JP2003121530A - Radar reflector apparatus and method for designing reflector incorporated into the same - Google Patents
Radar reflector apparatus and method for designing reflector incorporated into the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レ−ダリフレク
タ装置およびそれに内蔵する反射体の設計方法に係わ
り、更に詳しくは放射された電波を的確に入射方向に反
射するレ−ダリフレクタ装置およびそれに内蔵する反射
体の設計方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar reflector device and a method of designing a reflector incorporated therein, and more particularly, to a radar reflector device which accurately reflects radiated radio waves in an incident direction, and a radar reflector device incorporated therein. The present invention relates to a method for designing a reflector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ＩＴＳ（Intelligent Traffic Sy
stem) の一分野として車両の自動走行と衝突防止に関わ
るＡＣＣ（Adaptive Cruise Control)レ−ダの実用化に
向けての開発が進んでいるが、前方の走行車両の姿勢に
よっては反射波の受信レベルが一定しないことがシステ
ム開発における問題となっている。2. Description of the Related Art In recent years, ITS (Intelligent Traffic System)
Stem) is being developed for the practical application of ACC (Adaptive Cruise Control) radar, which is related to automatic vehicle traveling and collision prevention, but the reception of reflected waves depends on the posture of the traveling vehicle ahead. Inconsistent level is a problem in system development.
【０００３】即ち、かかるレ−ダシステムでは後方車両
の前面に設置されたレ−ダ装置が前方車両に向けて電波
を放射し、その反射波を後方車両が検出することにより
前方車両との相対位置や相対速度を知るように構成され
ている。That is, in such a radar system, a radar device installed on the front surface of a rear vehicle emits a radio wave toward the front vehicle, and the reflected wave is detected by the rear vehicle, so that the radar apparatus is relatively opposed to the front vehicle. It is configured to know position and relative velocity.
【０００４】従って、電波の入射角度次第では反射方向
が放射側（後方車両）からずれるため、一定のレ−ダ断
面積（Radar Cross Section)（以下、ＲＣＳという）を
放射側に返すことができず、後方車両が前方車両の相対
位置や相対速度を正確に把握することができなかった。Therefore, the reflection direction deviates from the radiation side (vehicle behind) depending on the incident angle of the radio wave, so that a constant Radar Cross Section (hereinafter referred to as RCS) can be returned to the radiation side. Therefore, the rear vehicle could not accurately grasp the relative position and relative speed of the front vehicle.
【０００５】これを解決する方法として、例えば、レ−
ダ装置のリフレクタの向きを車両の操舵に応じた角度に
制御する方法（特開平６−６０２９９号）、反射アンテ
ナとして３つの反射板を利用する方法（特開平８−１２
５４３４号）、反射板として３面または２面のコ−ナリ
フレクタを使用する方法（特開２０００−１０３２８３
号）等、多くの提案がなされてきた。As a method for solving this, for example,
A method of controlling the direction of the reflector of the da device to an angle according to the steering of the vehicle (Japanese Patent Laid-Open No. 6-60299), and a method of using three reflectors as a reflecting antenna (Japanese Patent Laid-Open No. 8-12).
No. 5434), a method of using a three-sided or two-sided corner reflector as a reflector (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-103283).
No.) and many other proposals have been made.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】然しながら、何れの方
法もリフレクタの構造の複雑さを招くほか、リフレクタ
の向きを変えるためのアクチュエ−タや、その制御装置
を付加することが必要になるためコスト高となる、等多
くの解決すべき問題を残している。However, any of the methods causes the complexity of the structure of the reflector, and it is necessary to add an actuator for changing the direction of the reflector and its control device, which results in cost reduction. It leaves many problems to be solved, such as going high.
【０００７】この発明の目的は、放射された電波を入射
方向に的確に反射することを可能にしたレ−ダリフレク
タ装置およびそれに内蔵する反射体の設計方法を提供す
るものである。An object of the present invention is to provide a radar reflector device capable of accurately reflecting radiated radio waves in the incident direction and a method for designing a reflector incorporated therein.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するレ−
ダリフレクタ装置の発明は、球状の誘電体レンズとその
背面の半面を覆う反射板からなる反射体を内蔵すること
を要旨とする。[Means for Solving the Problems]
The gist of the invention of the diffractor device is to incorporate a reflector composed of a spherical dielectric lens and a reflecting plate that covers the back half surface thereof.
【０００９】ここで誘電体レンズは中芯部から外周面に
向かって層状に減少する誘電率を有し、特に誘電体レン
ズを誘電率の異なる複層構造として中芯部の誘電率を２
とし最外周部の誘電率を１とすることが好ましい。Here, the dielectric lens has a dielectric constant that decreases in layers from the central portion toward the outer peripheral surface, and in particular, the dielectric lens is formed as a multi-layer structure having different permittivities, and the dielectric constant of the central portion is 2
It is preferable that the outermost peripheral portion has a dielectric constant of 1.
【００１０】これにより、誘電体側から入射した電波は
反射板上の１点に焦点を結び、そこから電波が再放射さ
れ入射方向に反射される。入射方向に反射するというこ
の特性は概ね６０°以上の範囲まで維持され、その結果
常に一定のＲＣＳをレ−ダ放射側に返すことを可能にす
る。As a result, the electric wave incident from the dielectric side is focused on one point on the reflection plate, from which the electric wave is re-emitted and reflected in the incident direction. This property of reflection in the incident direction is maintained up to a range of approximately 60 ° or more, so that it is possible to always return a constant RCS to the radar emission side.
【００１１】また、レ−ダリフレクタ装置に内蔵する反
射体の設計方法の発明は、反射体を構成する球状の誘導
体レンズを設計するに際して、あらかじめ所望のＲＣＳ
σを設定しておき、反射すべき電波の波長λに基づいて
以下の式から誘電体レンズの半径Ｒを求めることを要旨
とする。Further, according to the invention of a method of designing a reflector incorporated in a radar reflector device, when designing a spherical dielectric lens which constitutes the reflector, a desired RCS is prepared in advance.
The point is to set σ and obtain the radius R of the dielectric lens from the following formula based on the wavelength λ of the radio wave to be reflected.
【００１２】σ＝４π（πＲ2 ）2 ／λ2
これにより、内蔵する反射体を構成する誘電体レンズの
大きさは、所望するＲＣＳおよび反射すべき電波の波長
を基準として定量的に決定することができるため、常に
安定したレ−ダリフレクタ装置の設計が可能となる。Σ = 4π (πR 2 ) 2 / λ 2 As a result, the size of the dielectric lens forming the built-in reflector is quantitatively determined based on the desired RCS and the wavelength of the radio wave to be reflected. Therefore, it is possible to always design a stable radar reflector device.
【００１３】ここで、反射体の設計にあたってＲＣＳを
１〜４ｍ2に設定しておくことが好ましい。In designing the reflector, it is preferable to set RCS to 1 to 4 m 2 .
【００１４】これにより、誘導体レンズをある程度以下
の大きさに抑えながら、誘導体レンズへの電波の入射角
度にずれが生じても放射電波を放射方向に反射すること
を可能にした。With this, it is possible to reflect the radiated radio wave in the radiation direction even if the incident angle of the radio wave to the dielectric lens is deviated while suppressing the size of the dielectric lens to a certain extent or less.
【００１５】従って、この発明によるレ−ダリフレクタ
装置を車両の後部等に装着しておくことにより前後車両
の挙動が±３０°程度であれば常に一定のＲＣＳを放射
側（後方車両）に返すことができ、放射側では常に安定
して対象を把握することが可能となる。Therefore, if the radar reflector device according to the present invention is mounted on the rear portion of the vehicle or the like, a constant RCS is always returned to the radiation side (rear vehicle) if the behavior of the front and rear vehicles is about ± 30 °. Therefore, the radiation side can always stably grasp the target.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、この発
明の実施形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１７】図１は、この発明のレ−ダリフレクタ装置
の反射体の構成を説明するための反射体の断面図を示
し、反射体１は球状の誘電体レンズ２とその背面の半面
を覆う金属等からなる反射板３で構成されている。FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflector for explaining the structure of the reflector of the radar reflector device of the present invention. The reflector 1 is a spherical dielectric lens 2 and a metal covering the half surface of the rear surface thereof. And the like.
【００１８】前記誘電体レンズ２は、中芯から外周面に
向かってＮ層状に誘電率の異なるレンズ体（２ａ1,２ａ
2 ・・・２ａn ・・・２ａN ）によって構成され、中芯
の誘電率が最も大きく外周面に向かって誘電率が減少す
るように構成される。The dielectric lens 2 comprises lens bodies (2a 1, 2a) having different dielectric constants in N layers from the center to the outer peripheral surface.
2 ... 2a n ... 2a N ) and is configured such that the dielectric constant of the core is the largest and the dielectric constant decreases toward the outer peripheral surface.
【００１９】好ましい実施形態は、図１に示すように誘
電体レンズ２を誘電率の異なるＮ層構造として、中芯部
のレンズ体２ａ1 の誘電率を２とし、その周囲を２ａ2
・・・２ａn のレンズ体に形成して、外周部のレンズ体
２ａN の誘電率を１とする。In the preferred embodiment, as shown in FIG. 1, the dielectric lens 2 has an N layer structure having different permittivities, the lens body 2a 1 at the center has a permittivity of 2, and the periphery thereof is 2a 2.
Formed on the lens body · · · 2a n, the dielectric constant of the lens body 2a N of the outer peripheral portion 1.
【００２０】ここで、誘電率の異なる複層構造の誘電体
レンズ２の各層の誘電率を求めるには、Ｎ層の誘電体レ
ンズ２の任意のレンズ体２ａn 層目の半径をｒn 、最外
周部の半径をＲ、とすれば、任意のｎ層目の誘電率εn
は、下記の式で求めることが出来る。Here, in order to obtain the dielectric constant of each layer of the dielectric lens 2 having a multi-layer structure having different dielectric constants, the radius of an arbitrary lens body 2a n layer of the dielectric lens 2 of N layers is r n , Assuming that the radius of the outermost peripheral portion is R, the dielectric constant ε n of an arbitrary n-th layer
Can be calculated by the following formula.
【００２１】
εn ＝２−（ｒn ＋ｒn-1 ／２Ｒ）2 （１）
（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ、ｒo ＝０、ｒN ＝Ｒ）
反射板３で覆われていない誘電体レンズ２側から入射し
た電波は反射板３上の１点に焦点を結び、そこから電波
が再放射され入射方向に反射される。入射方向と反射方
向が同じ方向であるというこの特性は概ね±６０°以上
の範囲まで維持される。Ε n = 2- (r n + r n-1 / 2R) 2 (1) (n = 1, 2, ..., N, r o = 0, r N = R) Covered with the reflection plate 3. The radio wave incident from the side of the dielectric lens 2 not covered is focused on one point on the reflection plate 3, and the radio wave is re-emitted from there and reflected in the incident direction. This characteristic that the incident direction and the reflection direction are the same direction is generally maintained up to a range of ± 60 ° or more.
【００２２】従って、このような反射機構を有するレ−
ダリフレクタ装置を車両の後部等に装着させると、車両
の姿勢に関わらず後方車両の放射した電波がそのまま反
射されて戻ってくることになる。Therefore, a laser having such a reflection mechanism is used.
When the diffractor device is attached to the rear part of the vehicle or the like, the radio waves emitted by the rear vehicle are reflected and returned regardless of the posture of the vehicle.
【００２３】一般的な乗用車のＲＣＳは、後方車両が真
後ろから追尾した場合、すなわち垂直入射時で６〜７ｄ
Ｂｓｍ（４〜５ｍ2相当）であり、２０°程度斜行して
入射角が２０°となると垂直入射時の５０分の１程度
（０．１ｍ2相当）に低下すると報告されている。The RCS of a typical passenger car is 6 to 7 d when a rear vehicle is tracking from directly behind, that is, at a vertical incidence.
It is Bsm (corresponding to 4 to 5 m 2 ), and it is reported that when the angle of incidence becomes 20 ° by skewing about 20 °, it decreases to about 1/50 (corresponding to 0.1 m 2 ) of vertical incidence.
【００２４】より安定したＡＣＣレ−ダシステムのため
には入射角が２０°でも１〜４ｍ2程度のＲＣＳを維持
することが望ましい。For a more stable ACC radar system, it is desirable to maintain RCS of about 1 to 4 m 2 even when the incident angle is 20 °.
【００２５】この発明による反射機構を有するレ−ダリ
フレクタ装置は、誘電体レンズ２の半径をＲ、電波の波
長をλとすると次式（２）に示すＲＣＳσを与える。The radar reflector device having the reflection mechanism according to the present invention gives RCSσ shown in the following equation (2), where R is the radius of the dielectric lens 2 and λ is the wavelength of the radio wave.
【００２６】
σ＝４π（πＲ2 ）2 ／λ2 （２）
従って、この発明によるレ−ダリフレクタ装置に内蔵す
る反射体１の設計にあっては、反射体１を構成する球状
の誘導体レンズ２の大きさを決めるに際して、あらかじ
め所望のＲＣＳを設定しておき、反射すべき電波の波長
に基づいて上記式（２）から誘導体レンズ２の半径を求
めることとなる。Σ = 4π (πR 2 ) 2 / λ 2 (2) Therefore, in the design of the reflector 1 incorporated in the radar reflector device according to the present invention, the spherical derivative lens 2 forming the reflector 1 is used. When deciding the size of R, a desired RCS is set in advance, and the radius of the dielectric lens 2 is obtained from the above formula (2) based on the wavelength of the radio wave to be reflected.
【００２７】このように、誘導体レンズ２の大きさを定
量的に決定することができるため、常に安定したレ−ダ
リフレクタ装置の設計が可能となる。As described above, since the size of the dielectric lens 2 can be quantitatively determined, it is possible to always design a stable radar reflector device.
【００２８】上記（２）式が示すように、大きなＲＣＳ
σを得るためには誘電体レンズ２の半径Ｒを大きくする
必要がある。As indicated by the above equation (2), a large RCS
In order to obtain σ, it is necessary to increase the radius R of the dielectric lens 2.
【００２９】一方、ＡＣＣレ−ダシステムにあっては、
誘電体レンズ２をある程度以下の大きさに抑える必要が
あるため、ＲＣＳσの上限は４ｍ2程度に抑えて、下限
は対象物の挙動を正確に把握することのできる目安とな
る１ｍ2程度に設定することが好ましい。On the other hand, in the ACC radar system,
Since it is necessary to suppress the size of the dielectric lens 2 to a certain extent or less, the upper limit of RCSσ is suppressed to about 4 m 2 and the lower limit is set to about 1 m 2 which is a guideline for accurately grasping the behavior of the object. Preferably.
【００３０】現在我が国で認可されているＡＣＣレ−ダ
の周波数は６０ＧＨｚおよび７６ＧＨｚであることか
ら、上記（１）式より１〜４ｍ2のＲＣＳを得るために
は、誘電体レンズ２を６０ＧＨｚ用の場合には直径が４
０〜６０ｍｍ、７６ＧＨｚ用の場合には直径が３７〜５
４ｍｍになるようにそれぞれ形成すれば良いことにな
る。Since the frequencies of ACC radars currently approved in Japan are 60 GHz and 76 GHz, in order to obtain RCS of 1 to 4 m 2 from the above formula (1), the dielectric lens 2 for 60 GHz is used. In case of, the diameter is 4
0 to 60 mm, diameter of 37 to 5 for 76 GHz
It is sufficient to form each of them to have a thickness of 4 mm.
【００３１】上記から、ＡＣＣレ−ダシステムにおける
レ−ダリフレクタ装置の反射体としての誘電体レンズ２
の直径は、３７〜６０ｍｍに設定することにより現在我
が国で認可されている全ての周波数帯域について適合す
ることとなる。From the above, the dielectric lens 2 as the reflector of the radar reflector device in the ACC radar system.
The diameter of is set to 37 to 60 mm so that it is suitable for all frequency bands currently approved in Japan.
【００３２】以下に、この発明の誘電体レンズの実施例
について説明する。
〔実施例〕中芯部半径が５ｍｍ、２層目半径が１０ｍ
ｍ、最外周部半径が２０ｍｍ、即ち、直径４０ｍｍの３
層構造の誘電体レンズとすれば、上記（１）式から、中
心部の誘電率ε1 が１．９８、２層目の誘電率ε2 が
１．８６、最外周部誘電率ε3が１．４４となる材料を
使用すれば良い。Examples of the dielectric lens of the present invention will be described below. [Example] The core radius is 5 mm, the second layer radius is 10 m
m, the outermost radius is 20 mm, that is, 3 with a diameter of 40 mm
In the case of a dielectric lens having a layered structure, from the above formula (1), the dielectric constant ε 1 of the central portion is 1.98, the dielectric constant ε 2 of the second layer is 1.86, and the dielectric constant ε 3 of the outermost peripheral portion is A material having a value of 1.44 may be used.
【００３３】誘電率が、１〜２を実現できる材料として
は、フッ素樹脂、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタ
ン、発泡スチロール、シンタクチックフォーム等があ
り、単独または任意に組合せて使用することが出来る。
また、これらの材料の発泡率、空隙率を変化させる事に
より誘電率を調節することが出来る。Materials capable of realizing a dielectric constant of 1 to 2 include fluororesin, expanded polyethylene, expanded polyurethane, expanded polystyrene, syntactic foam and the like, and they can be used alone or in any combination.
Further, the dielectric constant can be adjusted by changing the foaming rate and porosity of these materials.
【００３４】この発明の導入によりＡＣＣレ−ダの安定
性は飛躍的に向上し、自動走行技術の確立と走行安定性
の大幅な向上をもたらすことが可能になる。By the introduction of the present invention, the stability of the ACC radar is dramatically improved, and it becomes possible to establish the automatic traveling technique and to greatly improve the traveling stability.
【００３５】[0035]
【発明の効果】この発明のレ−ダリフレクタ装置は、入
射角度に関係なく電波の反射方向が入射方向と同じ方向
となる反射機構を採用しているため、正確なレ−ダ機能
が発揮される。特に、この発明のレ−ダリフレクタ装置
を車両の後部等に装着しておくことにより前方の走行車
両の姿勢に関わらず反射波の受信レベルが変化しないた
め、ＡＣＣレ−ダの安定性が飛躍的に向上し、自動走行
技術の確立と走行安定性の大幅な向上をもたらすことが
可能になる。Since the radar reflector device of the present invention employs a reflection mechanism in which the radio wave reflection direction is the same as the incident direction regardless of the incident angle, an accurate radar function is exhibited. . Particularly, by mounting the radar reflector device of the present invention on the rear portion of the vehicle or the like, the reception level of the reflected wave does not change regardless of the posture of the traveling vehicle in front, so that the stability of the ACC radar is dramatically improved. It will be possible to bring about the establishment of automatic driving technology and a great improvement in driving stability.
【００３６】また、レ−ダリフレクタ装置に内蔵する反
射体を構成する誘電体レンズの大きさは、所望するＲＣ
Ｓに応じて、反射すべき電波の波長を基準として定量的
に決定することができるため、常に安定したレ−ダリフ
レクタ装置の設計が可能となる。Further, the size of the dielectric lens forming the reflector incorporated in the radar reflector device is the desired RC.
Since the wavelength can be quantitatively determined based on the wavelength of the radio wave to be reflected according to S, it is possible to always design a stable radar reflector device.
【図１】この発明によるレ−ダリフレクタ装置の反射体
の構成を説明するための反射体の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflector for explaining the structure of the reflector of a radar reflector device according to the present invention.
１ 反射体 ２ 誘電体レンズ
２ａ1,２ａ2 ・・・２ａn ・・・２ａN 誘電率の異な
るレンズ体
３ 反射板DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reflector 2 Dielectric lens 2a 1, 2a 2 ... 2a n ... 2a N Lens body 3 with different permittivity 3 Reflector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 15/23 Ｈ０１Ｑ 15/23 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) H01Q 15/23 H01Q 15/23
Claims (5)
う反射板とからなる反射体を内蔵して成るレ−ダリフレ
クタ装置。1. A radar reflector device having a built-in reflector composed of a spherical dielectric lens and a reflection plate covering the rear half surface thereof.
向かって層状に減少する誘電率を有する請求項１に記載
のレ−ダリフレクタ装置。2. The radar reflector device according to claim 1, wherein the dielectric lens has a dielectric constant that decreases in layers from the central portion toward the outer peripheral surface.
構造からなり、中芯部の誘電率が２で最外周部の誘電率
が１である請求項１または２に記載のレ−ダリフレクタ
装置。3. The laser according to claim 1, wherein the dielectric lens has a multi-layer structure having different permittivities, wherein the permittivity of the central portion is 2 and the permittivity of the outermost periphery is 1. Dull reflector device.
計する方法であって、該設計に際して、あらかじめ所望
のレ−ダ断面積σを設定しておき、反射すべき電波の波
長λに基づいて以下の式から誘電体レンズの半径Ｒを求
めるレ−ダリフレクタ装置に内蔵する反射体の設計方
法。 σ＝４π（πＲ2 ）2 ／λ2 4. A method for designing a spherical dielectric lens constituting a reflector, wherein a desired radar cross-sectional area .sigma. Is set in advance at the time of designing, and based on the wavelength .lamda. And a method for designing a reflector incorporated in the radar reflector device, which calculates the radius R of the dielectric lens from the following equation. σ = 4π (πR 2 ) 2 / λ 2
請求項４に記載のレ−ダリフレクタ装置に内蔵する反射
体の設計方法。5. The method for designing a reflector incorporated in a radar reflector device according to claim 4, wherein the radar cross-sectional area is set to 1 to 4 m 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001312860A JP2003121530A (en) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Radar reflector apparatus and method for designing reflector incorporated into the same |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100715325B1 (en) * | 2006-05-29 | 2007-05-08 | 주식회사 서남 | Omni-directional lens reflector |
| CN105807405A (en) * | 2016-04-26 | 2016-07-27 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Constant resolution multi-spectral optical system applicable to large dynamic range and nearly-hemispherical view field |
| CN114597670A (en) * | 2022-03-22 | 2022-06-07 | 中国人民解放军空军工程大学 | Broadband RCS adjustable luneberg lens scatterer based on reflecting surface control |
-
2001
- 2001-10-10 JP JP2001312860A patent/JP2003121530A/en active Pending
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| CN114597670B (en) * | 2022-03-22 | 2023-10-03 | 中国人民解放军空军工程大学 | Broadband RCS adjustable Luneberg lens scatterer based on reflection surface control |
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