JPH08334557A - 車載用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠距離の障害物の方向を精度良く探知すると
ともに、近距離の障害物を確実に探知できる車載用レー
ダ装置を提供する。 【構成】 複数のアンテナ素子２ａ〜２ｑからなり隣接
するアンテナ素子の指向方向が少しずつ異なるよう配設
されたアンテナ素子群２を備える。各アンテナ素子２ａ
〜２ｑと送受信部４との間にスイッチ３ａ〜３ｂを介設
する。遠距離探知時には隣接する複数のアンテナ素子を
用いてアンテナのビーム幅の狭めた送受信を行なうこと
で、方位分解能を向上させる。近距離探知時には遠距離
探知時よりも少数のアンテナ素子を用いてアンテナのビ
ーム幅を広げた送受信を行なうことで、障害物の探知漏
れをなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のアンテナ素子
を備えた車載用レーダ装置に係り、特に送受信に用いる
アンテナ素子またはアンテナ素子群を切替えてアンテナ
のビーム方向ならびにビーム幅を可変することで、障害
物の方向と距離を探知するようにした車載用レーダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のアンテナ素子で構成されたアレイ
アンテナを用い、アンテナ素子の接続・切離しを行なう
ことによってアンテナの総合的なビーム幅を可変するよ
うにした車載用レーダシステムが、特開平２−２８７１
８１号公報で提案されている。

【０００３】複数のアンテナ素子と複数の位相器とから
なるフェーズドアレイアンテナを用い、位相器の位相量
を切替えることで、車両の進行方向へフェーズドアレイ
アンテナのビーム方向を切替えるようにした車載用レー
ダシステムが、特開平２−２８７１８０号公報で提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平２−２８７１８
１号公報で提案された車載用レーダシステムは、障害物
までの距離に応じてビーム幅を切替えることで、適当な
ビーム幅の状態で障害物を検出できる。しかしながら、
アンテナのビーム方向を変えることはできないので、障
害物が車両前方の左側にあるのか右側にあるのか等の障
害物の方向を検出することはできない。

【０００５】特開平２−２８７１８０号公報で提案され
た車載用レーダシステムは、アンテナのビーム方向を切
替えることができるので、障害物の方向を検出すること
が可能になるが、ビーム方向を切替えるためには位相器
が必要であり、構成が複雑になる。

【０００６】近距離の障害物からの反射信号のレベルは
大きく、遠距離の障害物からの反射信号のレベルは小さ
いため、受信器には広いダイナミックレンジが要求され
る。また、近距離に電波反射率の大きい大型車両等があ
ると、受信器が過大入力となり検出精度が低下すること
がある。このため、受信器のダイナミックレンジを有効
に活用し、精度の高い検出を行なえるようにすることが
望まれる。

【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、位相器等を用いずに簡易な構成でアン
テナビームの方向を可変し、さらにアンテナビームの幅
を可変することで、遠距離の障害物の方向を精度良く探
知でき、さらに近距離の障害物を確実に探知できるよう
にした車載用レーダ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る車載用レーダ装置は、複数のアンテナ素
子からなり隣接するアンテナ素子の指向方向が少しずつ
異なるよう配設されたアンテナ素子群を備え、前記複数
のアンテナ素子の中から送受信に使用する１以上のアン
テナ素子を選択切替することで探知方向を切替えるとと
もに、遠距離探知時には隣接する複数のアンテナ素子を
用いてアンテナのビーム幅の狭めた送受信を行ない、近
距離探知時には遠距離探知時よりも少数のアンテナ素子
を用いてアンテナのビーム幅を広げた送受信を行なうよ
うにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】遠距離探知時は、隣接する複数のアンテナ素子
を用いることで、ビーム幅の狭い送受信が行なえる。ビ
ーム幅を狭めることで、送信電力が一定であっても遠方
まで探知できる。各アンテナ素子は指向方向が少しずつ
異なっているので、送受信に用いるアンテナ素子を切替
えることで、探知方向を可変できる。よって、どの方向
に障害物が存在するか判定できる。

【００１０】近距離探知時は、送受信に用いるアンテナ
素子数を１個または遠距離探知時よりも少なくするの
で、アンテナのビーム幅は広くなり、所定の方位角度当
りの電力は小さくなる。このため遠距離からの反射波の
レベルはより低くなって検出できなくなるため、検出範
囲は近距離に限定される。ビーム幅は広いので反射物が
小さくても検出漏れとなることが少ない。送受信に用い
るアンテナ素子を切替えて各方向毎に探知することで、
どの方向に障害物が存在するか判定できる。

【００１１】遠距離探知時はアンテナ利得を増加させる
ので、反射信号のレベルが増加する。近距離探知時はア
ンテナ利得を低下させるので、至近距離に反射係数の大
きな物体である場合でも、受信レベルが過大となる度合
を小さくできる。遠距離探知時には受信レベルが増大す
るようアンテナ利得を増加させ、近距離探知時には受信
レベルが過大とならないようアンテナ利得を減少させる
構成であるから、受信系のダイナミックレンジが一定で
あっても、近距離から遠距離まで効率良く探知できる。

【００１２】

【実施例】以下この発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１はこの発明に係る車載用レーダ装置のブ
ロック構成図である。車載用レーダ装置１は、複数のア
ンテナ素子２ａ〜２ｑを備えたアンテナ素子群２と、ビ
ーム方向・ビーム幅切替手段３と、送受信部４と、制御
部５と、表示部６と、運転制御装置７とを備える。

【００１３】アンテナ素子群２は複数のアンテナ素子２
ａ〜２ｑを所定の間隔で車幅方向に配設してなる。各ア
ンテナ素子２ａ〜２ｑは、矩形状のアンテナを複数段直
列に接続したパッチアンテナで構成している。

【００１４】図２は各アンテナ素子の指向方向を示す説
明図である。図２は車両の前側に各アンテナ素子２ａ〜
２ｑを配設した例を示したもので、車幅方向の中央に位
置するアンテナ素子２ｉは車両の前方を指向している。
アンテナ素子２ｉよりも車両進行方向に対して左側に配
設した各アンテナ素子２ａ〜２ｈは、その指向方向を少
しずつ左方向へずらして、アンテナ素子２ｉよりも車両
進行方向に対して右側に配設した各アンテナ素子２ｊ〜
２ｑは、その指向方向を少しずつ右方向へずらしてい
る。

【００１５】図３はアンテナ素子単体のビームパターン
図、図４は複数のアンテナ素子に並列給電した場合の合
成ビームパターン図である。１個のアンテナ素子のビー
ムパターンは、図３に示すようにビーム幅が広く、指向
方向のアンテナゲイン（利得）は小さい。隣接する複数
のアンテナ素子（例えば２ｋ〜２ｌの５個のアンテナ素
子）を同時に使用した場合、それらの合成ビームパター
ンは、図４に示すようにビーム幅が狭く、指向方向のア
ンテナゲインは大きい。

【００１６】図１に示すビーム方向・ビーム幅切替手段
３は、各アンテナ素子２ａ〜２ｑに個別に対応したスイ
ッチ３ａ〜３ｑと、ビーム制御手段３ｚとを備える。ビ
ーム制御手段３ｚは、制御部５から供給される探知方向
・探知距離範囲指令５ａに基づいて１または複数のスイ
ッチ３ａ〜３ｑを導通状態にする。例えば、図２に示す
方向Ｉで遠距離まで探知する指令を受けた場合、ビーム
制御手段３ｚは方向Ｉを指向するアンテナ素子２ｉとそ
れに隣接する例えば左右各２個のアンテナ素子２ｇ，２
ｈ，２ｊ，２ｋの計５個のアンテナ素子を用いて送受信
が可能となるよう、スイッチ３ｇ〜３ｋを導通状態に制
御する。これによって、図５で符号ＰＩで示すようにビ
ーム幅の狭いビームパターンを形成させ、１００メート
ル程度までの遠距離を探知できるようにしている。送受
信に使用するアンテナ素子を切替えることで、ビームパ
ターンの向き、すなわち探知方向を変えることができ
る。

【００１７】例えば方向Ｉで近距離探知用の指令を受け
た場合、ビーム制御手段３ｚは要求された方向に該当す
るアンテナ素子２ｉとその両隣のアンテナ素子２ｈ，２
ｊの３個のアンテナ素子を用いて送受信が可能となるよ
う、スイッチ２ｈ〜２ｊを導通させる。アンテナ素子２
ｉだけで送受信を行なうようにしてもよい。近距離探知
時は送受信に用いるアンテナ素子数を少なくするので、
図６に示すようにビームパターンｐＩのビーム幅は広く
なる。この近距離探知モードでは、例えば２０メートル
程度の近距離を探知できる。送受信に使用するアンテナ
素子を切替えることで、ビームパターンの向きを変える
ことができる。

【００１８】図１に示すように、送受信部４は、ＦＭ−
ＣＷレーダ方式の構成をとっており、電圧制御型高周波
信号発生回路４ａと、電力分配器４ｂと、サーキュレー
タ４ｃと、ミキサ（混合器）４ｄと、掃引手段４ｅとを
備える。掃引手段４ｅは、制御部５から供給される掃引
指令５ｂに基づいて、三角波または鋸歯形状の電圧信号
を出力して、電圧制御型高周波信号発生回路４ａから周
波数変調された高周波信号を発生させる。周波数変調さ
れた高周波信号は、電力分配器４ｂ、サーキュレータ４
ｃ、ならびに、導通状態にされたスイッチ３ｎを介して
アンテナ素子２ｎへ供給され、電波として放射される。
アンテナ素子２ｎで受信された反射波は、スイッチ３
ｎ，サーキュレータ４ｃを介してミキサ４ｄへ供給され
る。ミキサ４ｄは、電力分配器４ｂを介して供給される
送信信号の一部と、サーキュレータ４ｃを介して供給さ
れる受信信号とを混合し、それらの信号のビート信号４
ｆを出力する。

【００１９】制御部５は、探知方向・探知距離範囲指令
５ａを出力して送受信に使用するアンテナ素子を指定し
た後、掃引指令５ｂを出力してＦＭ−ＣＷ信号の送受信
を行なわせ、送受信部４から出力されるビート信号４ｆ
の周波数スペクトルを解析する。これを探知方向ならび
にビーム幅を変化させながら繰り返し、各方向毎に障害
物までの距離データを求めるとともに、探知方向との対
応を付けて距離データの記憶・更新を行なう。

【００２０】制御部５は、求めた距離データに基づいて
障害物の存在や距離を示す画像情報を生成し、これを表
示部６内の画像表示装置６ａへ供給して画像表示を行な
う。また、制御部５は、音声合成装置６ｂを介して障害
物の存在や障害物の方向，距離等の情報を音声で案内さ
せる。

【００２１】また、制御部５はレーダ探知によって得ら
れた車両の周囲状況に基づいて、運転制御装置７を介し
て車両の運転を自動制御したり、安全性を確保するため
にアクセル踏込操作やハンドル操作に反力を与えること
ができる。例えば、先行車までの車間距離が短くなった
場合はブレーキ指令を発生させたり、例えば車両の左前
方に障害物がある場合は左方向へのハンドル操作に対し
て反力を与え、ハンドル操作を重くすることで運転者に
注意を促すようにしてもよい。また、高速道路等でクル
ーズ運転が設定された場合は、先行車間距離のみならず
斜め前方の状況をふまえてスロットル指令を出力し、車
両速度を自動調整することができる。

【００２２】制御部５は、予め設定した順序で探知方向
ならびに探知距離範囲を切替えているが、障害物が探知
された場合はその障害物の方向を頻繁に探知するように
してもよい。また、図示しない車速検出器から供給され
る車速情報に基づいて、高速走行状態にあると判断した
場合は、遠距離探知の比率を増すようにしていもよい。
方向指示器やハンドル操作に基づいて進路変更等を含む
進路情報が供給された場合は、進路変更側の方向の探知
比率を増すようにしてもよい。

【００２３】図７はこの発明に係る他の車載用レーダ装
置のブロック構成図である。この車載用レーダ装置１１
は、各アンテナ素子２ａ〜２ｑのそれぞれに対応してサ
ーキュレータ１２ａ〜１２ｑを設けるとともに、各サー
キュレータ１２ａ〜１２ｑの送信電力入力端子と電圧制
御型高周波信号発生回路４ａとの間、ならびに、各サー
キュレータ１２ａ〜１２ｑの受信出力端子とミキサ４ｂ
との間にビーム方向・ビーム幅切替手段１３を介設した
ものである。ビーム方向・ビーム幅切替手段１３は、送
信用電力増幅器１４ａ〜１４ｑと受信信号増幅器１５ａ
〜１５ｑとを各サーキュレータ１２ａ〜１２ｑ毎に対応
して設けるとともに、受信信号増幅器１５ａ〜１５ｑの
出力を合成する合成回路１６を備える。

【００２４】送信用電力増幅器１４ａ〜１４ｑは、動作
許可信号１７が与えられている間のみ電力増幅機能が動
作する構成としている。送信用電力増幅器１４ａ〜１４
ｑを用いて個々のアンテナ素子に所定の送信電力が供給
される構成としているので、遠距離探知のために送受信
に使用するアンテナ素子数を増やせばアンテナのビーム
利得が大きくなるとともに、送信する電力も増加するの
で、探知距離を長くできる。また、反射信号のレベルも
大きくなる。近距離探知のために使用するアンテナ素子
数を少なくすると、アンテナのビーム利得が小さくなる
とともに、送信する電力も小さくなり、反射信号のレベ
ルも小さくなるので、近距離しか検出できなくなる。至
近距離に反射係数の大きな物体である場合でも、受信レ
ベルが過大となる度合を小さくできる。このように、遠
距離探知時には受信レベルが増大するようアンテナ利得
ならびに送信電力を増加し、近距離探知時には受信レベ
ルが過大とならないようアンテナ利得ならびに送信電力
を減少させるので、受信系のダイナミックレンジが一定
であっても、近距離から遠距離まで効率良く探知でき
る。

【００２５】受信信号増幅器１５ａ〜１５ｑは、動作許
可信号１７が与えられている間のみ増幅機能が動作し、
増幅出力を合成回路１６へ供給するよう構成している。
なお、この受信信号増幅器１５ａ〜１５ｑは増幅機能を
備えずに信号の通過・遮断を切替えるだけでもよい。

【００２６】制御部１７は、動作許可信号１７によって
送受信に使用するアンテナ素子を選択する。例えばアン
テナ素子２ａのみを使用して送受信する際には、送信用
電力増幅器１４ａと受信信号増幅器１５ａとを動作状態
に制御する。アンテナ素子を選択することで探知方向な
らびにビーム幅を設定した後、制御部１７は掃引指令５
ｂを出力してＦＭ変調波を送信させる。なおこの実施例
では、電圧制御型高周波信号発生回路４ａから出力され
たＦＭ変調信号をレベル調節器１８を介してミキサ４ｂ
へ供給している。減衰量可変型のレベル調節器を用い、
送受信に使用するアンテナ数に応じてミキサ４ｂへ供給
するＦＭ変調信号のレベルを可変するようにしてもよ
い。

【００２７】なお、図１および図７ではＦＭ−ＣＷ方式
のレーダ装置を例示したが、振幅変調信号を送信し位相
差から距離を求める方式のレーダやパルス式レーダにも
本発明は適用できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る車載
用レーダ装置は、複数のアンテナ素子からなり隣接する
アンテナ素子の指向方向が少しずつ異なるよう配設され
たアンテナ素子群を備えるとともに、送受信に使用する
アンテナ素子を選択切替することでアンテナビームの方
向とビーム幅を可変し、遠距離探知時には隣接する複数
のアンテナ素子を用いてアンテナのビーム幅の狭めた送
受信を探知方向毎に行ない、近距離探知時には遠距離探
知時よりも少数のアンテナ素子を用いてアンテナのビー
ム幅を広げた送受信を探知方向毎に行なうようにしたの
で、遠距離の障害物の方向を精度良く探知するととも
に、近距離の障害物を確実に探知することができる。

【００２９】遠距離探知時はアンテナ利得を増加させる
ので、反射信号のレベルが増加する。近距離探知時はア
ンテナ利得を低下させるので、至近距離に反射係数の大
きな物体である場合でも、受信レベルが過大となる度合
を小さくできる。遠距離探知時には受信レベルが増大す
るようアンテナ利得を増加させ、近距離探知時には受信
レベルが過大とならないようアンテナ利得を減少させる
構成であるから、受信系のダイナミックレンジが一定で
あっても、近距離から遠距離まで効率良く探知できる。

【００３０】個々のアンテナ素子の指向方向を少しずつ
ずらしておき、送受信に使用する１以上のアンテナ素子
の選択によって、アンテナのビーム方向とビーム幅を可
変する構成であるから、位相器等を用いずにビーム方向
を変化させることができる。よって、レーダ装置の構成
が簡易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車載用レーダ装置のブロック構
成図

【図２】各アンテナ素子の指向方向を示す説明図

【図３】アンテナ素子単体のビームパターン図

【図４】複数のアンテナ素子に並列給電した場合の合成
ビームパターン図

【図５】遠距離探知時の探知範囲と探知方向の説明図

【図６】近距離探知時の探知範囲と探知方向の説明図

【図７】この発明に係る他の車載用レーダ装置のブロッ
ク構成図

【符号の説明】

１，１１ 車載用レーダ装置 ２ アンテナ素子群 ２ａ〜２ｑ アンテナ素子 ３，１３ ビーム方向・ビーム幅切替手段 ４ 送受信部 ５，１７ 制御部 ６ 表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナ素子からなり隣接するア
   ンテナ素子の指向方向が少しずつ異なるよう配設された
   アンテナ素子群を備え、 前記複数のアンテナ素子の中から送受信に使用する１以
   上のアンテナ素子を選択切替することで探知方向を切替
   えるとともに、 遠距離探知時には隣接する複数のアンテナ素子を用いて
   アンテナのビーム幅の狭めた送受信を行ない、近距離探
   知時には遠距離探知時よりも少数のアンテナ素子を用い
   てアンテナのビーム幅を広げた送受信を行なうようにし
   たことを特徴とする車載用レーダ装置。