(57)【要約】【課題】  レーダ装置に関し、特にアンテナの前面カバーによって生じるレーダ角度の誤差を補正するレーダ角度補正方法を提供する。【解決手段】  レーダ角度補正方法は、複数のレーダ設置角度のそれぞれにおいて、基準ターゲットからの受信ビームの最大値電力を求めること、前記最大値電力の平均値を頂点とするレーダの規格ビーム幅での理論二次曲線を求めること、前記理論二次曲線の理論値とビーム受信電力との差分を当該受信ビームの補正値とすること、ビーム受信電力から前記補正値を減算すること、から成る。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーダ設置角度のそれぞれにおいて、
基準ターゲットからの受信ビームの最大値電力を求めること、
前記最大値電力の平均値を頂点とするレーダの規格ビーム幅での理論二次曲線を求めること、
前記理論二次曲線の理論値とビーム受信電力との差分を当該受信ビームの補正値とすること、
ビーム受信電力から前記補正値を減算すること、を特徴とするレーダ角度補正方法。
【請求項２】
さらに、前記差分と、隣接する他のレーダ設置角度における前記差分であって前記受信ビームと同じビーム成分のものとの平均値を、前記補正値とすることを含む、請求項１記載のレーダ角度補正方法。
【請求項３】
アンテナカバーを装着したレーダ装置を複数のレーダ設置角度で回転させること、
前記レーダ装置のアンテナをスキャンさせること、
前記複数のレーダ設置角度で基準ターゲットからのビーム受信電力を求めること、
前記ビーム受信電力間の差分に基づいて前記アンテナカバーによるレーダ角度誤差を補正すること、を特徴とするレーダ角度補正方法。
【請求項４】
前記補正は、前記複数のレーダ設置角度の各々において基準ターゲットから受信した最大値電力と各々のレーダ設置角度における基準ターゲットから受信した最大値電力の平均値との差分を、当該ビーム受信電力から減算することによっておこなう、請求項３記載のレーダ角度補正方法。
【請求項５】
前記補正は、前記複数のレーダ設置角度の各々において基準ターゲットから受信した最大値電力と各々のレーダ設置角度における基準ターゲットから受信した最大値電力のうちの最小値との差分を、各々のレーダ設置角度で基準ターゲットから受信したビーム電力から減算することによっておこなう、請求項３記載のレーダ角度補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーダ装置に関し、特にアンテナの前面カバーによって生じるレーダ角度の誤差を補正するレーダ角度補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋外に設置され又は自動車に搭載されるレーダ装置では、アンテナ面が露出していると、そこに汚れが付着してアンテナとして機能しなくなる恐れがある。そのため、一般にはアンテナを所定の筐体に収納して、電波の送受信方向であるその前面に電波の電力低下やビーム歪み等の影響が少ない樹脂性のカバーを取り付けている。
【０００３】
一例として、物標に向けて電波を送出してその物標との距離・相対速度・角度等を測定する車載用のミリ波レーダ装置（ＦＭ−ＣＷレーダ装置等）では、電波の減衰量が小さく且つ機械的な強度に優れた樹脂性のカーボン系の樹脂が前記カバーの素材として用いられている。
【０００４】
また、前記レーダ装置は、一般には送信するビームを機械的もしくは電子的に所定方向にスキャンさせ、それぞれの受信ビームの受信電力分布を二次曲線で近似することで、物標の角度を演算している。
【０００５】
このようなレーダ装置の製品検査は、前面カバー等を含む完成されたレーダ装置を対象に行なわれており、その検査結果に基づいて特性バラツキ等を低減するための補正値をレーダ装置内部の不揮発性メモリに設定してから出荷されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００２−２２８３３号公報（図５参照）
【特許文献２】特開平２００３−６９３５５号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したカーボン系の樹脂カバーは、電波に対する影響は少ないが、その影響の度合いがカバーとアンテナ面との間の角度に依存して変化するという特徴を有している。アンテナカバーとなる他の素材も多くは同様の特徴を有している。
【０００８】
そのため、車載用のミリ波レーダ装置のように、アンテナを所定方向にスキャン（回転）させ、その受信電力分布を理論曲線で近似することで物標の角度を求めるレーダ装置では、前面カバーとアンテナ面との間の角度によって受信電力の減衰量が変化して正確な角度演算ができないという問題があった。
【０００９】
上記の問題は、特にレーダ装置の軸調整の検査時に顕著であった。狭い工場敷地内で軸調整等を行なうには、軸調整用の基準ターゲットと検査対象のレーダ装置とを互いに遠くに離して検査できない。そのため、近距離測定で得られる受信レベル差の少ない角度信号に前面カバーの通過角度によるレベル変動要因が重畳される結果、正確な軸調整がより困難となる問題があった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑み、物標に向かい電波を送受信することで、その物標との距離・相対速度・角度などを測定するレーダ装置において、アンテナ前面のカバーにより発生する角度誤差の補正値を算出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この演算された補正値をレーダ装置に記憶させることで、アンテナの回転角度に依存しない正確な角度演算が可能となり、また近距離の基準ターゲットを用いる軸調整検査においても、レーダ装置の正確な角度調整が可能となる。
【００１２】
本発明によれば、複数のレーダ設置角度のそれぞれにおいて、基準ターゲットからの受信ビームの最大値電力を求めること、前記最大値電力の平均値を頂点とするレーダの規格ビーム幅での理論二次曲線を求めること、前記理論二次曲線の理論値とビーム受信電力との差分を当該受信ビームの補正値とすること、ビーム受信電力から前記補正値を減算すること、から成るレーダ角度補正方法が提供される。ここでは、前記差分と、隣接する他のレーダ設置角度にける前記差分であって前記受信ビームと同じビーム成分のものとの平均値を、前記補正値としてもよい。
【００１３】
また本発明によれば、アンテナカバーを装着したレーダ装置を複数のレーダ設置角度で回転させること、前記レーダ装置のアンテナをスキャンさせて前記複数のレーダ設置角度と同量且つ反対方向に回転させること、前記複数のレーダ設置角度で基準ターゲットからのビーム受信電力を求めること、前記ビーム受信電力間の差分に基づいて前記アンテナカバーによるレーダ角度誤差を補正すること、から成るレーダ角度補正方法が提供される。
【００１４】
前記補正は、前記複数のレーダ設置角度の各々で基準ターゲットから受信した最大値電力の平均値と各々のレーダ設置角度における基準ターゲットからのビーム受信電力との差分を、当該ビーム受信電力から減算して行なう。また、前記複数のレーダ設置角度の各々で基準ターゲットから受信した最大値電力の最大値と各々のレーダ設置角度における基準ターゲットから受信した最大値電力との差分を、各々のレーダ設置角度で基準ターゲットから受信したビーム電力から減算して行なう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって演算された補正値をレーダ装置に記憶させることで、アンテナの回転角度に依存しない正確な角度演算が可能となる。また、近距離の基準ターゲットを用いる軸調整検査においても、レーダ装置の正確な角度調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明によるレーダ角度補正方法を実施する測定系の一例を示したものである。
図１において、固定台には標準となる反射物の基準ターゲット１が設置されている。一方、回転台２には測定対象のレーダ装置３が設置されており、そのレーダ装置３の内部には所定方向に回転するアンテナが収納されている。また、アンテナからの電波が放出されるレーダ装置３の前面には樹脂性カバー４が架けられている。
【００１７】
パーソナルコンピュータ等から成るコントローラ５は、回転台２の回転角度（回転台角度）を所定の角度刻みで制御して、レーダ装置３が受信する電波の受信電力（ビーム角度受信電力）を各々の回転角度に対応させて記録する。コントローラ５は、以降で詳細に説明するように、各々の回転角度と対応する受信電力からレーダ角度補正値を算出し、その補正値をレーダ装置３内部の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）に書き込む。
【００１８】
図２は、本発明によるレーダ角度の補正原理を示したものである。
図２の（ａ）〜（ｃ）には、回転台２の回転台角度に対応するレーダ装置３の回転角度（ｒｄ_ａｎｇ）とレーダ装置３内部のレーダ６のビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ ）との関係を図示している。
図２の（ｂ）は、回転台２が初期位置（ｒｄ_ａｎｇ＝０）に且つレーダ６が初期位置（ｐｂ_ａｎｇ ＝０）にある場合を示している。この場合は、レーダ６から放射された全ビームが基準ターゲット１で反射して、そのままカバー４を垂直方向に通過してレーダ６で受信される。
【００１９】
一方、図２の（ａ）では、回転台２が時計回りに所定の角度（＋ｒｄ_ａｎｇ）、及びレーダ６が反時計回りに所定の角度（-ｐｂ_ａｎｇ ）だけ回転した例であって、互いの回転角度の絶対値が等しい場合（｜＋ｒｄ_ａｎｇ｜＝｜-ｐｂ_ａｎｇ｜）を示している。
【００２０】
ここでも、図２の（ｂ）と同様にレーダ６から放射された全ビームは基準ターゲット１で反射してそのままレーダ６で受信されるが、本例の場合にはカバー４を通過するビームが所定の入射角度（-ｐｂ_ａｎｇ）を有している。
【００２１】
同様に、図２の（ｃ）では、回転台２が反時計回りに所定の角度（-ｒｄ_ａｎｇ）、及びレーダ６が時計回りに所定の角度（＋ｐｂ_ａｎｇ ）だけ回転した例であって、互いの回転角度の絶対値が等しい場合（｜−ｒｄ_ａｎｇ｜＝｜＋ｐｂ_ａｎｇ｜）を示している。
【００２２】
ここでも、図２の（ｂ）と同様にレーダ６から放射された全ビームは基準ターゲット１で反射してそのままレーダ６で受信されるが、本例の場合もカバー４を通過するビームが所定の入射角度（＋ｐｂ_ａｎｇ）を有している。
【００２３】
図２の（ａ）〜（ｃ）の間ではビームがカバー４を通過する角度だけが相違している。本発明では、これらの通過角度に起因する図２の（ａ）〜（ｃ）の間の受信電力の差分から、アンテナの前面カバーにより発生する角度誤差の補正値を求める。この補正値を用いることでカバー４の影響を受けない正確なレーダ角度の計算や軸調整が可能となる。
【００２４】
次に、図３〜８を参照しながら、本発明によるレーダ角度補正方法の一実施例について説明する。
図３及び４には、本発明によるレーダ角度補正方法の処理フロー例を示しており、図１のコントローラ５がその処理を実行する。また、図５にはレーダビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ ）とビーム番号との関係を示しており、図６にはレーダビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ ）をパラメータとして測定したビーム受信電力の一例を示している。さらに、図７及び８には、図６の測定値を用いるレーダ角度補正方法を図式的に示している。
【００２５】
以降の説明では、下記のレーダ条件を用いる。
ｉ）レーダスキャンアリア[度]：±８
ii）レーダビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ [度]）：
−９．１、−７．８、−６．５、−５．２、−３．９、−２．６、−１．３、０、１．３、２．６、３．９、５．２、６．５、７．８、９．１の１．３度刻みの１５通りを規定して、前記スキャンエリアを包含するようにしている。また、図５に示すように、レーダビーム角度が−９．１度のビームをビーム［０］、−７．８度のビームをビーム［１］、…、０度のビームをビーム［７］、…、９．１度のビームをビーム［１４］と定義している。これにより、例えばビーム［７］はカバー４を垂直方向に通過するビームを、そしてビーム［８］はその垂直方向を基準に＋１．３度傾斜してカバー４を通過するビームを意味することになる。
【００２６】
iii）レーダ回転角度（ｒｄ_ａｎｇ [度]）：
−３．９、−２．６、−１．３、０、１．３、２．６、３．９、の１．３度刻みによる７通りの設定。
【００２７】
次に、本発明によるビーム受信電力の測定について説明する。
図３に示すように、コントローラ５が回転台２を制御してその上に設置してあるレーダ装置３のレーダ回転角度を設定する（Ｓ１０１）。ここでは、基準ターゲット方向としてレーダ回転角度を−３．９度に設定する。
【００２８】
これよりレーダの受信電力の測定を開始し、レーダ回転角度を−３．９度から＋３．９度まで１．３度刻みで順次増加させていく（Ｓ１０１〜１０７）。この測定中には、図８の例に示すように、各レーダ回転角度（ｒｄ_ａｎｇ−３．９〜＋３．９ [度]）毎にそれぞれのビーム受信電力を記憶していく。そして、各回転角度の基準ターゲット方向と一致するビームとその左右ビームの計３個の内から最大のビーム電力（Ｍａｘ_ｐｗｒ[ｒｄ_ａｎｇ]）を有するものを選択して記憶する（Ｓ１０４）。
【００２９】
例えば、図８のレーダ回転角度がｒｄ_ａｎｇ０[度]の場合には、基準ターゲットであるビーム[７]とその左右のビーム[６]及び[８]の各受信ピーク電力（ｐｗｒ[６]、ｐｗｒ[７]、ｐｗｒ[８]）（図中の一点鎖線枠内）の内の最も大きなパワー（例えば、ｐｗｒ[７]）がｒｄ_ａｎｇ０のビーム最大値電力（Ｍａｘ_ｐｗｒ[０]）として選択される。同様にして、Ｍａｘ_ｐｗｒ[−３．９]〜Ｍａｘ_ｐｗｒ[＋３．９]の計７個のビーム最大値電力が得られる。
【００３０】
図６には、レーダ回転角度（ｒｄ_ａｎｇ−３．９〜＋３．９ [度]））をパラメータとしてレーダビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ_）−受信電力特性を測定したデータの一例を示している。ここでは、一例として、ｒｄ_ａｎｇ０[度]の場合にビーム[７]（ｐｂ_ａｎｇ０[度]））の受信電力が最大となる特性を示しており、またｒｄ_ａｎｇ−１．３[度]の場合にはビーム[８]（ｐｂ_ａｎｇ＋１．３[度]））の受信電力が最大となる特性を示している。この関係は図８にも示されている。
【００３１】
図３のフローに戻って、次に下記式（１）により、先に求めたビーム最大値電力Ｍａｘ_ｐｗｒ[−３．９]〜 Ｍａｘ_ｐｗｒ [＋３．９]の平均値であるビーム平均電力（Ａｖ_ｐｗｒ）が求められる（Ｓ１０６）。
Ａｖ_ｐｗｒ＝（Ｍａｘ_ｐｗｒ［−３．９］＋Ｍａｘ_ｐｗｒ［−２．６］＋…＋Ｍａｘ_ｐｗｒ［３．９］）／７  …（１）
【００３２】
続く図４のフローでは、下記式（２）を用いて、前記ビーム平均電力（Ａｖ_ｐｗｒ）を最大値とするビーム幅が２．８度の理論二次曲線がレーダ回転角度毎（ｒｄ_ａｎｇ＝−３．９〜＋３．９）に求められる（Ｓ１０８〜１１１）。
ｙ＝−３（ｐｂ_ａｎｇ＋ｒｄ_ａｎｇ）＾２＋Ａｖ_ｐｗｒ…（２）
【００３３】
そこで求めた理論二次曲線と実際に測定したデータ（図６）との差分電力値が算出され（Ｓ１１０）、実際の使用において補正値が適用されるレーダビーム角度ｐｂ_ａｎｇ＝−２．６〜＋２．６の範囲（ビーム［５］〜［９］と対応）において同じビーム番号のデータ３個の平均値が各ビーム［５］〜［９］の補正値として算出される（Ｓ１１３）。この５個のビーム［５］〜［９］の演算結果は、それぞれのビーム補正値としてレーダ装置内部のＥＥＰＲＯＭに記憶される（Ｓ１１４）。
【００３４】
図７には、前述した補正の一例を、ビーム［７］の場合について図式的に示している。
図中には、式（１）を使って算出したビーム平均電力（Ａｖ_ｐｗｒ）を一点鎖線で、またそのビーム平均電力を最大値とする式（２）を使って算出した３つのレーダ回転角度（ｒｄ_ａｎｇ＝−１．３、０、＋１．３［度］）の理論二次曲線を実線で、そして各理論二次曲線と対応する実際の測定データ（図６）を点線で、それぞれ示している。ここでは、図８の点線枠でも示すように、前記３つのレーダ回転角度におけるそれぞれのビーム［７］の実測データと理論値との差分値を求め（図４のＳ１１０）、その３個の差分値の平均値をビーム［７］の実際の測定データに対する補正値として用いる（同Ｓ１１３）。
【００３５】
レーダの軸調整時には、受信電力からビーム毎の前記補正値を減算した値を使用して物標角度を演算する。あるｐｂ_ａｎｇにおける補正前の実測データをｚ（ｐｂ_ａｎｇ）、そして補正後のデータをＺ（ｐｂ_ａｎｇ）とすれば、下記の式（３）が成り立つ。
Ｚ（ｐｂ_ａｎｇ）＝ｚ（ｐｂ_ａｎｇ）−（Δ-＋Δ0＋Δ+）／３  …（３）
ここで、Δ＝実測データｘ（ｐｂ_ａｎｇ,ｒｄ_ａｎｇ）− 式（２）の理論値ｙ（ｐｂ_ａｎｇ,ｒｄ_ａｎｇ）である。
【００３６】
図７の例で示せば、ビーム［７］（ｐｂ_ａｎｇ＝０［度］）の補正後のデータＺ（０）は、Ｚ（０）＝ｚ（０）−（Δ-＋Δ0＋Δ+）／３と補正され、ここでΔ- ＝ｘ（０、−１，３）−ｙ（０、−１，３）、Δ0 ＝ｘ（０、０）−ｙ（０、０）、Δ+ ＝ｘ（０、＋１，３）−ｙ（０、＋１，３）である。
【００３７】
本発明では、各ビーム［５］〜［９］の測定データは、最大パワーが一定（Ａｖ_ｐｗｒ）のそれぞれの理論二次曲線に収束する方向へ補正されるため、各ビーム間におけるカバー４の影響が排斥され、アンテナ回転角度に依存しない正確な角度演算が可能となる。なお、図２からも明らかなように、本発明においては通常レーダビーム角度（ｐｂ_ａｎｇ）とレーダ回転角度（ｒｄ_ａｎｇ）とは符号が反対で絶対値が等しい関係が成立する。そのため、前述したＥＥＰＲＯＭに記憶するレーダビーム角度の補正値は、その符号を反対にしたレーダ回転角度の補正値として記憶してもよい。
【００３８】
また、より簡易な手法によって補正値を求めることもできる。例えば、各レーダ回転角度において、理論二次曲線を使用することなく単にビーム最大値電力（Ｍａｘ_ｐｗｒ[ｒｄ_ａｎｇ]）からビーム平均電力（Ａｖ_ｐｗｒ）を減算した値（Ｍａｘ_ｐｗｒ［ｒｄ_ａｎｇ］−Ａｖ_ｐｗｒ）を、符号を反対にしたレーダビーム角度の補正値としてＥＥＰＲＯＭに記憶してもよい。
【００３９】
他にも、ビーム最大値電力（Ｍａｘ_ｐｗｒ[ｒｄ_ａｎｇ]）からその最小値（Ｍ_Ｍａｘ_ｐｗｒ）を減算した値（Ｍａｘ_ｐｗｒ［ｒｄ_ａｎｇ］−Ｍ_Ｍａｘ_ｐｗｒ）を、符号を反対にしたレーダビーム角度の補正値として、ＥＥＰＲＯＭに記憶してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるレーダ角度補正方法を実施する測定系の一例を示した図である。
【図２】本発明によるレーダ角度の補正原理を示した図である。
【図３】本発明によるレーダ角度補正方法の処理フロー例（１）を示した図である。
【図４】本発明によるレーダ角度補正方法の処理フロー例（２）を示した図である。
【図５】レーダビーム角度とビーム番号との関係を図式的に示した図である。
【図６】ビーム受信電力の一測定例を示した図である。
【図７】本発明によるレーダ角度補正方法（ビーム[７]の場合）を図式的に示した図である。
【図８】図３及び４の処理フローの内容を表でした図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…基準ターゲット
２…回転台
３…レーダ装置
４…前面カバー
５…コントローラ
６…アンテナ
【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】
2005017283.tif 000008
【図７】
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【図８】
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