JP2018136219A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハードウェア構成を有効に利用して、優れた性能を実現したレーダ装置を提供する。
【解決手段】複数の送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅを備えた送信アレーアンテナ５０と、少なくとも２つの送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれに設けられ、送信波の位相を変化させる移相器４１ａ〜４１ｅと、複数の受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅを備え、送信された送信波が物標で反射されてなる反射波を受信する受信アレーアンテナ６０と、移相器４１ａ〜４１ｅを制御することにより送信アレーアンテナ５０の指向性を制御する指向性制御モード、及び選択した少なくも２つの送信アンテナ素子から互いに干渉しないように送信波を送信するＭＩＭＯモード、のうちのいずれか一方のモードにより、送信波を送信させる送信制御部３２と、受信アレーアンテナ５０により受信された反射波から、物標の方位を推定する信号処理部７０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、レーダ装置に関する。

特許文献１には、送信アレーアンテナと、送信アレーアンテナを構成する単位アンテナごとに設けられた移相器と、受信アレーアンテナと、を備え、車両に搭載されたレーダ装置が記載されている。上記レーダ装置は、車両の前進時には、自車両に後方から接近する車両を検知する後方接近車両検知モードで動作し、車両の後退時には、自車両の後方を横切る車両を検知する後退時横切り車両検知モードで動作する。そして、上記レーダ装置は、各モードで動作する際に、検知エリアを各モードに適した範囲にしている。

特許第５４６４１５２号公報

後方接近車両検知モードでは、検知エリアを後方向に制限した範囲に設定することが望ましく、移相器を制御して、指向性を制御することが有効である。一方、後退時横切り車両検知モードでは、検知エリアを幅広い方向の範囲に設定することが望ましく、指向性を制御する必要がない。この場合、単位アンテナは一つでよく、単位アンテナが過剰となる。すなわち、上記レーダ装置は、指向性を制御する必要がない場合に、ハードウェア構成をより有効に利用できる余地がある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ハードウェア構成を有効に利用して、優れた性能を実現したレーダ装置を提供する。

本開示は、レーダ装置であって、送信アレーアンテナ（５０）と、移相器（４１ａ〜４１ｅ）と、受信アレーアンテナ（６０）と、送信制御部（３２）と、信号処理部（７０）と、を備える。送信アレーアンテナは、複数の送信アンテナ素子（５０ａ〜５０ｅ）を備え、送信波を送信する。移相器は、少なくとも２つの送信アンテナ素子のそれぞれに設けられ、当該送信アンテナ素子から送信される送信波の位相を変化させる。受信アレーアンテナは、複数の受信アンテナ素子（６０ａ〜６０ｅ）を備え、送信された送信波が物標で反射されてなる反射波を受信する。送信制御部は、移相器を制御することにより送信アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御モード、及び複数の送信アンテナ素子の中から少なくとも２つの送信アンテナ素子を選択し、選択した送信アンテナ素子から互いに干渉しないように送信波を送信するＭＩＭＯモード、のうちのいずれか一方のモードにより、送信波を送信させる。信号処理部は、受信アレーアンテナにより受信された反射波から、物標の方位を推定する。

本開示によれば、移相器を制御して送信アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御モード、及び、選択された少なくとも２つの送信アンテナ素子から互いに干渉しない送信波を送信するＭＩＭＯモード、のうちのいずれか一方により、送信波が送信される。そして、送信された送信波が物標で反射すると、受信アレーアンテナで反射波が受信され、受信された反射波から物標の方位が推定される。

よって、特定方向に存在する物標を検知したい場合は、指向性制御モードでレーダ装置を動作させることにより、特定方向に存在する物標を精度良く検知することができる。一方、幅広い方向に存在する物標を検知したい場合は、ＭＩＭＯモードでレーダ装置を動作させることにより、仮想的に受信アンテナ素子数を増加させて、レーダ装置の方位分解能を向上させることができる。ひいては、幅広い方向で検知された物標の方位を精度良く推定することができる。すなわち、レーダ装置のハードウェア構成を有効に利用して、優れた性能を実現することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

レーダ装置の全体構成を示す図である。 フェーズドアレーモードの説明図である。 ＭＩＭＯモードの説明図である。 アンテナ基板上に形成された送信アンテナ素子及び受信アンテナ素子のパターンの一例を示す図である。 アンテナ基板上に形成された送信アンテナ素子のうちのＭＩＭＯモードで用いる送信アンテナ素子、及び仮想受信アンテナ素子を示す図である。 アンテナ基板上に形成された送信アンテナ素子及び受信アンテナ素子のパターンの他の一例を示す図である。 アンテナ基板上に形成された送信アンテナ素子及び受信アンテナ素子のパターンの他の一例を示す図である。 ＲＣＴＡ動作時の検知エリアを示す図である。 ＲＣＶＷ動作時の検知エリアを示す図である。 ＦＣＴＡ動作時の検知エリアを示す図である。 ＦＣＶＷ動作時の検知エリアを示す図である。 ＣＴＡ動作時の検知エリアを示す図である。 ＣＶＷ動作時の検知エリアを示す図である。 物標検知処理の処理手順を示すフローチャートである。 ＣＶＷ動作の処理手順を示すフローチャートである。 ＣＴＡ動作の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
＜１．全体構成＞
まず、本実施形態に係るレーダ装置１００の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態では、レーダ装置１００は車両に搭載することを想定している。レーダ装置１００は、送信部３０、信号制御部４０、送信アレーアンテナ５０、受信アレーアンテナ６０、及び信号処理部７０を備えるミリ波レーダである。

送信部３０は、検知動作選択部３１及び送信制御部３２を備える。検知動作選択部３１は、計測状況に基づいて、複数の検知動作の中から適した検知動作を選択する。複数の検知動作は、互いに検知エリアＡｄが異なる動作である。複数の検知動作の詳細については後述するが、本実施形態では、車速センサ１１から受信した自車両の車速情報に基づいて、適した検知動作を選択する。

送信制御部３２は、検知動作選択部３１により選択された検知動作に応じた動作モードで、レーダ装置１００を動作させる。つまり、送信制御部３２は、選択された検知動作に応じた動作モードで、送信アレーアンテナ５０から送信波を送信させる。具体的には、送信制御部３２は、変調信号、変調信号に従って変調された送信信号、及び送信制御信号を生成し、生成した送信信号及び送信制御信号を信号制御部４０へ供給する。なお、変調方式は、２周波ＣＷ方式や、多周波ＣＷ方式、ＦＭＣＷ方式など何でもよく、特に限定されるものではない。

信号制御部４０は、移相器４１ａ〜４１ｅと、移相器４１ａ〜４１ｅに対応した増幅器４２ａ〜４２ｅを備える。移相器４１ａ〜４１ｅのそれぞれと、増幅器４２ａ〜４２ｅのそれぞれとの組み合わせは、それぞれ、送信部３０と、送信アレーアンテナ５０を構成する送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれとの間の伝送路に接続されている。移相器４１ａ〜４１ｅは、送信制御信号に従って、送信信号の位相を制御する。また、増幅器４２ａ〜４２ｅは、送信制御信号に従って、送信信号の振幅を制御する。増幅器４２ａ〜４２ｅは、増幅率をゼロに設定することで、伝送路を遮断するスイッチとしても機能する。

送信アレーアンテナ５０は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の送信アンテナ素子から構成されたアレーアンテナである。図１に示す例では、Ｍ＝５となっており、送信アレーアンテナ５０は、５個の送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅを備える。送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅは、それぞれ、増幅器４２ａ〜４２ｅから出力された送信信号に基づいて、電磁波である送信波を送信する。このとき、増幅器４２ａ〜４２ｅの中に、増幅率がゼロに設定されている増幅器がある場合、その増幅器からは送信信号が出力されず、対応する送信アンテナ素子から送信波が出力されない。

受信アレーアンテナ６０は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の受信アンテナ素子から構成されたアレーアンテナである。図１に示す例では、Ｎ＝５となっており、受信アレーアンテナ６０は、５個の受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅを備える。受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅは、それぞれ、送信波が物標Ｐで反射されて返ってきた反射波を受信信号として受信する。そして、受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅは、それぞれ、受信した受信信号を信号処理部７０へ出力する。

信号処理部７０は、送信部３０から供給された送信信号と、受信アレーアンテナ６０から出力された受信信号とを混合して、ビート信号を生成する。そして、信号処理部７０は、ビート信号から、物標Ｐのレーダ装置１００に対する相対速度及び位置を推定する。詳しくは、信号処理部７０は、ビート信号を周波数解析して、移動している物標Ｐを検出するとともに、検出した物標Ｐのレーダ装置１００に対する相対速度及び距離を推定する。さらに、信号処理部７０は、ビート信号に、ＤＢＦ、Ｃａｐｏｎ、ＭＵＳＩＣ等の方位展開アルゴリズムを適用して、反射波の到来方向、すなわち、レーダ装置１００に対する物標Ｐの方位を推定する。なお、ＤＢＦは、Digital Beam Formingの略であり、ＭＵＳＩＣは、Multiple Signal Classificationの略である。

さらに、信号処理部７０は、推定した物標Ｐの相対速度、距離、及び方位に基づいて、物標Ｐが自車両と衝突する可能性を判定し、衝突する可能性がある場合には、ドライバに注意を促すために、警報装置２００から警報を出力させる。

警報装置２００は、ドアミラーや車室内に設けられたインジケータや、車室内のスピーカ、車室内のディスプレイなどである。警報装置２００は、信号処理部７０からの警報出力の指示に応じて、点滅したり、警告音や音声を出力したり、警告を表示したりする。

＜２．動作モード＞
次に、レーダ装置１００の動作モードについて、図２及び図３を参照して説明する。レーダ装置１００の動作モードには、フェーズドアレーモードとＭＩＭＯモードの２つのモードが存在する。ＭＩＭＯは、Multi Input Multi Outputの略である。

フェーズドアレーモードは、移相器４１ａ〜４１ｅを用いて、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれから送信される送信波の位相を個別に制御することで、送信アレーアンテナ５０から送信される送信波の指向性を制御する動作モードである。図２に示すように、レーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させると、特定方向に狭い指向性を持った送信波が送信される。本実施形態では、フェーズドアレーモードが指向性制御モードに相当する。

ＭＩＭＯモードは、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅの中から、少なくとも２つの送信アンテナ素子を選択し、選択した送信アンテナ素子から送信波を送信する動作モードである。この際、異なる送信アンテナ素子から送信された送信波が干渉しないように、異なる送信アンテナ素子からは、互いに異なる周波数の送信波を同時に送信させる。または、異なる送信アンテナ素子からは、互いに異なるタイミグで送信波を送信させる。つまり、周波数多重または時間多重で、複数の送信アンテナ素子から送信波を送信させる。本実施形態では、周波数多重で複数の送信アンテナ素子から送信波を送信させる。また、選択していない送信アンテナ素子からは送信波を送信させないように、対応する増幅器の増幅率をゼロに設定する。

周波数多重で複数の送信アンテナ素子から送信波を送信させる場合は、選択した送信アンテナ素子に対応する少なくとも１つの移相器を制御して、送信波の周波数をフェーズドアレーモード時の周波数からずらす。２つのアンテナ素子を選択した場合には、どちらか一方に対応する１つの移相器を制御して、一方の送信波の周波数をずらし、他方の送信波の周波数はフェーズドアレーモードの時と同じ周波数とすればよい。また、３つのアンテナ素子を選択した場合には、３つのうちの２つに対応する移相器をそれぞれ制御して、互いに異なる周波数になるようにすればよい。移相器を制御して、送信波の位相を連続的に変化させることで、送信波の周波数を変化させることができる。各アンテナ素子からは、図３に示すように、広い指向性を持った送信波が送信される。

レーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させると、仮想的に受信アンテナ素子が増加して、反射波の到来方向の推定精度が向上する。図３に示すように、５Ｄｒの間隔離れて設けられた送信アンテナ素子５０ａ，５０ｅを選択すると、受信アンテナ素子６０ａから５Ｄｒの間隔離れた位置を起点とする仮想アレーアンテナを構成できる。仮想アレーアンテナは、受信アレーアンテナと同じように、５つの仮想アンテナ素子６５ａ〜６５ｅから構成される。これにより、仮想的に受信アンテナ素子の数が２倍になるため、物標Ｐの方位の推定精度が向上する。

＜３．アレーアンテナの構成＞
次に、レーダ装置１００の送信アレーアンテナ５０及び受信アレーアンテナ６０の構成について、図４〜図７を参照して説明する。

レーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させる場合に、受信アンテナ素子の位置と仮想アンテナ素子の仮想的な位置とが重なると、受信アンテナ素子で受信された受信信号と、仮想アンテナ素子で受信された受信信号とを分離することができなくなる。その結果、物標Ｐの方位の推定精度の向上効果が低減する。よって、本実施形態では、複数の受信アンテナ素子の位置と、複数の仮想アンテナ素子の仮想的な位置とが一致しないように、送信アレーアンテナ５０及び受信アレーアンテナ６０を構成する。

図４に、送信アレーアンテナ５０及び受信アレーアンテナ６０の構成の一例を示す。図４に示すように、送信アレーアンテナ５０及び受信アレーアンテナ６０は、誘電体の基板であるアンテナ基板５５の表面に形成されている。アンテナ基板５５の裏面には、その全面を覆う銅パターンからなる地板が形成されている。送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅ及び受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅは、アンテナ基板５５上に、直線上に並べて配置されている。以下では、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅ及び受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅの配列方向をアンテナ配列方向と称する。また、送信アレーアンテナ５０側を左側、受信アレーアンテナ６０側を右側と称する。

送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅ及び受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅのそれぞれは、銅パターンからなる矩形状の複数の導体パッチから構成されている。導体パッチは、アンテナ配列方向と直交する方向に沿って等間隔で一列に配置されている。

受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅは、間隔Ｄｒの等間隔でアンテナ配列方向に並べられている。一方、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅは、間隔Ｄｔの等間隔でアンテナ配列方向に並べられている。フェーズドアレーモード時の送信周波数における波長をλとした場合、Ｄｒ＝λ／２となっている。ここで、図５に示すように、最も左側の受信アンテナ素子６０ａと最も右側の受信アンテナ素子との間隔は４Ｄｒとなっている。よって、受信アンテナ素子６０ａから５Ｄｒ離れた位置を起点として仮想アレーアンテナが構成されれば、受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅの位置と仮想アンテナ素子６５ａ〜６５ｅの仮想的な位置とが重なることがない。

つまり、受信アンテナ素子の数をＮ、隣り合う受信アンテナ素子の間隔をＤｒとした場合、互いに異なる送信アンテナ素子と送信アンテナ素子との間隔のうち少なくとも１つは、Ｎ×Ｄｒ以上とすればよい。このようにすると、ＭＩＭＯモードで、Ｎ×Ｄｒ以上離れた２つ以上の送信アンテナ素子を選択すれば、最も右側の受信アンテナ素子６０ｅよりも右側に、仮想アンテナ素子を構成することができる。

さらに、Ｄｔ＝５／４×Ｄｒとすれば、図５に示すように、最も左側の送信アンテナ素子５０ａと最も右側の送信アンテナ素子５０ｅとの間隔は５Ｄｒとなる。よって、ＭＩＭＯモードで、送信アンテナ素子５０ａ，５０ｅを選択すれば、受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅと重ならない位置に仮想アンテナ素子６５ａ〜６５ｅを構成することができる。

つまり、送信アンテナ素子の数をＭとした場合、隣り合う送信アンテナ素子の間隔ＤｔをＤｒ×Ｎ／（Ｍ−１）以上に設定すれば、最も左側の送信アンテナ素子と最も右側の送信アンテナ素子との間隔は必ずＮ×Ｄｒ以上となる。よって、ＭＩＭＯモードで、最も左側の送信アンテナ素子と最も右側の送信アンテナ素子を選択すれば、受信アンテナ素子と重ならない位置に仮想アンテナ素子を構成することができる。

また、図６に、送信アレーアンテナ５０の他の構成例を示す。この例では、Ｄｔ＝５／２×Ｄｒとなっている。そのため、最も左側の送信アンテナ素子５０ａと中央の送信アンテナ素子５０ｃとの間隔、及び中央の送信アンテナ素子５０ｃと最も右側の送信アンテナ素子５０ｅとの間隔が、５Ｄｒとなっている。よって、この例では、ＭＩＭＯモードで、送信アンテナ素子５０ａ，５０ｅに加えて、送信アンテナ素子５０ｃを選択しても、受信アンテナ素子６０ａ〜６０ｅと重ならない位置に仮想アンテナ素子を構成することができる。この場合、図４の例と比べてアンテナ基板５５は大型化するが、仮想的に受信アンテナ素子の数が３倍になるため、物標Ｐの方位の推定精度がより向上する。

また、図７に、送信アレーアンテナ５０の他の構成例を示す。この例では、送信アレーアンテナ５０は、６個の送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｆから構成されている。そして、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｆは等間隔に設置されていない。送信アンテナ素子５０ａと送信アンテナ素子５０ｂはＤｔ＝５Ｄｒの間隔で設置されており、送信アンテナ素子５０ｂ〜５０ｆは、Ｄｔ＝５／４×Ｄｒの間隔で等間隔に設置されている。よって、この例では、ＭＩＭＯモードで、送信アンテナ素子５０ａ，５０ｂ，５０ｆを選択すればよい。このように、受信アンテナ素子が直線上に等間隔に並べられていれば、送信アンテナ素子は直線上に等間隔に並べられていなくてもよい。

なお、上記例では、送信アンテナ素子数と受信アンテナ素子数が同じ例と、送信アンテナ素子数が受信アンテナ素子数よりも多い例を示したが、受信アンテナ素子数が送信アンテナ素子すうよりも多くてもよい。素子数と間隔の関係が上述した関係を満たせばよい。

＜４．検知動作＞
次に、車両に搭載されたレーダ装置１００が実行可能な検知動作について、図８〜図１３を参照して説明する。本実施形態では、レーダ装置１００は、自車両Ｖ１の左前の側方、右前の側方、左後の側方、及び右後の側方の４箇所に搭載されている。詳しくは、送信アレーアンテナ５０及び受信アレーアンテナ６０が、上記４箇所に設置されている。

ここで、自車両Ｖ１の走行状態に応じて、注意すべき対象が異なる。自車両Ｖ１が、交差点付近や駐車場などで比較的低速で走行している場合は、自車両Ｖ１の前後を横切る車両を注意すべきである。一方、自車両Ｖ１が車道を比較的高速で走行している場合は、通常、自車両Ｖ１の前後を他車両が横切ることはないので、自車両Ｖ１の前後から接近する他車両を注意すべきである。よって、レーダ装置１００は、自車両Ｖ１の走行状態に応じて異なる検知動作のアプリケーションを実行する。

図８に、ＲＣＡＴ動作の様子を示す。ＲＣＡＴは、Rear Cross Traffic Alertの略である。ＲＣＡＴ動作は、自車両Ｖ１の後方を横切る他車両Ｖ２を検知する動作である。ＲＣＡＴ動作を実行する場合は、自車両Ｖ１の左後及び右後に搭載されたレーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、図８に示すように、幅広い方向に広がり、且つ、左後及び右後のレーダ装置１００から比較的近い距離までの範囲となる。

次に、図９に、ＲＣＶＷ動作の様子を示す。ＲＣＶＷは、Rear Closing Vehicle Warningの略である。ＲＣＶＷ動作は、自車両Ｖ１の後方から接近する他車両Ｖ２を検知する動作である。ＲＣＶＷ動作を実行する場合は、自車両Ｖ１の左後及び右後に搭載されたレーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、図９に示すように、方向の広がりが狭く、且つ、左後及び右後のレーダ装置１００から比較的遠い距離までの範囲となる。

次に、図１０に、ＦＣＴＡ動作の様子を示す。ＦＣＴＡは、Front Cross Traffic Alertの略である。ＦＣＴＡ動作は、自車両Ｖ１の前方を横切る他車両Ｖ２を検知する動作である。レーダ装置１００にＦＣＴＡ動作を実行させる場合は、自車両Ｖ１の左前及び右前に搭載されたレーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、ＲＣＴＡ動作と同様に、幅広い方向に広がり、且つ、左前及び右前のレーダ装置１００から比較的近い距離までの範囲となる。

次に、図１１に、ＦＣＶＷ動作の様子を示す。ＦＣＶＷは、Front Closing Vehicle Warningの略である。ＦＣＶＷ動作は、自車両Ｖ１の前方から接近する他車両Ｖ２を検知する動作である。レーダ装置１００にＦＣＶＷ動作を実行させる場合は、自車両Ｖ１の左前及び右前に搭載されたレーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、ＲＣＶＷ動作と同様に、方向の広がりが狭く、且つ、前後及び前後のレーダ装置１００から比較的遠い距離までの範囲となる。

次に、図１２に、ＣＴＡ動作の様子を示す。ＣＴＡ動作は、自車両Ｖ１の前方及び後方を横切る他車両Ｖ２を検知する動作である。レーダ装置１００にＣＴＡ動作を実行させる場合は、自車両Ｖ１の４個のレーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、ＲＣＴＡ動作時の検知エリアと、ＦＣＴＡ動作時の検知エリアとを合わせた範囲になる。

次に、図１３に、ＣＶＷ動作の様子を示す。ＣＶＷ動作は、自車両Ｖ１の前方及び後方から接近する他車両Ｖ２を検知する動作である。レーダ装置１００にＣＶＷ動作を実行させる場合は、自車両Ｖ１の４個のレーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させる。この場合、検知エリアＡｄは、ＲＣＶＷ動作時の検知エリアと、ＦＣＶＷ動作時の検知エリアとを合わせた範囲になる。

なお、ＲＣＴＡ動作、ＦＣＴＡ動作、及びＣＴＡ動作が、横切り車両検知動作に相当し、ＲＣＶＷ動作、ＦＣＶＷ動作、及びＣＶＷ動作が、接近車両検知動作に相当する。本実施形態では、横切り車両検知動作としてＣＴＡ動作を実行し、接近車両検知動作としてＣＶＷ動作を実行する。

また、レーダ装置１００の設置場所及び個数は、上記例に限定されるものではない。例えば、４個のレーダ装置に加えて、自車両Ｖ１の前方中央及び後方中央にも搭載してもよいし、前方中央及び後方中央に２個設置するだけでもよい。また、レーダ装置１００にＦＣＴＡ動作及びＦＣＶＷ動作のみを実行させる場合は、レーダ装置１００を、前方中央に１個、または、左前及び右前に２個、または、前方中央、左前及び右前に３個設置してもよい。また、レーダ装置１００にＲＣＴＡ動作及びＲＣＶＷ動作のみを実行させる場合は、レーダ装置１００を、後方中央に１個、または、左後及び右後に２個、または、後方中央、左後及び右後ろに３個設置してもよい。

＜５．物標検知処理＞
次に、自車両周辺の物標Ｐを検知する物標検知処理の処理手順について、図１４〜図１６のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、レーダ装置１００ごとに、送信部３０及び信号処理部７０が、所定周期で繰り返し実行する。

まず、ステップＳ１０では、信号処理部７０が、前回の処理周期に検知した物標Ｐの相対速度、距離、方位などのデータを引き継ぐ。すなわち、前回の処理周期にて取得されメモリに格納されていたデータを読み出す。

続いて、ステップＳ２０では、送信部３０が、車速センサ１１から受信した自車両Ｖ１の車速が、予め設定されている車速閾値Ｖｔｈ以上か否か判定する。Ｖｔｈの値は、例えば、３０ｋｍ／ｈとする。そして、車速が車速閾値Ｖｔｈ以上の場合には、ステップＳ３０へ進み、ＣＶＷ動作を選択して実行する。一方、車速が車速閾値Ｖｔｈ未満の場合には、ステップＳ４０へ進み、ＣＴＡ動作を選択して実行する。

このとき、車速閾値ＶｔｈをＶｔｈ１，Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２の２段階に設定してもよい。Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の値は、例えば、４０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈとする。詳しくは、前処理周期でＣＶＷ動作を選択している場合は、車速が車速閾値Ｖｔｈ２以上のときに、ステップＳ３０へ進み、車速が車速閾値Ｖｔｈ２未満のときに、ステップＳ４０へ進む。一方、前処理周期でＣＡＴ動作を選択している場合は、車速が車速閾値Ｖｔｈ１以上のときに、ステップＳ３０へ進み、車速が車速閾値Ｖｔｈ１未満のときに、ステップＳ４０へ進む。このように、車速閾値を２段階に設定することにより、検知動作の頻繁な切り替えが抑制される。

ステップＳ３０では、送信部３０及び信号処理部７０がＣＶＷ動作を実行して、他車両Ｖ２と衝突の可能性がある場合に警報を出力する。一方、ステップＳ４０では、送信部３０及び信号処理部７０がＣＴＡ動作を実行して、他車両Ｖ２と衝突の可能性がある場合に警報を出力する。ステップＳ３０でＣＶＷ動作を実行した後、及びステップＳ４０でＣＴＡ動作を実行した後、ステップＳ５０へ進む。ＣＶＷ動作の実行及びＣＴＡ動作の処理の詳細については後述する。

ステップＳ５０では、信号処理部７０が、今回の処理周期で検知した物標Ｐの相対速度、距離、方位などのデータを次回の処理周期に引き継ぐ。すなわち、今回の処理周期にて取得したデータをメモリに格納する。以上で本処理を終了する。

＜５−１．ＣＶＷ動作＞
次に、ＣＶＷ動作の処理手順について、図１５のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、送信部３０及び信号処理部７０が実行する。

まず、ステップＳ１００では、送信部３０が、レーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させて、送信波を送信する。
続いて、ステップＳ１１０では、信号処理部７０が、自車両Ｖ１に前後方向から接近する他車両Ｖ２を検知したか否か判定する。詳しくは、信号処理部７０が、送信信号と受信信号からビート信号を生成し、生成したビート信号から、移動している物標Ｐを検出するとともに、検出した物標Ｐの相対速度、距離、方位を推定する。

そして、ステップＳ１０で引き継いだ前回の処理周期のデータと、今回の処理周期で取得したデータとから、物標Ｐの移動ベクトルを算出する。複数の物標Ｐが検出されている場合は、物標Ｐごとに、移動ベクトルを算出する。

さらに、算出した移動ベクトルが、自車両Ｖ１の前後から自車両Ｖ１に向かっている場合は、接近中の他車両Ｖ２を検知したと判定する。物標Ｐを検知していない場合、及び、移動ベクトルが自車両Ｖ１に向かっていない場合は、接近中の他車両Ｖ２を検知していないと判定する。

ステップＳ１１０において、接近中の他車両Ｖ２を検知したと判定した場合は、ステップＳ１２０へ進む。一方、ステップＳ１１０において、接近中の他車両Ｖ２を検知していないと判定した場合は、本処理を終了し、ステップＳ５０の処理へ進む。

ステップＳ１２０では、信号処理部７０が、警報を出力するか否か判定する。すなわち、接近中の他車両Ｖ２と自車両Ｖ１が衝突する可能性があるか否か判定する。詳しくは、以下の条件（１）〜（４）の１つを満たす場合、または複数の条件を満たす場合に、衝突する可能性があると判定する。すなわち、警報を出力すると判定する。（１）自車両Ｖ１の走行方向において、他車両Ｖ２が自車両Ｖ１から距離閾値Ｒｔｈ以内に存在する。（２）他車両Ｖ２の相対速度が速度閾値Ｖｒｔｈ以上である。（３）これまでに他車両Ｖ２を回数閾値Ｘｔｈ以上検知している。（４）自車両Ｖ１と他車両Ｖ２の横方向の距離が距離閾値Ｗｔｈ以内で、且つ、自車両Ｖ１が他車両Ｖ２の方向に方向指示器を操作している。

ステップＳ１２０において、警報を出力すると判定した場合は、ステップＳ１３０へ進み、警報装置２００から警報を出力させる。そして、本処理を終了し、ステップ５０の処理へ進む。一方、ステップＳ１２０において、警報を出力しないと判定した場合は、本処理を終了し、ステップ５０の処理へ進む。

＜５−２．ＣＴＡ動作＞
次に、ＣＴＡの処理手順について、図１６のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、送信部３０及び信号処理部７０が実行する。

まず、ステップＳ２００では、送信部３０が、レーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させて、送信波を送信する。
続いて、ステップＳ２１０では、信号処理部７０が、自車両Ｖ１の前後を横切る他車両Ｖ２を検知したか否か判定する。詳しくは、ステップＳ１１０の処理と同様に、物標Ｐの移動ベクトルを算出する。そして、算出した移動ベクトルが、自車両Ｖ１の横方向から自車両Ｖ１に向かっている場合は、横切り中の他車両Ｖ２を検知したと判定する。物標Ｐを検知していない場合、及び、移動ベクトルが自車両Ｖ１に向かっていない場合は、横切り中の他車両Ｖ２を検知していないと判定する。

ステップＳ２１０において、横切り中の他車両Ｖ２を検知したと判定した場合は、ステップＳ２２０へ進む。一方、ステップＳ２１０において、横切り中の他車両Ｖ２を検知していないと判定した場合は、本処理を終了し、ステップＳ５０の処理へ進む。

ステップＳ２２０では、ステップＳ１２０の処理と同様に、信号処理部７０が、警報を出力するか否か判定する。すなわち、横切り中の他車両Ｖ２と自車両Ｖ１が衝突する可能性があるか否か判定する。詳しくは、以下の条件（５）を満たす場合に、警報を出力すると判定する。（５）自車両Ｖ１の移動方向と他車両Ｖ２の移動方向が交差し、且つ、その交差点に時間閾値Ｔｔｈ以内に到達する。

ステップＳ２２０において、警報を出力すると判定した場合は、ステップＳ２３０へ進み、警報装置２００から警報を出力させる。そして、本処理を終了し、ステップ５０の処理へ進む。一方、ステップＳ２２０において、警報を出力しないと判定した場合は、本処理を終了し、ステップ５０の処理へ進む。

＜６．効果＞
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）フェーズドアレーモード及びＭＩＭＯモードのうちのいずれか一方により、レーダ装置１００が動作させられる。よって、特定方向に存在する物標Ｐを検知したい場合は、フェーズドアレーモードを選択することにより、特定方向に存在する物標を精度良く検知することができる。一方、幅広い方向に存在する物標を検知したい場合は、ＭＩＭＯモードを選択することにより、仮想アレーアンテナを構成して、幅広い方向で検知された物標の方位を精度良く推定することができる。したがって、レーダ装置１００のハードウェア構成を有効に利用して、優れた性能を実現することができる。

（２）ＭＩＭＯモードの選択時に、送信アレーアンテナ５０の指向性を制御するために設けられている移相器４１ａ〜４１ｅを用いることで、２つ以上の送信アンテナ素子から互いに異なる送信波を同時に送信することができる。つまり、フェーズドアレーモード用のハードウェアをより有効に利用して、ＭＩＭＯモードでレーダ装置１００を動作させることができる。

（３）ＭＩＭＯモードの選択時に、移相器４１ａ〜４１ｅを制御することにより、２つ以上の送信アンテナ素子から互いに異なる周波数の送信波を送信することができる。
（４）受信アンテナ素子数をＮ、隣り合う受信アンテナ素子の間隔をＤｒとした場合に、互いに異なる送信アンテナ素子の間隔のうち少なくとも１つは、Ｎ×Ｄｒ以上に設定される。これにより、ＭＩＭＯモードの選択時に、互いの間隔がＮ×Ｄｒ以上となる２つ以上の送信アンテナ素子を選択すれば、受信アレーアンテナ６０の位置と重ならない位置に仮想アレーアンテナを構成することができる。ひいては、受信アンテナ素子で受信した受信信号と、仮想アンテナ素子で受信した受信信号とを分離することができる。

（５）隣り合う送信アンテナの間隔Ｄｔが、Ｄｒ×Ｎ／（Ｍ−１）以上に設定される。これにより、ＭＩＭＯモードの選択時に、最も外側の２つの送信アンテナ素子を選択すれば、受信アレーアンテナ６０の位置と重ならない位置に仮想アレーアンテナを構成することができる。

（６）自車両Ｖ１の走行状態に応じて、フェーズドアレーモードとＭＩＭＯモードとを切り替えることにより、自車両Ｖ１の走行状態に応じた適切な検知エリアＡｄから、検知するべき物標Ｐを検知して、物標Ｐの高精度な情報を得ることができる。

（７）自車両Ｖ１の車速に応じて、ＣＶＷ動作及びＣＴＡ動作のうちのいずれか一方の検知動作が選択される。そして、ＣＶＷ動作が選択された場合には、レーダ装置１００はフェーズドアレーモードで動作させられ、自車両Ｖ１に前後方向から接近する他車両Ｖ２を精度良く検知することができる。一方、ＣＴＡ動作が選択された場合には、レーダ装置１００は、ＭＩＭＯモードで動作させられ、自車両Ｖ１の前後を横切る他車両Ｖ２を検知し、他車両Ｖ２の方位を精度良く推定することができる。

（８）自車両Ｖ１が速度閾値Ｖｔｈ以上の高い速度で走行している場合は、自車両Ｖ１の前後方向から接近する他車両Ｖ２に注意すべきであるため、レーダ装置１００をフェーズドアレーモードで動作させる。一方、自車両Ｖ１が速度閾値Ｖｔｈ未満の低い速度で走行している場合は、自車両Ｖ１の前後を横切る他車両に注意すべきであるため、レーダ装置１００をＭＩＭＯモードで動作させる。このようにすることにより、自車両Ｖ１の速度に応じて、注意すべき他車両Ｖ２の高精度な情報を得ることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（ａ）上記実施形態では、自車両Ｖ１の前方のレーダ装置１００と後方のレーダ装置１００とで同じ検知動作を実行しているが、前方のレーダ装置１００と後方のレーダ装置１００とで異なる検知動作を実行してもよい。具体的には、図１に破線で示すように、検知動作選択部３１は、車速情報だけでなく、シフト装置１２からシフト位置も受信し、車速情報とシフト位置に基づいて、前方と後方でそれぞれ検知動作を選択すればよい。

例えば、シフト位置がドライブの場合には、後方のレーダ装置１００には、車速に関わらずＲＣＶＷ動作を実行させ、前方のレーダ装置１００には、高速時にはＦＣＶＷ動作を実行させ、低速時にはＦＣＴＡ動作を実行させてもよい。また、シフト位置がリバースの場合には、後方のレーダ装置１００には、車速に関わらずＲＣＴＡ動作を実行させ、前方のレーダ装置１００には、高速時にはＦＣＶＷ動作を実行させ、低速時にはＦＣＴＡ動作を実行させてもよい。前方のレーダ装置１００と後方のレーダ装置１００とでそれぞれ検知動作を選択することで、注意すべき他車両をより適切に検知することができる。

（ｂ）上記実施形態では、ＭＩＭＯモードにおいて、移相器を制御することで、送信周波数を変化させて、異なる送信周波数の送信波を同時に送信していたが、これに限定されるものではない。移相器を制御することで、複数の送信アンテナ素子から互いに干渉しない送信波を同時に送信できるのであれば、送信周波数以外を制御してもよい。また、移相器は、必ずしも送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅごとに設けられていなくてもよい。移相器は、送信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅのうちの少なくとも２つの送信アンテナ素子のそれぞれに設けられていればよい。

（ｃ）上記実施形態では、レーダ装置１００を車両に搭載して用いていたが、これに限定されるものではない。レーダ装置１００を所定の計測地点に設置して、定点計測を行ってもよい。この場合、天候などの計測状況に応じて、フェーズドアレーモードとＭＩＭＯモードとを切り替えて、レーダ装置１００を動作させるとよい。

（ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（ｅ）上述したレーダ装置の他、当該レーダ装置を構成要素とするシステム、物体検知方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

３２…送信制御部、４１ａ〜４１ｅ…移相器、５０…送信アレーアンテナ、５０ａ〜５０ｅ…送信アンテナ素子、６０…受信アレーアンテナ、６０ａ〜６０ｅ…受信アンテナ素子、７０…信号処理部、１００…レーダ装置。

Claims (8)

1. 複数の送信アンテナ素子（５０ａ〜５０ｅ）を備え、送信波を送信するように構成された送信アレーアンテナ（５０）と、
   少なくとも２つの前記送信アンテナ素のそれぞれに設けられ、当該送信アンテナ素子から送信される前記送信波の位相を変化させるように構成された移相器（４１ａ〜４１ｅ）と、
   複数の受信アンテナ素子（６０ａ〜６０ｅ）を備え、送信された前記送信波が物標で反射されてなる反射波を受信するように構成された受信アレーアンテナ（６０）と、
   前記移相器を制御することにより前記送信アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御モード、及び前記複数の送信アンテナ素子の中から少なくとも２つの前記送信アンテナ素子を選択し、選択した前記送信アンテナ素子から互いに干渉しないように前記送信波を送信するＭＩＭＯモード、のうちのいずれか一方のモードにより、前記送信波を送信させるように構成された送信制御部（３２）と、
   前記受信アレーアンテナにより受信された前記反射波から、前記物標の方位を推定するように構成された信号処理部（７０）と、を備える、レーダ装置。
2. 前記送信制御部は、前記ＭＩＭＯモードにより前記送信波を送信させる場合に、前記少なくとも２つの送信アンテナ素子に対応する少なくとも１つの前記移相器を制御することにより、前記少なくとも２つの送信アンテナ素子から互いに異なる送信波を同時に送信させるように構成されている、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記送信制御部は、前記ＭＩＭＯモードにより前記送信波を送信させる場合に、前記少なくとも２つの送信アンテナ素子に対応する少なくとも１つの前記移相器を制御することにより、前記少なくとも２つの送信アンテナ素子から互いに異なる周波数の送信波を送信させるように構成されている、請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記複数の受信アンテナ素子は、直線上に等間隔で配置されており、
   前記複数の受信アンテナ素子の数をＮ（Ｎは２以上の整数）、隣り合う前記受信アンテナ素子の間隔をＤｒとした場合に、互いに異なる前記送信アンテナ素子の間隔のうちの少なくとも１つは、Ｎ×Ｄｒ以上に設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
5. 前記複数の送信アンテナ素子は、直線上に等間隔で配置されており、
   前記複数の送信アンテナ素子の数をＭ（Ｍは２以上の整数）とした場合に、隣り合う前記送信アンテナ素子の間隔は、Ｄｒ×Ｎ／（Ｍ−１）以上に設定されている、請求項４に記載のレーダ装置。
6. 前記レーダ装置は車両（Ｖ１）に搭載されており、
   前記送信制御部は、少なくとも前記車両の走行状態に応じて、前記指向性制御モードと前記ＭＩＭＯモードとを切り替えるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
7. 前記車両の走行状態に応じて、自車両の前後方向から接近する他車両を検知する接近車両検知動作と、自車両の横方向から接近する他車両を検知する横切り車両検知動作のいずれかを選択する検知動作選択部（３１）を備え、
   前記送信制御部は、前記検知動作選択部により前記接近車両検知動作が選択された場合には、前記指向性制御モードで前記送信波を送信させ、前記検知動作選択部により前記横切り車両検知動作が選択された場合には、前記ＭＩＭＯモードで前記送信波を送信させるように構成されている、請求項６に記載のレーダ装置。
8. 前記送信制御部は、
   前記自車両の速度が予め設定されている速度閾値以上の場合には、前記指向性制御モードで前記送信波を送信させ、前記自車両の速度が前記速度閾値未満の場合には、前記ＭＩＭＯモードで前記送信波を送信せるように構成されている、請求項６又は７に記載のレーダ装置。

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