JP2011196938A - 車載レーダ装置の調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業スペースを確保することが困難な場所においても確実に車載レーダ装置の調整を行うことができると共に、作業者の熟練を要することなく容易にレーダ装置の調整を行うことを可能とする。
【解決手段】作業者が試験装置の装置筐体５０ａを車体フレーム１に装着して送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を覆うことで、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２と非接触且つ電磁シールドされた環境を最小限の調整スペースで実現する。そして、レーダ装置の調整モードスイッチをＯＮすると、レーダ装置が自己調整モードに移行し、試験装置を介したループバック試験で自動的にキャリブレーションが行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるレーダ装置の調整を行う車載レーダ装置の調整システムに関する。

近年、自動車等の車両においては、レーダ装置を搭載して自車両の周囲に存在する物体を検出し、衝突防止や走行制御等に利用している。この車載レーダ装置では、車両の事故等によって車体に取り付けられるレーダアンテナが脱落したり、取り付け位置がずれたりすると、アンテナの電波放射領域や送受信のアイソレーションが変化するため、レーダ装置の検査・調整が必要となる。

このようなレーダ装置の検査に係る技術は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、車両を停止させて車載レーダの前方に所定距離をおいて車載レーダの照射領域検査装置を配置し、車載レーダから発射された電磁波が照射領域を照射しているか否かを判断することで、照射領域の検査を行うようにしている。

特開２００２−１８１９２３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の検査装置では、車載レーダ装置から電磁波を発射して照射領域の確認を行うため、車載レーダ装置の前方に所定距離をおいて検査装置を配置し、検査結果に基づいて車載レーダ装置の光軸を上下左右に調整しなければならない。このため、車載レーダ装置の検査・調整時に、或る程度広い作業スペースが必要となるばかりでなく、効率的に作業を行うためには作業者の熟練が要求されるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、作業スペースを確保することが困難な場所においても確実に車載レーダ装置の調整を行うことができると共に、作業者の熟練を要することなく容易にレーダ装置の調整を行うことのできる車載レーダ装置の調整システム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、本発明による車載レーダ装置の調整システムは、車載レーダ装置の送信アンテナ及び受信アンテナを覆って車体に装着される筐体を有し、該筐体内に上記送信アンテナ及び上記受信アンテナの各々と電気的に結合される２つのカップリング素子を内設する試験装置と、作業者の操作入力によって通常モードから自己調整モードに移行し、上記送信アンテナから放射した信号が上記２つのカップリング素子を経由してループバックされる信号を上記受信アンテナを介して取り込み、取り込んだ信号のゲイン及びディレイに基づいて上記通常モードにおける受信信号の処理ウィンドウを自己調整する車載レーダ装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、作業スペースを確保することが困難な場所においても確実に車載レーダ装置の調整を行うことができると共に、作業者の熟練を要することなく容易にレーダ装置の調整を行うことができる。

レーダ調整システムの全体構成図 車体のレーダ取付部と試験装置とを示す説明図 試験装置の車体への装着を示す説明図 検査行程における作業手順を示すフローチャート レーダ装置の自己調整プログラムを示すフローチャート 処理ウィンドウの調整を示す説明図

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１０は、車両に搭載され、例えば車両周辺の比較的近距離の範囲に存在する歩行者や障害物等をターゲットとして検出する。このレーダ装置１０は、バンパやドア下部のサイドシルスポイラ等の車両外装内に送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を設置しており、車両の事故等によってバンパやドアに破損や変形が生じ、これに伴い送信アンテナ１１や受信アンテナ１２の脱落、破損、送受信性能の低下が発生した場合、試験装置５０を用いてキャリブレーションを行う。

試験装置５０は、レーダ装置１０と共に用いられてレーダ調整システムを形成するものであり、機能的には、ループバック試験を行うための装置として構成されている。このような試験装置５０は、送信アンテナ１１と静電結合するカップリング素子５１と、受信アンテナ１２と静電結合するカップリング素子５２との２つのカップリング素子の間に、アッテネータ等からなる減衰部５３、表面弾性波フィルタ（Surface Acoustic Wave filter;SAWフィルタ）等からなる遅延部５４を備えている。

試験装置５０を用いたレーダ装置１０のループバック試験では、レーダ装置１０の送信アンテナ１１から放射した信号を試験装置５０を介して受信アンテナ１２にループバックして取り込み、ループバック信号のゲイン及びディレイをレーダ装置１０内部で検査する。そして、この検査結果に基づいて、レーダ装置１０自身で自動的に調整を行う。

このため、レーダ装置１０は、通常のレーダ機能に加えて、通常動作と調整動作とを切り換える制御部２０、ループバック試験で取得した受信信号のゲイン及びディレイを判定するゲイン・ディレイ判定部２１を備えている。制御部２０には、バンパ等の外装部材による影響を、予め記憶されているリファレンス信号で初期設定するためのリセットスイッチ２０ａと、レーダ装置１０を通常モード（レーダ検出モード）から自己調整モードへ移行させてキャリブレーションを開始させるための調整モードスイッチ２０ｂとが接続されている。

尚、レーダ装置１０の通常のレーダ機能としては、インパルス状の信号を発生して送信アンテナ１１に送るインパルス発生部１３、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１４、Ａ／Ｄ変換した受信信号を記憶する受信信号記憶部１５、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を覆うバンパ等の外装部材による応答波形をリファレンス信号として記憶保持するリファレンス信号記憶部１６、受信信号からリファレンス信号及び車両周囲の路面等の周囲環境で乱反射された信号を除去するクラッタ処理部１７、クラッタ処理部１７からの信号を基準信号と比較し、車両周辺に存在するターゲットを検出する信号比較部１８、車両に近接するターゲットや異常の有無に応じた警報を発するためのスピーカ１９が備えられている。

図２は、レーダ装置１０の車体への設置例を示すものであり、アンテナをリヤバンパ（図示せず）裏面側に設置する例を示している。図２においては、車体フレーム１のリヤタイヤ２後方側のリヤバンパ内に設けられた換気用のエアベントグリル３の両側面に、送信用のアンテナ素子及び基板等をユニット化した送信アンテナ１１と、受信用のアンテナ素子及び基板等をユニット化した受信アンテナ１２とが一体的に設置されている。

エアベントグリル３の両側部に一体的に配置された送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２は、通常の状態ではバンパで覆われている。車両の事故等によってバンパ等に破損や変形が生じ、送信アンテナ１１や受信アンテナ１２の脱落、破損、送受信性能の低下が発生した場合には、バンパを外して試験装置５０をエアベントグリル３に装着する。

試験装置５０は、図２，図３に示すように、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を含めてエアベントグリル３全体を覆い、車体フレーム１に密着するカップ状の装置筐体５０ａを有している。装置筐体５０ａの周縁部には、複数の永久磁石４が取り付けられており、この永久磁石４により、装置筐体５０ａをエアベントグリル３周囲の車体フレーム１に密着させ、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を含めてエアベントグリル３全体を覆うことができる。

装置筐体５０ａは、外装が金属で形成されて外部からの電波干渉を防止するようになっており、装置筐体５０ａの内部には、送信アンテナ１１、受信アンテナ１２と所定の距離をあけて対向する位置に、カップリング素子５１，５２がそれぞれ内設されている。ここで所定の距離とは、レーダ装置１０で用いる送信波の波長に基づいて決定することが望ましい。例えば、送信波の周波数として３ＧＨｚを用いる場合には、送信波の波長λは約１０ｃｍとなる。ここで、一般に送信アンテナからの距離がλ／２π以下の領域は、空間インピーダンスが安定しない近傍界である。従って、試験装置５０の安定した動作のためには、送信アンテナ１１、受信アンテナ１２とカップリング素子５１，５２の間の距離を１０／２π≒１．６ｃｍ以上離すことが望ましい。更に、装置筐体５０ａ内部の略中央部には、カップリング素子５１，５２間の電磁波の回折を阻止するアイソレーション対策用の金属の仕切壁５０ｂが設けられている。

このような試験装置５０を車体フレーム１に装着することにより、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２と非接触且つ電磁シールドされた閉鎖環境を最小限の調整スペースで実現することができ、アンテナ取り付け部周辺の金属部の歪みによるアンテナ放射領域の変化、バンパの歪みによるアイソレーションの変化に対応することができる。しかも、試験装置５０を車体に取り付ける際、装置筐体５０ａが送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を覆って車体フレームに密着するため、アンテナ姿勢がずれることなく円滑に作業を行うことができる。

次に、ディーラ等のサービス工場で試験装置５０を用いてレーダ装置１０を調整する場合について、検査工程における作業手順を示す図４のフローチャート、レーダ装置１０の自己調整プログラムを示す図５のフローチャートを用いて説明する。

ディーラ等のサービス工場で実際に試験装置５０を用いて調整を行う際には、先ず、図４のステップＳ１に示すように、作業者がレーダ装置１０のリセットスイッチ２０ａを操作してスイッチＯＮ信号を操作入力し、レーダ装置１０を出荷時の状態に戻して異常の有無を検査する。そして、ステップＳ２で検査結果を調べ、ＯＫである場合には作業を終了し、ＮＧである場合、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を覆うバンパを取り外すステップＳ３の作業に進む。

バンパを取り外した後は、ステップＳ４の作業に移り、アンテナの脱落がないか否かを目視等により確認する。その結果、アンテナの脱落がある場合、ステップＳ５でアンテナを設置し直し、ステップＳ８で試験装置５０を用いたキャリブレーションを実施する。一方、ステップＳ４の確認作業でアンテナの脱落がない場合には、ステップＳ６でアンテナ取り付けのアライメントの狂いや弛み等がないかを見直す。

ステップＳ６の見直し作業で異常の原因を特定できない場合には、ステップＳ１０でＮＧ判定とし、別途、レーダ装置１０全体の精密検査或いはユニット交換を行う。また、ステップＳ６の見直し作業でアンテナのアライメントの狂いや取り付けの弛み等が確認された場合、ステップＳ７でアンテナ取り付け位置の再調整や再固定等の対策を講じた後、ステップＳ８の試験装置５０を用いたキャリブレーションに移行する。

ステップＳ８のキャリブレーションでは、作業者が試験装置５０を車体に取り付けてレーダ装置１０の送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２を覆った後、レーダ装置１０の調整モードスイッチ２０ｂをＯＮする。この調整モードスイッチ２０ｂのＯＮによる操作入力が制御部２０で検出されると、レーダ装置１０が自己調整モードに移行して図５の自己調整プログラムが実行され、試験装置５０を介したループバック試験で自動的にキャリブレーションが行われる。

レーダ装置１０の自己調整プログラムによりループバック試験が開始されると、レーダ装置１０に内蔵されるスピーカ１９から調整中であることを知らせる警報音が発せられる。このとき、作業者はループバック試験に人体の影響が及ばないよう、レーダ装置１０及び試験装置５０の近傍から離れ、試験経過を監視する。

そして、スピーカ１９からの報知音によりキャリブレーションが終了したことを確認し、ステップＳ９で検査ＯＫとなった場合には、検査工程を終了してバンパを取り付け、作業を終了する。一方、ステップＳ９でスピーカ１９から異常を知らせる警報が出力された場合には、ステップＳ１０でＮＧ判定とし、別途、レーダ装置１０全体の精密検査或いはユニット交換を行う。

次に、レーダ装置１０の自己調整プログラムによるループバック試験について説明する。このループバック試験は、調整モードスイッチ２０ｂがＯＮされたことを制御部２０で検知し、自己調整モードに移行することで開始される。

レーダ装置１０が自己調整モードに移行すると、先ず、図５のステップＳ１０１において、制御部２０からインパルス発生部１３に試験用パルスの出力が指示され、送信アンテナ１１から電波が放射される。そして、送信アンテナ１１から放射した電波が試験装置５０のカップリング素子５１から減衰部５３→遅延部５４→カップリング素子５２のループを介して受信アンテナ１２に戻され、経路長に応じた強度及び遅延を有するループバック信号が取得される。

次に、ステップＳ１０２へ進み、ゲイン・ディレイ判定部２１でループバック信号の信号レベル（ピーク値）ｘを判定し、制御部２０で規定の下限値ａと上限値ｂとの間の調整許容範囲内にあるか否かを調べる。その結果、ループバック信号の信号レベルｘがｘ≦ａ或いはｘ≧ｂであり、調整の許容範囲内にない場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０６へ進んでＮＧ判定を行い、スピーカ１９から異常を報知する警報音を出力してループバック試験を停止する。

一方、ステップＳ１０２において、ループバック信号の信号レベルｘがａ＜ｘ＜ｂであり、許容範囲内にある場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０３へ進み、ゲイン調整を行う。このゲイン調整は、基準波形の処理ウィンドウを調整する処理として行われる。

すなわち、レーダ装置１０は、送信信号と受信信号との間の時間差情報からターゲットまでの距離を測距する際、図６に示すように、振幅（ゲイン）軸方向及び時間軸方向に所定の大きさを有する処理ウィンドウＷ内で受信信号を処理し、不要な信号成分やノイズ成分を除去するようにしている。この処理ウィンドウＷは、レーダ装置１０の距離検出範囲内で基準とする距離での受信波形を基準波形（図６中に実線で示す波形）として、この基準波形がウィンドウＷ内の最適位置（略中央）となるように予め設定されており、基準ウィンドウとして保持されている。

従って、基準ウィンドウＷのゲイン軸方向の大きさを調整許容範囲ａ〜ｂとして、ループバック試験で取得した信号の信号レベルｘがａ＜ｘ＜ｂである場合には、基準波形の信号レベル（振幅）Ａとループバック信号波形（図６中に破線で示す波形）の信号レベル（振幅）ｘとの差分Δｘだけ基準ウィンドウＷをゲイン軸方向に移動させる。

以上のゲイン調整を行った後は、ステップＳ１０４へ進み、ゲイン・ディレイ判定部２１でループバック信号のピーク値における時間（遅延時間）ｔを判定し、制御部２０で遅延時間ｔが予め規定の下限値ｃと上限値ｄとの間の調整許容範囲内にあるか否かを調べる。その結果、遅延時間ｔがｔ≦ｃ或いはｔ≧ｄであり、調整の許容範囲内にない場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０６へ進んでＮＧ判定を行い、スピーカ１９から異常を報知する警報音を出力してループバック試験を停止する。

一方、ステップＳ１０４において、ループバック信号のピーク値の遅延時間ｔがｃ＜ｔ＜ｄであり、調整の許容範囲内にある場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０５へ進み、ディレイ調整を行う。このディレイ調整は、上述のゲイン調整に対して、基準ウィンドウＷを時間軸方向に移動することで行われる。

すなわち、図６に示すように、基準ウィンドウＷの時間軸方向の大きさを調整許容範囲ｃ〜ｄとして、ループバック試験で取得した信号のピーク値の遅延時間ｔがｃ＜ｔ＜ｄであるとき、基準波形のピーク値の遅延時間Ｂとループバック信号のピーク値の遅延時間ｔとの差分Δｔだけ、基準ウィンドウＷを時間軸方向に移動させる。

この基準ウィンドウＷのゲイン軸方向及び時間軸方向への移動により、ループバック信号に対して新たな処理ウィンドウＷ’が最適な位置に再設定され、レーダ装置１０の個体毎に、良好なレーダ性能を確保することができる。そして、ゲイン調整及びディレイ調整を行った後、スピーカ１９から試験終了を知らせる報知音を出力し、本プログラム処理を終了する。

このように本実施の形態においては、試験装置５０をレーダ装置１０の送受信アンテナを覆うように車体に取付け、レーダ装置１０の自己調整プログラムで自動的に調整を行うため、作業スペースを確保することが困難な場所においても確実にレーダ装置１０の調整を行うことができると共に、作業者の熟練を要することなく容易にレーダ装置１０の調整を行うことができる。

なお本実施の形態においては、送信アンテナ１１、受信アンテナ１２とカップリング素子５２は適切な距離をあけて非接触で静電結合されているが、これ以外の方法で電気的に結合されてもよい。非接触式であれば、コイル等による誘導結合、接触式であれば接点等による直接結合、抵抗等によるインピーダンス結合であってもよい。

１ 車体フレーム
１０ レーダ装置
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
２０ 制御部
２０ａ リセットスイッチ
２０ｂ 調整モードスイッチ
２１ ゲイン・ディレイ判定部
５０ 試験装置
５０ａ 装置筐体
５０ｂ 仕切壁
５１，５２ カップリング素子

Claims (4)

1. 車載レーダ装置の送信アンテナ及び受信アンテナを覆って車体に装着される筐体を有し、該筐体内に上記送信アンテナ及び上記受信アンテナの各々と電気的に結合される２つのカップリング素子を内設する試験装置と、
   作業者の操作入力によって通常モードから自己調整モードに移行し、上記送信アンテナから放射した信号が上記２つのカップリング素子を経由してループバックされる信号を上記受信アンテナを介して取り込み、取り込んだ信号のゲイン及びディレイに基づいて上記通常モードにおける受信信号の処理ウィンドウを自己調整する車載レーダ装置と
   を備えることを特徴とする車載レーダ装置の調整システム。
2. 上記筐体と上記車体とにより、上記送信アンテナ及び上記受信アンテナと非接触で電磁シールドされた環境を形成することを特徴とする請求項１記載の車載レーダ装置の調整システム。
3. 上記筐体内に、上記２つのカップリング素子をアイソレーションする金属の仕切壁を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の車載レーダ装置の調整システム。
4. 上記車載レーダ装置から上記自己調整モード中に上記作業者が接近することを防止するための警報音を発することを特徴とする請求項１記載の車載レーダ装置の調整システム。

Images