(57)【要約】【課題】物体を検出できるレーダシステムを提供する。【解決手段】レーダシステムは、第１のレーダ装置１Ａと、第２のレーダ装置１Ｂと、第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナの指向性を制御するビーム制御信号を生成する制御部１０とを備える。上記第１のレーダ装置１Ａは、上記ビーム制御信号に基づいて、正面方向を中心として左から右に向かって放射角を変えて走査する第１のビームと、上記正面方向を中心として右から左に向かって放射角を変えて走査する第２のビームとを交互に切り替えて第１の送信信号を送信するように第１の送信アンテナを制御する第１のビーム形成部を備える。上記第２のレーダ装置１Ｂは、上記ビーム制御信号に基づいて、第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する第２のビーム形成部を備える。【選択図】図１
2016121986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を検出する第１の送信信号を送信する第１の送信アンテナを備えた第１のレーダ装置及び上記物体を検出する第２の送信信号を送信する第２の送信アンテナを備えた第２のレーダ装置を備えるレーダシステムであって、
上記レーダシステムは、
上記第１の送信アンテナ及び上記第２の送信アンテナの指向性を制御するビーム制御信号を生成する制御部を更に備え、
上記第１のレーダ装置は、上記ビーム制御信号に基づいて、予め定められた正面方向を中心として左から右に向かって放射角を変えて走査する第１のビームと、上記正面方向を中心として右から左に向かって放射角を変えて走査する第２のビームとを交互に切り替え、上記第１及び第２のビームを用いて上記第１の送信信号を送信するように上記第１の送信アンテナを制御する第１のビーム形成部を更に備え、
上記第２のレーダ装置は、上記ビーム制御信号に基づいて、上記第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する第２のビーム形成部を更に備えたレーダシステム。
【請求項２】
上記第２のビーム形成部は、上記ビーム制御信号に基づいて、上記正面方向を中心として右から左に向かって放射角度を変えて走査する第３のビームと、上記正面方向を中心として左から右に向かって放射角度を変えて走査する第４のビームとを交互に切り替えることによって上記第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する請求項１記載のレーダシステム。
【請求項３】
上記第１のビーム形成部は、所定の負の第１の最大放射角から所定の正の第１の最大放射角までの範囲において、上記負の第１の最大放射角から所定の単位角度刻みで上記第１のビームを、上記正面方向を中心として左から右へと放射角度を変えて走査し、所定の負の第２の最大放射角から所定の正の第２の最大放射角までの範囲において、上記正の第２の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第２のビームを、上記正面方向を中心として右から左へと放射角度を変えて走査するように上記第１の送信アンテナを制御し、
上記第２のビーム形成部は、上記負の第１の最大放射角から上記正の第１の最大放射角までの範囲において、上記正の第１の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第３のビームを、上記正面方向を中心として右から左へと放射角度を変えて走査し、上記負の第２の最大放射角から上記正の第２の最大放射角までの範囲において、上記負の第２の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第４のビームを、上記正面方向を中心として左から右へと放射角度を変えて走査するように上記第２の送信アンテナを制御する請求項２記載のレーダシステム。
【請求項４】
上記レーダシステムは、車両に搭載され、上記正面方向は、上記車両の正面方向である、請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のレーダシステム。
【請求項５】
上記第１のレーダ装置は、
上記第１の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第１の受信信号として受信する第１の受信アンテナと、
上記第１の受信信号と上記第１の送信信号とを乗算して乗算結果の信号を生成し、当該生成された乗算結果の信号に基づいて、第１のベースバンド信号に復調する第１の受信部と、
上記第１のベースバンド信号及び上記ビーム制御信号に基づいて、ビームの放射角を上記物体が存在する第１の方位角として推定する第１の推定部とを更に備え、
上記第２のレーダ装置は、
上記第２の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第２の受信信号として受信する第２の受信アンテナと、
上記第２の受信信号と上記第２の送信信号とを乗算して乗算結果の信号を生成し、当該生成された乗算結果の信号に基づいて、第２のベースバンド信号に復調する第２の受信部と、
上記第２のベースバンド信号及び上記ビーム制御信号に基づいて、ビームの放射角を上記物体が存在する第２の方位角として推定する第２の推定部とを備えた請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載のレーダシステム。
【請求項６】
上記第１のレーダ装置は、
上記第１の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第１の受信信号として受信する第１の受信アンテナと、
上記第１の受信信号及び上記第１の送信信号に基づいて上記物体の位置を検出する第１の検出部とを更に備え、
上記第２のレーダ装置は、
上記第２の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第２の受信信号として受信する第２の受信アンテナと、
上記第２の受信信号及び上記第２の送信信号に基づいて上記物体の位置を検出する第２の検出部とを備えた請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のレーダシステム。
【請求項７】
上記第１及び第２の送信アンテナのビームの放射範囲が互いに重なる場合に、上記第１及び第２の検出部の検出結果に基づいて、上記第１及び第２の検出部の一方が、上記放射範囲が重なる領域に上記物体を検出し、他方が上記物体を検出しないときは、上記レーダシステムが故障していると判定する故障判定部を更に備えた請求項６に記載のレーダシステム。
【請求項８】
物体を検出する第１の送信信号をのせたビームを放射する第１の送信アンテナと、
上記物体を検出する第２の送信信号をのせたビームを放射する第２の送信アンテナと、
上記第１及び第２の送信アンテナから放射されるビームがランダムなタイミングで互いに重なるように、上記第１及び第２の送信アンテナから放射されるビームの放射方向を切り替えて走査させるビーム制御信号を生成する制御部と、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記第１の送信アンテナから放射されるビームを形成する第１のビーム形成部と、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記第２の送信アンテナから放射されるビームを形成する第２のビーム形成部と、
を備えるレーダシステム。
【請求項９】
物体を検出する第１の送信信号をのせたビームを放射する第１の送信アンテナと、
物体を検出する第２の送信信号をのせたビームを放射する第２の送信アンテナと、
上記第１の送信アンテナから放射されるビームが所定の放射方向に放射されてから次に当該所定の放射方向に放射されるまでの間に、上記第１及び第２の送信アンテナから放射されるビームが複数回のタイミングで互いに重なるように、上記第１及び第２の送信アンテナから放射されるビームの放射方向を切り替えて走査させるビーム制御信号を生成する制御部と、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記第１の送信アンテナから放射されるビームを形成する第１のビーム形成部と、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記第２の送信アンテナから放射されるビームを形成する第２のビーム形成部と、
を備えるレーダシステム。
【請求項１０】
前記ビーム制御信号は、上記第１及び第２の送信アンテナのビームが互いに重なる放射方向の組合せと、上記第１及び第２の送信アンテナのビームの放射範囲が互いに重ならない放射方向の組合せとを交互に切り換えさせる、
請求項９に記載のレーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、第１及び第２のレーダ装置を備えたレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されるレーダ装置により前方の物体を検出して、警報、自動ブレーキ、自動操舵を実行して安全性を向上させる技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一方の走査端から他方の走査端まで順次走査する第１のビームと、上記他方の走査端から上記一方の走査端まで順次走査する第２のビームとを用いて物体を検出するレーダシステムであって、２つのビームの交差領域を十分に確保できるレーダシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一実施形態は、物体を検出できるレーダシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係るレーダシステムは、物体を検出する第１の送信信号を送信する第１の送信アンテナを備えた第１のレーダ装置及び上記物体を検出する第２の送信信号を送信する第２の送信アンテナを備えた第２のレーダ装置を備える。上記レーダシステムは、上記第１の送信アンテナ及び上記第２の送信アンテナの指向性を制御するビーム制御信号を生成する制御部を更に備える。上記第１のレーダ装置は、上記ビーム制御信号に基づいて、予め定められた正面方向を中心として左から右に向かって放射角を変えて走査する第１のビームと、上記正面方向を中心として右から左に向かって放射角を変えて走査する第２のビームとを交互に切り替え、上記第１及び第２のビームを用いて上記第１の送信信号を送信するように上記第１の送信アンテナを制御する第１のビーム形成部を更に備える。上記第２のレーダ装置は、上記ビーム制御信号に基づいて、上記第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する第２のビーム形成部を更に備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態に係るレーダシステムによれば、物体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態に係るレーダシステムの故障判定システムの構成要素を示すブロック図である。
【図２】図１のレーダ装置１Ａ（又は１Ｂ）の構成要素を示すブロック図である。
【図３】図１のレーダ装置１Ａ及び１Ｂの動作を説明するための模式図である。
【図４】図１の故障判定部２の動作を説明するための模式図である。
【図５】本開示の実施形態の変形例１に係るレーダ装置１Ａ及び１Ｂの動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の基礎となった知見．
従来のレーダシステムでは、２つのアンテナからのビームが互いに逆相となるように、それぞれのビームを端から端まで単純に順次振って物体を検出するので、２つのビームの放射範囲が互いに重なるタイミングと、次に重なるタイミングとの間隔が長くなる。すなわち、２つのビームの放射範囲が互いに重ならないタイミングが続く期間が長くなる。本発明者らは、２つのアンテナからのビームの放射範囲が互いに重ならないタイミングが続く期間が長くなることにより、物体検出の精度及び故障検出の精度が低下することを発見した。
【００１０】
そこで、本発明者らは、複数のアンテナからのビームの放射範囲が互いに重ならないタイミングを短くすることにより、物体を複数のアンテナによって確実に検出できるレーダシステムを提供すべく鋭意研究した。本開示の一実施形態に係るレーダシステムによれば、物体を複数のアンテナによって検出できないタイミングが続く期間を従来技術に比較すると減少させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。また、複数のアンテナによって物体を同時に検出できない状態が続く期間を減少させることができるので、より精度良く故障を判定することが可能となる。
【００１１】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
実施形態．
２つのビームを互いに逆相となるように振って車両前方方向に存在する物体を検出する従来技術では、２つのビームが重複しないタイミングが長いので、２つのビームで物体を検出するためのタイミングを適切に確保できない。これに対して、本開示の実施形態のレーダシステム１では、２つのビームが重複しないタイミングを従来技術よりも短くできるので、車両前方方向に存在する物体を従来技術よりも精度良く検出できる。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態に係るレーダシステム１の故障判定システムの構成要素を示すブロック図である。図１において、レーダシステム１の故障判定システムは、レーダシステム１と、故障判定部２と、表示部３とを備えて構成される。レーダシステム１は、車両前方の左右両端部に取り付けられるレーダ装置１Ａ、１Ｂと、送信ビーム形成制御部１０とを備えて構成される。レーダ装置１Ａ，１Ｂは、例えば矩形波もしくは三角波によって周波数変調した電磁波（この電磁波は連続波である）の送信信号を送信し、受信アンテナ１５Ａ（後述する）を介して入力される反射波に含まれる受信信号を受信する。また、各レーダ装置１Ａ及び１Ｂは、受信された受信信号に基づいて物体を検出すると、所定の位置において物体が存在することを示す物体検出信号ＤＳＡ及びＤＳＢを発生して故障判定部２に出力する。ここで、レーダ装置１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、車両の正面方向を中心にビームを水平面上で走査しながら放射して車両前方方向に存在する物体を検出する。
【００１４】
なお、本開示において「正面方向」とは、レーダ装置１Ａの第１の送信アンテナとレーダ装置１Ｂの第２の送信アンテナとを結ぶ線分の中点から、第１の送信アンテナからのビームの放射範囲と第２の送信アンテナからのビームの放射範囲とが重なりうる所定の領域まで延びる方向を意味する。「正面方向」とは、例えば、第１の送信アンテナと第２の送信アンテナとを含む仮想的な平面に対して略垂直な方向であってもよい。本開示における「車両の正面方向」とは、例えば、車両の進行方向だけではなく、車両の進行方向に対して、鉛直方向に所定の鋭角で傾斜した方向をも含む。なお、本開示のレーダシステムが車両に搭載される場合、レーダシステムにおける正面方向は、車両の正面方向に一致していなくてもよい。レーダシステムにおける正面方向は、車両の正面方向、背面方向、側方向、又はそれらの中間の方向であってもよい。
【００１５】
故障判定部２は、レーダ装置１Ａ又は１Ｂから入力される物体検出信号ＤＳＡ又はＤＳＢに基づいて、レーダ装置１Ｂ又は１Ａの故障を検出してレーダ装置１Ｂ又は１Ａの故障情報を生成して表示部３に出力する。すなわち、故障判定部２は、所定の位置に物体を置いたときにそれぞれのレーダ装置１Ａ，１Ｂにより当該物体が検出されるか否かを判定し、その判定結果に基づいてレーダ装置１Ａ又は１Ｂが故障しているか否かを判定する。表示部３は、故障判定部２からレーダ装置１Ａ又は１Ｂの故障情報を入力すると、当該入力される故障情報を表示する。
【００１６】
図２は、図１のレーダ装置１Ａ（又は１Ｂ）の構成要素を示すブロック図である。図２のレーダ装置１Ａは、符号生成部１１と、送信ベースバンド処理部１２と、ビーム形成部１３と、送信ＲＦ部１４と、送信アンテナであるフェーズドアレイアンテナ１４Ａと、受信アンテナ１５Ａと、受信ＲＦ部１５と、受信ベースバンド処理部１６と、到来方向角度推定部１７と、物体検出部１８とを備える。レーダ装置１Ｂも、符号生成部１１と、送信ベースバンド処理部１２と、ビーム形成部１３と、送信ＲＦ部１４と、送信アンテナであるフェーズドアレイアンテナ１４Ａと、受信アンテナ１５Ａと、受信ＲＦ部１５と、受信ベースバンド処理部１６と、到来方向角度推定部１７と、物体検出部１８とを備える。以下、本開示をより理解するために、レーダ装置１Ａの各構成要素を「第１の」構成要素とし、レーダ装置１Ｂの各構成要素を「第２の」構成要素として説明する場合がある。
【００１７】
フェーズドアレイアンテナ１４Ａは、複数のアンテナ素子と各アンテナ素子に対応する複数の位相器から構成され、車両の正面方向からのビームの放射角を走査しながら車両前方方向に存在する物体を検出するための送信信号を送信する。ここで、車両の前後方向の車軸を基準として、放射方向と車軸とのなす角度を放射角として表す。ビームの放射方向とは、ビームの中心軸の方向である。ビームは中心軸を中心に広がる。ビームが放射される範囲をビームの放射範囲と呼ぶ。
【００１８】
送信ビーム形成制御部１０は、フェーズドアレイアンテナ１４Ａの指向性を制御するビーム制御信号ＢＣＳを生成しビーム形成部１３に送信する。送信ビーム形成制御部１０は、ベースバンド信号に所定の符号化処理を施すための例えばＰＡＭ（パルス振幅変調）信号などの変調信号を生成するように制御する符号生成信号ＣＧＳを生成して符号生成部１１に送信する。符号生成部１１は、符号生成信号ＣＧＳに基づいて、変調信号を生成して送信ベースバンド処理部１２に送信する。
【００１９】
送信ベースバンド処理部１２は、変調信号に基づいて符号化処理されたベースバンド信号を送信信号としてビーム形成部１３に送信する。ビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、フェーズドアレイアンテナ１４Ａから放射される送信信号を所定の放射角の方向に放射するようにフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。ここで、第１のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、車両の正面方向を中心として左から右に向かって所定の単位角度刻みで走査する第１のビームと、車両の正面方向を中心として右から左に向かって所定の単位角度刻みで走査する第２のビームとを交互に切り替えて第１の送信信号を所定の放射角の方向に送信するように第１のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。
【００２０】
また、第２のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、車両の正面方向を中心として右から左に向かって所定の単位角度刻みで走査する第３のビームと、車両の正面方向を中心として左から右に向かって所定の単位角度刻みで走査する第４のビームとを交互に切り替えて第２の送信信号の位相と第１の送信信号の位相とが逆相となるように第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。すなわち、第２の送信信号を送信するビームを振る位相と第１の送信信号を送信するビームを振る位相とが逆相となる。
【００２１】
送信ＲＦ部は、送信信号をアップコンバートしてキャリア周波数帯域の高周波信号に変換してフェーズドアレイアンテナ１４Ａに送信する。
【００２２】
受信アンテナ１５Ａは、物体に反射された高周波信号（すなわち、反射波）を受信する。受信ＲＦ部１５は、高周波信号をダウンコンバートして低周波信号に変換して受信信号として受信ベースバンド処理部１６に出力する。受信ベースバンド処理部１６は、送信信号の一部と受信信号とを乗算して乗算結果の信号を生成する。また、受信ベースバンド処理部１６は、乗算結果の信号に対して低域通過フィルタリングなどの信号処理を施してベースバンド信号に復調して、復調されたベースバンド信号と送信信号との時間的な相関をとって到来方向角度推定部１７に出力する。この時間的な相関の度合いは、例えば、レーダ装置１Ａ又は１Ｂから物体までの距離を反映している。
【００２３】
到来方向角度推定部１７は、入力されたベースバンド信号及びビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、ビーム制御信号ＢＣＳに含まれるデータが示すビームの放射角を物体が存在する方位角として推定してそのデータを物体検出部１８に出力する。第１及び第２の物体検出部１８は、それぞれ、方位角データを受信すると、その方位角において物体が存在することを示す物体検出信号ＤＳＡ又はＤＳＢを生成して出力する。言い換えると、第１及び第２の物体検出部１８は、それぞれ、方位角及び距離のデータに基づいて物体が存在する位置を検出し、物体が存在する位置の情報を含むＤＳＡ又はＤＳＢを生成して出力する。
【００２４】
以上のように構成されたレーダ故障判定システムの動作について以下に説明する。
【００２５】
図３は、図１のレーダ装置１Ａ，１Ｂの動作を説明するための模式図である。図３において、レーダ装置１Ａは車両の左前方部に取り付けられ、レーダ装置１Ｂは車両の右前方部に取り付けられる。ここで、レーダ装置１Ａのフェーズドアレイアンテナ１４Ａから送信される送信信号を第１の送信信号とし、レーダ装置１Ｂのフェーズドアレイアンテナ１４Ａから送信される送信信号を第２の送信信号とする。
【００２６】
第１のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、所定の負の第１の最大放射角（放射角θ＝−θ５）から所定の正の第１の最大放射角（放射角θ＝θ５）までの範囲において、負の第１の最大放射角（放射角θ＝−θ５）から所定の単位角度φ刻みで車両の正面方向を中心として左から右へと走査する第１のビームと、所定の負の第２の最大放射角（放射角θ＝−θ４）から所定の正の第２の最大放射角（放射角θ＝θ４）までの範囲において、正の第２の最大放射角（放射角θ＝θ４）から単位角度φ（φは正の実数）刻みで車両の正面方向を中心として右から左へと走査する第２のビームとを交互に切り替えて第１の送信信号を送信するように第１のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。ここで、車両の正面方向を中心として最も左にビームを振ったときのビームの放射角を負の最大放射角とし、車両の正面方向を中心として最も右にビームを振ったときのビームの放射角を正の最大放射角とする（以下、同様である。）。
【００２７】
詳細には、第１のビーム形成部１３は、ビームＬ１（放射角θ＝−θ５），Ｌ１０（放射角θ＝θ４），Ｌ３（放射角θ＝−θ３），Ｌ８（放射角θ＝θ２），Ｌ５（放射角θ＝−θ１），Ｌ６（放射角θ＝０），Ｌ７（放射角θ＝θ１），Ｌ４（放射角θ＝−θ２），Ｌ９（放射角θ＝θ３），Ｌ２（放射角θ＝−θ４），Ｌ１１（放射角θ＝θ５）の順番にビームを振るように第１のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。ここで、θ１からθ５は正の実数である。例えば、第１のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、放射角−７５度から放射角７５度までの範囲において、放射角−７５度から１５度刻みで車両の正面方向を中心として左から右へと走査する第１のビームと、放射角−６０度から６０度の範囲において、放射角６０度から１５度刻みで車両の正面方向を中心として右から左へと走査する第２のビームとを交互に切り替えて第１の送信信号を送信するように第１のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。
【００２８】
第２のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、第２の送信信号の位相と第１の送信信号の位相とが逆相となるように第２の送信信号を送信するように第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。すなわち、第２のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、負の第１の最大放射角（放射角θ＝−θ５）から正の第１の最大放射角（放射角θ＝θ５）までの範囲において、正の第１の最大放射角（放射角θ＝θ５）から単位角度φ刻みで車両の正面方向を中心として右から左へと走査する第３のビームと、負の第２の最大放射角（放射角θ＝−θ４）から正の第２の最大放射角（放射角θ＝θ４）までの範囲において、負の第２の最大放射角（放射角θ＝−θ４）から単位角度φ刻みで車両の正面方向を中心として左から右へと走査する第４のビームとを交互に切り替えて第２の送信信号を送信するように第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。
【００２９】
詳細には、第２のビーム形成部１３は、ビームＲ１（放射角θ＝θ５），Ｒ１０（放射角θ＝−θ４），Ｒ３（放射角θ＝θ３），Ｒ８（放射角θ＝−θ２），Ｒ５（放射角θ＝θ１），Ｒ６（放射角θ＝０），Ｒ７（放射角θ＝−θ１），Ｒ４（放射角θ＝θ２），Ｒ９（放射角θ＝−θ３），Ｒ２（放射角θ＝θ４），Ｒ１１（放射角θ＝−θ５）の順番にビームを振るように第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。例えば、第２のビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、放射角−７５度から放射角７５度までの範囲において、放射角７５度から１５度刻みで車両の正面方向を中心として右から左へと走査する第３のビームと、放射角−６０度から６０度の範囲において、放射角−６０度から１５度刻みで車両の正面方向を中心として左から右へと走査する第４のビームとを交互に切り替えて第２の送信信号を送信するように第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａを制御する。
【００３０】
図４は、図１の故障判定部２の動作を説明するための模式図である。図４では、時刻ｔ１から時刻ｔ７までの間に車両の前方に物体を配置した場合での故障判定部２の動作を説明する。
【００３１】
図４において、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、ビームＬ１，Ｒ１が走査され、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、ビームＬ１０，Ｒ１０が走査され、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、ビームＬ３，Ｒ３が走査される。以下同様である。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ７までの間において、レーダ装置１Ａからのビームとレーダ装置１Ｂからのビームとが重複するタイミングは、時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ６〜ｔ７の３回となる。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間ではビームＬ１０の放射範囲とビームＲ１０の放射範囲とが重複し、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間ではビームＬ８の放射範囲とビームＲ８の放射範囲とが重複し、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間ではビームＬ７の放射範囲とビームＲ７の放射範囲とが重複する。換言すれば、時刻ｔ０〜ｔ５において、ビームの放射範囲が互いに重ならない放射角の組合せ（Ｌ側−θ５及びＲ側θ５、Ｌ側−θ３及びＲ側θ３、Ｌ側−θ１及びＲ側θ１）と、ビームの放射範囲が互いに重なるビームの放射角の組合せ（Ｌ側θ４及びＲ側−θ４、Ｌ側θ２及びＲ側−θ２）とが交互に切り換えられる。
【００３２】
なお、２つのレーダ装置１Ａ，１Ｂにおいて、相関のある符号を用いてもよい。この構成とすることにより、２つのビームが重複する範囲内で物体を検出する場合には、２つのビームは同一の物体に対して同相合成で反射されるので反射強度が増強されて物体を検出する感度を大きくすることが可能となる。図４の例において、本実施形態のレーダ装置１Ａ，１Ｂは、３回のタイミングで、２つのビームが重複する範囲内に存在する物体を第１及び第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａによって検出することができる。これに対して、従来のように、一方のアンテナのビームを左から右へ単純に順次走査し（例えば、Ｌ側のビームがＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７・・・の順で移動する）、他方のアンテナのビームを右から左に単純に順次走査する（例えば、Ｒ側のビームがＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７・・・の順で移動する）場合には、２つのビームが重複する範囲内に存在する物体を２つのアンテナによって検出するタイミングが１回（例えば、Ｌ側のビームＬ７、Ｒ側のビームＲ７の場合）となる。従って、本実施形態のレーダ装置１Ａ，１Ｂによれば、複数のビームが重複する範囲内に存在する物体を複数のアンテナで検出できないタイミングが続く期間を従来技術に比較すると減少させることができるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。
【００３３】
故障判定部２は、レーダ装置１Ａからの物体検出信号ＤＳＡ又はレーダ装置１Ｂからの物体検出信号ＤＳＢに基づいて、レーダ装置１Ａ，１Ｂの故障を検出する。すなわち、２つのビームが重複する範囲内の所定の位置に物体が存在する場合、故障判定部２は、物体検出信号ＤＳＡに基づいて、レーダ装置１Ａでの方位角θ４，θ２及びθ１に物体が存在することを認識する。また、故障判定部２は、物体検出信号ＤＳＢに基づいて、レーダ装置１Ｂでの方位角−θ４，−θ２及び−θ１に物体が存在することを認識する。ここで、レーダ装置１Ａ及び１Ｂにより所定の位置に物体が検出されれば、レーダ装置１Ａ及びレーダ装置１Ｂが故障していないと判定する。これに対して、レーダ装置１Ａ又は１Ｂの何れか一方のみにより所定の位置に物体が検出されなければ、レーダ装置１Ａもしくはレーダ装置１Ｂが故障していると判定する。さらに、故障判定部２は、物体検出信号ＤＳＡに基づいて、レーダ装置１Ａにおける方位角θ４，θ２及びθ１に物体が所定の位置に存在することを認識し、レーダ装置１Ｂにより物体が所定の位置に存在することを認識しなければ、レーダ装置１Ｂが故障していると判定する。また、故障判定部２は、物体検出信号ＤＳＢに基づいて、レーダ装置１Ｂにおける方位角−θ４，−θ２及び−θ１に物体が存在することを認識し、レーダ装置１Ａにより物体が所定の位置に存在することを認識しなければ、レーダ装置１Ａが故障していると判定する。
【００３４】
以上の実施形態に係るレーダ装置によれば、車両前方方向に存在する物体を複数のアンテナによって検出できないタイミングが続く期間を従来技術に比較すると減少させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。また、車両の右前方と左前方とにおける複数のアンテナによって物体を同時に検出できない状態が続く期間を減少させることができるので、より精度良く故障を判定することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態に係るレーダ装置１Ａ，１Ｂにおいて、相互に相関のある符号を用いてもよい。この構成とすることにより、２つのビームが重複する範囲内で物体を検出する場合には、２つのビームは同一の物体に対して同相合成で反射されるので反射強度が増強される。この場合においても、本実施形態と同様の動作及び効果を得ることができる。さらに、上述した実施形態に比較すると、２つのビームが重複する範囲内で物体を検出する感度が大きくなる。
【００３６】
また、本実施形態に係るレーダ装置１Ａ，１Ｂにおいて、相互に相関のない符号を用いて符号化処理が行われてもよく、自己に相関のない符号により符号化処理された信号を受信した場合において、自己に相関のない符号により符号化処理された信号であることを解読し、当該信号に基づいて、物体を検出するようにしてもよい。この場合においても、本実施形態と同様の動作及び効果を得ることができる。さらに、上述した実施形態に比較すると、２つのビームが重複する範囲外においても物体を検出することが可能となる。
【００３７】
変形例１．
図５は、本開示の実施形態の変形例１に係るレーダ装置１Ａ，１Ｂの動作を説明するための模式図である。図５のレーダ装置１Ａ，１Ｂは、図３のレーダ装置１Ａ、１Ｂに比較すると、車両前方の左右両端部にそれぞれ取り付けられる各レーダ装置１Ａ，１Ｂの代わりに、車両前方の左端及び中央部に各レーダ装置１Ａ，１Ｂを取り付け、さらに車両前方の右端にレーダ装置１Ａを取り付けたことが相違する。本開示の実施形態の変形例１に係るレーダ装置１Ａ，１Ｂは、上述した実施形態に係るレーダ装置１Ａ，１Ｂと同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
変形例２．
上述した実施形態及び変形例１では、レーダ故障判定システムがレーダシステム１を備える。しかし、レーダシステム１が故障判定部２を備え、レーダシステム１が自らの故障を判定してもよい。また、上述した実施形態及び変形例１では、レーダシステム１は車両に搭載され、レーダ装置１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、車両の正面方向を中心にビームの放射角を変えて、車両の正面方向に位置する領域をスキャンする。しかし、レーダシステム１は車両に搭載されず、他の場所に配置されていてもよい。例えば、レーダシステム１が交差点に配置され、レーダ装置１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、交差点の予め定められた領域をスキャンしてもよい。
【００３９】
また、レーダシステム１は、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射角の組合せを切り換える順序を示すデータを記憶する記憶装置（例えば、半導体メモリ）を更に備えていてもよい。この順序は、乱数に基づいて定められていてもよい。なお、本開示で「乱数」は乱数および擬似乱数を含む。また、この順序は、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射範囲が互いに重なる放射角の組合せが発生する確率が一定の値となるように定められてもよい。すなわち、この順序は、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射範囲が互いに重なる放射角の組合せと、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射範囲が互いに重ならない放射角の組合せとの比が予め定められた値になるように定められてもよい。この比の値は、例えば、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射範囲が互いにオーバーラップする領域（例えば、図３で一方のフェーズドアレイアンテナ１４Ａからのビームの放射可能範囲を示す斜線のうち、他方のフェーズドアレイアンテナ１４Ａからのビームの放射可能範囲を示す斜線と重なった領域）とオーバーラップしない領域との比の値と同じである。更に、放射範囲が互いに重なる放射角の組合せと放射範囲が互いに重ならない放射角の組合せとが交互になる順序としてもよい。
【００４０】
送信ビーム形成制御部１０は、記憶装置に記憶されたデータが示す順序に従ってビーム制御信号ＢＣＳを生成し、レーダ装置１Ａ及び１Ｂに出力する。レーダ装置１Ａ及び１Ｂのビーム形成部１３は、ビーム制御信号ＢＣＳに基づいて、上述した順序でビームの放射角を切り換える。例えば、Ｌ側がＬ１、Ｌ８、Ｌ２、Ｌ１１、Ｌ５、Ｌ１０、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ３の順でビームを切り替え、Ｒ側がＲ１、Ｒ８、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ５、Ｒ１０、Ｒ６、Ｒ９、Ｒ４、Ｒ７、Ｒ３の順でビームを切り換えてもよい。このように、乱数に基づく順序でスキャンを行うことにより、上述した実施形態と同様に、複数のアンテナによって物体を同時に検出できない状態が続く期間を減少させることができる。
【００４１】
また、レーダシステム１は、乱数を発生させる乱数発生器を更に備えていてもよい。この場合、送信ビーム形成制御部１０は、乱数発生器で発生した乱数に基づいて、レーダ装置１Ａ及び１Ｂからのビームの放射角の組合せを切り換える順序を決定し、その順序を示すデータを記憶装置に格納してもよい。或いは、ビームの放射角の組合せを切り換える場合に、毎回、乱数発生器が乱数を発生させてもよい。この場合、送信ビーム形成制御部１０は、この乱数に基づいて、次の放射角の組合せを決定し、その組合せを示すビーム制御信号ＢＣＳを出力してもよい。
【００４２】
更に、実施形態又は変形例１において、第１のビームに代えて、左から中央に向かって所定の単位角度刻みで走査する第５のビーム（例えば、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の順で切り替わるビーム）を用い、第２のビームに代えて、中央から右に向かって所定の単位角度刻みで走査する第６のビーム（例えば、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１の順で切り替わるビーム）を用い、第３のビームに代えて、右から中央に向かって所定の単位角度刻みで走査する第７のビーム（例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の順で切り替わるビーム）を用い、第４のビームに代えて、中央から左に向かって所定の単位角度刻みで走査する第８のビーム（例えば、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１の順で切り替わるビーム）を用いてもよい。
【００４３】
或いは、実施形態又は変形例１において、第１のビームに代えて、右から中央に向かって所定の単位角度刻みで走査する第９のビームを用い、第２のビームに代えて、中央から左に向かって所定の単位角度刻みで走査する第１０のビームを用い、第３のビームに代えて、左から中央に向かって所定の単位角度刻みで走査する第１１のビームを用い、第４のビームに代えて、中央から右に向かって所定の単位角度刻みで走査する第１２のビームを用いてもよい。この様にしても、第１及び第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａのビームの放射範囲が互いに重なる放射角の組合せと、上記第１及び第２のフェーズドアレイアンテナ１４Ａのビームの放射範囲が互いに重ならない放射角の組合せとを交互に切り換えることができる。
【００４４】
変形例３．
実施形態、変形例１及び変形例２では、第１のレーダ装置１Ａのフェーズドアレイアンテナ１４Ａからのビームと第２のレーダ装置１Ｂのフェーズドアレイアンテナ１４Ａからのビームとが逆相となるように振って走査を行った。しかし、これらのビームの走査は逆相でなくてもよい。例えば、Ｌ側のビームＬ１とＲ側のビームＲ２の組合せのようにずれがあってもよい。また、例えば、Ｌ側のビームＬ１とＲ側のビームＲ２の組合せの次にＬ側のビームＬ８とＲ側のビームＲ１の組合せに切り替わる、というように、そのずれが一定でなくてもよい。
【００４５】
変形例４．
例えば、Ｌ側のビーム(例えばビームＬ１)が所定の放射角に放射されてから、次にビーム（例えばビームＬ１）がこれと同一の放射角に放射されるまでを１サイクルとする。このとき、Ｌ側のビームの放射範囲とＲ側のビームの放射範囲とが、１サイクル中で複数回、例えば３回以上のタイミングで重なってもよい。ここで、タイミングの回数とは、Ｌ側のビームの放射範囲とＲ側のビームの放射範囲とが時間的に連続して重なった回数に相当する。例えば、Ｌ側のビームとＲ側のビームとの組合せが、ビームＬ１とビームＲ１の組合せ、ビームＬ９とビームＲ９の組合せ、ビームＬ８とビームＲ８の組合せ及びビームＬ１とビームＲ１の組合せの順で切り替わった場合、Ｌ側のビームとＲ側のビームとが重なったタイミングはビームＬ９とビームＲ９の組合せ及びビームＬ８とビームＲ８の組合せを含む１回である。上述した実施形態および変形例１〜４のうち２つ以上を適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
本開示において、図１及び２に示された機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む一つ又は複数の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩやＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（ｖｅｒｙ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、若しくはＵＬＳＩ（ｕｌｔｒａ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものであってもよい。  ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ  （ＦＰＧＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅも同じ目的で使うことができる。
【００４７】
さらに、図１及び２に示された機能ブロックの全部又は一部の機能又は処理は、ソフトウエアによって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実行された場合に、ソフトウエアはソフトウエア内の特定の機能を処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と周辺のデバイスに実行させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていても良い。
【００４８】
以上説明したように、第１の態様に係るレーダシステムは、
車両の正面方向を中心にビームを走査して車両の前方の物体を検出する第１及び第２のレーダ装置を備えるレーダシステムであって、
上記レーダシステムは、
上記第１の送信アンテナ及び上記第２の送信アンテナの指向性を制御するビーム制御信号を生成する送信ビーム形成制御部を備え、
上記第１のレーダ装置は、
上記車両の前方の物体を検出する第１の送信信号を上記車両の正面方向からのビームの放射角を走査しながら送信する第１の送信アンテナと、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記車両の正面方向を中心として左から右に向かって走査する第１のビームと、上記車両の正面方向を中心として右から左に向かって走査する第２のビームとを交互に切り替えて上記第１の送信信号を所定の放射角の方向に送信するように上記第１の送信アンテナを制御する第１のビーム形成部とを備え、
上記第２のレーダ装置は、
上記車両の前方の物体を検出する第２の送信信号を上記車両の正面方向からのビームの放射角を走査しながら送信する第２の送信アンテナと、
上記ビーム制御信号に基づいて、上記第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する第２のビーム形成部とを備える。
【００４９】
第１の態様に係るレーダシステムによれば、車両前方方向に存在する物体を検出するタイミングを従来技術に比較すると増加させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。また、車両の右前方と左前方とにおける物体を同時に検出できる確率を増加させることができるので、より精度良く故障を判定することが可能となる。
【００５０】
第２の態様に係るレーダシステムは、第１の態様に係るレーダシステムにおいて、
上記第２のビーム形成部は、上記ビーム制御信号に基づいて、上記車両の正面方向を中心として右から左に向かって走査する第３のビームと、上記車両の正面方向を中心として左から右に向かって走査する第４のビームとを交互に切り替えて上記第２の送信信号の位相と上記第１の送信信号の位相とが逆相となるように上記第２の送信アンテナを制御する。
【００５１】
第２の態様に係るレーダシステムによれば、車両前方方向に存在する物体を検出するタイミングを従来技術に比較すると増加させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。
【００５２】
第３の態様に係るレーダシステムは、第２の態様に係るレーダシステムにおいて、
上記第１のビーム形成部は、所定の負の第１の最大放射角から所定の正の第１の最大放射角までの範囲において、上記負の第１の最大放射角から所定の単位角度刻みで上記第１のビームを上記車両の正面方向を中心として左から右へと走査し、所定の負の第２の最大放射角から所定の正の第２の最大放射角までの範囲において、上記正の第２の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第２のビームを上記車両の正面方向を中心として右から左へと走査するように上記第１の送信アンテナを制御し、
上記第２のビーム形成部は、上記負の第１の最大放射角から上記正の第１の最大放射角までの範囲において、上記正の第１の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第３のビームを上記車両の正面方向を中心として右から左へと走査し、上記負の第２の最大放射角から上記正の第２の最大放射角までの範囲において、上記負の第２の最大放射角から上記単位角度刻みで上記第４のビームを上記車両の正面方向を中心として左から右へと走査するように上記第２の送信アンテナを制御する。
【００５３】
第３の態様に係るレーダシステムによれば、車両前方方向に存在する物体を検出するタイミングを従来技術に比較すると増加させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。
【００５４】
第４の態様に係るレーダシステムは、第１〜第３の態様に係るレーダシステムにおいて、
上記第１のレーダ装置は、
上記第１の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第１の受信信号として受信する第１の受信アンテナと、
上記第１の受信信号と上記第１の送信信号とを乗算して乗算結果の信号を生成し、当該生成された乗算結果の信号に基づいて、第１のベースバンド信号に復調する第１の受信ベースバンド処理部と、
上記第１のベースバンド信号及び上記ビーム制御信号に基づいて、ビームの放射角のデータを上記物体が存在する第１の方位角として推定する第１の到来方向角度推定部とを備え、
上記第２のレーダ装置は、
上記第２の送信信号が上記物体で反射されたときの反射波を第２の受信信号として受信する第２の受信アンテナと、
上記第２の受信信号と上記第２の送信信号とを乗算して乗算結果の信号を生成し、当該生成された乗算結果の信号に基づいて、第２のベースバンド信号に復調する第２の受信ベースバンド処理部と、
上記第２のベースバンド信号及び上記ビーム制御信号に基づいて、ビームの放射角のデータを上記物体が存在する第２の方位角として推定する第２の到来方向角度推定部とを備える。
【００５５】
第４の態様に係るレーダシステムによれば、車両前方方向に存在する物体を検出するタイミングを従来技術に比較すると増加させることが可能となるので、従来技術に比較すると高精度で物体を検出することができる。
【００５６】
第５の態様に係る故障判定システムは、第４の態様に係るレーダシステムの故障を判定する故障判定システムであって、
上記第１の方位角データ及び上記第２の方位角データに基づいて、上記物体の位置が検出されないときは、上記レーダシステムが故障していると判定する故障判定部を備える。
【００５７】
第５の態様に係る故障判定システムによれば、レーダシステムの故障を精度良く検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上詳述したように、本開示に係るレーダ装置によれば、物体を検出することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…レーダシステム、
１Ａ，１Ｂ…レーダ装置、
２…故障判定部、
３…表示部、
１０…送信ビーム形成制御部、
１１…符号生成部、
１２…送信ベースバンド処理部、
１３…ビーム形成部、
１４…送信ＲＦ部、
１４Ａ…フェーズドアレイアンテナ、
１５…受信ＲＦ部、
１５Ａ…受信アンテナ、
１６…受信ベースバンド処理部、
１７…到来方向角度推定部、
１８…物体検出部。
【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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