JP2007163334A - On-vehicle radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁波を車両の周辺に照射し、その反射波から車両の周辺の障害物までの距離、相対速度、方向等を検出する車両用レーダ装置に関する。 The present invention relates to a vehicular radar apparatus that irradiates an electromagnetic wave around a vehicle and detects a distance, a relative speed, a direction, and the like from the reflected wave to an obstacle around the vehicle.
従来の車両用レーダ装置として、放物面反射鏡と、この放物面反射鏡に向けて電磁波を放射する放射器と、前記放物面反射鏡を回転揺動し放物面反射鏡における前記電磁波の反射角度を変える駆動手段とを備えたものが知られている。
このものの場合、放物面反射鏡の回動角度を検出する方法としては、放物面反射鏡の中央部に取り付けられた一対の角度検出用磁石の間にホールICを配置し、角度検出用磁石からの磁束密度の変化に応じて出力されるホールICからの出力電圧の値から放物面反射鏡の回動角度を検出している。
As a conventional vehicle radar device, a parabolic reflector, a radiator that radiates electromagnetic waves toward the parabolic reflector, and the parabolic reflector that rotates and swings the parabolic reflector A device having a driving means for changing the reflection angle of electromagnetic waves is known.
In this case, as a method of detecting the rotation angle of the parabolic reflector, a Hall IC is arranged between a pair of angle detecting magnets attached to the central portion of the parabolic reflector, and the angle detecting mirror is used. The rotation angle of the parabolic reflector is detected from the value of the output voltage from the Hall IC that is output according to the change in the magnetic flux density from the magnet.
従来の車両用レーダでは、ホールICを用いて放物面反射鏡の回動角度を検出しているが、ホールICは他の車搭載機器から電磁雑音(外乱ノイズ)の影響を受けるので、外乱ノイズに対する遮蔽構造を設けなければならないという問題点があった。 In conventional vehicle radar, the rotation angle of the parabolic reflector is detected using a Hall IC. However, the Hall IC is affected by electromagnetic noise (disturbance noise) from other on-vehicle equipment. There was a problem that a shielding structure against noise had to be provided.
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、他の車搭載機器から電磁雑音(外乱ノイズ)の影響を受けることのない車両用レーダ装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vehicular radar apparatus that is not affected by electromagnetic noise (disturbance noise) from other on-vehicle equipment. Objective.
この発明に係る車両用レーダ装置は、放物面反射鏡と、この放物面反射鏡に向けて電磁波を放射する放射器と、前記放物面反射鏡を回転揺動し放物面反射鏡における前記電磁波の反射角度を変える駆動手段と、前記放物面反射鏡の反射部に向けて光を照射する光照射手段と、前記反射部で反射された反射光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光する受光量の変化または受光位置の変化に応じて出力される受光手段からの出力信号に基づいて前記放物面反射鏡の回転揺動角度を検出する信号処理手段とを備えている。 A vehicle radar apparatus according to the present invention includes a parabolic reflector, a radiator that radiates electromagnetic waves toward the parabolic reflector, and a parabolic reflector that rotates and swings the parabolic reflector. Driving means for changing the reflection angle of the electromagnetic wave, light irradiating means for irradiating light toward the reflecting part of the parabolic reflector, light receiving means for receiving the reflected light reflected by the reflecting part, and Signal processing means for detecting the rotational swing angle of the parabolic reflecting mirror based on an output signal from the light receiving means that is output in accordance with a change in the amount of light received by the light receiving means or a change in the light receiving position. Yes.
この発明に係る車両用レーダ装置によれば、他の車搭載機器から電磁雑音(外乱ノイズ)の影響を受けるようなことはないので、外乱ノイズに対する遮蔽構造をわざわざ設ける必要性はない。 According to the vehicle radar device of the present invention, there is no need to provide a shielding structure against disturbance noise because it is not affected by electromagnetic noise (disturbance noise) from other on-vehicle equipment.
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の車両用レーダ装置の構成を示す模式図である。
この車両用レーダ装置は、放物面反射鏡1と、この放物面反射鏡1に向けて電磁波を放射する放射器10と、放物面反射鏡1を回転揺動し放物面反射鏡1における電磁波の反射角度を変える駆動手段7と、光を放物面反射鏡1に向けて照射する光照射手段14と、放物面反射鏡1で反射された受光量の変化を検出する受光手段15とを備えている。
また、この車両用レーダ装置は、放物面反射鏡1に対向して設けられ、放物面反射鏡1に向けて前記磁波を反射するとともに、放物面反射鏡1で反射された電磁波を透過する平面反射鏡11と、受光手段15で受光する受光量の変化に応じて出力される受光手段15からの出力信号に基づいて放物面反射鏡1の回転揺動角度を検出する信号処理手段21とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle radar apparatus according to
The radar device for a vehicle includes a
The vehicular radar apparatus is provided opposite to the
図2は図1の放物面反射鏡1を矢印Bの方向に沿って視たときの正面図、図3は図2の放物面反射鏡1の側断面図である。
放物面反射鏡1は、回転軸5により回転可能に支持されている。中心部に放射孔6が形成された放物面反射鏡1は、誘電体2と、誘電体2の平面反射鏡11側の面に互いに間隔をおいて平行に設けられ電磁波を反射する複数の直線導体3と、誘電体2の放射器10側の面の全面に設けられ直線導体3を通り誘電体2を透過した電磁波を反射する反射部である裏面導体4を有している。
2 is a front view of the
The parabolic reflecting
図4は図1の平面反射鏡11を矢印Aの方向に沿って視たときの正面図、図5は図4の平面反射鏡11の側断面図である。
平面反射鏡11は、電磁波の偏向方向による選択性反射を実現するための反射鏡で、放物面反射鏡1の焦点までの距離の半分の位置近傍に配置されている。
平面反射鏡11は、誘電体12と、誘電体12の放物面反射鏡1側の面に互いに間隔をおいて平行に設けられ放物面反射鏡1に向けて電磁波を反射する複数の直線導体13とを有している。
誘電体2,12は樹脂で構成されている。直線導体3,13は、メッキ及びエッチングを組合せた工程により形成されている。反射部である裏面導体4は、例えばニッケルメッキなどにより形成され、光反射性の良好な特性を有している。
4 is a front view of the planar reflecting mirror 11 of FIG. 1 as viewed along the direction of arrow A, and FIG. 5 is a side sectional view of the planar reflecting mirror 11 of FIG.
The planar reflecting mirror 11 is a reflecting mirror for realizing selective reflection according to the deflection direction of the electromagnetic wave, and is disposed in the vicinity of a position half the distance to the focal point of the
The plane reflecting mirror 11 is provided in parallel to the dielectric 12 and the surface of the dielectric 12 on the paraboloidal reflecting
The
車両用レーダ装置から放射されるビームの方向を変えるための駆動手段7は、放物面反射鏡1の両側にそれぞれ設けられている。駆動手段7は、対向した一対の磁石8及びコイル9で構成されている。
磁気反発型の駆動手段7は、2つのコイル9に逆向きの電流が流れるように直列接続されており、電流の向きにより、放物面反射鏡1は回転軸5を中心として回転時計、または反時計方向に回転し、また電流の大きさにより回転角度が制御される。
Driving means 7 for changing the direction of the beam radiated from the vehicular radar apparatus are provided on both sides of the parabolic reflecting
The magnetic repulsive drive means 7 is connected in series so that reverse currents flow through the two coils 9, and the
光照射手段14は、LED(発光ダイオード)、LD(レーザダイオード)等で構成されている。受光手段15は、PD(フォトダイオード)、CCD(電荷撮像素子)等で構成されている。受光手段15における受光量の変化に対応して受光手段から出力される出力電圧は変化する。
The light irradiation means 14 is configured by an LED (light emitting diode), an LD (laser diode), or the like. The
次に、上記構成の車両用レーダ装置の動作について説明する。
車両用レーダ装置から外部に放射される電磁波の偏波方向を図4に示すように右45度に傾けたとした場合、放射器10から左45°の偏波で放射孔6を通って放射された電磁波は、平面反射鏡11の直線導体13で全反射される。
この直線導体13で放物面反射鏡1に向けて全反射された電磁波は、平面反射鏡11の直線導体13に対して45度に配置された放物面反射鏡1の直線導体3、即ち偏向ねじり反射手段により、偏波方向が90度変えられて右45度に傾いた偏波となって放物面反射鏡1で反射され、その後平面反射鏡11を通過して空中に放射される。
車両用レーダ装置のビームの方向は、駆動手段7のコイル9に流れる電流の方向及び大きさで定まる。
Next, the operation of the vehicular radar apparatus having the above configuration will be described.
When the polarization direction of the electromagnetic wave radiated from the vehicle radar apparatus is inclined 45 degrees to the right as shown in FIG. 4, it is radiated from the
The electromagnetic wave totally reflected by the
The direction of the beam of the vehicle radar device is determined by the direction and magnitude of the current flowing in the coil 9 of the driving means 7.
次に、放物面反射鏡1の回転角度の検出動作について説明する。
図6に示すように、光照射手段14から放物面反射鏡1に向けて照射された光は、放物面反射鏡1の裏面導体4で法線対称に反射され、受光手段15に入光する。
図6では、放物面反射鏡1の回転揺動角度θが0degのときに受光手段15からの出力電圧が最大となるように放物面反射鏡1に対して光照射手段14及び受光手段15が配置されている。
この車両用レーダ装置において、図7に示すように、放物面反射鏡1が角度θ(deg)だけ時計方向に回転したときには、受光手段15への入光位置が左側にシフトし、それに伴い受光手段15からの出力電圧が低下する。
なお、放物面反射鏡1の回転揺動角度θと受光手段15の出力電圧との関係は、図8に示す関係があり、このデータは、信号処理手段21に予め記憶されている。
受光手段15からのこの出力信号は、信号処理手段21に送られ、信号処理手段21はその出力信号に基づいて放物面反射鏡1の回転揺動角度を検出する。
Next, the detection operation of the rotation angle of the parabolic reflecting
As shown in FIG. 6, the light irradiated from the light irradiating means 14 toward the parabolic reflecting
In FIG. 6, the light irradiating means 14 and the light receiving means are applied to the parabolic reflecting
In this vehicular radar apparatus, as shown in FIG. 7, when the
Note that the relationship between the rotational swing angle θ of the
This output signal from the
このように、上記構成の車両用レーダ装置では、車搭載機器から電磁雑音の影響を受けることなく、受光手段15から出力される出力電圧の値から、そのときの放物面反射鏡1の回転揺動角度を簡単に検知することができる。
As described above, in the vehicular radar apparatus having the above-described configuration, the rotation of the
また、この車両用レーダ装置では、放物面反射鏡1は温度変化により膨張収縮を繰り返すことで反射面の形状が変化し、また樹脂製の誘電体2と金属製の直線導体3、裏面導体4との間では線膨張係数の違いにより、誘電体2、直線導体3及び裏面導体4の表面に亀裂または剥離が発生する。また、金属製の直線導体3及び裏面導体4は腐食が生じる。
これらの現象は、レーダ性能の低下を招くことになるが、これらの場合には、受光手段15で出力される受光レベルが極端に低下するので、受光レベルを常時検出することで、放物面反射鏡1の異常を迅速に検知することができる。
In this vehicular radar apparatus, the paraboloidal reflecting
These phenomena lead to a decrease in radar performance. In these cases, the light reception level output from the
また、回転角度検出用の光の照射位置が放物面反射鏡1の凸面での曲面反射であるので、回転角度(変位)が微小でも光の反射方向が大きく変わるため、検出分解能が高いという
効果もある。
In addition, since the irradiation position of the light for detecting the rotation angle is curved surface reflection on the convex surface of the
実施の形態2.
図9はこの発明の実施の形態2の車両用レーダ装置の要部を示す模式図である。
この実施の形態では、受光手段16は、放物面反射鏡1の裏面導体4で反射された反射光を受光する受光位置の変化を検知するようになっている。受光手段16は、受光位置の検出が可能な素子が分割された、PDまたはCCD等で構成されている。
他の構成は実施の形態1と同一である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a main part of a vehicle radar apparatus according to
In this embodiment, the light receiving means 16 detects a change in the light receiving position for receiving the reflected light reflected by the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この実施の形態では、図10に示すように、放物面反射鏡1が角度θ(deg)だけ時計方向に回転したときには、受光手段16への入光位置が左側にシフトし、受光手段16では、そのシフト位置に対応して出力電圧が低下する。
なお、放物面反射鏡1の回転揺動角度θと受光手段16の出力電圧との関係は、図11に示す関係があり、曲線イは受光手段16の素子1,2の出力特性を示し、曲線ロは素子3,4の出力特性を示している。
受光手段16からのこの出力信号は、予め受光手段16の出力特性が記憶されている信号処理手段21に送られ、信号処理手段21はその出力信号に基づいて放物面反射鏡1の回転揺動角度を検出する。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, when the
The relationship between the rotational swing angle θ of the
This output signal from the light receiving means 16 is sent to the signal processing means 21 in which the output characteristics of the light receiving means 16 are stored in advance, and the signal processing means 21 rotates the
実施の形態3.
図12はこの発明の実施の形態3の車両用レーダ装置の要部を示す模式図である。
この実施の形態では、光照射手段14a,14b及び受光手段15a,15bは、それぞれ2個ずつ配置されている。
他の構成は、実施の形態1と同一である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a main part of a vehicle radar device according to
In this embodiment, two light irradiation means 14a, 14b and two light receiving means 15a, 15b are arranged.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この実施の形態では、第1の光照射手段14aから放物面反射鏡1に向けて照射された光は、裏面導体4で反射されて第1の受光手段15aに入光する。第2の光照射手段14bから放物面反射鏡1に向けて照射された光は、裏面導体4で反射されて第2の受光手段15bに入光する。
図12の実線から点線で示すように、放物面反射鏡1が変形角度θ(deg)だけ曲率半径が小さくなるように変形したときには、第1の受光手段15aに入光した第1の光照射手段14aからの光は、入光位置が右側にシフトし、第1の受光手段15aでは、そのシフト位置に対応して出力電圧が低下する。
また、第2の受光手段15bに入光した第1の光照射手段14bからの光は、入光位置が左側にシフトし、第2の受光手段15bでは、そのシフト位置に対応して出力電圧が低下する。
In this embodiment, the light irradiated from the first light irradiation means 14a toward the
As indicated by the dotted line from the solid line in FIG. 12, when the
The light from the first light irradiating means 14b that has entered the second light receiving means 15b shifts the light incident position to the left, and the second light receiving means 15b outputs an output voltage corresponding to the shift position. Decreases.
放物面反射鏡1の変形角度θと、第1の受光手段15a及び第2の受光手段15bそれぞれの出力電圧との関係は、図13に示す関係にあり、曲線イは第1の受光手段15aの出力特性を示し、曲線ロは第2の受光手段15bの出力特性を示している。
第1の受光手段15a、第2の受光手段15bからのこの出力信号は、予め受光手段115a,15bの出力特性が記憶されている信号処理手段21に送られ、信号処理手段21はその出力信号に基づいて放物面反射鏡1の変形角度を検出する。
The relationship between the deformation angle θ of the parabolic reflecting
The output signals from the first light receiving means 15a and the second light receiving means 15b are sent to the signal processing means 21 in which the output characteristics of the light receiving means 115a and 15b are stored in advance, and the signal processing means 21 outputs the output signal. The deformation angle of the parabolic reflecting
なお、この実施の形態では、光照射手段14a,14b及び受光手段15a,15bがそれぞれ2個ずつ配置されている例で説明したが、それぞれ3個以上であってもよい。 In this embodiment, two light irradiating means 14a and 14b and two light receiving means 15a and 15b are described. However, the number may be three or more.
この実施の形態では、温度変化、または経年変化等で放物面反射鏡1の曲率が変化するような形状変化が発生した場合においても、第1の受光手段15a、第2の受光手段15bの出力変化から曲率変化の度合いの推定が可能である。
In this embodiment, even when a shape change occurs such that the curvature of the
実施の形態4.
図14はこの発明の実施の形態4の車両用レーダ装置の要部を示す模式図である。
この実施の形態では、受光手段16a,16bは、受光位置の検出が可能な素子が分割された、PDまたはCCD等で構成されている。
他の構成は実施の形態3と同一である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a main part of a vehicle radar apparatus according to
In this embodiment, the light receiving means 16a and 16b are constituted by PDs or CCDs or the like in which elements capable of detecting the light receiving position are divided.
Other configurations are the same as those of the third embodiment.
この実施の形態では、第1の光照射手段14aから放物面反射鏡1に向けて照射された光は、裏面導体4で反射されて第1の受光手段16aに入光する。第2の光照射手段14bから放物面反射鏡1に向けて照射された光は、裏面導体4で反射されて第2の受光手段16bに入光する。
図14の実線から点線で示すように、放物面反射鏡1が変形角度θ(deg)だけ曲率半径が小さくなるように変形したときには、第1の受光手段16aに入光した第1の光照射手段14aからの光は、入光位置が右側にシフトし、第1の受光手段16aでは、そのシフト位置に対応して出力電圧が低下する。
また、第2の受光手段16bに入光した第2の光照射手段14bからの光は、入光位置が左側にシフトし、第2の受光手段15bでは、そのシフト位置に対応して出力電圧が低下する。
In this embodiment, the light irradiated from the first light irradiation means 14a toward the
As indicated by the dotted line from the solid line in FIG. 14, when the parabolic reflecting
The light from the second light irradiating means 14b that has entered the second light receiving means 16b shifts the light incident position to the left, and the second light receiving means 15b outputs an output voltage corresponding to the shifted position. Decreases.
この実施の形態では、放物面反射鏡1の変形角度θと、第1の受光手段16a及び第2の受光手段16bそれぞれの出力電圧との関係は、図15に示す関係にあり、曲線イは第1の受光手段16aの素子3,4の出力特性を示し、曲線ロは第1の受光手段16aの素子1,2の出力特性を示し、曲線ハは第2の受光手段16bの素子3,4の出力特性を示し、曲線ニは第2の受光手段16bの素子1,2の出力特性を示している。
In this embodiment, the relationship between the deformation angle θ of the
第1の受光手段16a、第2の受光手段16bからのこの出力信号は、第1の受光手段16a及び第2の受光手段16bの出力特性が記憶された信号処理手段21に送られ、信号処理手段21はその出力信号に基づいて放物面反射鏡1の変形角度を検出する。
The output signals from the first light receiving means 16a and the second light receiving means 16b are sent to the signal processing means 21 in which the output characteristics of the first light receiving means 16a and the second light receiving means 16b are stored. The means 21 detects the deformation angle of the
この実施の形態では、温度変化、または経年変化等で放物面反射鏡1の曲率が変化するような形状変化が発生した場合においても、第1の受光手段16a、第2の受光手段16bの出力変化から曲率変化の度合いの推定が可能である。
また、放物面反射鏡1の曲率変化だけでなく形状変化を立体的に検出することも可能となる。また、形状変化だけでなく放物面反射鏡1の位置ずれ検出等にも応用可能である。
In this embodiment, even when a shape change occurs such that the curvature of the
It is also possible to detect not only the curvature change of the
実施の形態5.
図16は実施の形態5の車両用レーダ装置を示すブロック図である。
この実施の形態では、信号処理手段21は、受光手段15,16,15a,15b,16a,16bから入力される出力電圧に基づいて、外部に送信される送信ビーム幅の変化、ビーム走査方向の変化を推定し、駆動手段7を用いて放物面反射鏡1の回転角度を制御するフィードバック制御を行い、また送信ビーム異常を検出するようになっている。
また、信号処理手段21では、放物面反射鏡1の回転角度異常、形状異常等の判断も行うようになっている。
FIG. 16 is a block diagram showing a vehicular radar apparatus according to the fifth embodiment.
In this embodiment, the
Further, the signal processing means 21 is also configured to determine abnormal rotation angles, abnormal shapes, etc. of the parabolic reflecting
実施の形態6.
上記各実施の形態1〜5では、光照射手段14,14a,14bからの光が反射する反射部は、放物面反射鏡1の裏面導体4であった。
この実施の形態では、反射部は磁石8が取り付けられた放物面反射鏡1の外側に取り付けられている。反射部は、光反射特性に優れた金属等の素材で構成し、もしくは誘電体2にメッキ、蒸着などを施して構成しても構わない。
この実施の形態では、反射部で反射した光を受光する受光手段15,16,15a,15b,16a,16bの受光量の変化、または受光位置の変化をもとに放物面反射鏡1の回転角度、形状変化を検出することができる。
なお、基準位置や回転角度を詳細に検出するために、反射部として、バーコード模様などの反射率の異なる素材を交互に付設、又は切欠きなどを設けて、回転角度に応じて反射光量、反射位置が詳細に変化するようにしてもよい。
In each of the above first to fifth embodiments, the reflecting portion that reflects the light from the light irradiation means 14, 14 a, 14 b is the
In this embodiment, the reflector is attached to the outside of the
In this embodiment, the
In addition, in order to detect the reference position and rotation angle in detail, as a reflection part, materials with different reflectivity such as a barcode pattern are alternately attached, or notches are provided, and the reflected light amount according to the rotation angle, The reflection position may be changed in detail.
なお、上記の各実施の形態では、平面反射鏡11を備えた車両用レーダ装置について説明したが、平面反射鏡11の無い車両用レーダ装置についても、この発明を適用することができる。
この場合には、放射器は、放物面反射鏡の凹面側の表面に形成される。
In each of the above embodiments, the vehicle radar apparatus provided with the planar reflecting mirror 11 has been described. However, the present invention can be applied to a vehicle radar apparatus without the planar reflecting mirror 11.
In this case, the radiator is formed on the concave surface of the parabolic reflector.
1 放物面反射鏡、2,12 誘電体、3,13 直線導体、4 裏面導体(反射部)、5 回転軸、7 駆動手段、10 放射器、11 平面反射鏡、14 光照射手段、14a 第1の光照射手段、14b 第2の光照射手段、15,16 受光手段、16a 第1の受光手段、16b 第2の受光手段、信号処理手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この放物面反射鏡に向けて電磁波を放射する放射器と、
前記放物面反射鏡を回転揺動し放物面反射鏡における前記電磁波の反射角度を変える駆動手段と、
前記放物面反射鏡の反射部に向けて光を照射する光照射手段と、
前記反射部で反射された反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光する受光量の変化または受光位置の変化に応じて出力される受光手段からの出力信号に基づいて前記放物面反射鏡の回転揺動角度を検出する信号処理手段と
を備えていることを特徴とする車両用レーダ装置。 A parabolic reflector,
A radiator that emits electromagnetic waves toward the parabolic reflector,
Driving means for rotating and swinging the parabolic reflector to change the reflection angle of the electromagnetic wave in the parabolic reflector;
Light irradiating means for irradiating light toward the reflecting portion of the parabolic reflector;
A light receiving means for receiving the reflected light reflected by the reflecting portion;
Signal processing means for detecting the rotational swing angle of the parabolic reflecting mirror based on an output signal from the light receiving means that is output in accordance with a change in the amount of light received by the light receiving means or a change in the light receiving position. A radar device for a vehicle.
前記平面反射鏡は、平面を持つ誘電体と、前記放物面反射鏡側の面上に等間隔で平行に配置され前記放物面反射鏡に向けて前記電磁波を反射する複数の直線導体とを有していることを特徴とする請求項5に記載の車両用レーダ装置。 The parabolic reflector includes a resin dielectric having a parabolic surface, a plurality of linear conductors arranged in parallel at equal intervals on the parabolic surface on the plane reflecting mirror side and reflecting the electromagnetic wave, And having a back conductor that is the reflecting portion that reflects the electromagnetic wave that has passed through the inside of the dielectric through the linear conductor,
The planar reflector includes a dielectric having a plane and a plurality of linear conductors arranged in parallel at equal intervals on a surface on the parabolic reflector side to reflect the electromagnetic wave toward the parabolic reflector. The vehicular radar apparatus according to claim 5, further comprising:
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