を伝送されて前記対象物までの距離とその相対速度を算出する信号処理部と、を有してなり、前記対象物の相対速度が一定の閾値以上では前記高速切替式レーダ部により、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ部により、前記対象物までの距離とその相対速度を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類の周波数のミリ波を対象物に送信して前記対象物からの反射波を受信することにより前記対象物までの距離とその相対速度を測定する移動体間距離測定装置において、２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に前記対象物に送信して反射波を受信する高速切替式レーダ部と、２種類の周波数のミリ波を同時に前記対象物に送信して反射波を受信する同時送信式レーダ部と、前記高速切替式レーダ部又は前記同時送信式レーダ部からの信号を伝送されて前記対象物までの距離とその相対速度を算出する信号処理部と、を有してなり、前記高速切替式レーダ部は高速切替式レーダ用回路と高速切替式レーダ用送受アンテナを備えてなり、前記同時送信式レーダ部は同時送信式レーダ用回路と同時送信式レーダ用送受アンテナを備えてなり、前記対象物の相対速度が一定の閾値以上では前記高速切替式レーダ部により、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ部により、前記対象物までの距離とその相対速度を測定するものであることを特徴とする移動体間距離測定装置。
【請求項２】
前記高速切替式レーダ用送受アンテナと前記同時送信式レーダ用送受アンテナとを共有化して共有送受アンテナとし、前記対象物の相対速度が前記閾値以上では前記高速切替式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続し、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続する接続切替部を有するものであることを特徴とする請求項１記載の移動体間距離測定装置。
【請求項３】
前記高速切替式レーダ用回路を構成する高速切替式レーダ用基準周波数発信回路と、前記同時送信式レーダ用回路を構成する同時送信式レーダ用基準周波数発信回路を共有化して、共有周波数発信回路とするものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動体間距離測定装置。
【請求項４】
前記同時送信式レーダ用送受アンテナが指向性アンテナであり、前記指向性アンテナと前記同時送信式レーダ用回路との間に減衰器を設けてなり、前記減衰器の減衰能力を変化させることにより、前記指向性アンテナの前記対象物の測定範囲を変化させるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれかに記載の移動体間距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の周波数のミリ波を送信装置から送信波として対象物である移動体に送信して前記移動体からの反射波を受信し、前記反射波の位相差により前記移動体との距離とその相対速度を測定する２周波ＣＷ方式による移動体間距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２種類の周波数のミリ波を送信波として移動体である対象物に送信して前記移動体からの反射波を受信する２周波ＣＷ方式による移動体間距離測定装置は、対象物までの距離と移動体の相対速度を測定する装置として、車載用のレーダ等として、広く使用されている。そして、この移動体間距離測定装置は、測定の対象物である接近してくる車までの距離とその相対速度をセンシングすることにより、危険があれば、これを運転手等に知られる機能を有している。しかし、従来用いられている２周波ＣＷ方式による移動体間距離測定装置では、対象物と移動体間距離測定装置との相対速度が０となると距離や相対速度を測定できないという問題があった。これらの課題を解決するために、特開２０００−２９２５３０号公報や特開２００２−０７１７９３公報に２周波ＣＷ方式による移動体間距離測定装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９２５３０号公報（第５−７頁、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−０７１７９３公報（第８−１２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
まず、特開２０００−２９２５３０号公報に開示されている構成では、送信波の周波数を二つの異なる変調方式を交互に選択して送信し、両方の周波数を利用している。また、特開２００２−０７１７９３公報に開示されている構成では、二つの周波数を交互変調する部分と他の周波数の近辺で変調する部分とを併用している。このために、いずれの方式も制御系等の回路が複雑となり、価格が高くなるおそれがあった。
【０００６】
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、移動体の相対速度が０のときでも、移動体までの距離とその相対速度を複雑な回路を用いることなく、測定できる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、２種類の周波数のミリ波を対象物に送信して前記対象物からの反射波を受信することにより前記対象物までの距離とその相対速度を測定する移動体間距離測定装置において、２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に前記対象物に送信して反射波を受信する高速切替式レーダ部と、２種類の周波数のミリ波を同時に前記対象物に送信して反射波を受信する同時送信式レーダ部と、前記高速切替式レーダ部又は前記同時送信式レーダ部からの信号を伝送されて前記対象物までの距離とその相対速度を算出する信号処理部と、を有してなり、前記高速切替式レーダ部は高速切替式レーダ用回路と高速切替式レーダ用送受アンテナを備えてなり、前記同時送信式レーダ部は同時送信式レーダ用回路と同時送信式レーダ用送受アンテナを備えてなり、前記対象物の相対速度が一定の閾値以上では前記高速切替式レーダ部により、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ部により、前記対象物までの距離とその相対速度を測定するものであることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記高速切替式レーダ用送受アンテナと前記同時送信式レーダ用送受アンテナとを共有化して共有送受アンテナとし、前記対象物の相対速度が前記閾値以上では前記高速切替式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続し、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続する接続切替部を有するものであることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記高速切替式レーダ用回路を構成する高速切替式レーダ用基準周波数発信回路と、前記同時送信式レーダ用回路を構成する同時送信式レーダ用基準周波数発信回路とを共有化して、共有周波数発信回路とするものであることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記同時送信式レーダ用送受アンテナが指向性アンテナであり、前記指向性アンテナと前記同時送信式レーダ用回路との間に減衰器を設けてなり、前記減衰器の減衰能力を変化させることにより、前記指向性アンテナの前記対象物の測定範囲を変化させるものであることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
実施形態１を図１、２に基づいて説明する。本実施形態の移動体間距離測定装置は、図１に示すように、高速切替式レーダ用回路２とこれに直列に接続する高速切替式レーダ用送受信アンテナ１ａとからなる高速切替式レーダ部及び、同時送信式レーダ用回路３とこれに直列に接続する高速切替式レーダ部用送受信アンテナ１ｂとからなる同時送信式レーダ部とが、それぞれ信号処理部４に接続されている。また、それぞれの送受信アンテナ１ａ、１ｂからは、ミリ波を送信電波として測定範囲５に送信して、この中にある対象物６からの反射波を受信する機能を有している。高速切替式レーダ用回路２は、２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に対象物６に送信するための電波信号を発生させる機能を有して、送受信アンテナ１ａから電波を送信している。また、同時送信式レーダ用回路３は、２種類の周波数のミリ波を同時に対象物６に送信するための電波信号を発生させる機能を有して、送受信アンテナ１ｂから電波を送信している。信号処理部４は、状況に応じて、動作させる回路を切り替えるとともに、送受信アンテナ１ａ、１ｂから受信信号を演算処理することにより、対象物６までの距離Ｒとこのものの相対速度Ｖを算出する機能を有している。そして、これらのデータを表示部（図示せず）等に伝達している。
【００１２】
以下に、本実施形態の移動体間距離測定装置の動作手順を図２のフローチャートに基づいて示す。まず、信号処理部４からの指令によって、高速切替式レーダ用回路２を動作させて、送受信アンテナ１ａから対象物６にミリ波を送信する。そして、これからの反射波を送受信アンテナ１ａで受信し、この信号を信号処理部４に入力する。そして、この信号情報から、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出する。ここで、得られた相対速度Ｖが予め決められている閾値Ｎよりも大きければ、これを測定値として、表示部等に出力する。一方、相対速度Ｖが閾値Ｎよりも小さければ、同時送信式レーダ用回路３を動作させる指令信号を処理部４から出力させる。そして、送受信アンテナ１ｂから対象物６にミリ波を送信して、これからの反射波を送受信アンテナ１ｂで受信し、この信号を信号処理部４に入力する。この信号情報から、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出する。そして、この同時送信式レーダ用回路３によって得られたデータを測定値として、表示部等に出力する。
【００１３】
このように、本実施形態では、移動体である対象物の相対速度が、閾値Ｎ以上であれば、２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に対象物６に送信するための電波信号を発生させる高速切替式レーダ部により、距離と相対速度とを測定し、移動体である対象物の相対速度が、閾値Ｎ以下であれば、２種類の周波数のミリ波を同時に対象物６に送信するための電波信号を発生させる同時送信式レーダ部により距離と相対速度とを測定値としている。したがって、複雑な測定回路や制御回路やを用いることなく、対象物の相対速度が０であっても、対象物までの距離とその相対速度を測定することができる。
【００１４】
（実施形態２）
実施形態２を図３、４に基づいて説明する。本実施形態の移動体間距離測定装置は、実施形態１と略同様なので、同一部分の説明は省略して、相違点のみを詳細に説明する。本実施形態では、図３に示すように、高速切替式レーダ用回路２の高速切替式レーダ用送受信アンテナと、同時送信式レーダ用回路３の同時送信式レーダ用送受信アンテナとが一個の共有の送受信アンテナ１となっている。そして、このものと、高速切替式レーダ用回路２と同時送信式レーダ用回路３との接続を接続切替部７によって信号処理部４の指令にしたがって切り替えるようになっている。
【００１５】
以下に、本実施形態の移動体間距離測定装置の動作手順を図４のフローチャートに基づいて示す。まず、信号処理部４からの指令によって、接続切替部７を高速切替式レーダ用回路２側に切り替えて、共有送受信アンテナ１から対象物６にミリ波を送信する。そして、これからの反射波を共有送受信アンテナ１で受信し、この信号を信号処理部４に入力する。そして、この信号情報から、対象物６まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出する。ここで、得られた相対速度Ｖが予め決められている閾値Ｎよりも大きければ、これを測定値として、表示部等に出力する。一方、相対速度Ｖが閾値Ｎよりも小さければ、接続切替部７を同時送信式レーダ用回路３側に切り替えて、これにより、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出する。そして、この同時送信式レーダ用回路３によって得られたデータを測定値として、表示部等に出力する。
【００１６】
このように、本実施形態では、高速切替式レーダ用回路２の送受信アンテナと同時送信式レーダ用回路３の送受信アンテナとが共有化されているので、実施形態１と比較して、部品点数が少なくすることができる。
【００１７】
（実施形態３）
実施形態３を図５〜７に基づいて説明する。本実施形態の移動体間距離測定装置は、実施形態２と略同様であり、回路構成に特徴を有している。したがって、測定装置の原理図及び動作手順は省略して、特徴である回路構成のみを説明する。高速切替式レーダ用回路及び同時送信式レーダ用回路のそれぞれの例を図５、６に示す。まず、高速切替式レーダ用回路では、高速切替式レーダ用基準周波数発信回路１１で発生したミリ波を送信信号分波器１３で一部を分波して、一部は、サーキュレータ１５を経て高速切替式レーダ用受信アンテナ１ａから送信される。一方、対象物６からの反射波は、高速切替式レーダ用送受アンテナ１ａで受信されて、サーキュレータ１５を経て返波抽出用ミキシング回路１２に伝送される。ここで、返波抽出用ミキシング回路１２には、送信信号分波器１３で分波されたミリ波の一部も伝送されていて、受信された信号とミキシングされてドップラー信号が抽出される。このドップラー信号が信号処理部４に伝送されて演算処理されることにより、対象物６までの距離Ｒと相対速度Ｖとが求められる。ここで、高速切替式レーダ用基準周波数発信回路１１で発生するミリ波の周波数は、信号処理部４の指令によって、２種類の周波数が時間的に変化している。
【００１８】
一方、同時送信式レーダ用回路は、図６に示すように、２つの同時送信式レーダ用基準周波数発信回路２１、２１ａで発生したミリ波がミキシング回路２２ａでミキシングされて、サーキュレータ１５を経て同時送信式レーダ用送受信アンテナ１ｂから送信される。一方、対象物６からの反射波は、同時送信式レーダ用受信アンテナ１ｂで受信されて、サーキュレータ１５を経て、分波器２３ｄで分派され、ミキシング回路２２、２２ｂで、それぞれドップラー信号がミキシングされて、信号処理部４へと伝送される。ここで、同時送信式レーダ用基準周波数発信回路２１で発生するミリ波の周波数は、高速切替式レーダ用回路と同様に、信号処理部４の指令によって、２種類の周波数が時間的に変化している。
【００１９】
ここで、図５の高速切替式レーダ用回路と図６の同時送信式レーダ用回路とを比較すると、基準周波数発信回路１１と２１、分波器１３と２３、サーキュレータ１５、送受信アンテナ１ａと１ｂ、ミキシング回路１２と２２とは、同一物である。これらの回路・部品を共有化させた移動体間距離測定装置が、図７に示す回路構成図である。このものは、信号切替スイッチ３１によって、高速切替式レーダ用回路と同時送信式レーダ用回路とを切り替えることができる構造となっている。まず、このものを高速切替式レーダ用回路として使用するには、信号処理部４からの指令により、信号切替スイッチ３１をＯＦＦする。こうすることにより、基準周波数発信回路１１（２１）→分波器１３（２１）→サーキュレータ１５→共有送受信アンテナ１の経路を経て、所定周波数のミリ波が対象物６に送信される。一方、対象物６からの受信波は、共有送受信アンテナ１→サーキュレータ１５→分波器２３ｄ→抽出用ミキシング回路１２（２２）→信号処理部４の経路でドップラー信号が信号処理部４に伝送されて、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖが算出される。ここで、基準周波数発信回路１１（２１）で発生するミリ波の周波数は、信号処理部４の指令によって、２種類の周波数が時間的に変化したものとなっている。
【００２０】
次に、このものを同時送信式レーダ用回路として使用するには、信号処理部４からの指令により、信号切替スイッチ３１をＯＮする。こうすることにより、前記の高速切替式レーダ用回路で発生するミリ波に加えて、基準周波数発信回路１１（２１）及び２１ａで発生したミリ波をミキシング回路２２ａでミキシングされたミリ波が、共有送受信アンテナ１から送信される。また、送受信アンテナ１で受信された対象物からの受信波は、サーキュレータ１５を経て、分波器２３ｄが分波された後、ミキシング回路２２と２２ｂとでドップラー信号としてミキシングされる。そして、これらのドップラー信号が信号処理部４に伝送されて、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖが算出される。
【００２１】
本実施形態では、実施形態２と比較して、基準周波数発信回路、分波器、ミキシング化回路が、高速切替式レーダ用回路と同時送信式レーダ用回路とで共有化されているので、部品点数が低減して、低価格化・小型化をすることができる。なお、基準周波数発信回路、分波器、ミキシング化回路の中で、少なくとも一つが共有化されれば、部品点数の低減の効果を得ることができる。この中では、基準周波数発信回路が比較的大型であるので、これのみでも共有化の効果を得ることができる。
【００２２】
（実施形態４）
実施形態４を図８、９に基づいて説明する。本実施形態の移動体間距離測定装置は、実施形態２と略同様なので、同一部分の説明は省略して、相違点のみを詳細に説明する。本実施形態では、図８に示すように、同時送信式レーダ用回路３と接続切替部７との間に減衰器８が設けられている。また、図８に示すように、共有送受信アンテナ１は、指向性アンテナであり、このものによる対象物の測定可能範囲は、減衰器８による信号の減衰能力によって変化するようになっている。つまり、減衰器８の減衰能力を大きくさせることにより、測定可能範囲は、５ａから５ｂへと狭くなる。
【００２３】
本実施形態の移動体間距離測定装置では、従来複数の対象物を一つの対象物と誤認するおそれのあった同時送信式レーダ部を用いても、確実に複数の対象物と認識することが可能となる。以下に、本実施形態の移動体間距離測定装置の動作手順を図９のフローチャートに基づいて示す。まず、実施形態２と同様に、信号処理部４からの指令によって、接続切替部７を高速切替式レーダ用回路２側に切り替えて、送受信アンテナ１から対象物６にミリ波を送信する。そして、これからの反射波を送受信アンテナ１で受信し、この信号を信号処理部４に入力する。そして、この信号情報から、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出する。
【００２４】
ここで、対象物が複数であれば、最も近い対象物までの距離ｒを信号処理部４の内部の記憶装置に記憶しておく。また、得られた相対速度Ｖが予め決められている閾値Ｎよりも大きければ、これを測定値として、表示部等に出力する。一方、相対速度Ｖが閾値Ｎよりも小さければ、接続切替部７を同時送信式レーダ用回路３側に切り替える。ここで、記憶装置に距離ｒのデータがない場合（すなわち、対象物が一つの場合）には、実施形態２と同様に、同時送信式レーダ用回路３により、対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出して、この同時送信式レーダ用回路３によって得られたデータを測定値として、表示部等に出力する。一方、記憶装置に距離ｒのデータがある場合（すなわち、対象物が複数の場合）には、減衰器を動作させることにより、送受信アンテナ１からの送受信ミリ波の測定可能範囲を距離ｒ近傍まで狭くさせる。こうして、同時送信式レーダ用回路３により、最も近い対象物まで距離Ｒとその相対速度Ｖを算出して、この同時送信式レーダ用回路３によって得られたデータを測定値として、表示部等に出力する。
【００２５】
本実施形態では、例えば、二つの対象物６ａ、６ｂがあった場合でも、近い方の対象物６ｂまでの距離とその速度が確実に測定できる。したがって、同時送信式レーダ用回路３を用いた場合でも、運転している車にとって最も危険な（つまり、最も近くにある）障害物の距離と速度を検知することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、２種類の周波数のミリ波を対象物に送信して前記対象物からの反射波を受信することにより前記対象物までの距離とその相対速度を測定する移動体間距離測定装置において、２種類の周波数のミリ波を時間的に交互に前記対象物に送信して反射波を受信する高速切替式レーダ部と、２種類の周波数のミリ波を同時に前記対象物に送信して反射波を受信する同時送信式レーダ部と、前記高速切替式レーダ部又は前記同時送信式レーダ部からの信号を伝送されて前記対象物までの距離とその相対速度を算出する信号処理部と、を有してなり、前記対象物の相対速度が一定の閾値以上では前記高速切替式レーダ部により、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ部により、前記対象物までの距離とその相対速度を測定するものであることを特徴としているので、複雑な回路等を必要とすることなく、対象物の相対速度か０であっても精度よく、対象物までの距離とその相対速度を測定することができる。
【００２７】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記高速切替式レーダ用送受アンテナと前記同時送信式レーダ用送受アンテナとを共有化して共有送受アンテナとし、前記対象物の相対速度が前記閾値以上では前記高速切替式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続し、前記対象物の相対速度が前記閾値未満では前記同時送信式レーダ用回路と前記共有送受アンテナを接続する接続切替部を有するものであることを特徴としているので、請求項１の効果に加え、部品点数を低減することができる。
【００２８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記高速切替式レーダ用回路を構成する高速切替式レーダ用基準周波数発信回路と、前記同時送信式レーダ用回路を構成する同時送信式レーダ用基準周波数発信回路とを共有化して、共有周波数発信回路とするものであることを特徴としているので、請求項１又は請求項２の効果に加え、部品点数を更に低減することができる。
【００２９】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記同時送信式レーダ用送受アンテナが指向性アンテナであり、前記指向性アンテナと前記同時送信式レーダ用回路との間に減衰器を設けてなり、前記減衰器の減衰能力を変化させることにより、前記指向性アンテナの前記対象物の測定範囲を変化させ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３の効果に加えて、前記減衰器の減衰能力を変化されることにより、前記対象物が複数であっても、最も近くにある対象物をより確実にセンシングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る移動体間距離測定装置の原理図である。
【図２】実施形態１に係る測定原理のフローチャートである。
【図３】実施形態２に係る移動体間距離測定装置の原理図である。
【図４】実施形態２に係る測定原理のフローチャートである。
【図５】高速切替式レーダ用回路のブロック図である。
【図６】同時送信式レーダ用回路のブロック図である。
【図７】実施形態３に係る測定装置用回路のブロック図である。
【図８】実施形態４に係る移動体間距離測定装置の原理図である。
【図９】実施形態４に係る測定原理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ              高速切替式レーダ用送受アンテナ
１ｂ              同時送信式レーダ用送受アンテナ
１                共有送受アンテナ
２                高速切替式レーダ用回路部
３                同時送信式レーダ用回路部
４                信号処理部
５、５ａ、５ｂ    検知範囲
６                移動体
７                接続切替部
８                減衰器
１１              基準周波数発信回路（高速切替式レーダ用）
１２              返波抽出用ミキシング回路（高速切替式レーダ用）
１３              送信信号分波器（高速切替式レーダ用）
１５              サーキュレータ
１６              バンドパスフィルタ
２１、２１ａ      基準周波数発信回路（同時送信式レーダ用）
２２、２２ａ、ｂ  返波抽出用ミキシング回路（同時送信式レーダ用）
２３、２１ａ〜ｄ  送信信号分波器（同時送信式レーダ用）
３１              信号スイッチ装置
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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