JP2000065930A - 車両用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 探査信号を連続的に掃引し、サンプリングタ
イミングの調整によって任意の方位における反射体から
の反射信号を検出して距離演算する。 【解決手段】 掃引手段６によって信号送出手段５及び
反射信号受信手段１の向きを所定の２軸方向に掃引し、
この間に、信号送出手段によって光又は電磁波を正弦波
変調した探査信号７を送出し、反射信号受信手段によっ
て探査信号の送出方向からの反射信号８を連続的に受信
し、さらに位相差検出手段14が掃引手段の掃引範囲全体
において、探査信号と反射信号との位相差を連続的に求
める。そして、Ａ／Ｄ変換手段15が位相差検出手段の出
力する位相差信号を、所定のサンプリングタイミング毎
にＡ／Ｄ変換してＤＣオフセット信号を出力し、距離演
算手段３がこのＡ／Ｄ変換手段の出力するＤＣオフセッ
ト信号に基づいて反射物標までの距離を算定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用レーダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用レーダ装置として、図１１
に示す構成のものが知られている。この従来の車両用レ
ーダ装置について説明する。１は反射信号受信部、２は
送出された光信号と反射信号受信部１が受信したその反
射信号との時間差を検出する時間検出部、３は時間検出
部２で検出された時間差結果から前方の反射体までの距
離を算定する距離計測部である。また、４は光信号を送
り出す光信号送出部、５は光信号を送出する方向を可変
する光方向変更部、６は光信号変更部５の光送出方向を
制御する光方向制御部である。そして、７は光方向変更
部５により送出方向が変更される光出力信号であり、８
は前方の反射物標からの反射信号である。

【０００３】図１２は、図１１における光方向変更部５
の詳しい構成を示したものである。光信号送出部４から
送り出されてきた光信号７を、鏡のような反射面９を回
転させることにより、その反射方向により左右、上下方
向を変更しながら前方へ送り出す。そこで、光信号７を
上下左右に２次元的に掃引することにより、前方の反射
物標までの距離、信号の反射強度などを２次元測定す
る。

【０００４】この車両用レーダ装置１０による掃引方法
を図１３に基づいて説明する。最初にＹ１列において光
信号７をＸ方向１〜ｎまで掃引し、次にＹ方向に１ステ
ップ変更し、同様にＹ２列において光信号７をＸ方向１
〜ｎまで掃引する。物標に反射して戻ってくる光反射信
号８が存在する方位、つまり距離が検出される方位にお
いて前方に反射物標があると判断する。このような測定
原理の車両用レーダ装置１０を搭載した車両上から光信
号７を前方に送出し、前方の車両までの距離を測定する
のである。

【０００５】次に、図１４により掃引時の測定方法を説
明する。送出する光信号７は最初、Ｘ１Ｙ１の場所で送
出され、反射体からの反射信号８が受信される。そして
この方位を算出する。次に、光信号７を光方向変更部５
によりＸ２Ｙ１に移動させる。そしてその方位の距離を
算出する。同様にして、光方向変更部５が光信号７をＸ
ｎＹ１まで順次移動させながら、各方位ごとに距離を測
定し、横方向Ｙ１列の距離情報を測定する。次に、Ｙ方
向に１ステップ、Ｘ１Ｙ２に移動し、Ｙ２の１列に対し
て同様に距離測定を行う。

【０００６】同様にして、Ｙ方向に１段ずつずらしなが
らＸ方向にＸ１〜Ｘｎの距離測定を繰り返し、最終的に
Ｙｍの列おいてＸ１〜Ｘｎまで距離測定を行うことによ
って２次元全体の距離測定を行うのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用レーダ装置にあっては、例えば、図１５に示す反
射物標１１が存在していれば、同図（ａ）に示したよう
に＃１，＃２の送出方向が設定されている場合、Ｌ１と
Ｌ２の距離は算出できるが、この間での距離情報は得ら
れない。このため、図１５（ｂ）に示すように、＃３の
方位にも信号が送られるように掃引の移動量を変更しな
くてはならない。このような変更のために掃引の移動ス
テップ数を増加させようとすると、図１６に示すように
１列の測定時間の上限が限られている場合、１つ１つの
ステップ毎の測定時間を短くする必要が出てくる。さら
に、図１１における光方向変更部５の反射面９の移動量
をさらに細かく設定する必要がある。

【０００８】車両用レーダ装置として使用する場合、処
理を行い、車間距離の警報、車両の制御などを行おうと
すると、測定時間には長くても１００ｍｓ以上かけるこ
とは望ましくない。ところが、１画面分すなわち、図１
３におけるＸ方向、Ｙ方向の全面積分の測定を行う場
合、１画面測定時間（１００ｍｓ）をＸ，Ｙ方向の分割
数（ステップ数）で割った時間が１ステップ当たりの測
定時間である。そのため、ステップ数を増やそうとする
と、それぞれの測定時間が減少していくことになる。例
えば、ステップ数を１００００個とをすると、１ステッ
プの測定にかけられる時間は１００ｍｓ／１００００
で、１０μｓ以下の時間に設定する必要がある。また、
測定ステップ数を増加させると、さらに高速で移動させ
る必要が出てくる。

【０００９】このように、従来の車両用レーダ装置にあ
っては、位置測定点毎（つまり、上記でいうステップ
毎）に光信号の送受信から距離の算出までを行っていた
ために、測定点数が制約されるという問題点があった。
特に機械系の微小な移動制御という点で困難を極めるも
のであった。

【００１０】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みてなされたものであって、光又は電磁波信号を連続的
に掃引させながら、サンプリングタイミングを調整する
ことによって任意の方位における反射体からの反射信号
を検出し、距離測定できる車両用レーダ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の車両用
レーダ装置は、光又は電磁波を正弦波変調した探査信号
を送出する信号送出手段と、前記信号送出手段の前記探
査信号の送出方向からの反射信号を受信する反射信号受
信手段と、前記信号送出手段及び反射信号受信手段の向
きを所定の１軸方向に掃引する掃引手段と、前記掃引手
段が掃引した範囲全体において、前記探査信号と前記反
射信号との位相差を連続的に求める位相差検出手段と、
前記位相差検出手段の出力する位相差信号を、所定のサ
ンプリングタイミング毎にＡ／Ｄ変換してＤＣオフセッ
ト信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手
段の出力するＤＣオフセット信号に基づいて反射物標ま
での距離を算定する距離演算手段とを備えたものであ
る。

【００１２】請求項１の発明の車両用レーダ装置では、
掃引手段によって信号送出手段及び反射信号受信手段の
向きを所定の１軸方向に掃引し、この間に、信号送出手
段によって光又は電磁波を正弦波変調した探査信号を送
出し、反射信号受信手段によって探査信号の送出方向か
らの反射信号を連続的に受信し、さらに位相差検出手段
が掃引手段の掃引範囲全体において、探査信号と反射信
号との位相差を連続的に求める。

【００１３】そして、Ａ／Ｄ変換手段が位相差検出手段
の出力する位相差信号を、所定のサンプリングタイミン
グ毎にＡ／Ｄ変換してＤＣオフセット信号を出力し、距
離演算手段がこのＡ／Ｄ変換手段の出力するＤＣオフセ
ット信号に基づいて反射物標までの距離を算定する。

【００１４】これによって、掃引手段の掃引動作は連続
的に行いながら、その掃引範囲においてサンプリングタ
イミングによって設定されたポイント毎の距離測定が行
え、掃引制御を行う機械系の動きには変更を加えること
なく、サンプリングタイミングを適宜に設定することに
より、任意のステップ幅で反射物標までの距離測定がで
きるようになる。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の車両用レー
ダ装置において、前記掃引手段が、前記信号送出手段及
び反射信号受信手段の向きを上下、左右の２軸方向に掃
引するようにしたものであり、当該車両用レーダ装置の
前方の反射物標に対する２次元的な距離測定ができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１又は２の車両
用レーダ装置において、さらに、前記位相差検出手段の
出力する位相差信号をサンプリングするタイミングを変
化させるタイミング可変手段を備えたものであり、掃引
手段の掃引動作には変更を加えることなく、必要な任意
の等間隔で、あるいは不等間隔のステップ幅で反射物標
までの距離測定ができる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１〜３の車両用
レーダ装置において、さらに、前記反射信号受信手段の
受信した反射信号の受信強度を検出する信号強度検出手
段と、前記反射信号の受信強度が予め設定された所定値
以上であるポイントについて、前記距離演算手段に距離
演算を実行させる判定手段とを備えたものであり、反射
物標の一部が遠方に存在する場合や、まったく存在しな
い領域については、物標無しと見なして距離測定を行わ
ないことにより、ノイズをサンプリングすることにより
不要な距離計測を行わないようにすることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
掃引手段の掃引動作を連続的に行いながら、その掃引範
囲においてサンプリングタイミングによって設定された
ポイント毎の距離測定が行え、掃引制御を行う機械系の
動きには変更を加えることなく、サンプリングタイミン
グを適宜に設定することにより、任意のステップ幅で反
射物標までの距離測定が行える。また掃引範囲内の距離
測定のステップ幅を増加させる場合にも、機械系に変更
を加えることなくサンプリングタイミングを細かくする
だけで済む。

【００１９】請求項２の発明によれば、掃引手段が信号
送出手段及び反射信号受信手段の向きを上下、左右の２
軸方向に掃引するようにしたので、当該車両用レーダ装
置の前方の反射物標に対する２次元的な距離測定ができ
る。

【００２０】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
の発明において、さらに、位相差検出手段の出力する位
相差信号をサンプリングするタイミングを変化させるタ
イミング可変手段を備えたので、掃引手段の掃引動作に
は変更を加えることなく、必要な任意の等間隔で、ある
いは不等間隔のステップ幅で反射物標までの距離測定が
できる。

【００２１】請求項４の発明によれば、反射物標の一部
が遠方に存在する場合やまったく存在しない領域につい
ては、物標無しと見なして距離測定を行わないようにし
たので、ノイズをサンプリングすることにより不要な距
離計測を行わないようにすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて詳説する。図１はこの発明の第１の実施の形
態を示している。図１において、図１１に示した従来例
と同一の符号を付した部分は同一の構成を有するもので
ある。この発明の特徴とするところは、光信号送出部４
の出力する光信号に正弦波変調をかけ、送出タイミング
をコントロールする制御部１２、反射信号受信部１の受
信した反射信号の受信強度を測定する受信強度測定部１
３、反射信号受信部１の受信した反射信号を復調し、Ｄ
Ｃオフセット信号を出力する位相復調部１４、位相復調
部１４の求めたＤＣオフセット信号を所定のタイミング
毎にＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換部１５、このＡ
／Ｄ変換部１５に対して、制御部１２の出力するタイミ
ング信号によりサンプリングタイミングを設定するタイ
ミング発生部１６、受信強度測定部１３が測定した反射
信号８の受信強度が所定値以上であるかどうかによって
反射物標が存在しているかどうかを判定する判定部１
７、この判定部１７が所定の受信強度以上であると判定
した場合に、Ａ／Ｄ変換部１５の出力を受け付け、それ
に基づいて反射物標までの距離を計測する距離計測部３
を備えている。

【００２３】なお、光方向変更部５は光方向制御部６に
より、従来例と同様に図１３に示したようにＸＹ２次元
の掃引を行い、これによって、本発明の車両用レーダ装
置が、前方の物標までの距離、信号の反射強度を２次元
測定できるようにする。

【００２４】次に、上記構成の車両用レーダ装置の動作
を説明する。光信号送出部４は制御部１２により正弦波
により変調された光信号を出力する。この光信号は光方
向変更部５により出射方向を２次元的に掃引するように
変更しながら、光信号７として前方に送出される。光方
向変更部５の光信号７の出力方向の変更制御機構は図１
２に示したものと同じである。

【００２５】つまり、図１３に示したように、最初のＹ
１の１列において左右Ｘ方向に連続的に方位を変えなが
ら光信号７を出力する。これにより、光信号７をＹ１列
について左右Ｘ方向に連続的に掃引する。Ｙ１列の掃引
が終了すれば、１ステップ下側に移動し、同様にＹ２列
において左右Ｘ方向に連続的に掃引する。以下、同様の
動作を繰返し、２次元的な掃引を行う。

【００２６】車両用レーダ装置１０から出力される光信
号７は、前方に車両その他の反射物標があるとそれに反
射されて反射信号８となり、レーダ装置１０に戻ってき
て反射信号受信部１で受信される。

【００２７】図２においてＡに示すように、反射信号８
は、反射物標までの距離に応じた位相の遅れ（位相差
δ）を持って反射信号受信部１で受信される。そしてこ
の反射信号８が反射信号受信部１で受信されて位相復調
部１４に入力される。位相復調部１４では、ラジオ受信
機に採用されているＦＭ復調回路と同様の機能により、
同図においてＢに示すように、送出光信号７と受信反射
信号８とのかけ算によって両信号間の位相差δに対応す
るオフセットを持った信号を得、Ａ／Ｄ変換部１５にお
いてＤＣオフセットσをディジタル信号に変換し、所定
のサンプリングタイミング毎に距離計測部３に出力す
る。距離計測部３は、Ａ／Ｄ変換部１５の出力するＤＣ
オフセット電圧σに対する距離を算出し、前方の反射物
標までの距離として出力する。

【００２８】一方、反射信号受信部１で受信された反射
信号８は受信強度測定部１３において図２においてＣに
示すようにその受信強度ζに応じた信号に変換される。
図３は、この受信反射信号８の強度と受信信号電圧との
関係を示しており、判定部１７は、受信信号８の強度電
圧が設定値Ｖｔ以下であれば反射信号無しと判定する。

【００２９】そこで距離計測部３は、判定部１７が反射
信号有りの判定信号を出力している場合に限り、Ａ／Ｄ
変換部１５からのオフセット電圧σに基づいて距離演算
を行い、前方物標までの距離として出力し、判定部１７
が反射信号無しの判定をしている場合にはＡ／Ｄ変換部
１５からのオフセット電圧σに対する距離演算を行わな
い。

【００３０】いま、図４に示す運転状況での車両用レー
ダ装置１０による前方の反射物標１１までの距離測定動
作を説明する。レーダ装置１０から光信号７が水平に掃
引されると、図５に示すように、位相復調部１４の出力
として、反射物標１１に反射した反射信号８がレーダ装
置１０からの距離に応じてＤＣオフセットσを持った連
続的な受信信号Ｄとして得られる。

【００３１】そして、この受信信号Ｄに対して、Ａ／Ｄ
変換部１５が所定のサンプリングタイミング毎にＤＣオ
フセット成分σを変換していくと、距離計測部３が距離
計測を行う。このとき、Ａ／Ｄ変換のサンプリングタイ
ミングの時間間隔Δｔは、光信号７の光方向変更部５の
動きに連動する必要がなく、それぞれ独立に動作させる
ことができる。すなわち、光方向変更部５は光信号７を
左右方向に連続的に変化させながら送出し、したがっ
て、反射信号受信部１も反射信号８を連続的に受信する
が、Ａ／Ｄ変換部１５はタイミング発生部１６によって
設定されたサンプリングタイミングに基づき、所定の時
間間隔Δｔ毎にＤＣオフセット成分σを出力することが
できるのである。

【００３２】このことは、従来例では、水平方向の分解
能を上げるためには、水平方向のステップ幅を細かく
し、ステップ数を増加させる必要があったのが、本発明
では、サンプリングタイミングの間隔Δｔを任意に設定
することによってステップ数を増加させたのと同等の効
果が得られる。つまり、図６及び図７に示したように、
時間間隔Δｔが従来の掃引の移動幅に相当するが、本発
明の場合、この時間間隔Δｔは機械的な調整ではなく、
電気的なタイミング設定により可変とすることができる
ので、必要に応じてほとんど任意に細かくできる。

【００３３】また、従来では光信号７の送出側での掃引
の間隔が決められてしまうので反射物標１１からの反射
信号８の受信間隔も掃引間隔で決まり、それ以外のタイ
ミングでは反射信号８が受信できなくて、データが得ら
れないが、本発明の場合には、光信号７の送出が連続的
であり、したがって、反射信号８の受信も連続的である
ので、Ａ／Ｄ変換のサンプリングタイミングΔｔを任意
に狭くしても（反射物標１１が前方に存在している限
り）反射信号８が得られることになり、どのポイントの
距離情報も取出すことができる。しかも、図８に示した
ように、光信号７の送出、反射信号８の受信制御系が距
離計測系から独立した構成であるので、Ａ／Ｄ変換部１
５のＤＣオフセット信号σの出力時間間隔Δｔを細かく
設定しても、従来のように１列の測定時間を増加させる
ことはない。

【００３４】さらに、本発明の場合、受信強度測定部１
３によって受信反射信号８の強度ζを監視し、所定値
（電圧換算でＶｔ）以上でなければ、距離計測を行わな
いようにしている。すなわち、図９に示すように、反射
体１１の一部の距離が遠方にあるために、あるいは存在
しないために反射体からの信号が存在しない場合、次の
ように動作する。反射体１１が存在しない掃引箇所にお
いては、受信信号７はノイズとなる。これをＡ／Ｄ変換
すると、ノイズを変換することになるためにランダムな
電圧となり、これから距離演算を行おうとすればランダ
ムな距離が算出されてしまう。そこで、図１０に示した
ように、判定部１７において、受信強度測定部１３によ
り測定される受信信号強度ζがあらかじめ設定された信
号強度Ｖｔを超えない場合、Ａ／Ｄ変換の値の如何にか
かわらず反射体無しとして距離演算を行わないことに
し、設定値Ｖｔ以上の場合にＡ／Ｄ変換部１５のデータ
から距離を算定するのである。

【００３５】尚、上記の実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部
１５のサンプリングタイミングの時間間隔Δｔは一定と
したが、これを不等間隔とし、距離測定の分解能を上げ
たい部分では時間間隔Δｔを狭くし、そうでない部分で
は時間間隔Δｔを広くとる設定にすることができる。

【００３６】また、上記の実施の形態における位相復調
部１４は、送信光信号７と受信信号８とを掛け合わせ、
その信号をローパスフィルタに通して正弦波を除去して
ＤＣオフセット信号のみを取出し、これをＡ／Ｄ変換部
１５に与える構成とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】上記の実施の形態における位相復調部、Ａ／Ｄ
変換部、受信強度測定部の動作を示す説明図。

【図３】上記の実施の形態における受信信号強度と反射
信号の有無の判定基準グラフ。

【図４】上記の実施の形態による距離測定シチュエーシ
ョンの一例を示す説明図。

【図５】上記の距離測定シチュエーションにおける受信
反射信号を示す波形図。

【図６】上記の距離測定シチュエーションにおけるＤＣ
オフセット信号を示す波形図。

【図７】上記の距離測定シチュエーションにおけるＡ／
Ｄ変換部のサンプリングタイミングに対応する掃引幅を
示す説明図。

【図８】本発明による１列掃引時間と距離測定時間との
関係を示す説明図。

【図９】本発明による１列掃引時の受信信号波形を示す
波形図。

【図１０】図９の１列掃引時の受信信号波形に基づく反
射物標の有無判定動作を示す説明図。

【図１１】従来例の構成を示すブロック図。

【図１２】従来例における光方向変更部の内部構造を示
す斜視図。

【図１３】車両用レーダ装置による２次元掃引を示す説
明図。

【図１４】従来例の掃引動作と測定時間との関係を示す
説明図。

【図１５】従来例の問題点を説明する説明図。

【図１６】従来例による掃引ステップ幅を増加させた場
合の所要測定時間の変化を示す説明図。

【符号の説明】

１ 反射信号受信部 ３ 距離計測部 ４ 光信号送出部 ５ 光方向変更部 ６ 光方向制御部 ７ 光信号 ８ 反射信号 １２ 制御部 １３ 受信強度測定部 １４ 位相復調部 １５ Ａ／Ｄ変換部 １６ タイミング発生部 １７ 判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J070 AA01 AB16 AC02 AC13 AE01 AE20 AF03 AG07 AH31 AH34 AK22 AK40 5J084 AA05 AA10 AB01 AB17 AC02 AD02 AD03 AD12 BA01 BA11 BA31 BA50 BB28 CA04 CA07 CA12 CA19 CA23 CA24 CA25 CA49 DA01 DA09 EA04 EA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光又は電磁波を正弦波変調した探査信号
   を送出する信号送出手段と、 前記信号送出手段の前記探査信号の送出方向からの反射
   信号を受信する反射信号受信手段と、 前記信号送出手段及び反射信号受信手段の向きを所定の
   １軸方向に掃引する掃引手段と、 前記掃引手段が掃引した範囲全体において、前記探査信
   号と前記反射信号との位相差を連続的に求める位相差検
   出手段と、 前記位相差検出手段の出力する位相差信号を、所定のサ
   ンプリングタイミング毎にＡ／Ｄ変換してＤＣオフセッ
   ト信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段の出力するＤＣオフセット信号に基
   づいて反射物標までの距離を算定する距離演算手段とを
   備えて成る車両用レーダ装置。
2. 【請求項２】 前記掃引手段は、前記信号送出手段及び
   反射信号受信手段の向きを上下、左右の２軸方向に掃引
   することを特徴とする請求項１に記載の車両用レーダ装
   置。
3. 【請求項３】 前記位相差検出手段の出力する位相差信
   号を、サンプリングするタイミングを変化させるタイミ
   ング可変手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２
   に記載の車両用レーダ装置。
4. 【請求項４】 前記反射信号受信手段の受信した反射信
   号の受信強度を検出する信号強度検出手段と、 前記反射信号の受信強度が予め設定された所定値以上で
   あるポイントについて、前記距離演算手段に距離演算を
   実行させる判定手段とを備えたことを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の車両用レーダ装置。