(57)【要約】【課題】送信信号の電力を増大させることなく、降雨等の悪天候時においても良好に目標物を検出することができる車載レーダ装置を提供する。【解決手段】自動車に搭載される車載レーダ装置１であって、電磁波を送信波として自動車の周辺の目標物に送信するとともに、目標物からの反射波を受信波として受信するアンテナ４と、送信波および受信波から得られるビート信号に基づいて目標物との距離および相対速度の少なくとも一方を演算する演算回路８と、自動車の付近の降雨状態を判定する降雨状態判定部１３と、降雨状態に基づいてビート信号に対する検出感度を設定する増幅利得設定部１５およびしきい値設定部１６とを備えたものである。【選択図】図２
2007003210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車載レーダ装置であって、
電磁波を送信波として前記車両の周辺の目標物に送信するとともに、前記目標物からの反射波を受信波として受信する送受信手段と、
前記送信波および前記受信波から得られるビート信号に基づいて前記目標物との距離および相対速度の少なくとも一方を演算する演算手段と、
前記車両の付近の降雨状態を判定する降雨状態判定手段と、
前記降雨状態に基づいて前記ビート信号に対する検出感度を設定する検出感度設定手段と
を備えたことを特徴とする車載レーダ装置。
【請求項２】
前記検出感度設定手段は、前記ビート信号の増幅率を変化させることによって前記検出感度を設定することを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置。
【請求項３】
前記検出感度設定手段は、前記ビート信号を前記目標物による反射成分と雑音成分とに区別するしきい値を変化させることによって前記検出感度を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載レーダ装置。
【請求項４】
前記検出感度設定手段は、段階的または連続的に前記検出感度を変化させることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車載レーダ装置。
【請求項５】
前記降雨状態判定手段は、前記車両に設けられたワイパー装置の動作を検出するワイパー作動センサの出力に基づいて前記降雨状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の車載レーダ装置。
【請求項６】
前記降雨状態判定手段は、前記車両に設けられ、前記車両に付着した雨滴の量を検出する雨滴センサの出力に基づいて前記降雨状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車載レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車の障害物検知に用いられ、電磁波を用いて目標物に対する距離および相対速度を算出する車載レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載され、周辺車両との車間距離や相対速度等を計測し、車間距離制御や衝突防止等に役立てられる車載レーダ装置は、従来から種々提案されている。この種の車載レーダ装置においては、７６（ＧＨｚ）帯の周波数の電波が用いられているが、この周波数帯の電波は、降雨等の悪天候時に伝播損失が大きくなるため、受信信号のレベルが低下し、目標物に対する検出性能が損なわれるという問題点があった。
【０００３】
そこで、検出性能の低下を回避するために、発振器の出力電力を増大させる車載用レーダ装置が提案されている。この車載用レーダ装置は、発振器と、アンテナと、演算回路とを備え、発振器は、数十ＧＨｚ帯の周波数を出力する。アンテナは、この発振器の出力を電波として車両の走行方向空間に向けて送信しこの電波の反射波を受信する。演算回路は、電波の送信タイミングと反射波の受信タイミングとの時間差から車両の前方にある物体までの距離を演算する。演算回路は、天候判定演算手段と、この天候判定演算手段が降雨または降雪を検出した場合に、アッテネータの減衰率を低下させて発振器の出力電力を増大させる手段とを有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４８３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の車載レーダ装置では、降雨等による受信信号のレベル低下を補うために、アッテネータの減衰率を低下させて発振器の出力電力を増大させることによって送信信号の電力を増大させているが、送信信号の電力を増大させようとすると、電波法等で定められた出力電力の上限値に抵触する可能性がある。そのため、例えば降雨量が大きい場合に、送信信号の電力を上記の上限値以上に設定して外部に送信することができず、目標物を十分に検出することができないという問題点があった。
【０００６】
また、発振器は、必要と想定される送信信号の電力の最大値に加え、サーキュレータや例えばマイクロストリップライン等の信号伝達路等での損失を考慮した電力を出力する必要がある。そのため、ミリ波等の高周波で大きな電力を出力しようとした場合に、トランジスタ数の増加や回路面積の増加等を招き、コストの上昇につながるという問題点もあった。
また、アッテネータで電力を熱に変換して電波を減衰させることは、電力効率を低下させるという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、送信信号の電力を増大させることなく、降雨等の悪天候時においても良好に目標物を検出することができる車載レーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る車載レーダ装置は、車両に搭載される車載レーダ装置であって、電磁波を送信波として車両の周辺の目標物に送信するとともに、目標物からの反射波を受信波として受信する送受信手段と、送信波および受信波から得られるビート信号に基づいて目標物との距離および相対速度の少なくとも一方を演算する演算手段と、車両の付近の降雨状態を判定する降雨状態判定手段と、降雨状態に基づいてビート信号に対する検出感度を設定する検出感度設定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車載レーダ装置によれば、降雨状態判定手段の出力に基づいて検出感度設定手段がビート信号に対する検出感度を設定するので、送信信号の電力を増大させることがなく、かつ降雨時においても良好に目標物を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載レーダ装置１をワイパー作動センサ９とともに示すブロック図である。また、図２は、図１の演算回路８を詳細に示すブロック図である。
【００１２】
図１および図２において、この車載レーダ装置１は自動車（図示せず）に設けられており、発振器２と、サーキュレータ３と、アンテナ（送受信手段）４と、ミキサ５と、可変利得アンプ６と、Ａ／Ｄ変換器７と、演算回路（演算手段）８とを備えている。
また、自動車に設けられたワイパー装置（図示せず）の動作を検出するワイパー作動センサ９が車載レーダ装置１内の演算回路８に接続されている。
【００１３】
ワイパー作動センサ９は、例えばワイパー装置の駆動モータの電流値を検出して出力するか、または、ワイパー装置の動作スイッチのＨｇｉｈ位置またはＬｏｗ位置を検出して出力する。
【００１４】
また、演算回路８は、フーリエ変換演算部１０と、距離速度演算部１１と、発振器制御部１２と、降雨状態判定部（降雨状態判定手段）１３と、減衰量推定部１４と、増幅利得設定部（検出感度設定手段）１５と、しきい値設定部（検出感度設定手段）１６とを有している。
【００１５】
ここで、発振器２、サーキュレータ３、アンテナ４、ミキサ５、可変利得アンプ６、およびＡ／Ｄ変換器７は、ハードウェアで構成されている。
また、演算回路８は、ＣＰＵとプログラムを格納した記憶部とを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、演算回路８を構成する各ブロックは、記憶部にソフトウェアとして記憶されている。
【００１６】
発振器２は、周波数変調を施された送信信号を出力する。サーキュレータ３は、通過する信号の進行方向を切り替える。アンテナ４は、電磁波を送信波として自動車の周辺に送信するとともに、自動車の周辺からの反射波を受信波として受信する。
ミキサ５は、受信信号と送信信号とをミキシングして、ビート信号を出力する。可変利得アンプ６は、ビート信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器７は、ビート信号をディジタル値に変換して、量子化されたビート信号を出力する。演算回路８は、量子化されたビート信号に基づいて目標物との距離および相対速度を算出する。
【００１７】
フーリエ変換演算部１０は、量子化されたビート信号をフーリエ変換して、ビート信号の周波数成分を出力する。距離速度演算部１１は、ビート信号の周波数成分に基づいて目標物との距離および相対速度を演算する。発振器制御部１２は、距離速度演算部１１の動作と同期して発振器２の動作を制御する。
【００１８】
降雨状態判定部１３は、ワイパー装置の作動状態である駆動モータの電流値または動作スイッチのＨｇｉｈ位置またはＬｏｗ位置に応じた降雨状態を予め記憶しており、ワイパーの作動状態に基づいて降雨状態を判定して出力する。
減衰量推定部１４は、晴天時の減衰量を０［ｄＢ］として降雨状態を変化させる実験を行った場合の減衰量を予め記憶しており、降雨状態判定部１３の出力に基づいて電磁波の減衰量Ｌを算出する。増幅利得設定部１５は、減衰量Ｌを補償するように可変利得アンプ６の利得Ｇを設定する。しきい値設定部１６は、ビート信号を目標物による反射成分と雑音成分とに区別するしきい値Ｔを設定する。
【００１９】
以下、上記構成の車載レーダ装置１の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図３は、図２の距離速度演算部１１に入力されるビート信号を示す説明図である。また、図４は、図３のビート信号の雨天時の様子を示す説明図である。
【００２０】
発振器２は、演算回路８内の発振器制御部１２によって動作を制御される。時間とともに周波数が上昇または下降する概略三角形状の周波数変調を施された送信信号は、発振器２で生成される。送信信号は、ミキサ５に出力されるとともに、サーキュレータ３を介してアンテナ４に出力される。アンテナ４に入力された送信信号は、電磁波である送信波として自動車周辺の目標物（図示せず）に放射される。
【００２１】
目標物で反射された反射波は、受信波としてアンテナ４に受信される。アンテナ４で受信された受信波は、受信信号として、サーキュレータ３を介してミキサ５に出力される。
ミキサ５に入力された送信信号と受信信号とは、混合されてビート信号が生成される。ビート信号は、可変利得アンプ６において、設定された利得Ｇで増幅される。増幅されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器７で量子化されてディジタル化されたビート信号に変換され、演算回路８に出力される。
【００２２】
演算回路８に出力されたディジタル化されたビート信号は、フーリエ変換演算部１０に入力され、高速フーリエ変換処理されて図３に示すビート信号の周波数成分が抽出されて、距離速度演算部１１に出力される。
ビート信号の周波数成分は、距離速度演算部１１で一般的なＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式レーダと同様に、送信用信号の周波数変調において周波数が上昇する区間（ＵＰ側）、および周波数が下降する区間（ＤＯＷＮ側）それぞれに対して周波数解析が行われ、自動車と目標物との距離および相対速度が算出される。
【００２３】
ここで、ＵＰ側およびＤＯＷＮ側それぞれにおいて、ビート信号の信号レベルがしきい値Ｔを超える信号の周波数が、それぞれＦｂｕおよびＦｂｄであると検出された場合、目標物との距離Ｒおよび相対速度Ｖは、次式（１）および次式（２）で表される。
【００２４】
Ｒ＝α・（Ｆｂｕ＋Ｆｂｄ）・・・（１）
Ｖ＝β・（Ｆｂｕ−Ｆｂｄ）・・・（２）
【００２５】
なお、Ｒは目標物までの距離、Ｖは目標物との相対速度、α、βはそれぞれ送信信号の変調幅、変調時間、中心周波数等により定まる定数である。
【００２６】
式（１）および式（２）から算出された目標物との距離および相対速度は、発振器制御部１２に出力されるとともに、車載レーダ装置１の外部に出力されて車間距離制御等に用いられる。
発振器制御部１２は、距離速度演算部１１の動作に同期して動作される。
【００２７】
従来装置では、前述のとおり、降雨等の悪天候時には電波の伝播損失が晴天時に比べて大きくなるため、図４に示すように受信信号のレベルが低下し、目標物に対する検出性能が損なわれる。
これを回避するために、本発明の実施の形態１においては、降雨等の悪天候時においても良好な目標物の検出ができるように、降雨状態を判定する降雨状態判定部１３と、降雨状態判定部１３の出力に基づいて電磁波の減衰量Ｌを算出する減衰量推定部１４と、減衰量Ｌを補償するように可変利得アンプ６の利得Ｇを設定する増幅利得設定部１５と、ビート信号を目標物による反射成分と雑音成分とに区別するしきい値Ｔを設定するしきい値設定部１６とを有している。以下その動作について述べる。
【００２８】
降雨時にドライバーがワイパー装置を作動させると、ワイパー作動センサ９によりワイパー装置の作動状態である駆動モータの電流値または動作スイッチのＨｇｉｈ位置またはＬｏｗ位置が検出され、降雨状態判定部１３に出力される。降雨状態は、ワイパーの作動状態に基づいて降雨状態判定部１３で判定され、減衰量推定部１４に出力される。
【００２９】
大気中を伝播する電波の減衰量Ｌは、降雨状態に基づいて減衰量推定部１４で推定され、増幅利得設定部１５に出力される。
可変利得アンプ６の利得Ｇ［ｄＢ］は、増幅利得設定部１５において、次式（３）を用いて、減衰量Ｌを補償するように段階的または連続的に設定される。
【００３０】
Ｇ＝Ｇ０＋γ・Ｌ・・・（３）
【００３１】
なお、Ｇ０は晴天時における所定の標準利得、γは予め定められた係数である。
【００３２】
このとき、可変利得アンプ６の利得Ｇを変化させてビート信号に対する検出感度を設定することにより、可変利得アンプ６よりも後に重畳する不要信号は増幅されないため、クロストークによってクロック等がビート信号に重畳し、目標物の検出処理に対して不要信号となることがなく、検出性能を劣化させることがない。
【００３３】
ここで、式（３）の計算の結果、可変利得アンプ６の利得Ｇが可変利得アンプ６に設定し得る最大利得Ｇｍａｘ[ｄＢ]を超えて、Ｇ＞Ｇｍａｘとなった場合には、まず、増幅利得設定部１５で可変利得アンプ６の利得が最大利得Ｇｍａｘに設定される。
続いて、しきい値Ｔは、しきい値設定部１６において、次式（４）を用いて、利得不足分ΔＧ[ｄＢ]（＝Ｇ−Ｇｍａｘ）を補償するように段階的または連続的に設定される。
【００３４】
Ｔ＝Ｔ０−ΔＧ・・・（４）
【００３５】
なお、Ｔ０は晴天時における所定の標準しきい値である。
【００３６】
この発明の実施の形態１に係る車載レーダ装置１によれば、降雨状態判定部１３の出力に基づいて増幅利得設定部１５およびしきい値設定部１６が利得Ｇおよびしきい値Ｔを変化させてビート信号に対する検出感度を適切に設定するので、送信信号の電力を増大させることなく、かつ降雨時においても良好な目標物を検出することができる。
【００３７】
また、増幅利得設定部１５が、可変利得アンプ６の利得Ｇを変化させることにより、ビート信号に対する検出感度を変化させるので、可変利得アンプ６の後に重畳する不要信号の影響を受けることがなく、より適切な検出感度の設定を行うことができる。
【００３８】
また、増幅利得設定部１５が、ビート信号を目標物による反射信号成分と雑音成分とに弁別するためのしきい値Ｔを変化させることにより、ビート信号に対する検出感度を変化させるので、可変利得アンプ６の利得可変範囲の制約を超えて検出感度の設定を行うことができる。また、可変利得アンプ６を用いない場合でも検出感度の設定を行うことができるので、コストダウンを図ることができる。
【００３９】
また、増幅利得設定部１５およびしきい値設定部１６が、検出感度を段階的または連続的に変化させ、降雨状態に応じた検出感度の設定を行うことができるので、例えば小雨の場合に必要以上に検出感度を向上させることがなく、誤検出を防止することができる。
【００４０】
また、ワイパー作動センサ９の出力に基づいて降雨の状態を判定するので、自動車に特別な装置を追加する必要がないので、コストダウンを図ることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る車載レーダ装置１Ａを雨滴センサ１７とともに示すブロック図である。また、図６は、図５の演算回路８Ａを詳細に示すブロック図である。
【００４２】
図５において、この車載レーダ装置１Ａの演算回路８Ａには、図１に示したワイパー作動センサ９の代わりに、自動車の車窓（図示せず）に付着した雨滴の量を検出する雨滴センサ１７が接続されている。
雨滴センサ１７は、例えばカメラ等を用いて雨滴の数を視覚的に検出して出力するか、または、プリズム等を用いて雨滴の数を光学的に検出して出力する。
その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００４３】
以下、上記構成の車載レーダ装置１Ａについての動作を説明する。実施の形態１と同様の動作については、詳述は省力する。
降雨時に雨滴センサ１７により車窓に付着した雨滴の量が検出されて降雨状態判定部１３Ａに出力される。降雨状態は、雨滴の量に基づいて降雨状態判定部１３Ａで判定され、減衰量推定部１４に出力される。
【００４４】
この発明の実施の形態２に係る車載レーダ装置１Ａによれば、雨滴センサ１７の出力に基づいて降雨の状態を判定するので、ドライバーによるワイパー装置の誤操作や、実際の降雨状態にふさわしくないワイパーの作動状態の設定等に影響されることがなく、高い精度で降雨状態を判定することができ、より適切な検出感度の設定を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施の形態１および２では、一般的なＦＭＣＷ方式に準じて動作するレーダを用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、ＦＭＣＷ方式以外のレーダ方式で動作する車載レーダ装置に対しても、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
また、上記実施の形態１および２では、可変利得アンプ６の利得Ｇおよびしきい値Ｔの両方の値を設定したが、勿論このものに限定されるものではなく、検出対象である目標物の大きさや検出範囲に応じて、利得Ｇおよびしきい値Ｔのいずれか一方のみを変化させて検出感度を設定した場合であっても、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態１および２では、降雨状態判定部１３、１３Ａ、増幅利得設定部１５、およびしきい値設定部１６をそれぞれ演算回路８、８Ａの内部に設けたが、これらは外部に設けられていても、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。
また、上記実施の形態１および２では、それぞれワイパー作動センサ９および雨滴センサ１７を車載レーダ装置１、１Ａの外部に設けたが、これらは内部に設けられていても、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
また、上記実施の形態１および２では、ワイパー作動センサ９および雨滴センサ１７をそれぞれ別に用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、ワイパー作動センサ９および雨滴センサ１７は、同時に用いられてもよい。このものの場合、検出精度を更に向上させることができる。
また、ワイパー作動センサ９および雨滴センサ１７は、上記実施の形態１および２に示したものに限定されるものではなく、他の原理で動作してもよい。このものの場合であっても、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載レーダ装置をワイパー作動センサとともに示すブロック図である。
【図２】図１の演算回路を詳細に示すブロック図である。
【図３】図２の距離速度演算部に入力されるビート信号を示す説明図である。
【図４】図３のビート信号の雨天時の様子を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る車載レーダ装置を雨滴センサとともに示すブロック図である。
【図６】図５の演算回路を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、１Ａ  車載レーダ装置、４  アンテナ（送受信手段）、６  可変利得アンプ、７  Ａ／Ｄ変換器、８、８Ａ  演算回路（演算手段）、９  ワイパー作動センサ、１０  フーリエ変換演算部、１１  距離速度演算部、１２  発振器制御部、１３、１３Ａ  降雨状態判定部（降雨状態判定手段）、１４  減衰量推定部、１５  増幅利得設定部（検出感度設定手段）、１６  しきい値設定部（検出感度設定手段）、１７  雨滴センサ。
【図１】
2007003210.tif 000003
【図２】
2007003210.tif 000004
【図３】
2007003210.tif 000005
【図４】
2007003210.tif 000006
【図５】
2007003210.tif 000007
【図６】
2007003210.tif 000008