JP2010204031A

JP2010204031A - 車両用レーダ装置

Info

Publication number: JP2010204031A
Application number: JP2009052355A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Makabe; 俊介真壁
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】アンテナの数を抑制しながら検出範囲を拡大する。
【解決手段】統括コントローラ２は、レーダ部３，４，５を制御してレーダ波を車両側部に送信させ、ターゲットで反射して受信されるまでの往復伝播時間をレーダ部３，４，５からの距離判定情報に基いて算出し、ターゲットの位置を特定する。その際、統括コントローラ２は、スイッチ６を介してアンテナＴＲx1,ＴＲx2の送受信を切換え、アンテナＴx1,ＴＲx１間の領域Ｒ１と、アンテナＴＲx1,ＴＲx2間の領域Ｒ２と、アンテナＴＲx2,Ｒx2間の領域Ｒ３との３つの領域を検出範囲として、アンテナの数を抑制しながら検出範囲を拡大する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両外部へレーダ波を送信し、車両周囲に存在する物体で反射された反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、レーダを搭載して自車両の周囲に存在する物体を検出し、衝突防止やオートクルーズ走行制御等に利用する技術が採用されている。この場合、車両周囲の検出範囲を広げるためには、複数のレーダ用アンテナが必要となる。

例えば、特許文献１には、ターゲットからの反射波を複数のアンテナで受信し、受信した複数の信号を、所定時間間隔で順次切り替えてサンプリングすることにより、１つの時系列の時分割多重データ列を形成し、時分割多重データ列の各アンテナに対応した時系列データを各アンテナに対応した各受信チャネルに各々分配する技術が開示されている。この技術では、分配された各チャネルの時系列データ全体を用いてターゲットの補正前方位を求め、その補正前方位に対して切替時間に対応した角度を補正することにより、ターゲットの方位を検出することができる。

特開２００８−２０９２２６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、検出範囲を広げるために一義的にアンテナの数を増やすことは、コスト増大を招くばかりでなく、システムが複雑化して演算負荷が増大する。更に、車両のアンテナ設置スペースには制約があり、アンテナの数には限界がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナの数を抑制しながら検出範囲を拡大することのできる車両用レーダ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による車両用レーダ装置は、車両外部にレーダ波を送信して周囲に存在する物体で反射された反射波を受信する車両用レーダ装置であって、車両側部に配置した複数のアンテナを有し、上記の複数のアンテナの一部を送信用と受信用とに切り換える切換部と、上記切換部を介して上記の複数のアンテナの一部を送信用と受信用とに切換え、車両の側方に存在する物体を検出する検出部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、アンテナの数を抑制しながら検出範囲を拡大することができる。

レーダ装置の構成図自動車側部のアンテナ配置を示す説明図ターゲットの位置特定アルゴリズムの説明図送信・受信のパターンを示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すレーダ装置１は、自動車等の車両に搭載され、周囲に存在する物体を検出して距離を測定する。特に、本実施の形態においては、側方の物体（ターゲット）を検出して測距を行うためのアンテナＴx1,ＴＲx1,ＴＲx2,Ｒx2を、図２（ａ）に示すように、自動車１００のドア下部のサイドシルスポイラ１０１の内部に前方から順に等間隔で配置している。これらのアンテナのうち、アンテナＴx1は送信専用のアンテナ、アンテナＲx2は受信専用のアンテナである。一方、アンテナＴＲx1,ＴＲx2は、送信と受信とを切り換えて使用するアンテナである。

このようなアンテナＴx1,ＴＲx1,ＴＲx2,Ｒx2を有するレーダ装置１は、統括コントローラ２によって制御される３つのレーダ部３，４，５を備えている。レーダ部３には、送信専用のアンテナＴx1と送受信切換え用のアンテナＴＲx1とが接続されている。レーダ部４には、送受信切換え用のアンテナＴＲx1,ＴＲx2が切換部としてのスイッチ６を介して接続されている。スイッチ６は、ＲＦスイッチ等の高周波信号用のスイッチで構成されている。また、レーダ部５には、受信専用のアンテナＲx2が接続されている。

各レーダ部３，４，５は、送信パルスを生成してアンテナから送信する送信部と、アンテナで受信した受信波を信号処理する受信部とを備えて構成されている。送信部で生成される送信パルスは、統括コントローラ２からのクロック信号やタイミング信号を受けて生成される。受信部は、この送信パルスに同期して、例えば等価時間サンプリングで受信波をフレーム毎にサンプリングし、距離判定情報を統括コントローラ２に出力する。

統括コントローラ２は、マイクロプロセッサを中心として構成され、スイッチ６を介してアンテナＴＲx1,ＴＲx2の送受信を切換え、車両の側方に存在するターゲットを検出する検出部として機能するものである。統括コントローラ２は、レーダ部３，４，５を制御してレーダ波を車両側部に送信させ、ターゲットで反射して受信されるまでの往復伝播時間をレーダ部３，４，５からの距離判定情報に基いて算出し、ターゲットの位置を特定する。

その際、統括コントローラ２は、アンテナＴＲx1,ＴＲx2の送受信を切り換えてターゲットの検出範囲を拡大する。本実施の形態においては、図２（ｂ）に示すように、アンテナＴx1,ＴＲx１間の領域Ｒ１と、アンテナＴＲx1,ＴＲx2間の領域Ｒ２と、アンテナＴＲx2,Ｒx2間の領域Ｒ３との３つの領域を検出範囲としてターゲットを検出することができる。

この場合、通常のレーダ装置、すなわち送信用と受信用との専用のアンテナ対によってターゲットを検出するレーダ装置では、送信用のアンテナＴx1に対してアンテナＴＲx１を受信用として用い、アンテナＴＲx１の次のアンテナＴＲx2を送信用としてアンテナＲx2を受信用として用いることになる。従って、通常のレーダ装置では、アンテナＴx1から電波を送信し、ターゲットからの反射波をアンテナＴＲx１が受信する領域である領域Ｒ１と、アンテナＴＲx2から電波を送信し、ターゲットからの反射波をアンテナＲx2が受信する領域である領域Ｒ３でしかターゲットを検出することができない。

これに対して本レーダ装置１では、アンテナＴx1,ＴＲx１間の領域Ｒ１、アンテナＴＲx2,Ｒx2間のＲ３に加えて、アンテナＴＲx1,ＴＲx2間の領域Ｒ２も検出範囲とすることができる。すなわち、アンテナＴＲx1を送信用に切換えてアンテナＴＲx1から電波を送信し、ターゲットからの反射波を、受信用に切換えたアンテナＴＲx2で受信することにより、領域Ｒ２を検出範囲とすることができる。これにより、本レーダ装置１では、限りあるサイドシルスポイラ１０１の長さＳ内で、アンテナの数をできるだけ増やさずに検出範囲を拡大することができる。

また、本レーダ装置１は、アンテナＴＲx1,ＴＲx2の送受信切換えにより、検出範囲を拡大できるばかりでなく、ターゲットの位置を特定することができる。ターゲットの位置は、以下の（１）〜（５）に示すアンテナ対を、適宜組み合わせることで特定することができる。詳細には、一つのアンテナから送信された電波を異なる位置の２つのアンテナで受信する、或いは異なる位置の２つのアンテナから送信された電波を共通の一つのアンテナで受信することにより、ターゲットの位置を特定するアルゴリズムを用いる。

（１）送信：Ｔx1 → 受信：ＴＲx1
（２）送信：ＴＲx2 → 受信：Ｒx2
（３）送信：Ｔx1 → 受信：ＴＲx2
（４）送信：ＴＲx1 → 受信：Ｒx2
（５）送信：ＴＲx1 → 受信：ＴＲx2

尚、送信専用のアンテナＴx1と受信専用のアンテナＲx2とは、配置間隔が離れているため、本実施の形態においては両者をアンテナ対としない。

例えば、領域Ｒ１にターゲット２００が存在する場合、（１）のアンテナ対を用い、図３に示すように、送信専用のアンテナＴx1から送信された信号を受信用に切換えたアンテナＴＲx1で受信し、ターゲットからの反射による電波伝搬長Ｌ1を得る。次に、アンテナＴＲx2を受信用に切換えて（３）のアンテナ対を構成し、アンテナＴx1から送信された信号をアンテナＴＲx2で受信し、電波伝搬長Ｌ2を得る。

得られた２つの電波伝搬長Ｌ1,Ｌ2より、アンテナＴx1,ＴＲx1の各位置を焦点とする楕円Ｅ1と、アンテナＴx1,ＴＲx2の各位置を焦点とする楕円Ｅ2を描く。この２つの楕円Ｅ1，Ｅ2の交点、すなわちＬ1＝Ｌ2の点がターゲット２００の位置である。アンテナの他の組み合わせについても同様であり、特定の位置を検出することができる。

また、領域Ｒ２にターゲットが存在する場合、（３）のアンテナ対或いは（４）のアンテナ対と、（５）のアンテナ対との組み合わせで探索を行うことで、領域Ｒ２に存在するターゲットの位置を確実に特定することができる。更に、領域Ｒ３にターゲットが存在する場合には、（２）のアンテナ対と（４）のアンテナ対とを組み合わせで探索を行うことで、領域Ｒ３に存在するターゲットの位置を確実に特定することができる。

（１）〜（５）のアンテナ対は、図４に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃのパターンとして組み合わされる。
パターンＡ：（１）のアンテナ対による送受信と（２）のアンテナ対による送受信
パターンＢ：（３）のアンテナ対による送受信と（４）のアンテナ対による送受信
パターンＣ：（５）のアンテナ対による送受信

例えば、以下の（ｉ）〜（iii）に示す運転状態に応じて、Ａ，Ｂ，Ｃのパターンの中から適切なパターンを選択し、車両側方に存在するターゲットを検出する。

（ｉ）発進前（車速０）
車両の発進前に周囲に障害物が存在するかどうかを調べる。ターゲットが存在した場合には、その位置を特定する。この場合には、図４に示すパターンＡ，Ｂ，Ｃを順次繰り返して探索を行う。

（ii）低速域
車両の移動速度が低速域であるとき、図４に示すパターンＡによる探索とパターンＣによる探索とを繰り返し、どの領域（図２参照）にターゲットがいるかを運転者に知らせる。この場合には、処理を高速化するため、ターゲットの位置は特定しない。これにより、運転者にレスポンス良くターゲットの存在を知らせることができる。

（iii）高速域
車両の移動速度が高速域であるとき、図４に示すパターンＢのみの処理とし、車両の横方向にターゲットがいるか否かを運転者に知らせる。これにより、処理を更に高速化し、運転者にレスポンス良くターゲットの存在を知らせることができる。

以上のように、本実施の形態においては、車両側面にレーダ用アンテナを等間隔に配置した上で、一部のアンテナを送信と受信とに切り換えるため、サイドシルスポイラ等の限られた領域にできるだけ少ない数のアンテナを配置しながら、ターゲットの検出範囲を拡大することができる。しかも、送信専用のアンテナＴx1、送受信用のアンテナＴＲx1、送受信用のアンテナＴＲx2、受信専用のアンテナＲx2と順に配置することで、複数の電波伝搬長より物体の位置を特定することができる。

１レーダ装置
２統括コントローラ
３，４，５レーダ部
６スイッチ
１００自動車
１０１サイドシルスポイラ
２００ターゲット
Ａ，Ｂ，Ｃパターン
Ｅ1，Ｅ2 楕円
Ｌ1,Ｌ2 電波伝搬長
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３領域
Ｔx1,ＴＲx1,ＴＲx2,Ｒx2 アンテナ

Claims

車両外部にレーダ波を送信して周囲に存在する物体で反射された反射波を受信する車両用レーダ装置であって、
車両側部に配置した複数のアンテナを有し、
上記の複数のアンテナの一部を送信用と受信用とに切り換える切換部と、
上記切換部を介して上記の複数のアンテナの一部を送信用と受信用とに切換え、車両の側方に存在するターゲットを検出する検出部と
を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
上記検出部は、上記切換部を介した上記複数のアンテナの送信・受信のパターンを、車両の運転状態に応じて選択することを特徴とする請求項１記載の車両用レーダ装置。