JP2008275483A - Object detector, vehicle, beam pattern generation method, program, and recording medium - Google Patents

Object detector, vehicle, beam pattern generation method, program, and recording medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a case that the position of an object can not be specified if the position of the object requires may exist in an object detector using conventional amplitude mono-pulse processing. <P>SOLUTION: The object detector includes: a transmission antenna 105a having a plurality of beam patterns; a receiving antenna 105b having a plurality of beam patterns; a beam pattern synthesis part 109 capable of generating a plurality of kinds of prescribed synthesis beam patterns generated by combining any one beam pattern of the transmission antenna 105a and any one beam pattern of the receiving antenna 105b; a beam pattern selection part 111 to execute the beam pattern synthesis part 109 to generate by selecting the combination of the two prescribed beam patterns determined previously from the plurality of the kinds of the prescribed synthesis beam patterns; and an object position specifying part 108 for specifying the position of the object based on receiving intensity of reflection waves and a distance up to the object obtained on each of the plurality of the two prescribed synthesis beam patterns. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、モノパルス処理を用いて物体の位置を検知する物体検知装置及び車両等に関するものである。また、物体の位置を検知するために用いるビームパターンを生成するビームパターン生成方法に関するものである。   The present invention relates to an object detection apparatus and a vehicle that detect the position of an object using monopulse processing. The present invention also relates to a beam pattern generation method for generating a beam pattern used for detecting the position of an object.

近年、安全運転支援システムの一つとして、車載レーダが注目されている。車載レーダは、電波あるいはレーザ光の送受信を行い、障害物となる物体までの距離・位置を測定するもので、車間距離制御等を目的としたミリ波レーダあるいはレーザレーダや、駐車支援・プリクラッシュ等を目的とした準ミリ波レーダがある。   In recent years, an in-vehicle radar has attracted attention as one of safe driving support systems. In-vehicle radars transmit and receive radio waves or laser light and measure the distance and position to obstacles. Millimeter wave radars or laser radars for the purpose of inter-vehicle distance control, parking assistance and pre-crash There is a quasi-millimeter wave radar for the purpose.

ここで、物体の位置検出手法として、ペンシル状のビームを電子的あるいは機械的に走査するスキャン方式と、複数の受信アンテナを用いて、各々の受信信号の和・差の電力比や、受信信号の位相差から物体の角度を検出する、いわゆるモノパルス方式が挙げられる。   Here, as a method for detecting the position of an object, a scanning method in which a pencil-shaped beam is electronically or mechanically scanned and a plurality of receiving antennas are used, the power ratio of the sum / difference of each received signal, and the received signal A so-called monopulse system that detects the angle of an object from the phase difference of the above can be mentioned.

モノパルス方式は原理的には、一つのビーム位置で一つのパルス（モノパルス）を処理することにより測角情報が得られる。したがって、スキャン方式に比べて時間的な変動を受けないため、高い測角精度を得ることができる。   In principle, the monopulse method obtains angle measurement information by processing one pulse (monopulse) at one beam position. Therefore, since it is not subject to temporal fluctuations compared to the scanning method, high angle measurement accuracy can be obtained.

モノパルス方式は、一般的には、受信信号の和及び差の電力比から角度検出を行う手法を振幅モノパルス方式、受信信号の位相差から角度検出を行う手法を位相モノパルス方式と、それぞれ呼んでいる。   In the monopulse method, generally, a method for detecting an angle from the power ratio of the sum and difference of received signals is called an amplitude monopulse method, and a method for detecting an angle from a phase difference of received signals is called a phase monopulse method. .

以下に、振幅モノパルス処理を用いた一般的な物体の位置の検出方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。   A general method for detecting the position of an object using amplitude monopulse processing will be described below (see, for example, Patent Document 1).

図１２（ａ）は、振幅モノパルス処理に用いる２つの受信アンテナのビームパターンを示している。   FIG. 12A shows beam patterns of two receiving antennas used for amplitude monopulse processing.

物体からの反射波を検出できるそれぞれの範囲が、一部重なるように２つの受信アンテナを配置することにより、振幅モノパルス処理を行うことができる。図１２（ａ）では、同じ指向性及び受信感度を持つ２つの受信アンテナを、互いに主ビームの方向が異なるように配置している。   By arranging the two receiving antennas so that the respective ranges in which the reflected wave from the object can be detected partially overlap, amplitude monopulse processing can be performed. In FIG. 12A, two receiving antennas having the same directivity and receiving sensitivity are arranged so that the directions of the main beams are different from each other.

受信ビームパターン５０１は、一方の受信アンテナの放射源５１１における受信ビームパターンを示しており、受信ビームパターン５０２は、もう一方の受信アンテナの放射源５１２における受信ビームパターンを示している。これらの２つの受信アンテナの主ビーム方向と、それぞれ同じ主ビーム方向を持つ２つの送信アンテナから放射された電波が、それぞれ同じ主ビーム方向の受信アンテナで受信される。つまり、一方の送信アンテナの放射源５１１から放射され、反射されてきた電波を、同じ主ビーム方向の受信アンテナが放射源５１１で受信し、もう一方の送信アンテナの放射源５１２から放射され、反射されてきた電波を、もう一方の受信アンテナが放射源５１２で受信する。受信ビームパターン５０１及び受信ビームパターン５０２は、それぞれ放射源５１１及び放射源５１２の各方向からその電波が反射して受信される電力の大きさを表している。すなわち、主ビーム方向から受信する場合の反射波の受信電力が最も大きくなる。   A reception beam pattern 501 indicates a reception beam pattern in the radiation source 511 of one reception antenna, and a reception beam pattern 502 indicates a reception beam pattern in the radiation source 512 of the other reception antenna. Radio waves radiated from two transmitting antennas having the same main beam direction and the main beam directions of these two receiving antennas are received by the receiving antennas having the same main beam direction. That is, the radio wave radiated and reflected from the radiation source 511 of one transmission antenna is received by the radiation antenna 511 in the same main beam direction, and is radiated from the radiation source 512 of the other transmission antenna and reflected. The other receiving antenna receives the received radio wave at the radiation source 512. The reception beam pattern 501 and the reception beam pattern 502 represent the magnitude of power received by reflecting the radio wave from each direction of the radiation source 511 and the radiation source 512, respectively. That is, the reception power of the reflected wave when receiving from the main beam direction becomes the largest.

なお、ここでは、２つの受信アンテナの主ビーム方向の中央となる方向を中心線とする。また、放射源５１１及び放射源５１２を含む面で、中心線に垂直な面を水平面とし、その水平面の放射源５１１側の向きを基準にした水平面からの角度を角度θと定義する。したがって、中心線の方向は、θ＝９０°の向きということになる。   Here, the center line is the direction of the center of the main beam direction of the two receiving antennas. A plane including the radiation source 511 and the radiation source 512 and perpendicular to the center line is defined as a horizontal plane, and an angle from the horizontal plane with respect to the direction of the horizontal plane on the radiation source 511 side is defined as an angle θ. Therefore, the direction of the center line is the direction of θ = 90 °.

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の２つの受信アンテナにおける、放射源５１１及び放射源５１２の中点からの角度と、各受信アンテナの受信強度の関係を示している。図１２（ｂ）に示す角度とは、上記で定義した角度θであり、中心線（θ＝９０°）に近い角度の方向からの反射波に対しては、双方の受信アンテナで大きな受信強度で受信される。   FIG. 12B shows the relationship between the angle from the midpoint of the radiation source 511 and the radiation source 512 and the reception intensity of each reception antenna in the two reception antennas of FIG. The angle shown in FIG. 12 (b) is the angle θ defined above, and with respect to the reflected wave from the direction close to the center line (θ = 90 °), a large reception intensity is obtained at both reception antennas. Received at.

図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の受信ビームパターン５０１及び５０２から、和と差のビームパターンをそれぞれ形成した図である。５０３が和信号のビームパターンを、５０４ａ及び５０４ｂが差信号のビームパターンを、それぞれ示している。   FIG. 12C is a diagram in which beam patterns of sum and difference are formed from the reception beam patterns 501 and 502 of FIG. Reference numeral 503 denotes the beam pattern of the sum signal, and reference numerals 504a and 504b denote the beam pattern of the difference signal.

図１２（ｄ）に、図１２（ｃ）から算出した、２つの受信アンテナによる受信強度の差（誤差電圧）と、角度との関係を示している。   FIG. 12D shows the relationship between the difference between the received intensity (error voltage) of the two receiving antennas calculated from FIG. 12C and the angle.

図１２（ｄ）のモノパルスカーブ５０５は、図１２（ｃ）の差信号５０４ａ及び５０４ｂを、和信号５０３で正規化することにより算出される。   The monopulse curve 505 in FIG. 12D is calculated by normalizing the difference signals 504a and 504b in FIG.

所定の角度θ（０°≦θ≦１８０°）における、受信ビームパターン５０１の電界強度をＥθ５０１、受信ビームパターン５０２の電界強度をＥθ５０２とすると、角度誤差電圧εθ５０５は、数１で表すことができ、和信号５０３と差信号５０４ａ及び５０４ｂからモノパルスカーブ５０５を求めることができる。 When the electric field strength of the reception beam pattern 501 at a predetermined angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 180 °) is E θ501 , and the electric field strength of the reception beam pattern 502 is E θ502 , the angle error voltage ε θ505 is expressed by Equation 1. The monopulse curve 505 can be obtained from the sum signal 503 and the difference signals 504a and 504b.


例えば、ある１つのターゲットに対する反射波から得られたそれぞれの受信アンテナにおける受信電圧が等しい場合には、それらの受信電圧の差（誤差電圧）＝０であり、図１２（ｄ）のグラフでは原点を示すため、ターゲットはθ＝９０°の方向、すなわち中心線上に存在することを特定できる。例えば、誤差電圧＝εｖであった場合には、図１２（ｄ）のモノパルスカーブ５０５から、そのときの反射波の方向、すなわちそのターゲットの方向が、角度φの方向に存在すると特定できる。このように、受信ビームパターン５０１側にターゲットが存在する場合、モノパルスカーブ５０５における誤差電圧の正の値を参照することで、ターゲットの存在する方向を特定できる。なお、受信ビームパターン５０２側にターゲットが存在する場合も、同様の考え方で、モノパルスカーブ５０５における誤差電圧の負の値を参照することで、ターゲットの存在する方向を特定できる。
For example, when the reception voltages at the respective reception antennas obtained from the reflected wave with respect to a certain target are equal, the difference between the reception voltages (error voltage) = 0, and in the graph of FIG. Therefore, it can be specified that the target exists in the direction of θ = 90 °, that is, on the center line. For example, if there was an error voltage = epsilon v from monopulse curve 505 in FIG. 12 (d), the direction of the reflected wave at that time, that is, the direction of the target can be identified to be present in the direction of the angle phi. Thus, when the target exists on the reception beam pattern 501 side, the direction in which the target exists can be specified by referring to the positive value of the error voltage in the monopulse curve 505. Even when the target exists on the reception beam pattern 502 side, the direction in which the target exists can be specified by referring to the negative value of the error voltage in the monopulse curve 505 in the same way.

次に、図１３を用いて、ターゲットの位置を特定する方法について説明する。   Next, a method for specifying the position of the target will be described with reference to FIG.

図１３（ａ）は、２つの受信アンテナのビームパターンと、検出対象のターゲットの位置関係を示している。また、図１３（ｂ）は、放射源５１１の受信アンテナで受信する受信パルス５２１と、放射源５１２の受信アンテナで受信する受信パルス５２２を示している。   FIG. 13A shows the positional relationship between the beam patterns of the two receiving antennas and the target to be detected. FIG. 13B shows a received pulse 521 received by the receiving antenna of the radiation source 511 and a received pulse 522 received by the receiving antenna of the radiation source 512.

この場合、ターゲット５１３は、中心線上に存在している。２つのアンテナは、指向性及び受信感度が同じであり、中心線に対して対称の方向に主ビームが形成されているので、図１３（ｂ）に示すように、受信パルス５２１の受信強度Ｅ１１と受信パルス５２２の受信強度Ｅ１２は等しくなる。したがって、このときの誤差電圧は０なので、モノパルスカーブ５０５から、ターゲット５１３が中心線上に存在することが特定される。 In this case, the target 513 exists on the center line. The two antennas have the same directivity and reception sensitivity, and the main beam is formed in a direction symmetric with respect to the center line. Therefore, as shown in FIG. 13B, the reception intensity E of the reception pulse 521 is obtained. 11 and the reception intensity E 12 of a received pulse 522 is equal. Therefore, since the error voltage at this time is 0, it is specified from the monopulse curve 505 that the target 513 exists on the center line.

また、送信アンテナから送信されたパルスが、ターゲットで反射して各受信アンテナが受信するタイミングは、ターゲットまでの距離に応じて変化する。図１３の場合、ターゲット５１３は、放射源５１１と放射源５１２から等距離の位置にあるので、図１３（ｂ）に示すように、２つのアンテナで受信される受信パルス５２１及び５２２は、同じタイミングで受信される。   In addition, the timing at which the pulse transmitted from the transmission antenna is reflected by the target and received by each reception antenna varies depending on the distance to the target. In the case of FIG. 13, since the target 513 is located at the same distance from the radiation source 511 and the radiation source 512, the received pulses 521 and 522 received by the two antennas are the same as shown in FIG. 13B. Received at timing.

受信パルスの受信タイミングによってターゲット５１３までの距離を特定できるので、モノパルスカーブ５０５を用いて特定したターゲット５１３が存在する方向と組み合わせることで、ターゲット５１３の位置を特定できる。   Since the distance to the target 513 can be specified by the reception timing of the received pulse, the position of the target 513 can be specified by combining with the direction in which the target 513 specified using the monopulse curve 505 exists.

このように、モノパルス処理によって特定されるターゲットの存在する方向と、受信パルスの受信タイミングによって特定されるターゲットまでの距離から、ターゲットの位置を特定していた。
特許第３４４３７０１号公報 Thus, the position of the target is specified from the direction in which the target specified by monopulse processing exists and the distance to the target specified by the reception timing of the received pulse.
Japanese Patent No. 3443701

しかしながら、従来の振幅モノパルス処理を用いる物体の位置の検出方法では、物体の位置によってはその物体の位置を特定できない場合があった。   However, in the conventional method for detecting the position of an object using amplitude monopulse processing, the position of the object may not be specified depending on the position of the object.

以下に、この従来の物体の位置の検出方法における問題について具体例を用いて説明する。   Hereinafter, a problem in the conventional method for detecting the position of an object will be described using a specific example.

図１４（ａ）は、検出対象の領域に２つのターゲットがある場合の、振幅モノパルス処理に用いる２つの受信アンテナのビームパターンとターゲットの位置を示している。ここでは、図１２及び図１３で説明した２つの受信アンテナを用いるものとし、図１２及び図１３と同じ構成部分には同じ符号を用いている。   FIG. 14A shows the beam patterns of the two receiving antennas used for amplitude monopulse processing and the position of the target when there are two targets in the detection target region. Here, the two receiving antennas described with reference to FIGS. 12 and 13 are used, and the same reference numerals are used for the same components as those in FIGS. 12 and 13.

図１４（ｂ）は、放射源５１１の受信アンテナで受信する受信パルス５２３と、放射源５１２の受信アンテナで受信する受信パルス５２４を示している。   FIG. 14B shows a reception pulse 523 received by the reception antenna of the radiation source 511 and a reception pulse 524 received by the reception antenna of the radiation source 512.

２つのターゲット５１４及びターゲット５１５は、反射断面積が等しく中心線に対して対称な位置に存在している。図１３の場合に比べて２つのターゲット５１４及びターゲット５１５が主ビームの方向に近い方向にあるので受信強度は大きくなるが、中心線に対して対称の位置にあるので、図１４（ｂ）に示すように、受信パルス５２３の受信強度Ｅ１１と受信パルス５２４の受信強度Ｅ１２は等しくなる。したがって、このときの誤差電圧は０なので、図１２のモノパルスカーブ５０５からは、１つのターゲットが中心線上に存在する、と特定されてしまう。 The two targets 514 and 515 are present at positions where the reflection sectional areas are equal and symmetrical with respect to the center line. Compared to the case of FIG. 13, the two targets 514 and 515 are closer to the direction of the main beam, so that the reception intensity is increased, but since the reception intensity is symmetric with respect to the center line, FIG. As shown, the reception intensity E 11 of the reception pulse 523 is equal to the reception intensity E 12 of the reception pulse 524. Therefore, since the error voltage at this time is 0, it is specified from the monopulse curve 505 in FIG. 12 that one target exists on the center line.

一方、放射源５１１からターゲット５１４までの距離と、放射源５１２からターゲット５１５までの距離が等しいので、図１４（ｂ）に示すように、受信パルス５２３と受信パルス５２４の受信タイミングも等しくなるため、受信タイミングの点からも、１つのターゲットが中心線上に存在するのか、中心線に対称な位置に２つのターゲットが存在するのかを判別できない。   On the other hand, since the distance from the radiation source 511 to the target 514 and the distance from the radiation source 512 to the target 515 are equal, the reception timings of the reception pulse 523 and the reception pulse 524 are also equal as shown in FIG. From the point of reception timing, it cannot be determined whether one target exists on the center line or two targets exist at positions symmetrical to the center line.

例えば、自動車の前方に向けてこのような従来の物体検知装置が設けられていた場合には、自車が走行中の車線の左右の車線に車両が停止していたようなときに、左右の車両が一体となって前方に検知されてしまい、車間距離制御であれば、車両が減速したり非常ブレーキが動作してしまうことにもなりかねない。   For example, when such a conventional object detection device is provided toward the front of an automobile, when the vehicle is stopped in the left and right lanes of the traveling lane, If the vehicle is integrated and detected forward and the inter-vehicle distance control is performed, the vehicle may be decelerated or the emergency brake may be operated.

本発明は、上記従来の課題に鑑み、複数種類のビームパターンを生成すること、及び、その生成した複数種類のビームパターンを用いて物体を検知する物体検知装置及び車両等を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a plurality of types of beam patterns, an object detection device that detects an object using the generated types of beam patterns, a vehicle, and the like. And

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
音波または電波を照射しその反射波を受信することによって、周囲の物体を検知する物体検知装置であって、
複数のビームパターンを有する送信アンテナと、
複数のビームパターンを有する受信アンテナと、
前記送信アンテナのいずれかのビームパターンと前記受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせることによって生成される所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できるビームパターン合成部と、
前記複数種類の所定の合成ビームパターンの中から、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して、選択したそれらの合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に選択させるまたは生成させるビームパターン選択部と、
前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する物体位置特定部と、を備えた物体検知装置である。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides:
An object detection device that detects surrounding objects by irradiating sound waves or radio waves and receiving the reflected waves,
A transmitting antenna having a plurality of beam patterns;
A receiving antenna having a plurality of beam patterns;
A beam pattern combining unit capable of holding or generating a plurality of types of predetermined combined beam patterns generated by combining any of the beam patterns of the transmitting antenna and any of the beam patterns of the receiving antenna;
A combination of at least two predetermined predetermined combined beam patterns is selected from the plurality of predetermined combined beam patterns, and the selected beam pattern combining unit is selected or generated. A beam pattern selection section to be
An object detection device comprising: an object position specifying unit that specifies the position of the object based on a reception intensity of the reflected wave and a distance to the object, obtained for each of the selected predetermined combined beam patterns; is there.

また、第２の本発明は、
前記物体の位置を特定できなかった場合には、
前記ビームパターン選択部は、前記複数種類の所定の合成ビームパターンの中から、前記組み合わせとは異なる所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択し直して、選択し直したそれらの合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に選択させまたは生成させ、
前記物体位置特定部は、前記異なる所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する、第１の本発明の物体検知装置である。 The second aspect of the present invention
If the location of the object could not be determined,
The beam pattern selection unit reselects a combination of at least two predetermined combined beam patterns different from the combination from the plurality of types of predetermined combined beam patterns, and re-selects the combined beam patterns Is selected or generated by the beam pattern synthesis unit,
The object position specifying unit specifies the position of the object based on the received intensity of the reflected wave and the distance to the object obtained for each of the different predetermined combined beam patterns. It is a detection device.

また、第３の本発明は、
前記物体の位置を特定できなかった場合には、
前記物体位置特定部は、前記選択された所定の合成ビームパターン以外のいずれかの前記所定の合成ビームパターンを用いて、前記物体の位置を特定する、第１の本発明の物体検知装置である。 The third aspect of the present invention
If the location of the object could not be determined,
The object position specifying unit is the object detection device according to the first aspect of the present invention, wherein the position of the object is specified using any one of the predetermined combined beam patterns other than the selected predetermined combined beam pattern. .

また、第４の本発明は、
前記ビームパターン選択部は、前記送信アンテナのいずれかのビームパターンと前記受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせることによって生成される、全ての組み合わせの前記所定の合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に保持させるまたは生成させる、第１の本発明の物体検知装置である。 The fourth aspect of the present invention is
The beam pattern selection unit generates all combinations of the predetermined combined beam patterns generated by combining any of the beam patterns of the transmitting antenna and any of the beam patterns of the receiving antenna. It is the object detection apparatus of 1st this invention made to hold | maintain or produce | generate.

また、第５の本発明は、
前記物体の位置を特定するために用いる前記選択された所定の合成ビームパターンは、それぞれの前記合成ビームパターンによって前記物体を検知できる範囲が重なる領域がある、第１の本発明の物体検知装置である。 The fifth aspect of the present invention provides
In the object detection apparatus according to the first aspect of the present invention, the selected predetermined combined beam pattern used for specifying the position of the object includes a region where a range in which the object can be detected by each of the combined beam patterns overlaps. is there.

また、第６の本発明は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、主ビームの放射方向を切り替え可能なアンテナであり、前記主ビームの放射方向を切り替えることにより、前記複数のビームパターンを形成する、第１の本発明の物体検知装置である。 The sixth aspect of the present invention provides
The transmitting antenna and the receiving antenna are antennas capable of switching a radiation direction of a main beam, and the plurality of beam patterns are formed by switching the radiation direction of the main beam. Device.

また、第７の本発明は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、それぞれ、２種類のビームパターンを有する、第２の本発明の物体検知装置である。 The seventh aspect of the present invention
Each of the transmission antenna and the reception antenna is the object detection device according to the second aspect of the present invention having two types of beam patterns.

また、第８の本発明は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、同一のビームパターンを有する、第１の本発明の物体検知装置である。 In addition, the eighth aspect of the present invention
The transmission antenna and the reception antenna are the object detection devices according to the first aspect of the present invention, which have the same beam pattern.

また、第９の本発明は、
前記受信アンテナは、前記送信アンテナを兼ねており、電波の送受信が切り替えられるようになっている、第１の本発明の物体検知装置である。 The ninth aspect of the present invention provides
The reception antenna is the object detection device according to the first aspect of the present invention, which also serves as the transmission antenna, and is configured to switch between transmission and reception of radio waves.

また、第１０の本発明は、
前記物体位置特定部は、振幅モノパルス処理を用いて、前記所定の少なくとも２つの合成ビームパターンのそれぞれについて得られる受信強度の差から前記物体に向かう方向を特定する、第１の本発明の物体検知装置である。 The tenth aspect of the present invention is
The object position specifying unit uses an amplitude monopulse process to specify a direction toward the object from a difference in received intensity obtained for each of the predetermined at least two combined beam patterns. Device.

また、第１１の本発明は、
前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、それぞれ、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形上アンテナ素子は、その一対の対抗する角に第１の給電部及び第２の給電部を持ち、残る対抗する角に迂回素子をそれぞれ持っており、
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えることにより、前記複数のビームパターンを切り替える、第６の本発明の物体検知装置である。 The eleventh aspect of the present invention is
Each of the receiving antenna and the transmitting antenna has a reflecting plate and a rectangular antenna element parallel to the reflecting plate,
The rectangular antenna element has a first feeding portion and a second feeding portion at a pair of opposing corners, and has a detour element at the remaining opposing corner,
The object detection device according to a sixth aspect of the present invention, wherein the plurality of beam patterns are switched by switching so that power is supplied to either the first power supply unit or the second power supply unit.

また、第１２の本発明は、
前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、反射板と、前記反射板に平行なスロットループアンテナを有しており、
前記スロットループアンテナは、誘電体基板の導体面の導体が矩形上に剥がされたスロット部を有し、前記スロット部の一対の対向する角には迂回スロット部分があり、前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は第２の給電部であり、
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えることにより、前記複数のビームパターンを切り替える、第６の本発明の物体検知装置である。 The twelfth aspect of the present invention is
The receiving antenna and the transmitting antenna have a reflector and a slot loop antenna parallel to the reflector,
The slot loop antenna has a slot portion in which a conductor on a conductor surface of a dielectric substrate is peeled off in a rectangular shape, and a pair of opposing corners of the slot portion has a detour slot portion, Each of the pair of opposing corners is fed by electromagnetic coupling from the end of the microstrip line formed on the surface opposite to the conductor surface of the dielectric substrate, The other end of the strip line is a first power supply unit, and the other end of the other microstrip line is a second power supply unit.
The object detection device according to a sixth aspect of the present invention, wherein the plurality of beam patterns are switched by switching so that power is supplied to either the first power supply unit or the second power supply unit.

また、第１３の本発明は、
第１の本発明の物体検知装置が、前方及び後方の少なくともいずれか一方にある物体を特定できる位置に搭載された車両である。 The thirteenth aspect of the present invention is
The object detection apparatus according to the first aspect of the present invention is a vehicle mounted at a position where an object in at least one of the front and rear can be specified.

また、第１４の本発明は、
複数のビームパターンを有する送信アンテナのいずれかのビームパターンと複数のビームパターンを有する受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせて、所定の合成ビームパターンを複数種類生成するビームパターン生成方法である。 The fourteenth aspect of the present invention is
This is a beam pattern generation method for generating a plurality of types of predetermined combined beam patterns by combining any beam pattern of a transmission antenna having a plurality of beam patterns and any beam pattern of a reception antenna having a plurality of beam patterns.

また、第１５の本発明は、
第１の本発明の物体検知装置の、所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できる前記ビームパターン合成部、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して前記ビームパターン合成部に選択させるまたは生成させる前記ビームパターン選択部、前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する前記物体位置特定部、としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。 The fifteenth aspect of the present invention provides
In the object detection device of the first aspect of the present invention, the beam pattern combining unit capable of holding or generating a plurality of types of predetermined combined beam patterns, and selecting a predetermined combination of at least two predetermined combined beam patterns to select the beam The position of the object is determined based on the received intensity of the reflected wave and the distance to the object obtained for each of the beam pattern selection unit to be selected or generated by a pattern synthesis unit, and the selected predetermined synthesized beam pattern. A program for causing a computer to function as the object position specifying unit to be specified.

また、第１６の本発明は、
第１５の本発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体である。 The 16th aspect of the present invention is
A recording medium on which a program according to the fifteenth aspect of the present invention is recorded, and is a recording medium that can be used by a computer.

本発明により、複数種類のビームパターンを生成するビームパターン生成方法を提供できる。   The present invention can provide a beam pattern generation method for generating a plurality of types of beam patterns.

また、本発明により、生成した複数種類のビームパターンを用いて物体を検知することによりその物体の位置を特定できる物体検知装置及び車両等を提供できる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide an object detection device, a vehicle, and the like that can identify the position of an object by detecting the object using a plurality of types of generated beam patterns.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る、レーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態１のレーダ装置が、本発明の物体検知装置の一例にあたる。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus according to the first embodiment is an example of the object detection apparatus according to the present invention.

本実施の形態１のレーダ装置は、送受信部を備えたセンサモジュール１０１と、アンテナ開口面に対して垂直な面で主ビーム方向の切替えが可能な送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂと、検知処理結果を表示する表示部１１０を備えている。   The radar apparatus according to the first embodiment includes a sensor module 101 including a transmission / reception unit, a transmission antenna 105a and a reception antenna 105b that can switch the main beam direction on a plane perpendicular to the antenna opening surface, and a detection processing result. Is displayed.

なお、主ビーム方向の切替えが可能な送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの具体的な構成例については後述する。   A specific configuration example of the transmitting antenna 105a and the receiving antenna 105b that can switch the main beam direction will be described later.

センサモジュール１０１は、信号の送受信タイミングと、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの切替えタイミングを制御するタイミング制御部１０２を備えている。そして、タイミング制御部１０２の制御に基づき高周波信号を生成する送信部１０３と、送信アンテナ１０５ａの主ビーム方向を切替える送信アンテナ切替部１０４と、受信アンテナ１０５ｂの主ビーム方向を切替える受信アンテナ切替部１０６と、タイミング制御部１０２の制御に基づき受信信号を検出する受信部１０７を備えている。また、送信アンテナ１０５ａのビームパターンと受信アンテナ１０５ｂのビームパターンを合成するビームパターン合成部１０９と、物体の検知に使用するための合成ビームパターンを選択するビームパターン選択部１１１を備えている。そして、振幅モノパルス処理の機能を有し、受信部１０７で検出された信号を処理して物体の位置を特定する物体位置特定部１０８を備えている。   The sensor module 101 includes a timing control unit 102 that controls signal transmission / reception timing and switching timing of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b. Then, a transmission unit 103 that generates a high-frequency signal based on the control of the timing control unit 102, a transmission antenna switching unit 104 that switches the main beam direction of the transmission antenna 105a, and a reception antenna switching unit 106 that switches the main beam direction of the reception antenna 105b. And a receiving unit 107 that detects a received signal based on the control of the timing control unit 102. Further, a beam pattern combining unit 109 that combines the beam pattern of the transmission antenna 105a and the beam pattern of the reception antenna 105b, and a beam pattern selection unit 111 that selects a combined beam pattern for use in object detection are provided. And it has the function of an amplitude monopulse process, The object position specific | specification part 108 which processes the signal detected by the receiving part 107 and pinpoints the position of an object is provided.

図２は、ビームパターン合成部１０９の構成を示したブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the beam pattern synthesis unit 109.

ビームパターン合成部１０９は、送信アンテナ１０５ａの主ビームの方向毎の送信ビームパターン２０１及び、受信アンテナ１０５ｂの主ビームの方向毎の受信ビームパターン２０２をそれぞれ保持している。そして、送信ビームパターン２０１のいずれかのビームパターンと、受信ビームパターン２０２のいずれかのビームパターンとを組み合わせて合成していき、複数種類の合成ビームパターン２０３を生成する。   The beam pattern combining unit 109 holds a transmission beam pattern 201 for each main beam direction of the transmission antenna 105a and a reception beam pattern 202 for each main beam direction of the reception antenna 105b. Then, any one of the transmit beam patterns 201 and any one of the receive beam patterns 202 are combined and combined to generate a plurality of types of combined beam patterns 203.

なお、ビームパターン合成部１０９は、合成ビームパターンを生成する代わりに、送信アンテナ１０５ａのビームパターンと受信アンテナ１０５ｂのビームパターンが合成された複数の合成ビームパターンが予め保持されていてもよい。   Note that the beam pattern combining unit 109 may hold a plurality of combined beam patterns obtained by combining the beam pattern of the transmitting antenna 105a and the beam pattern of the receiving antenna 105b in advance, instead of generating the combined beam pattern.

ここで、図３を用いて送信アンテナ及び受信アンテナのビームパターンについて説明しておく。図３は、ビームパターンを説明するための図である。   Here, the beam patterns of the transmitting antenna and the receiving antenna will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the beam pattern.

ビームパターン３０１は、横軸を電界強度のＸ成分、縦軸を電界強度のＹ成分とする２次元上の電界強度をグラフ上に示したものである。このとき、ある角度θにおける電界強度Ｅθは、Ｅθ＝Ｅ（θ）で表すことができる。つまり、ビームパターン３０１は、０°≦θ≦１８０°の範囲で所定の角度ステップ（例えば、１°）毎に電界強度をプロットしたものとなる。 The beam pattern 301 shows a two-dimensional electric field intensity on a graph with the horizontal axis representing the X component of the electric field intensity and the vertical axis representing the Y component of the electric field intensity. At this time, the electric field intensity E θ at a certain angle θ can be expressed by E θ = E (θ). That is, the beam pattern 301 is obtained by plotting the electric field strength for each predetermined angle step (for example, 1 °) in the range of 0 ° ≦ θ ≦ 180 °.

したがって、ビームパターン合成部１０９は、０°≦θ≦１８０°の範囲において、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの一つの主ビーム方向についての電界強度を、所定の角度ステップ毎に数値テーブルとして保持することで、その電界強度の数値テーブルを基に、その主ビーム方向についての送信ビームパターン２０１及び受信ビームパターン２０２を形成することができる。   Therefore, the beam pattern synthesis unit 109 holds the electric field strength in one main beam direction of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b as a numerical table for each predetermined angle step in the range of 0 ° ≦ θ ≦ 180 °. Thus, the transmission beam pattern 201 and the reception beam pattern 202 in the main beam direction can be formed based on the numerical table of the electric field strength.

次に、合成ビームパターン２０３について説明する。なお、ここでは、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂのビームパターンは、ある一つの主ビーム方向のビームパターンとして説明する。   Next, the combined beam pattern 203 will be described. Here, the beam patterns of the transmitting antenna 105a and the receiving antenna 105b will be described as beam patterns in a certain main beam direction.

合成ビームパターン２０３は、０°≦θ≦１８０°の範囲で、所定の角度ステップ毎に、送信アンテナ１０５ａの電界強度と受信アンテナ１０５ｂの電界強度を掛け合わせた電界強度をプロットしたものとなる。例として、ある角度θにおける送信アンテナ１０５ａの電界強度をＥθｔ、受信アンテナ１０５ｂの電界強度をＥθｒとすると、合成した電界強度Ｅθｍは、Ｅθｍ＝Ｅθｔ×Ｅθｒとなる。したがって、ビームパターン合成部１０９は、０°≦θ≦１８０°の範囲において、送信アンテナ１０５ａと受信アンテナ１０５ｂの合成電界強度を、所定の角度ステップ毎に数値テーブルとして保持することで、合成ビームパターン２０３を生成することができる。 The combined beam pattern 203 is a plot of the electric field strength obtained by multiplying the electric field strength of the transmitting antenna 105a and the electric field strength of the receiving antenna 105b for each predetermined angle step in the range of 0 ° ≦ θ ≦ 180 °. As an example, if the electric field intensity of the transmitting antenna 105a at a certain angle θ is E θt and the electric field intensity of the receiving antenna 105b is E θr , the combined electric field intensity E θm is E θm = E θt × E θr . Therefore, the beam pattern combining unit 109 holds the combined electric field strength of the transmitting antenna 105a and the receiving antenna 105b as a numerical table for each predetermined angle step in the range of 0 ° ≦ θ ≦ 180 °, thereby generating a combined beam pattern. 203 can be generated.

ここで、送信ビームパターン２０１がｎ通り、受信ビームパターン２０２がｍ通り存在する場合、合成ビームパターン２０３はｎ×ｍ通り生成することができる。   Here, when there are n transmission beam patterns 201 and m reception beam patterns 202, n × m combined beam patterns 203 can be generated.

図４は、送信ビームパターン２０１及び受信ビームパターン２０２が、２通りずつ存在する場合の合成ビームパターン２０３の一例を示した図である。ここで、図４は真上から見たものであり、図中の黒点がビーム放射ポイントでビームが水平方向に放射されているものとする。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the combined beam pattern 203 when there are two transmission beam patterns 201 and two reception beam patterns 202. Here, FIG. 4 is viewed from directly above, and it is assumed that the black spot in the figure is the beam radiation point and the beam is radiated in the horizontal direction.

図４（ａ）は、送信アンテナ１０５ａの主ビーム方向を切り替えたときの、送信ビームパターン２０１ａまたは２０１ｂが形成される場合の、２通りの図を示している。送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂは、図２の送信ビームパターン２０１に含まれる個別のビームパターンを示している。   FIG. 4 (a) shows two diagrams when the transmission beam pattern 201a or 201b is formed when the main beam direction of the transmission antenna 105a is switched. Transmission beam patterns 201a and 201b indicate individual beam patterns included in the transmission beam pattern 201 of FIG.

送信アンテナ１０５ａは、主ビーム方向が切り替えられる構成のアンテナなので、いずれの送信ビームパターン２０１ａ、２０１ｂも同じ放射ポイント２１０から放射される。なお、中心線は、２つの主ビーム方向の中央の方向を示している。   Since the transmission antenna 105a is an antenna having a configuration in which the main beam direction can be switched, any of the transmission beam patterns 201a and 201b is radiated from the same radiation point 210. The center line indicates the central direction of the two main beam directions.

図４（ｂ）は、受信アンテナ１０５ｂの主ビーム方向を切り替えたときの、受信ビームパターン２０２ａまたは２０２ｂが形成される場合の、２通りの図を示している。受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂは、図２の受信ビームパターン２０２に含まれる個別のビームパターンを示している。   FIG. 4B shows two diagrams when the reception beam pattern 202a or 202b is formed when the main beam direction of the reception antenna 105b is switched. Received beam patterns 202a and 202b indicate individual beam patterns included in the received beam pattern 202 of FIG.

受信アンテナ１０５ｂは、水平方向について送信アンテナ１０５ａと同じ位置に配置されており、主ビーム方向が切り替えられる構成のアンテナなので、いずれの受信ビームパターン２０２ａ、２０２ｂも送信アンテナ１０５ａと同じ放射ポイント２１０から放射される。なお、中心線は、２つの主ビーム方向の中央の方向を示している。   Since the receiving antenna 105b is arranged at the same position as the transmitting antenna 105a in the horizontal direction and is configured to switch the main beam direction, any of the receiving beam patterns 202a and 202b radiates from the same radiation point 210 as the transmitting antenna 105a. Is done. The center line indicates the central direction of the two main beam directions.

なお、本実施の形態１においては、送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂと、受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂは、同一のものとして説明する。したがって、図４（ａ）と図４（ｂ）に示す中心線は、同じ方向を示している。   In the first embodiment, transmission beam patterns 201a and 201b and reception beam patterns 202a and 202b are assumed to be the same. Accordingly, the center lines shown in FIGS. 4A and 4B indicate the same direction.

図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂと、図４（ｂ）に示す受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂによって合成される４通りの合成ビームパターンの図を示している。合成ビームパターン２０３ａ〜２０３ｄは、図２の合成ビームパターン２０３に含まれる個別のビームパターンを示している。なお、図４（ｃ）に示す中心線は、図４（ａ）及び図４（ｂ）における中心線と同じ方向を示している。   FIG. 4C shows a diagram of four combined beam patterns synthesized by the transmission beam patterns 201a and 201b shown in FIG. 4A and the reception beam patterns 202a and 202b shown in FIG. 4B. Yes. The combined beam patterns 203a to 203d show individual beam patterns included in the combined beam pattern 203 of FIG. The center line shown in FIG. 4C indicates the same direction as the center line in FIGS. 4A and 4B.

本実施の形態１の場合、合成ビームパターン２０３は、２通りの送信ビームパターン２０１と２通りの受信ビームパターン２０２の電界強度をそれぞれ掛け合わせることで、２×２＝４通り生成される。   In the case of the first embodiment, 2 × 2 = 4 combinations of the combined beam patterns 203 are generated by multiplying the electric field intensities of the two transmission beam patterns 201 and the two reception beam patterns 202, respectively.

すなわち、送信ビームパターン２０１ａと受信ビームパターン２０２ａを掛け合わせることで合成ビームパターン２０３ａが、送信ビームパターン２０１ａと受信ビームパターン２０２ｂを掛け合わせることで合成ビームパターン２０３ｂが、送信ビームパターン２０１ｂと受信ビームパターン２０２ａを掛け合わせることで合成ビームパターン２０３ｃが、送信ビームパターン２０１ｂと受信ビームパターン２０２ｂを掛け合わせることで合成ビームパターン２０３ｄが、それぞれ生成される。   That is, the combined beam pattern 203a is obtained by multiplying the transmission beam pattern 201a and the received beam pattern 202a, and the synthesized beam pattern 203b is obtained by multiplying the transmitted beam pattern 201a and the received beam pattern 202b. The combined beam pattern 203c is generated by multiplying 202a, and the combined beam pattern 203d is generated by multiplying the transmit beam pattern 201b and the receive beam pattern 202b.

具体的には、例えば、送信ビームパターン２０１ａ、２０１ｂ及び受信ビームパターン２０２ａ、２０２ｂのそれぞれについての所定の角度ステップ毎の数値テーブルをメモリなどに格納しておき、ビームパターン合成部１０９が、それらの数値テーブルを所定の角度ステップ毎に掛け合わせるプログラムを用いて、合成ビームパターンの所定の角度ステップ毎の数値テーブルを生成させるようにすればよい。   Specifically, for example, a numerical table for each predetermined angle step for each of the transmission beam patterns 201a and 201b and the reception beam patterns 202a and 202b is stored in a memory or the like, and the beam pattern synthesis unit 109 What is necessary is just to make it produce | generate the numerical table for every predetermined angle step of a synthetic | combination beam pattern using the program which multiplies a numerical table for every predetermined angle step.

なお、図４に示す各電界パターンはデシベル表示なので、例えば、同一の送信ビームパターン２０１ａと受信ビームパターン２０２ａを掛け合わせて生成した合成ビームパターン２０３ａは、これらのビームパターンと相似形状となる。   Since each electric field pattern shown in FIG. 4 is displayed in decibels, for example, a combined beam pattern 203a generated by multiplying the same transmission beam pattern 201a and reception beam pattern 202a has a similar shape to these beam patterns.

次に、本実施の形態１のレーダ装置における角度誤差電圧の算出方法について説明する。   Next, a method for calculating the angle error voltage in the radar apparatus according to the first embodiment will be described.

前述した従来の一般的な振幅モノパルス処理では、送信アンテナのビームパターンは共通で、受信アンテナのみ２つのビームパターンを用いて処理を行うため、角度誤差電圧を算出する際の受信強度εθ５０５は、数１に示すように、受信ビームパターンの電界強度（Ｅθ５０１及びＥθ５０２）のみに依存している。 In the conventional general amplitude monopulse processing described above, the beam pattern of the transmission antenna is common, and only the reception antenna performs processing using two beam patterns. Therefore, the reception intensity ε θ505 when calculating the angle error voltage is As shown in Equation 1, it depends only on the electric field strength (E θ501 and E θ502 ) of the received beam pattern.


これに対し、本実施の形態１のレーダ装置では、送信アンテナ１０５ａのビームパターンも切り替えを行うため、角度誤差電圧は数１とは異なる式で算出する必要がある。
On the other hand, in the radar apparatus according to the first embodiment, the beam pattern of the transmission antenna 105a is also switched, so that the angle error voltage needs to be calculated by an expression different from Equation 1.

図４（ａ）の送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂ、図４（ｂ）の受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂを例に、本実施の形態１における角度誤差電圧の算出方法について以下に説明する。   The method of calculating the angular error voltage in the first embodiment will be described below by taking the transmission beam patterns 201a and 201b in FIG. 4A and the reception beam patterns 202a and 202b in FIG. 4B as examples.

ビーム放射ポイント２１０を含む、中心線に垂直な面を水平面とし、その水平面の送信ビームパターン２０１ｂ側の向きを基準にした水平面からの角度を角度θと定義し、所定の角度θ（０°≦θ≦１８０°）における、送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂ、受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂの電界強度を、それぞれＥθ２０１ａ、Ｅθ２０１ｂ、Ｅθ２０２ａ、Ｅθ２０２ｂとする。例えば、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｄを用いて振幅モノパルス処理を行う場合、角度誤差電圧εθ２０３ａ〜２０３ｄは数２で表すことができる。 A plane perpendicular to the center line including the beam radiation point 210 is defined as a horizontal plane, and an angle from the horizontal plane with respect to the direction of the horizontal plane on the transmission beam pattern 201b side is defined as an angle θ, and a predetermined angle θ (0 ° ≦ 0 The field strengths of the transmission beam patterns 201a and 201b and the reception beam patterns 202a and 202b at θ ≦ 180 ° are respectively represented as E θ201a, Eθ201b , Eθ202a, and Eθ202b . For example, when the amplitude monopulse processing is performed using the combined beam patterns 203a and 203d, the angle error voltages εθ203a to 203d can be expressed by Equation 2.


同様に、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｂを用いて振幅モノパルス処理を行う場合、角度誤差電圧εθ２０３ａ〜２０３ｂは数３で表すことができる（結果として、数１に数値を代入した場合と同じになる）。
Similarly, when the amplitude monopulse processing is performed using the combined beam patterns 203a and 203b, the angle error voltages εθ203a to 203b can be expressed by Expression 3 (as a result, the numerical values are substituted into Expression 1). ).


このように、合成ビームパターンの異なる組み合わせのそれぞれについて振幅モノパルス処理を行うことにより、数２及び数３に示すように異なった角度誤差電圧が算出されるので、異なるモノパルスカーブのグラフを形成することができる。
In this way, by performing the amplitude monopulse processing for each of the different combinations of the combined beam patterns, different angular error voltages are calculated as shown in Equations 2 and 3, so that different monopulse curve graphs can be formed. Can do.

次に、図５〜図７を用いて、従来の振幅モノパルス処理では位置を特定できなかったターゲットの位置を、本実施の形態１のレーダ装置で特定する方法について説明する。なお、図５及び図６で用いる合成ビームパターンは、図４で説明した合成ビームパターン２０３ａ〜２０３ｄを用いるものとする。   Next, with reference to FIGS. 5 to 7, a method for specifying the position of the target, which could not be specified by the conventional amplitude monopulse processing, with the radar apparatus according to the first embodiment will be described. The combined beam patterns used in FIGS. 5 and 6 are the combined beam patterns 203a to 203d described in FIG.

図５（ａ）は、２つの合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄと、検出対象のターゲットを真上から見たときの位置関係を示している。また、図５（ｂ）は、合成ビームパターン２０３ａによって検出される受信パルス７０１と、合成ビームパターン２０３ｄによって検出される受信パルス７０２を示している。また、図５（ｃ）は、数２を用いて２つの合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄから算出されるモノパルスカーブ７１０を示している。   FIG. 5A shows the positional relationship when the two combined beam patterns 203a and 203d are viewed from directly above the target to be detected. FIG. 5B shows a received pulse 701 detected by the combined beam pattern 203a and a received pulse 702 detected by the combined beam pattern 203d. FIG. 5C shows a monopulse curve 710 calculated from the two combined beam patterns 203a and 203d using Equation 2.

ここで、ターゲット７０３とターゲット７０４は同じ物体であり、中心線に対して対称な位置に存在している。つまり、従来の振幅モノパルス処理では位置を特定できなかった位置に配置されている。   Here, the target 703 and the target 704 are the same object, and exist at positions symmetrical with respect to the center line. That is, it is arranged at a position where the position could not be specified by the conventional amplitude monopulse processing.

図６（ａ）は、図５（ａ）とは異なる組み合わせである２つの合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂと、検出対象のターゲットを真上から見たときの位置関係を示している。また、図６（ｂ）は、合成ビームパターン２０３ａによって検出される受信パルス７０１と、合成ビームパターン２０３ｂによって検出される受信パルス７０６を示している。また、図６（ｃ）は、数３を用いて２つの合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂから算出されるモノパルスカーブ７１１を示している。   FIG. 6A shows the positional relationship when two combined beam patterns 203a and 203b, which are different combinations from FIG. 5A, and the target to be detected are viewed from directly above. FIG. 6B shows a received pulse 701 detected by the combined beam pattern 203a and a received pulse 706 detected by the combined beam pattern 203b. FIG. 6C shows a monopulse curve 711 calculated from the two combined beam patterns 203a and 203b using Equation 3.

図７は、本実施の形態１のレーダ装置における振幅モノパルス処理によるターゲット分離のフローチャートを示している。   FIG. 7 shows a flowchart of target separation by amplitude monopulse processing in the radar apparatus of the first embodiment.

図７に示すように、まず、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを用いてモノパルス処理を行う（ステップＳ１）。   As shown in FIG. 7, first, monopulse processing is performed using the combined beam patterns 203a and 203d (step S1).

図１の物体位置特定部１０８が、ビームパターン選択部１１１に対して、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを選択する指示を出すと、ビームパターン選択部１１１は、ビームパターン合成部１０９に合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを生成させ、タイミング制御部１０２に通知する。なお、このとき、ビームパターン合成部１０９に複数の合成ビームパターンが予め保持されている場合には、ビームパターン選択部１１１は、それらの複数の合成ビームパターンの中から、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを選択する。   When the object position specifying unit 108 in FIG. 1 instructs the beam pattern selecting unit 111 to select the combined beam patterns 203a and 203d, the beam pattern selecting unit 111 instructs the beam pattern combining unit 109 to generate the combined beam pattern 203a. And 203d are generated and notified to the timing control unit 102. At this time, if a plurality of combined beam patterns are held in advance in the beam pattern combining unit 109, the beam pattern selecting unit 111 selects the combined beam patterns 203a and 203d from the plurality of combined beam patterns. Select.

タイミング制御部１０２は、ビームパターン選択部１１１によって選択された合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄをビームパターン合成部１０９から取得すると、信号の送受信タイミング、送信アンテナ１０５ａの主ビーム方向の切替えタイミング、及び受信アンテナ１０５ｂの主ビーム方向の切替えタイミングを制御するための信号を、送信部１０３、受信部１０７、送信アンテナ切替部１０４、及び受信アンテナ切替部１０６に送信し、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂによって合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを形成させる。   When the timing control unit 102 acquires the combined beam patterns 203a and 203d selected by the beam pattern selection unit 111 from the beam pattern combining unit 109, the timing control unit 102 transmits and receives the signal, the switching timing of the main beam direction of the transmission antenna 105a, and the reception antenna. A signal for controlling the switching timing of the main beam direction of 105b is transmitted to the transmission unit 103, the reception unit 107, the transmission antenna switching unit 104, and the reception antenna switching unit 106, and the combined beam is transmitted by the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b. Patterns 203a and 203d are formed.

そして、物体位置特定部１０８は、受信部１０７で検出された信号について、モノパルスカーブ７１０を用いてモノパルス処理を行う。   Then, the object position specifying unit 108 performs monopulse processing on the signal detected by the receiving unit 107 using the monopulse curve 710.

なお、ビームパターン合成部１０９が生成するまたは保持している合成ビームパターン２０３を、所定の角度ステップ毎の数値テーブルとしてメモリなどに格納している場合には、ビームパターン選択部１１１や物体位置特定部１０８などもその数値テーブルを使用するので、その場合には、ビームパターン選択部１１１や物体位置特定部１０８の処理は、ハードウェアで行うよりもプログラムを用いてソフトウェアで行う方が容易に実現できる。   If the combined beam pattern 203 generated or held by the beam pattern combining unit 109 is stored in a memory or the like as a numerical table for each predetermined angle step, the beam pattern selecting unit 111 or the object position specifying Since the numerical value table is also used by the unit 108 and the like, in this case, the processing of the beam pattern selection unit 111 and the object position specifying unit 108 can be easily performed by software using a program rather than by hardware. it can.

なお、ここでビームパターン選択部１１１で選択される合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄの組み合わせが、本発明の、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせの一例にあたる。   Here, the combination of the combined beam patterns 203a and 203d selected by the beam pattern selection unit 111 is an example of a combination of at least two predetermined predetermined combined beam patterns of the present invention.

ターゲット７０３及び７０４の反射断面積が等しい場合、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄは、放射方向は異なるがほぼ同一のビームパターンであるため、ターゲット７０３及び７０４の受信パルス７０１及び７０２は、図５（ｂ）に示すようにほぼ等しい受信強度（Ｅ１＝Ｅ２）の受信波形となる。 When the reflection cross-sectional areas of the targets 703 and 704 are equal, the combined beam patterns 203a and 203d have substantially the same beam pattern although the radiation directions are different. Therefore, the received pulses 701 and 702 of the targets 703 and 704 are shown in FIG. ), The reception waveforms have substantially the same reception intensity (E 1 = E 2 ).

したがって、この場合には、誤差電圧は０となるので、図５（ｃ）のモノパルスカーブ７１０から振幅モノパルス処理結果７０５となり、ターゲットが２個存在しているにもかかわらず、ターゲットが中心線上に１個のみ存在する場合と等しい結果となる。   Therefore, in this case, since the error voltage is 0, the monopulse curve 710 in FIG. 5C results in the amplitude monopulse processing result 705, and the target is on the center line even though there are two targets. The result is the same as when only one exists.

なお、ここでは図示しないが、ターゲット７０３及び７０４の反射断面積が異なれば、受信強度は等しくならない（Ｅ１≠Ｅ２）ため、その場合には異なる２個のターゲットが存在すると判定される（ステップＳ３）。 Although not shown here, if the reflection cross-sectional areas of the targets 703 and 704 are different, the received intensity is not equal (E 1 ≠ E 2 ), and in this case, it is determined that there are two different targets ( Step S3).

物体位置特定部１０８は、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄに対する受信強度を比較し（ステップＳ２）、等しかった場合（Ｅ１＝Ｅ２）には、次に、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂを用いてモノパルス処理を行う（ステップＳ４）。 The object position specifying unit 108 compares the received intensities for the combined beam patterns 203a and 203d (step S2), and if they are equal (E 1 = E 2 ), then, using the combined beam patterns 203a and 203b, a monopulse is obtained. Processing is performed (step S4).

ここで、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｂは、ビームパターンが異なるだけではなく、図６（ａ）に示すように電界強度において差があるものとする。   Here, it is assumed that the combined beam patterns 203a and 203b have not only different beam patterns but also a difference in electric field strength as shown in FIG.

合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを用いた上記の場合と同様の処理を行う。   Processing similar to that described above using the combined beam patterns 203a and 203d is performed.

すなわち、物体位置特定部１０８が、ビームパターン選択部１１１に対して、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂを選択する指示を出すと、ビームパターン選択部１１１は、ビームパターン合成部１０９から合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂを選択し、タイミング制御部１０２に通知する。   That is, when the object position specifying unit 108 instructs the beam pattern selecting unit 111 to select the combined beam patterns 203a and 203b, the beam pattern selecting unit 111 receives the combined beam patterns 203a and 203b from the beam pattern combining unit 109. 203b is selected and notified to the timing control unit 102.

タイミング制御部１０２は、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂをビームパターン合成部１０９から取得すると、信号の送受信タイミング、送信アンテナ１０５ａの主ビーム方向の切替えタイミング、及び受信アンテナ１０５ｂの主ビーム方向の切替えタイミングを制御するための信号を、送信部１０３、受信部１０７、送信アンテナ切替部１０４、及び受信アンテナ切替部１０６に送信し、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂによって合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂを形成させる。   When acquiring the combined beam patterns 203a and 203b from the beam pattern combining unit 109, the timing control unit 102 determines the signal transmission / reception timing, the switching timing of the main beam direction of the transmitting antenna 105a, and the switching timing of the main beam direction of the receiving antenna 105b. Signals for control are transmitted to the transmission unit 103, the reception unit 107, the transmission antenna switching unit 104, and the reception antenna switching unit 106, and the combined beam patterns 203a and 203b are formed by the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b.

そして、物体位置特定部１０８は、受信部１０７で検出された信号について、モノパルスカーブ７１１を用いてモノパルス処理を行う。   Then, the object position specifying unit 108 performs monopulse processing on the signal detected by the receiving unit 107 using the monopulse curve 711.

なお、このとき、ビームパターン選択部１１１で選択される合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂの組み合わせが、本発明の、前記組み合わせとは異なる所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせの一例にあたる。   At this time, the combination of the combined beam patterns 203a and 203b selected by the beam pattern selection unit 111 corresponds to an example of a combination of at least two predetermined combined beam patterns different from the combination of the present invention.

図６（ｂ）の受信パルス７０１と７０６を比較すると、受信強度が異なっている（Ｅ１≠Ｅ２）。これは、合成ビームパターン２０３ｂで検出を行う場合、送信アンテナ１０５ａと受信アンテナ１０５ｂのビーム方向が異なっているため、合成ビームパターン２０３ａで検出した場合と比較して受信強度が大幅に劣化するためである（ターゲットの反射断面積が小さい場合は、ノイズレベルとなる）。このとき、図６（ｃ）のモノパルスカーブ７１１から振幅モノパルス処理結果７０７が得られるので、物体位置特定部１０８はターゲット７０３の方向を示す角度θ７０７を導出することができる。 When the received pulses 701 and 706 in FIG. 6B are compared, the received intensity is different (E 1 ≠ E 2 ). This is because when the detection is performed with the combined beam pattern 203b, the beam directions of the transmitting antenna 105a and the receiving antenna 105b are different, so that the reception intensity is significantly deteriorated as compared with the case of detecting with the combined beam pattern 203a. Yes (if the reflection cross section of the target is small, it will be a noise level). At this time, since the amplitude monopulse processing result 707 is obtained from the monopulse curve 711 in FIG. 6C, the object position specifying unit 108 can derive the angle θ 707 indicating the direction of the target 703.

ここで、θ７０７は、ターゲット７０３の方向を特定する値である。したがって、図５及び図６の処理結果から、反射断面積の等しいターゲットが２個存在すると判定される（ステップＳ７）。一方、図６（ｂ）において受信パルス７０１と７０６の受信強度を比較し（ステップＳ５）、それらの受信強度が等しい場合には、中央にターゲットが１個存在すると判定される（ステップＳ６）。すなわち、この場合、ターゲット７０３と７０４は同一である。 Here, θ 707 is a value that specifies the direction of the target 703. Therefore, it is determined from the processing results of FIGS. 5 and 6 that there are two targets having the same reflection cross-sectional area (step S7). On the other hand, in FIG. 6B, the reception strengths of the reception pulses 701 and 706 are compared (step S5). If the reception strengths are equal, it is determined that one target exists at the center (step S6). That is, in this case, the targets 703 and 704 are the same.

図６（ｃ）に示すように、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｄの組み合わせによって算出されるモノパルスカーブ７１０と、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｂの組み合わせによって算出されるモノパルスカーブ７１１は異なる。本実施の形態１のレーダ装置は、このように、異なる合成ビームパターンの組み合わせによる複数のモノパルスカーブを用いることにより、従来の１つのモノパルスカーブを用いる場合には判定できなかったターゲットの位置でも特定できる。   As shown in FIG. 6C, the monopulse curve 710 calculated by the combination of the combined beam patterns 203a and 203d is different from the monopulse curve 711 calculated by the combination of the combined beam patterns 203a and 203b. As described above, the radar apparatus according to the first embodiment uses a plurality of monopulse curves based on combinations of different combined beam patterns, thereby specifying the target position that could not be determined when using one conventional monopulse curve. it can.

図１４で説明したように、一般的な振幅モノパルス処理において、等距離に同じ反射強度の物体が２個以上存在する場合、一つのモノパルスカーブからは正確な角度位置を算出できないという問題があるが、本実施の形態１のレーダ装置のように複数の合成ビームパターンで振幅モノパルス処理を行えば、同じ反射強度のターゲットが２個以上存在する場合でも、ターゲットの分離が行えると共に、角度位置検出も可能となる。   As described with reference to FIG. 14, in general amplitude monopulse processing, when two or more objects having the same reflection intensity exist at the same distance, there is a problem that an accurate angular position cannot be calculated from one monopulse curve. When the amplitude monopulse processing is performed with a plurality of combined beam patterns as in the radar apparatus of the first embodiment, even when two or more targets having the same reflection intensity exist, the targets can be separated and the angular position can be detected. It becomes possible.

なお、ここではステップＳ４において合成ビームパターン２０３ａと２０３ｂの組み合わせを用いた場合の例を示したが、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｃの組み合わせ、合成ビームパターン２０３ｄと２０３ｃの組み合わせ、合成ビームパターン２０３ｄと２０３ｂの組み合わせ、のいずれの組み合わせを用いた場合でも、同様の検出処理を行うことができ、ターゲット７０４の位置を判定することも可能となる。   In this example, the combination of the combined beam patterns 203a and 203b is used in step S4. However, the combined beam patterns 203a and 203c, the combined beam patterns 203d and 203c, and the combined beam patterns 203d and 203b are shown. Even when any of these combinations is used, the same detection processing can be performed, and the position of the target 704 can be determined.

また、ビームパターン合成部１０９は、送信ビームパターン２０１と受信ビームパターン２０２の全ての組み合わせの合成ビームパターンを生成または保持してもよいし、モノパルス処理に使用される組み合わせの合成ビームパターンだけを生成または保持するようにしてもよい。   Further, the beam pattern combining unit 109 may generate or hold a combined beam pattern of all combinations of the transmission beam pattern 201 and the received beam pattern 202, or generate only a combined beam pattern used for monopulse processing. Or you may make it hold | maintain.

また、本実施の形態１では、図７のステップＳ１及びＳ２において、ターゲットの位置が特定できなかった場合には、ステップＳ４において、別の２つの合成ビームパターンの組み合わせでモノパルス処理を行うこととしたが、ステップＳ４において、一つの合成ビームパターンのみを用いて物体を検出させるようにしてもよい。ステップＳ１のモノパルス処理で位置を特定できないような領域にある物体の有無を検知できるような合成ビームパターンを用いれば、その物体の位置を特定できる。   In the first embodiment, when the target position cannot be specified in steps S1 and S2 of FIG. 7, the monopulse processing is performed in step S4 with a combination of two other combined beam patterns. However, in step S4, the object may be detected using only one composite beam pattern. If a composite beam pattern that can detect the presence or absence of an object in an area where the position cannot be specified by the monopulse processing in step S1, the position of the object can be specified.

例えば、図５〜図７で説明した本実施の形態１の例の場合には、中心線上にある物体の有無を検知できるような指向性の鋭い合成ビームパターンを備えておけば、図７のステップＳ１及びＳ２においてターゲットの位置が特定できなかった場合に、ステップＳ４において、その鋭い指向性の合成ビームパターンを用いて中心線上のターゲットの有無を判定すれば、ステップＳ１におけるモノパルス処理結果と合わせてターゲットの位置を特定できる。   For example, in the case of the example of the first embodiment described with reference to FIGS. 5 to 7, if a combined beam pattern with a sharp directivity that can detect the presence or absence of an object on the center line is provided, FIG. If the target position cannot be specified in steps S1 and S2, the presence or absence of the target on the center line is determined in step S4 using the combined beam pattern having a sharp directivity, and the result of monopulse processing in step S1 is combined. Target location.

また、ここでは送信ビームパターン及び受信ビームパターンが、それぞれ２通りの場合の例について示しているが、複数の送信ビームパターンと受信ビームパターンから生成される複数の合成ビームパターンを用いて振幅モノパルス処理を行うという本発明の原理に基づく範囲であれば、送信ビームパターン及び受信ビームパターンは、それぞれいくつであっても構わない。   Also, here, an example in which there are two transmission beam patterns and two reception beam patterns is shown, but amplitude monopulse processing is performed using a plurality of combined beam patterns generated from a plurality of transmission beam patterns and reception beam patterns. Any number of transmission beam patterns and reception beam patterns may be used as long as the range is based on the principle of the present invention.

また、ここでは、合成ビームパターン２０３ａと２０３ｄ等の、２つの合成ビームパターンの組み合わせをビームパターン選択部１１１に選択させたが、３つ以上の合成ビームパターンを選択させるようにし、物体位置特定部１０８が、その３つ以上の合成ビームパターンのそれぞれから検出される信号を用いてモノパルス処理を行うようにしてもよい。   In this example, the combination of two combined beam patterns such as the combined beam patterns 203a and 203d is selected by the beam pattern selection unit 111, but three or more combined beam patterns are selected and the object position specifying unit is selected. 108 may perform monopulse processing using signals detected from each of the three or more combined beam patterns.

また、ここでは、ビームパターン選択部１１１が、組み合わせる合成ビームパターンをビームパターン合成部１０９から個々に選択することとしたが、２つの合成ビームパターンを組み合わせた組み合わせ情報としてビームパターン合成部１０９に保持させておき、ビームパターン選択部１１１が、１つの組み合わせ情報を選択するようにして、合成ビームパターンの組み合わせを選択させるようにしてもよい。   In this example, the beam pattern selection unit 111 individually selects a combined beam pattern to be combined from the beam pattern combining unit 109. However, the beam pattern combining unit 109 stores combination information obtained by combining two combined beam patterns. In addition, the beam pattern selection unit 111 may select one combination information to select a combination of combined beam patterns.

次に、主ビーム方向の切替えが可能な送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの具体的な構成例について説明する。   Next, specific configuration examples of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b that can switch the main beam direction will be described.

図８は、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの構成例を示している。図８（ａ）は、このアンテナの上面図を、図８（ｂ）は、側面図を示している。本アンテナに関して、詳細は、「社団法人 電子情報通信学会 技術報告書 （信学技報）Ａ−Ｐ２００３−１５７（２００３−１１）」に記載されている。   FIG. 8 illustrates a configuration example of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b. FIG. 8A shows a top view of the antenna, and FIG. 8B shows a side view. The details of this antenna are described in “The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Report (Science Technical Report) AP 2003-157 (2003-11)”.

なお、ここでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向を定義して説明する。   Here, as shown in FIGS. 8A and 8B, the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined and described.

図８（ｂ）に示すように、このアンテナは、アンテナ素子４００と反射板４０５で構成されている。   As shown in FIG. 8B, this antenna is composed of an antenna element 400 and a reflector 405.

図８（ａ）に示すとおり、アンテナ素子４００は、１辺が約１／３波長の正方形形状のループ素子４０１と、ループ素子４０１の対向する一組の頂点に接続される長さが約１／４波長の折り返し形状の迂回素子４０２と、他の２頂点に設けられる第１給電ポート４０３及び第２給電ポート４０４からなる。   As shown in FIG. 8A, the antenna element 400 has a square-shaped loop element 401 having a side of about 1/3 wavelength and a length connected to a pair of vertices of the loop element 401 facing each other. It comprises a detour element 402 having a folded shape of / 4 wavelength, and a first power supply port 403 and a second power supply port 404 provided at the other two vertices.

なお、アンテナ素子４００が、本発明の矩形状アンテナ素子の一例である。また、第１給電ポート４０３及び第２給電ポート４０４が、それぞれ、本発明の第１の給電部及び第２の給電部の一例にあたる。   The antenna element 400 is an example of the rectangular antenna element of the present invention. The first power supply port 403 and the second power supply port 404 correspond to examples of the first power supply unit and the second power supply unit of the present invention, respectively.

そして、図８（ｂ）に示すように、アンテナ素子４００から所定の距離ｈだけ離れた位置に、反射板４０５（例えば１辺約２波長程度）がアンテナ素子４００と平行に配置されている。例えば、このアンテナの動作周波数を２４ＧＨｚに設定した場合、ループ素子４０１の一辺は約３．３ｍｍ、迂回素子４０２は約２．５ｍｍを折り返した形状、角度βはほぼ９０度に設定される。   Then, as shown in FIG. 8B, a reflector 405 (for example, about two wavelengths on one side) is arranged in parallel with the antenna element 400 at a position separated from the antenna element 400 by a predetermined distance h. For example, when the operating frequency of the antenna is set to 24 GHz, one side of the loop element 401 is set to about 3.3 mm, the bypass element 402 is set to a shape of about 2.5 mm, and the angle β is set to about 90 degrees.

次に、図８に示すアンテナの動作について説明する。図８（ａ）において、片方の給電ポート（例えば第１給電ポート４０３）を励振、もう片方の給電ポート（例えば第２給電ポート４０４）を短絡とした場合、電流振幅は各々のポートでピークとなる。このとき、ピーク点間において電流位相差が生じる。このピーク点間の位相差により、このアンテナの放射パターンは、＋Ｚ軸方向から−Ｘ方向へチルトした主ビームとなる。   Next, the operation of the antenna shown in FIG. 8 will be described. In FIG. 8A, when one power supply port (for example, the first power supply port 403) is excited and the other power supply port (for example, the second power supply port 404) is short-circuited, the current amplitude peaks at each port. Become. At this time, a current phase difference occurs between peak points. Due to the phase difference between the peak points, the radiation pattern of this antenna becomes a main beam tilted from the + Z axis direction to the −X direction.

逆に、第２給電ポート４０４を励振し、第１給電ポート４０３を短絡とした場合、このアンテナの放射パターンは、＋Ｚ軸方向から＋Ｘ方向へチルトした主ビームとなる。   Conversely, when the second power supply port 404 is excited and the first power supply port 403 is short-circuited, the radiation pattern of this antenna is a main beam tilted from the + Z axis direction to the + X direction.

そして、アンテナ素子４００と反射板４０５間の距離ｈを変化させることにより、主ビーム方向のチルト角度を変化させることができる。   Then, the tilt angle in the main beam direction can be changed by changing the distance h between the antenna element 400 and the reflector 405.

このように、第１給電ポート４０３と第２給電ポート４０４の励振及び短絡を切り替えることにより、２方向への主ビームの切替えができる。   In this way, the main beam can be switched in two directions by switching the excitation and short circuit of the first power supply port 403 and the second power supply port 404.

したがって、この図８に示す構成のアンテナを送信アンテナ１０５ａとして用いることにより、送信ビームパターン２０１ａ及び２０１ｂの２つのビームパターンを給電の切替えによって形成させることができる。また、このアンテナを受信アンテナ１０５ｂとして用いることにより、受信ビームパターン２０２ａ及び２０２ｂの２つのビームパターンを形成させることができる。   Therefore, by using the antenna having the configuration shown in FIG. 8 as the transmission antenna 105a, two beam patterns of the transmission beam patterns 201a and 201b can be formed by switching power feeding. Further, by using this antenna as the reception antenna 105b, two beam patterns of the reception beam patterns 202a and 202b can be formed.

なお、図８（ａ）において迂回素子４０２は、ループ素子４０１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に向けて配置しても構わない。   In FIG. 8A, the bypass element 402 is disposed so as to protrude outside the loop in order to reduce mutual coupling with the loop element 401, but may be disposed toward the inside of the loop. .

図９は、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの別の構成例を示している。このアンテナは、迂回素子装荷スロットループアンテナであり、図９（ａ）は、この迂回素子装荷スロットループアンテナの全体構成図、図９（ｂ）は、誘電体基板を＋Ｚ軸側から見た上面図、図９（ｃ）は、誘電体基板を−Ｚ軸側から見た下面図を示している。   FIG. 9 shows another configuration example of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b. This antenna is a detour element loading slot loop antenna. FIG. 9A is an overall configuration diagram of this detour element loading slot loop antenna. FIG. 9B is a top view of the dielectric substrate viewed from the + Z-axis side. FIG. 9C shows a bottom view of the dielectric substrate as viewed from the −Z axis side.

なお、ここでは、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向を定義して説明する。   Here, as shown in FIGS. 9A to 9C, the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined and described.

このアンテナのスロット素子は、誘電体基板４１７の＋Ｚ面側の銅箔を切削することで形成されており、−Ｚ面側に形成されたマイクロストリップライン（ＭＳＬ）４１５との電磁結合により給電されるようになっている。なお、このスロット素子が、本発明のスロットループアンテナの一例である。   The slot element of this antenna is formed by cutting a copper foil on the + Z plane side of the dielectric substrate 417, and is fed by electromagnetic coupling with a microstrip line (MSL) 415 formed on the −Z plane side. It has become so. This slot element is an example of the slot loop antenna of the present invention.

図９（ａ）及び（ｂ）に示される白抜きのスロットの部分は、銅箔を切削した穴の部分である。つまり、図９（ｂ）に示すグランド面４１６側の、白抜きのスロットの部分の外側及び内側の灰色の部分が、銅箔が残っている導体の部分である。そして、白抜きのスロット部分が、銅箔が切削された部分である。このグランド面４１６側では、スロットの内側の灰色の部分が、スロットによってスロットの外側の部分と分断されるため、図９（ｃ）に示すように、誘電体基板４１７の下面側で、導体部分のショートピン４１８に接続されるショートライン４１９により、スロットの外側の導体部分と接続させている。   The white slot portion shown in FIGS. 9A and 9B is a hole portion obtained by cutting a copper foil. That is, on the ground plane 416 side shown in FIG. 9B, the gray portions on the outer side and the inner side of the white slot portion are conductor portions where the copper foil remains. The white slot portion is a portion where the copper foil is cut. On the ground surface 416 side, the gray portion inside the slot is separated from the portion outside the slot by the slot, so that the conductor portion is formed on the lower surface side of the dielectric substrate 417 as shown in FIG. A short line 419 connected to the short pin 418 is connected to a conductor portion outside the slot.

図９（ａ）に示すように、スロット部分は、正方形形状のループスロット４１１に、ループスロット４１１の対向する一組の頂点に接続される折り返し形状の迂回スロット４１２が接続された形状をしている。そして、ＭＳＬ４１５の、スロットに給電する側とは反対側の端部に、第１給電ポート４１３及び第２給電ポート４１４が設けられている。   As shown in FIG. 9A, the slot portion has a shape in which a loop-shaped detour slot 412 connected to a pair of opposing vertices of the loop slot 411 is connected to a square loop slot 411. Yes. A first power supply port 413 and a second power supply port 414 are provided at the end of the MSL 415 opposite to the side that supplies power to the slot.

ＭＳＬ４１５は、図９（ｃ）に示すように、ループスロット４１１との結合部から長さＬ１の位置で開放されている。この長さＬ１を調整することにより、インピーダンス整合をとることができる。また、励振する給電ポートを切り替えて主ビーム方向を制御するためには、図９に示すスロット構成では、励振されない給電ポート側のループスロット４１１とＭＳＬ４１５との結合部で開放する必要がある。このためには、結合部からの長さＬ２が、１／４波長の整数倍となる箇所においてＭＳＬ４１５に給電すればよい。 MSL415, as shown in FIG. 9 (c), is open at the position of the length L 1 from the junction of the loop slots 411. By adjusting the length L 1, it is possible to perform impedance matching. Further, in order to switch the feeding port to be excited and control the main beam direction, in the slot configuration shown in FIG. 9, it is necessary to open at the coupling portion between the loop slot 411 and the MSL 415 on the feeding port side that is not excited. For this purpose, a length L 2 from the coupling portion may be powered to MSL415 in portion which becomes an integral multiple of 1/4 wavelength.

第１給電ポート４１３及び第２給電ポート４１４への給電及び開放を切替えることにより、図８の構成のアンテナと同様に、＋Ｚ軸方向から−Ｘ方向または＋Ｘ軸方向へチルトした２つの主ビームを切替えて形成させることができる。なお、図９に示すスロット構成の場合には、第１給電ポート４１３に給電した場合に＋Ｚ軸方向から＋Ｘ軸方向へチルトした主ビームが形成され、第２給電ポート４１４に給電した場合に−Ｘ軸方向へチルトした主ビームが形成される。   By switching between feeding and opening to the first feeding port 413 and the second feeding port 414, two main beams tilted from the + Z-axis direction to the -X direction or the + X-axis direction can be obtained in the same manner as the antenna having the configuration of FIG. It can be formed by switching. In the case of the slot configuration shown in FIG. 9, a main beam tilted from the + Z-axis direction to the + X-axis direction is formed when power is supplied to the first power supply port 413, and when power is supplied to the second power supply port 414 − A main beam tilted in the X-axis direction is formed.

そして、誘電体基板４１７と反射板４２０間の距離ｈを変化させることにより、主ビーム方向のチルト角度を変化させることができる。   The tilt angle in the main beam direction can be changed by changing the distance h between the dielectric substrate 417 and the reflection plate 420.

したがって、図９に示す構成のアンテナも、本実施の形態１のレーダ装置の送信アンテナ１０５ａまたは受信アンテナ１０５ｂとして用いることができる。   Therefore, the antenna having the configuration shown in FIG. 9 can also be used as the transmission antenna 105a or the reception antenna 105b of the radar apparatus according to the first embodiment.

なお、図９において迂回スロット４１２は、ループスロット４１１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に向けて配置しても構わない。   In FIG. 9, the bypass slot 412 is arranged so as to protrude outside the loop in order to reduce mutual coupling with the loop slot 411, but it may be arranged toward the inside of the loop.

図８または図９に示すような構成のアンテナを用いると、１つのアンテナで２方向への主ビームの切替えができ、送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂを小型化できるので、これらのアンテナを備えたレーダ装置の小型化を図れる。   When the antenna configured as shown in FIG. 8 or FIG. 9 is used, the main beam can be switched in two directions with one antenna, and the transmitting antenna 105a and the receiving antenna 105b can be downsized. The radar device can be miniaturized.

本実施の形態１のレーダ装置は、送受信アンテナともに図８または図９に示すような構成のビーム切替型アンテナとすることで、少ないアンテナ数でターゲットの分離と角度位置検出を行うことが可能となる。   The radar apparatus according to the first embodiment can perform target separation and angular position detection with a small number of antennas by using a beam switching antenna having a configuration as shown in FIG. Become.

本実施の形態１によれば、
音波または電波を照射しその反射波を受信することによって、周囲の物体を検知する物体検知装置であって、
複数のビームパターンを有する送信アンテナと、
複数のビームパターンを有する受信アンテナと、
前記送信アンテナのいずれかのビームパターンと前記受信アンテナのいずれかのビームパターンの組み合わせを複数種類選択するビームパターン選択部と、
前記選択された複数種類の組み合わせのビームパターンを前記送信アンテナおよび前記受信アンテナによって形成させるタイミング制御部と、
前記複数種類の組み合わせのビームパターンの少なくとも２つの組み合わせについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する物体位置特定部と、を備えた物体検知装置を提供できる。 According to the first embodiment,
An object detection device that detects surrounding objects by irradiating sound waves or radio waves and receiving the reflected waves,
A transmitting antenna having a plurality of beam patterns;
A receiving antenna having a plurality of beam patterns;
A beam pattern selection unit that selects a plurality of combinations of any one of the beam patterns of the transmitting antenna and any of the beam patterns of the receiving antenna;
A timing control unit configured to form the beam patterns of the plurality of selected combinations by the transmitting antenna and the receiving antenna;
An object detection unit comprising: an object position specifying unit that specifies a position of the object based on a reception intensity of the reflected wave and a distance to the object, which is obtained for at least two combinations of the plurality of types of beam patterns; Equipment can be provided.

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２の物体検知装置を備えた車両を示している。 (Embodiment 2)
FIG. 10 shows a vehicle provided with the object detection device according to the second embodiment of the present invention.

図１０（ａ）は、物体検知装置の配置を示した図であり、図１０（ｂ）は、物体検知装置の検知領域を上から示した図である。   FIG. 10A is a diagram showing the arrangement of the object detection device, and FIG. 10B is a diagram showing the detection region of the object detection device from above.

本実施の形態２の物体検知装置４３０は、送受信用アンテナとしてアンテナ部４３３を備えている。アンテナ部４３３として、図８や図９に示したような主ビーム方向の切替えが可能なアンテナを使用できる。ここでは、アンテナ部４３３は図８の構成のアンテナであるとして説明する。   The object detection device 430 according to the second embodiment includes an antenna unit 433 as a transmission / reception antenna. As the antenna unit 433, an antenna capable of switching the main beam direction as shown in FIGS. 8 and 9 can be used. Here, description will be made assuming that the antenna unit 433 is an antenna having the configuration of FIG.

なお、ここでは、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向を定義し、それぞれ図８に記載の各軸と同じ方向を表しているものとする。   Here, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined, and each represents the same direction as each axis described in FIG. To do.

図１０（ａ）に示すように、アンテナ部４３３を備えた本実施の形態２の物体検知装置４３０は、車両の前方の中央部付近、例えば電波を透過する樹脂製のバンパー内に設置され、アンテナ部４３３は、図８に示す座標軸のＹ軸が地面に対して垂直方向に、Ｚ軸が車両前進方向に向くように設置される。   As shown in FIG. 10 (a), the object detection device 430 of the second embodiment including the antenna unit 433 is installed in the vicinity of the center of the front of the vehicle, for example, in a resin bumper that transmits radio waves. The antenna unit 433 is installed such that the Y axis of the coordinate axes shown in FIG. 8 is perpendicular to the ground and the Z axis is in the vehicle forward direction.

このように設置することにより、図１０（ｂ）に示すように、例えばアンテナ部４３３の第１給電ポートに給電した場合は主ビームの方向が−Ｘ軸方向にチルトして検知領域４３１を検知でき、第２給電ポートに給電した場合は主ビームの方向が＋Ｘ軸方向にチルトして検知領域４３２を検知できるようになる。なお、アンテナ部４３３として図９に示すスロット構成のアンテナを使用した場合には、図９と図１０が示す各軸の方向が同じとすれば、主ビームの方向は、第１給電ポートに給電した場合に＋Ｘ軸方向へチルトし、第２給電ポートに給電した場合に−Ｘ軸方向へチルトする。   By installing in this way, as shown in FIG. 10B, for example, when power is supplied to the first power supply port of the antenna unit 433, the direction of the main beam is tilted in the −X axis direction to detect the detection region 431. In addition, when power is supplied to the second power supply port, the direction of the main beam is tilted in the + X-axis direction so that the detection region 432 can be detected. If the antenna having the slot configuration shown in FIG. 9 is used as the antenna unit 433, the direction of the main beam is fed to the first feeding port if the directions of the axes shown in FIGS. 9 and 10 are the same. Tilts in the + X-axis direction, and tilts in the -X-axis direction when power is supplied to the second power supply port.

ここで検知領域４３１及び４３２は、その主ビーム方向で電波を送受信することによって物体を検知できる範囲を示している。図１０（ｂ）に示すように、検知領域が重なる２つのビームを用いることにより、モノパルス処理が可能となる。   Here, the detection areas 431 and 432 indicate ranges in which an object can be detected by transmitting and receiving radio waves in the main beam direction. As shown in FIG. 10B, monopulse processing can be performed by using two beams with overlapping detection areas.

図１１は、本実施の形態２の物体検知装置４３０のブロック構成図を示している。   FIG. 11 shows a block configuration diagram of the object detection device 430 of the second embodiment.

物体検知装置４３０は、送受信部を備えたセンサモジュール４４１と、アンテナ部４３３と、検知処理結果を表示する表示部４５０を備えている。   The object detection device 430 includes a sensor module 441 including a transmission / reception unit, an antenna unit 433, and a display unit 450 that displays a detection processing result.

なお、図１に示した実施の形態１のレーダ装置と同じ名称のブロックは、図１のレーダ装置と同じ機能を有しているブロックである。これらの共通するブロックの説明は省略する。   A block having the same name as that of the radar apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 is a block having the same function as the radar apparatus of FIG. Description of these common blocks is omitted.

センサモジュール４４１は、タイミング制御部４４２と、送信部４４３と、受信部４４７と、物体位置特定部４４８と、送受信を切り替える送受切替スイッチ４４４と、ビーム方向指定部４４５と、給電切替スイッチ４４６と、ビームパターン選択部４５１と、ビームパターン合成部４４９を備えている。   The sensor module 441 includes a timing control unit 442, a transmission unit 443, a reception unit 447, an object position specifying unit 448, a transmission / reception changeover switch 444 that switches between transmission and reception, a beam direction designation unit 445, a power supply changeover switch 446, A beam pattern selection unit 451 and a beam pattern synthesis unit 449 are provided.

本実施の形態２のセンサモジュール４４１は、図１のセンサモジュール１０１の送信アンテナ切替部１０４及び受信アンテナ切替部１０６の代わりに、送受切替スイッチ４４４、ビーム方向指定部４４５及び給電切替スイッチ４４６を備えている。   The sensor module 441 according to the second embodiment includes a transmission / reception changeover switch 444, a beam direction designation unit 445, and a power supply changeover switch 446 instead of the transmission antenna switching unit 104 and the reception antenna switching unit 106 of the sensor module 101 of FIG. ing.

また、本実施の形態２の物体検知装置４３０は、１つのアンテナを送信アンテナと受信アンテナとして共用する構成なので、図１の送信アンテナ１０５ａ及び受信アンテナ１０５ｂの代わりに、１つのアンテナ部４３３を備えた構成となっている。   In addition, since the object detection device 430 according to the second embodiment is configured to share one antenna as a transmission antenna and a reception antenna, the object detection device 430 includes one antenna unit 433 instead of the transmission antenna 105a and the reception antenna 105b in FIG. It becomes the composition.

アンテナ部４３３は、図８に示す構成のアンテナを備えており、アンテナ素子４６１、第１給電ポート４６２及び第２給電ポート４６３は、それぞれ図８のアンテナ素子４００、第１給電ポート４０３及び第２給電ポート４０４に相当している。   The antenna unit 433 includes an antenna having the configuration shown in FIG. 8, and the antenna element 461, the first feeding port 462, and the second feeding port 463 are the antenna element 400, the first feeding port 403, and the second feeding element shown in FIG. This corresponds to the power supply port 404.

ビーム方向指定部４４５は、タイミング制御部４４２に制御されて、給電切替スイッチ４４６を切替えて、アンテナ部４３３の第１給電ポート４６２に給電させるか、第２給電ポート４６３に給電させるかを切替える。そして、第１給電ポート４６２に給電されるか、第２給電ポート４６３に給電されるかによって、アンテナ素子４６１から放射される主ビームの方向が切替えられる。   The beam direction designating unit 445 is controlled by the timing control unit 442 and switches the power feeding switch 446 to switch between feeding power to the first feeding port 462 of the antenna unit 433 or feeding power to the second feeding port 463. The direction of the main beam radiated from the antenna element 461 is switched depending on whether power is supplied to the first power supply port 462 or the second power supply port 463.

また、センサモジュール４４１のタイミング制御部４４２は、送受切替スイッチ４４４の切替えも制御して、給電切替スイッチ４４６を送信部４４３に接続させるか受信部４４７に接続させるかを切り替えて、アンテナ部４３３における電波の送受信のタイミングを制御する。アンテナ部４３３から電波を送出させる際には、送信部４４３が給電切替スイッチ４４６に接続されるように制御し、アンテナ部４３３で電波を受信させる際には、受信部４４７が給電切替スイッチ４４６に接続されるように制御する。このようにして、１つのアンテナを送受信で共用させている。   In addition, the timing control unit 442 of the sensor module 441 also controls switching of the transmission / reception changeover switch 444 to switch whether the power supply changeover switch 446 is connected to the transmission unit 443 or the reception unit 447, and in the antenna unit 433. Control the timing of radio wave transmission / reception. When transmitting a radio wave from the antenna unit 433, control is performed so that the transmission unit 443 is connected to the power feeding switch 446. When receiving a radio wave by the antenna unit 433, the receiving unit 447 controls the power feeding switch 446. Control to be connected. In this way, one antenna is shared for transmission and reception.

タイミング制御部４４２は、ビームパターン選択部４５１で選択された合成ビームパターンに応じて、その合成ビームパターンが形成されるように、送受切替スイッチ４４４及びビーム方向指定部４４５の切替えタイミングを制御して、アンテナ部４３３の送受信及び主ビーム方向を切替える。   The timing control unit 442 controls the switching timing of the transmission / reception changeover switch 444 and the beam direction designation unit 445 so that the combined beam pattern is formed according to the combined beam pattern selected by the beam pattern selection unit 451. The transmission / reception of the antenna unit 433 and the main beam direction are switched.

そして、物体位置特定部４４８は、複数の合成ビームパターンのそれぞれについて受信部４４７で検知された信号に基いて、図５〜図７を用いて説明した実施の形態１と同様の方法でモノパルス処理を用いて物体の位置を特定し、表示部４５０にその結果を表示させる。   Then, the object position specifying unit 448 performs monopulse processing in the same manner as in the first embodiment described with reference to FIGS. 5 to 7 based on the signals detected by the receiving unit 447 for each of the plurality of combined beam patterns. Is used to specify the position of the object, and the display unit 450 displays the result.

本実施の形態２の物体検知装置４３０は、図８に示すような小型のアンテナを１つだけ、送受信に共用する構成なので、受信アンテナ数を削減でき、物体検知装置４３０自体の小型化を図ることができる。   Since the object detection device 430 of the second embodiment is configured to share only one small antenna as shown in FIG. 8 for transmission and reception, the number of reception antennas can be reduced, and the object detection device 430 itself can be downsized. be able to.

なお、本実施の形態２では、アンテナ部４３３として、図８の構成のアンテナを用いることとしたが、図９の構成のアンテナを用いてもよいし、これら以外の主ビームの方向を切替えられる構成のアンテナを用いることもできる。   In the second embodiment, the antenna having the configuration shown in FIG. 8 is used as the antenna unit 433. However, the antenna having the configuration shown in FIG. 9 may be used, and the directions of main beams other than these may be switched. An antenna with a configuration can also be used.

また、本実施の形態２の物体検知装置４３０は、車両の前面中央に設ける構成としたが、他の場所に設けてもよい。例えば、車両の後方中央などに設けることにより、車庫入れのための後退時のセンサーなどに用いることができる。   In addition, the object detection device 430 according to the second embodiment is configured to be provided at the center of the front surface of the vehicle, but may be provided at another location. For example, by providing it at the center of the rear of the vehicle, it can be used as a reverse sensor for entering a garage.

また、本実施の形態２の物体検知装置４３０は、車載レーダ装置に適したものであるが、他の移動体などに用いることも可能である。   The object detection device 430 according to the second embodiment is suitable for an on-vehicle radar device, but can also be used for other moving objects.

なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の物体検知装置の、所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できる前記ビームパターン合成部、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して前記ビームパターン合成部に選択させまたは生成させる前記ビームパターン選択部、前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する前記物体位置特定部、の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。   The program according to the present invention includes a beam pattern synthesizing unit capable of holding or generating a plurality of predetermined synthesized beam patterns of the object detecting apparatus according to the present invention, and a predetermined at least two synthesized beam patterns. The beam pattern selecting unit that selects and generates the beam pattern combining unit by selecting a combination, the received intensity of the reflected wave, and the distance to the object obtained for each of the selected predetermined combined beam patterns A program for causing a computer to execute the function of the object position specifying unit that specifies the position of the object based on the computer, and that operates in cooperation with the computer.

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の物体検知装置の、所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できる前記ビームパターン合成部、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して前記ビームパターン合成部に選択させまたは生成させる前記ビームパターン選択部、前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する前記物体位置特定部、の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して利用される記録媒体である。   Further, the recording medium of the present invention includes the beam pattern combining unit capable of holding or generating a plurality of types of predetermined combined beam patterns of the object detection apparatus of the present invention described above, and at least two predetermined predetermined combined beam patterns. The beam pattern selecting unit to select or generate the beam pattern combining unit, and the received intensity of the reflected wave and the distance to the object obtained for each of the selected predetermined combined beam patterns A recording medium storing a program for causing a computer to execute the function of the object position specifying unit that specifies the position of the object based on the computer, and the program that can be read by the computer and cooperates with the computer. It is a recording medium that works and is used.

また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。   Further, one usage form of the program of the present invention may be an aspect in which the program is recorded on a recording medium such as a ROM readable by a computer and operates in cooperation with the computer.

また、本発明のプログラムの一利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波等の伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。   Further, one use form of the program of the present invention may be an aspect in which the program is transmitted through a transmission medium such as the Internet or a transmission medium such as light / radio wave, read by a computer, and operates in cooperation with the computer. .

また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。   The computer of the present invention described above is not limited to pure hardware such as a CPU, and may include firmware, an OS, and peripheral devices.

なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。   As described above, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.

本発明に係る物体検知装置、車両及びビームパターン生成方法等は、複数種類のビームパターンを生成し、その生成した複数種類のビームパターンを用いて物体を検知することによりその物体の位置を特定できる効果を有し、モノパルス処理を用いて物体の位置を検
知する物体検知装置及び車両等に有用である。 The object detection apparatus, the vehicle, the beam pattern generation method, and the like according to the present invention can generate a plurality of types of beam patterns and identify the position of the object by detecting the object using the generated types of beam patterns. It has an effect and is useful for an object detection device and a vehicle that detect the position of an object using monopulse processing.

本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１に係るビームパターン合成部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the beam pattern synthetic | combination part which concerns on Embodiment 1 of this invention. ビームパターンの説明図Illustration of beam pattern （ａ）本発明の実施の形態１に係る、送信ビームパターンの一例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る、受信ビームパターンの一例を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターンの一例を示す図(A) The figure which shows an example of the transmission beam pattern based on Embodiment 1 of this invention, (b) The figure which shows an example of the receiving beam pattern based on Embodiment 1 of this invention, (c) Of this invention The figure which shows an example of the synthetic beam pattern based on Embodiment 1 （ａ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄを用いて２個のターゲットを検出した場合の位置関係を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄによって検出される受信パルスを示す図、（ｃ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｄから算出されるモノパルスカーブを示す図(A) The figure which shows the positional relationship at the time of detecting two targets using the synthetic | combination beam pattern 203a and 203d based on Embodiment 1 of this invention, (b) According to Embodiment 1 of this invention, The figure which shows the received pulse detected by the composite beam patterns 203a and 203d, (c) The figure which shows the monopulse curve calculated from the composite beam patterns 203a and 203d based on Embodiment 1 of this invention. （ａ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂを用いて２個のターゲットを検出した場合の位置関係を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂによって検出される受信パルスを示す図、（ｃ）本発明の実施の形態１に係る、合成ビームパターン２０３ａ及び２０３ｂから算出されるモノパルスカーブを示す図(A) The figure which shows the positional relationship at the time of detecting two targets using the synthetic | combination beam pattern 203a and 203b based on Embodiment 1 of this invention, (b) According to Embodiment 1 of this invention, The figure which shows the received pulse detected by the synthetic beam patterns 203a and 203b, (c) The figure which shows the monopulse curve calculated from the synthetic beam patterns 203a and 203b based on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置における、振幅モノパルス処理によるターゲット分離のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the target separation by the amplitude monopulse process in the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. （ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、送信アンテナ及び受信アンテナの構成例の上面図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、送信アンテナ及び受信アンテナの構成例の側面図(A) Top view of a configuration example of a transmission antenna and a reception antenna of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; (b) of a transmission antenna and a reception antenna of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; Side view of configuration example （ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、送信アンテナ及び受信アンテナの別の構成例の全体構成図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、送信アンテナ及び受信アンテナの別の構成例の上面図、（ｃ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、送信アンテナ及び受信アンテナの別の構成例の下面図(A) Overall configuration diagram of another configuration example of the transmission antenna and the reception antenna of the radar device according to the first embodiment of the present invention. (B) The transmission antenna and the radar device according to the first embodiment of the present invention. Top view of another configuration example of the reception antenna, (c) Bottom view of another configuration example of the transmission antenna and the reception antenna of the radar device according to the first embodiment of the present invention. （ａ）本発明の実施の形態２に係る、車両に搭載された物体検知装置の配置を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係る物体検知装置の検知領域を示す図(A) The figure which shows arrangement | positioning of the object detection apparatus mounted in the vehicle based on Embodiment 2 of this invention, (b) The figure which shows the detection area | region of the object detection apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る物体検知装置のブロック構成図Block diagram of an object detection device according to Embodiment 2 of the present invention 従来の振幅モノパルス処理に用いる２つの受信アンテナのビームパターンを示す図The figure which shows the beam pattern of two receiving antennas used for the conventional amplitude monopulse process ２つの受信アンテナの放射源の中点からの角度と、各受信アンテナの受信強度の関係を示す図The figure which shows the relationship between the angle from the midpoint of the radiation source of two receiving antennas, and the receiving intensity of each receiving antenna ２つの受信ビームパターンから形成した、和と差のビームパターンを示す図Diagram showing the sum and difference beam patterns formed from two receive beam patterns ２つの受信アンテナによる、受信強度の差と角度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the difference of receiving intensity and angle by two receiving antennas （ａ）従来の振幅モノパルス処理における、２つの受信アンテナのビームパターンと検出対象のターゲットの位置関係を示す図、（ｂ）従来の振幅モノパルス処理における、２つの受信アンテナで受信したそれぞれの受信パルスを示す図(A) The figure which shows the positional relationship of the beam pattern of two receiving antennas, and the target of a detection target in the conventional amplitude monopulse process, (b) Each received pulse received with two receiving antennas in the conventional amplitude monopulse processing Figure showing （ａ）検出対象の領域に２つのターゲットがある場合の、従来の振幅モノパルス処理における、２つの受信アンテナのビームパターンと検出対象のターゲットの位置関係を示す図、（ｂ）従来の振幅モノパルス処理における、２つの受信アンテナで受信したそれぞれの受信パルスを示す図(A) The figure which shows the positional relationship of the beam pattern of two receiving antennas and the target of a detection target in the conventional amplitude monopulse process in case there exist two targets in the area | region of a detection target, (b) The conventional amplitude monopulse process The figure which shows each received pulse received by two receiving antennas in

符号の説明Explanation of symbols

１０１ センサモジュール
１０２ タイミング制御部
１０３ 送信部
１０４ 送信アンテナ切替部
１０５ａ 送信アンテナ
１０５ｂ 受信アンテナ
１０６ 受信アンテナ切替部
１０７ 受信部
１０８ 物体位置特定部
１０９ ビームパターン合成部
１１０ 表示部
１１１ ビームパターン選択部
２０１、２０１ａ、２０１ｂ 送信ビームパターン
２０２、２０２ａ、２０２ｂ 受信ビームパターン
２０３、２０３ａ〜２０３ｄ 合成ビームパターン
２１０ ビーム放射ポイント
３０１ ビームパターン
４００ アンテナ素子
４０１ ループ素子
４０２ 迂回素子
４０３、４１３ 第１給電ポート
４０４、４１４ 第２給電ポート
４０５、４２０ 反射板
４１１ ループスロット
４１２ 迂回スロット
４１５ マイクロストリップライン（ＭＳＬ）
４１６ グランド面
４１７ 誘電体基板
４１８ ショートピン
４１９ ショートライン
４３０ 物体検知装置
４３１、４３２ 検知領域
４３３ アンテナ部
４４１ センサモジュール
４４２ タイミング制御部
４４３ 送信部
４４４ 送受切替スイッチ
４４５ ビーム方向指定部
４４６ 給電切替スイッチ
４４７ 受信部
４４８ 物体位置特定部
４４９ ビームパターン合成部
４５０ 表示部
４６１ アンテナ素子
４６２ 第１給電ポート
４６３ 第２給電ポート
５０１、５０２ 受信ビームパターン
５０３ 和信号
５０４ａ、５０４ｂ 差信号
５０５ モノパルスカーブ
５１１、５１２ 放射源
５１３、５１４、５１５ ターゲット
５２１、５２２、５２３、５２４ 受信パルス
７０１、７０２、７０６ 受信パルス
７０３、７０４ ターゲット
７０５、７０７ モノパルス処理結果
７１０、７１１ モノパルスカーブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Sensor module 102 Timing control part 103 Transmission part 104 Transmission antenna switching part 105a Transmission antenna 105b Reception antenna 106 Reception antenna switching part 107 Reception part 108 Object position specification part 109 Beam pattern synthetic | combination part 110 Display part 111 Beam pattern selection part 201, 201a , 201b Transmit beam pattern 202, 202a, 202b Receive beam pattern 203, 203a to 203d Composite beam pattern 210 Beam radiation point 301 Beam pattern 400 Antenna element 401 Loop element 402 Detour element 403, 413 First feed port 404, 414 Second feed Port 405, 420 Reflector 411 Loop slot 412 Detour slot 415 Microstrip line (MSL)
416 Ground plane 417 Dielectric substrate 418 Short pin 419 Short line 430 Object detection device 431, 432 Detection area 433 Antenna unit 441 Sensor module 442 Timing control unit 443 Transmission unit 444 Transmission / reception changeover switch 445 Beam direction designation unit 446 Power supply changeover switch 447 Reception Unit 448 object position specifying unit 449 beam pattern synthesis unit 450 display unit 461 antenna element 462 first feeding port 463 second feeding port 501 and 502 received beam pattern 503 sum signal 504a and 504b difference signal 505 monopulse curve 511 and 512 radiation source 513 514, 515 Target 521, 522, 523, 524 Receive pulse 701, 702, 706 Receive pulse 703, 704 Target 705, 707 Monopulse processing result 710, 711 Monopulse curve

Claims (16)

音波または電波を照射しその反射波を受信することによって、周囲の物体を検知する物体検知装置であって、
複数のビームパターンを有する送信アンテナと、
複数のビームパターンを有する受信アンテナと、
前記送信アンテナのいずれかのビームパターンと前記受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせることによって生成される所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できるビームパターン合成部と、
前記複数種類の所定の合成ビームパターンの中から、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して、選択したそれらの合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に選択させるまたは生成させるビームパターン選択部と、
前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する物体位置特定部と、を備えた物体検知装置。 An object detection device that detects surrounding objects by irradiating sound waves or radio waves and receiving the reflected waves,
A transmitting antenna having a plurality of beam patterns;
A receiving antenna having a plurality of beam patterns;
A beam pattern combining unit capable of holding or generating a plurality of types of predetermined combined beam patterns generated by combining any of the beam patterns of the transmitting antenna and any of the beam patterns of the receiving antenna;
A combination of at least two predetermined predetermined combined beam patterns is selected from the plurality of predetermined combined beam patterns, and the selected beam pattern combining unit is selected or generated. A beam pattern selection section to be
An object detection apparatus comprising: an object position specifying unit that specifies the position of the object based on a reception intensity of the reflected wave and a distance to the object obtained for each of the selected predetermined combined beam patterns. 前記物体の位置を特定できなかった場合には、
前記ビームパターン選択部は、前記複数種類の所定の合成ビームパターンの中から、前記組み合わせとは異なる所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択し直して、選択し直したそれらの合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に選択させまたは生成させ、
前記物体位置特定部は、前記異なる所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する、請求項１に記載の物体検知装置。 If the location of the object could not be determined,
The beam pattern selection unit reselects a combination of at least two predetermined combined beam patterns different from the combination from the plurality of types of predetermined combined beam patterns, and re-selects those combined beam patterns Is selected or generated by the beam pattern synthesis unit,
2. The object according to claim 1, wherein the object position specifying unit specifies the position of the object based on a reception intensity of the reflected wave and a distance to the object obtained for each of the different predetermined combined beam patterns. Detection device. 前記物体の位置を特定できなかった場合には、
前記物体位置特定部は、前記選択された所定の合成ビームパターン以外のいずれかの前記所定の合成ビームパターンを用いて、前記物体の位置を特定する、請求項１に記載の物体検知装置。 If the location of the object could not be determined,
The object detection apparatus according to claim 1, wherein the object position specifying unit specifies the position of the object using any one of the predetermined combined beam patterns other than the selected predetermined combined beam pattern. 前記ビームパターン選択部は、前記送信アンテナのいずれかのビームパターンと前記受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせることによって生成される、全ての組み合わせの前記所定の合成ビームパターンを前記ビームパターン合成部に保持させるまたは生成させる、請求項１に記載の物体検知装置。   The beam pattern selection unit generates all combinations of the predetermined combined beam patterns generated by combining any of the beam patterns of the transmitting antenna and any of the beam patterns of the receiving antenna. The object detection apparatus according to claim 1, wherein the object detection apparatus is held or generated. 前記物体の位置を特定するために用いる前記選択された所定の合成ビームパターンは、それぞれの前記合成ビームパターンによって前記物体を検知できる範囲が重なる領域がある、請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the selected predetermined combined beam pattern used for specifying the position of the object includes a region where a range in which the object can be detected by each of the combined beam patterns overlaps. 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、主ビームの放射方向を切り替え可能なアンテナであり、前記主ビームの放射方向を切り替えることにより、前記複数のビームパターンを形成する、請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection according to claim 1, wherein the transmitting antenna and the receiving antenna are antennas capable of switching a radiation direction of a main beam, and the plurality of beam patterns are formed by switching a radiation direction of the main beam. apparatus. 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、それぞれ、２種類のビームパターンを有する、請求項２に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 2, wherein each of the transmission antenna and the reception antenna has two types of beam patterns. 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、同一のビームパターンを有する、請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the transmission antenna and the reception antenna have the same beam pattern. 前記受信アンテナは、前記送信アンテナを兼ねており、電波の送受信が切り替えられるようになっている、請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the reception antenna also serves as the transmission antenna, and is configured to switch between transmission and reception of radio waves. 前記物体位置特定部は、振幅モノパルス処理を用いて、前記所定の少なくとも２つの合成ビームパターンのそれぞれについて得られる受信強度の差から前記物体に向かう方向を特定する、請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection according to claim 1, wherein the object position specifying unit specifies a direction toward the object from a difference in reception intensity obtained for each of the predetermined at least two combined beam patterns using amplitude monopulse processing. apparatus. 前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、それぞれ、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形上アンテナ素子は、その一対の対抗する角に第１の給電部及び第２の給電部を持ち、残る対抗する角に迂回素子をそれぞれ持っており、
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えることにより、前記複数のビームパターンを切り替える、請求項６に記載の物体検知装置。 Each of the receiving antenna and the transmitting antenna has a reflecting plate and a rectangular antenna element parallel to the reflecting plate,
The rectangular antenna element has a first feeding portion and a second feeding portion at a pair of opposing corners, and has a detour element at the remaining opposing corner,
The object detection apparatus according to claim 6, wherein the plurality of beam patterns are switched by switching so that power is supplied to either the first power supply unit or the second power supply unit. 前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、反射板と、前記反射板に平行なスロットループアンテナを有しており、
前記スロットループアンテナは、誘電体基板の導体面の導体が矩形上に剥がされたスロット部を有し、前記スロット部の一対の対向する角には迂回スロット部分があり、前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は第２の給電部であり、
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えることにより、前記複数のビームパターンを切り替える、請求項６に記載の物体検知装置。 The receiving antenna and the transmitting antenna have a reflector and a slot loop antenna parallel to the reflector,
The slot loop antenna has a slot portion in which a conductor on a conductor surface of a dielectric substrate is peeled off in a rectangular shape, and a pair of opposing corners of the slot portion has a detour slot portion, Each of the pair of opposing corners is fed by electromagnetic coupling from the end of the microstrip line formed on the surface opposite to the conductor surface of the dielectric substrate, The other end of the strip line is a first power supply, and the other end of the other microstrip line is a second power supply,
The object detection apparatus according to claim 6, wherein the plurality of beam patterns are switched by switching so that power is supplied to either the first power supply unit or the second power supply unit. 請求項１に記載の物体検知装置が、前方及び後方の少なくともいずれか一方にある物体を特定できる位置に搭載された車両。   A vehicle in which the object detection device according to claim 1 is mounted at a position where an object in at least one of front and rear can be specified. 複数のビームパターンを有する送信アンテナのいずれかのビームパターンと複数のビームパターンを有する受信アンテナのいずれかのビームパターンを組み合わせて、所定の合成ビームパターンを複数種類生成するビームパターン生成方法。   A beam pattern generation method for generating a plurality of types of predetermined composite beam patterns by combining any beam pattern of a transmission antenna having a plurality of beam patterns and any beam pattern of a reception antenna having a plurality of beam patterns. 請求項１に記載の物体検知装置の、所定の合成ビームパターンを複数種類保持するまたは生成できる前記ビームパターン合成部、予め決められた所定の少なくとも２つの合成ビームパターンの組み合わせを選択して前記ビームパターン合成部に選択させるまたは生成させる前記ビームパターン選択部、前記選択された所定の合成ビームパターンのそれぞれについて得られる、前記反射波の受信強度及び前記物体までの距離に基いて前記物体の位置を特定する前記物体位置特定部、としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   2. The object detection apparatus according to claim 1, wherein the beam pattern synthesis unit capable of holding or generating a plurality of types of predetermined synthesized beam patterns, and selecting a predetermined combination of at least two predetermined synthesized beam patterns to select the beam. The position of the object is determined based on the received intensity of the reflected wave and the distance to the object obtained for each of the beam pattern selection unit to be selected or generated by a pattern synthesis unit, and the selected predetermined synthesized beam pattern. A program for causing a computer to function as the object position specifying unit to be specified. 請求項１５に記載のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体。   A recording medium on which the program according to claim 15 is recorded, the recording medium being usable by a computer.
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