(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）単一の送信アンテナと、
（ｂ）該単一の送信アンテナに対応して地面からの高さが互いに異なるように設置する２つの受信アンテナとを備え、
（ｃ）該２つの受信アンテナのうち第１の受信アンテナの高さをｈ1 ，第２の受信アンテナの高さをｈ2 としたとき、以下の関係式（１）が成り立つようにアンテナを設置することを特徴とする車載レーダーシステム。
（ｈ1 ／ｈ2 ）×ｍ≠ｎ                      …（１）
ただし、ｍ，ｎは任意の整数
【請求項２】
請求項１記載の車載レーダシステムにおいて、前記２つのアンテナ受信信号の出力に対して最大の出力を持つ信号を選択もしくは合成し、車間距離を計測することを特徴とする車載レーダシステム。
【請求項３】
請求項１記載の車載レーダシステムにおいて、前記２つのアンテナ受信信号の出力に対して、検波を行い、検波レベルが最大となる信号を選択もしくは合成し、車間距離を計測することを特徴とする車載レーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車間距離の計測や障害物の存在を検知する車載レーダに関するものであり、特に、受信アンテナを複数配置することにより、レーダ検出能力を向上させた車載レーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、例えば、文献名「ミリ波技術の手引と展開」ｐｐ．８１−９４に開示されるものがあった。
【０００３】
上記文献には、次に示すレーダ方程式を用いてレーダの性能について記述されている。
【０００４】
Ｐr ＝〔Ｐt ・Ｇ（θ）2 ・λ2 ・σ（φ）〕／〔（４π）3 ・Ｒ4 〕
ここで、
Ｐr は受信電力、Ｐt は送信電力、λは波長、θはアンテナの中心線から目標までの方位角、Ｇ（θ）はθ方向のアンテナ利得、φは目標とレーダを結ぶ線と目標の中心線がなす角度、σ（φ）はφ方向の目標の有効反射断面積、Ｒはレーダと目標との距離である。
【０００５】
また、レーダの構成についても開示されており、車載レーダ装置は送受信共用のアンテナを１つ、あるいは送信アンテナ・受信アンテナを各１つ備えているのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自動車のレーダ断面積分布パターンは、図４に示すように多くの谷間が存在する。送信信号がターゲットのレーダ断面積分布パターンの谷間にあたる部分で反射した場合、反射波の受信電力は小さくなり、ターゲットを検出できなくなることがある。
【０００７】
図４では、水平面のレーダ断面積分布パターンを示しているが、垂直面のレーダ断面積分布パターンも同様に多くの谷間が存在する。
【０００８】
また、車間距離を計測するレーダであるため、無線伝送路には反射体としての路面が必ず想定される。路面反射がある場合、直接波と反射波が干渉を起こす。この場合の車間距離と送信波の減衰量を図５に示す。
【０００９】
図５において、横軸は車間距離（ｍ）、縦軸は受信電力の減衰量（ｄＢ）を示しており、路面は完全鏡面であるとし、送信アンテナ・受信アンテナの路面からの高さを共に０．７ｍ、搬送波をミリ波帯（図では７６ＧＨｚ）とした場合である。
【００１０】
図５に示すように、受信点での受信電力は車間距離によっては大きく減衰する場合がある。このような車間距離に車両がさしかかると車間距離計測が行えないことも考えられる。
【００１１】
これを解決するために、送信電力を大きくする等の対策が考えられるが、ミリ波帯では大電力化が容易ではない。このような問題に対して、上記文献の技術だけでは解決不可能である。
【００１２】
本発明は、上記状況に鑑みて、受信電力の低下による検出誤りのない安定した車間距離の計測をすることができる車載レーダシステムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕単一の送信アンテナと、この単一の送信アンテナに対応して地面からの高さが互いに異なるように設置する２つの受信アンテナとを備え、この２つの受信アンテナのうち第１の受信アンテナの高さをｈ1 ，第２の受信アンテナの高さをｈ2 としたとき、以下の関係式（１）が成り立つようにアンテナを設置することを特徴とする車載レーダーシステム。
【００１４】
（ｈ1 ／ｈ2 ）×ｍ≠ｎ                      …（１）
ただし、ｍ，ｎは任意の整数
〔２〕上記〔１〕記載の車載レーダシステムにおいて、前記２つのアンテナ受信信号の出力に対して最大の出力を持つ信号を選択もしくは合成し、車間距離を計測することを特徴とする。
【００１５】
〔３〕上記〔１〕記載の車載レーダシステムにおいて、前記２つのアンテナ受信信号の出力に対して、検波を行い、検波レベルが最大となる信号を選択もしくは合成し、車間距離を計測することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の車載レーダシステムのアンテナ装置の模式図である。
【００１８】
この図に示すように、送信アンテナ１を中心として、第１の受信アンテナ２、第２の受信アンテナ３を上下に隣接して配置することにより、筐体４が大きくなることを最小限に留めることができる。なお、図１における各アンテナの配置は一例であり、これに限定されるものではなく、送信アンテナは、図２又は図３に示すように、受信アンテナの上方に配置するようにしてもよい。要するに、単一の送信アンテナに対応した位置に２つの受信アンテナが配置されることが肝要であり、そのように構成することにより、後述する本願発明の効果を達成することができる。
【００１９】
図２は本発明の第１実施例を示す車載レーダシステムのブロック図である。
【００２０】
この図に示すように、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号は、高周波変調部１０２に入力される。高周波変調部１０２の出力は送信アンテナ１０１に入力され、送信アンテナ１０１から送信される。
【００２１】
送信アンテナ１０１から送信された信号がターゲットに反射して、第１の受信アンテナ１０４、第２の受信アンテナ１０５で受信される。受信アンテナ１０４，１０５は地面からの高さが異なる。受信アンテナ１０４，１０５で受信された受信信号は、受信レベル検出部１０７，１０８に入力される。
【００２２】
受信レベル検出部１０７，１０８の出力は、受信レベル比較部１０９に入力される。受信レベル比較部１０９の出力は、切替制御部１１０に入力される。切替制御部１１０の出力は、アンテナ切替部１０６に入力され、アンテナ切替部１０６の出力は高周波変調部１１１に入力される。
【００２３】
高周波変調部１１１の出力は、逆拡散部１１２に入力される。逆拡散部１１２には、拡散符号発生部１０３の出力も入力される。逆拡散部１１２の出力は、ピーク検出部１１３に入力され、ピーク検出部１１３の出力は、車間距離計測部１１４に入力される。
【００２４】
以下、本発明の第１実施例の車載レーダシステムの動作について説明する。
【００２５】
図２において、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号は、高周波変調部１０２で変調され、送信アンテナ１０１から送信される。送信された信号は、ターゲットに反射し、第１，第２の受信アンテナ１０４，１０５で受信される。ここで、第１，第２の受信アンテナ１０４，１０５の設置高が異なるため、第１，第２の受信アンテナ１０４，１０５で受信した信号強度は、一般に大きく異なる。
【００２６】
図２において、第１の受信アンテナ１０４の高さをｈ1 ，第２の受信アンテナ１０５の高さをｈ2 としたとき、以下の関係式（１）が成り立つようにアンテナを設置すると、第１の受信アンテナ１０４と第２の受信アンテナ１０５の受信する信号強度は、両方が同時に落ち込むことがなくなる。
【００２７】
（ｈ1 ／ｈ2 ）×ｍ≠ｎ                      …（１）
ただし、ｍ，ｎは任意の整数
受信信号強度が大きく異なる原因は以下に述べる２つが考えられる。
【００２８】
（１）１つは、図４に示したように、ターゲットのレーダ断面積分布パターンに多くの谷間が存在するためであり、谷間に当たる部分で反射した信号の強度は小さくなる。なお、図４における測定の対象物は排気量３０００ＣＣの４ドア・ハードトップである。この図から明らかなように、レーダ断面積の分布パターンに多数の谷間が存在することが分かる。
【００２９】
（２）もう１つは、図５に示したように、路面反射波の干渉により受信電力が落ち込む車間距離が、アンテナ設置高に依存するためである。
【００３０】
受信アンテナ１０４，１０５で受信された受信信号は、それぞれ受信レベル検出部１０７，１０８で受信レベルが検出され、結果を受信レベル比較部１０９に出力する。
【００３１】
受信レベル比較部１０９では、どちらのレベルが大きいか比較し、結果を切替制御部１１０に出力する。切替制御部１１０では受信レベル比較部１０９からの入力に基づきアンテナ切替部１０６の制御を行う。アンテナ切替部１０６は受信アンテナ１０４，１０５に接続されており、切替制御部１１０の制御に基づき、高周波変調部１１１に接続するアンテナを切り替える。
【００３２】
このように受信アンテナ１０４，１０５のうち受信レベルの高い方が、高周波変調部１１１に接続される。高周波変調部１１１では、受信信号から搬送波を除去し、拡散帯域の信号に変換し、逆拡散部１１２に出力する。
【００３３】
逆拡散部１１２では、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号を用いた相関検波が行われる。相関出力はピーク検出部１１３でピークをなす大きな出力値が検出され、この出力値が車間距離計測部１１４に入力される。車間距離計測部１１４では、計測結果を出力する。
【００３４】
上述したようにターゲットのレーダ反射断面積分布パターンにより、あるいはアンテナ受信電力の大きさが車間距離により変化し、もっとも大きな値を持つアンテナが変化するので、受信アンテナ１０４，１０５のいずれかを選べば大きな減衰を伴わない値を選択することができる。大きな減衰を伴わないので、車間距離計測部１１４では、誤検出の少ない車間距離計測が可能となる。
【００３５】
このように、第１実施例によれば、地面からの設置高の異なるアンテナを複数設け、それぞれの受信信号の信号強度が最も大きい信号を選択して車間距離を計測するようにしたので、ターゲットのレーダ断面積分布パターンの谷間にあたる部分で反射した場合に、反射強度が小さくなることへの影響、また、路面反射による干渉が引き起こす受信電力の大きな減衰への影響を緩和することができるので、受信電力の低下による検出誤りのない安定した車間距離の計測が可能となる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００３７】
図３は本発明の第２実施例を示す車載レーダシステムのブロック図である。この実施例では、第１実施例とは受信信号の選択の方法が異なる。なお、第１実施例と同じ部分については、同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００３８】
図３に示すように、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号は、高周波変調部１０２で変調され、送信アンテナ１０１から送信される。送信された信号は、ターゲットに反射し、第１の受信アンテナ２０１、第２の受信アンテナ２１１で受信される。第１，第２の受信アンテナ２０１，２１１は、車両に設置される高さが異なる。
【００３９】
第１，第２の受信アンテナ２０１，２１１はそれぞれ高周波変調部２０２，２１２に接続されており、受信信号が高周波変調部２０２，２１２へ入力される。高周波変調部２０２，２１２の出力は、それぞれ逆拡散部２０３，２１３に入力される。
【００４０】
逆拡散部２０３，２１３には、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号も入力される。逆拡散部２０３，２１３の出力は、ピーク検出部２０５，２１５に入力され、この出力は選択部２０６に入力され、選択部２０６の出力は、車間距離計測部２０７に入力される。車間距離計測部２０７からは計測結果が出力される。
【００４１】
以下、本発明の第２実施例の車載レーダシステムの動作について説明する。
【００４２】
図３において、拡散符号発生部１０３で発生された拡散符号は、高周波変調部１０２で変調され、送信アンテナ１０１から送信される。送信された信号は、ターゲットに反射し、受信アンテナ２０１，２１１で受信され、その受信された信号は、それぞれ高周波変調部２０２，２１２に入力される。
【００４３】
高周波変調部２０２，２１２では、受信信号から搬送波を除去し、拡散帯域の信号に変換し、それぞれ逆拡散部２０３，２１３に出力する。逆拡散部２０３，２１３では、拡散符号発生部２０４で発生された拡散符号を用いた相関検波が行われる。
【００４４】
相関出力はピーク検出部２０５，２１５でピークをなす大きな出力値が検出され、この出力値が選択部２０６に入力される。
【００４５】
上述したようにアンテナ受信電力の大きさが車間距離により変化し、もっとも大きな値を持つアンテナが変化するのでピーク検出部２０５，２１５のいずれかを選べば、大きな減衰を伴わない値を選択することができる。したがって、車間距離計測部２０７では、誤検出の少ない車間距離計測が可能となる。
【００４６】
このように、第２実施例によれば、地面からの設置高の異なるアンテナを複数設け、それぞれの受信信号の検波レベルが最も大きい信号を選択して車間距離を計測するようにしたので、ターゲットのレーダ断面積分布パターンの谷間にあたる部分で反射した場合に、反射強度が小さくなることへの影響、また、路面反射による干渉が引き起こす受信電力の大きな減衰への影響を緩和することができるので、受信電力の低下による検出誤りのない安定した車間距離の計測が可能となる。
【００４７】
なお、第２実施例では、ピーク検出部からの出力のうち最大であるものを選択部２０６で選択するようにしたが、ピーク検出部２０５，２１５からの出力の位相をそろえて合成して出力する構成としてもよい。
【００４８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５０】
地面からの設置高の異なるアンテナを複数設け、それぞれの受信信号の信号強度が最も大きい信号、又はそれぞれの受信信号の検波レベルが最も大きい信号を選択して車間距離を計測するようにしたので、ターゲットのレーダ断面積分布パターンの谷間にあたる部分で反射した場合に、反射強度が小さくなることの影響、また、路面反射による干渉が引き起こす受信電力の大きな減衰の影響を緩和することができるので、受信電力の低下による検出誤りのない安定した車間距離の計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の車載レーダシステムのアンテナ装置の模式図である。
【図２】  本発明の第１実施例を示す車載レーダシステムのブロック図である。
【図３】  本発明の第２実施例を示す車載レーダシステムのブロック図である。
【図４】  自動車のレーダ断面積分布パターンを示す図である。
【図５】  車間距離と送信波の減衰量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１    送信アンテナ
２，１０４，２０１    第１の受信アンテナ
３，１０５，２１１    第２の受信アンテナ
４    筐体
１０２，２０２，２１２    高周波変調部
１０３    拡散符号発生部
１０６    アンテナ切替部
１０７，１０８    受信レベル検出部
１０９    受信レベル比較部
１１０    切替制御部
１１１    高周波変調部
１１２，２０３，２１３    逆拡散部
１１３，２０５，２１５    ピーク検出部
１１４，２０７    車間距離計測部
２０６    選択部
【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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