JP2018179503A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車高が変化しても対象物を確実に検出することができるレーダ装置を提供する。【解決手段】車両に搭載可能で、車両に近接する対象物の検出を行なうためのレーダ装置１００であって、送信波を生成して出力する送信部２５と、送信波を放射すると共に送信波の対象物からの反射波を受信するアンテナ３０と、アンテナ３０を介して反射波が入力される受信部２０と、受信部２０からの信号に基づいて対象物の検出を行なう検出部１０と、アンテナ３０の指向性を変化させる指向性可変手段１５と、送信部２５と受信部２０と検出部１０と指向性可変手段１５とを制御する制御部７０と、を備え、指向性可変手段１５は、車両の車高の変化に基づいてアンテナ３０の指向性を変化させる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載されて車両周辺を監視する車両周辺監視装置のためのレーダ装置に関し、特に車高を変更可能な車両に対応することのできるレーダ装置に関する。

従来から、車両に搭載して車両周辺を監視する車両周辺監視装置のためのレーダ装置が提案されている。このような従来のレーダ装置として、下記の特許文献１に記載の車両周辺監視装置９００が知られている。図１１を用いて、車両周辺監視装置９００について説明する。

車両周辺監視装置９００は、図１１に示すように、送信波を発生する送信回路９０３と、車両のドアミラーの周辺あるいは内部に搭載されて、送信回路９０３から発生する送信波を自車両の側方から後方にかけて隣車線の領域に広がる範囲に伝搬させる指向性を持つ成形ビームとして放射するアンテナ９０４と、車両周辺の対象物からの反射波をアンテナ９０５によって受信する受信回路９０６と、送信回路９０３により発生した送信波がアンテナ９０４から放射されて、対象物により反射されて受信に至るまでの時間により対象物と間の距離を演算すると共に、受信される反射波のドップラー周波数から相対速度を演算し、それらの演算結果に基づいて対象物との衝突に対する危険度を判定する演算回路９０２と、演算回路９０２の判定結果を危険度に応じて運転者に報知するＬＥＤ９０７及びＬＥＤ９０８と、を備える。尚、図１１ではアンテナ９０４やアンテナ９０５の具体的な構造は示されていないが、複数のアンテナ素子を用いたアレイアンテナ構造として、アンテナの指向性を特定の方向に向けることによって、対象物の検出における位置精度を高めることができる。そして、このようなアレイアンテナ構造では、アンテナの指向性が水平方向に向けられる場合が多い。

このような構成によって、車両周辺の対象物との衝突に対する危険度を比較的近距離から比較的遠距離の全域にわたって監視することができる車両周辺監視装置を提供することができる。

特開平２００１−１４１８１３号公報

近年、走行状況に応じて車高を変化させることのできる車両が開発されてきているが、このような車高を変化させることのできる車両に上述した車両周辺監視装置９００のようなレーダ装置を搭載した場合、車高が基準の車高であるときには、対象物に向かって放射波を効率良く放射したり、対象物からの反射波を効率良く受信したりすることができるが、車高を変更したときには、放射波の効率良い放射や反射波の効率良い受信ができなくなり、車高が基準の車高であるときに検出できていた対象物を検出できなくなってしまうという可能性があった。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、車高が変化しても対象物を確実に検出することができるレーダ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のレーダ装置は、車両に搭載可能で、前記車両に近接する対象物の検出を行なうためのレーダ装置であって、送信波を生成して出力する送信部と、前記送信波を放射すると共に前記送信波の前記対象物からの反射波を受信するアンテナと、前記アンテナを介して前記反射波が入力される受信部と、前記受信部からの信号に基づいて前記対象物の検出を行なう検出部と、前記アンテナの指向性を変化させる指向性可変手段と、前記送信部と前記受信部と前記検出部と前記指向性可変手段とを制御する制御部と、を備え、前記指向性可変手段は、前記車両の車高の変化に基づいて前記アンテナの指向性を変化させる、という特徴を有する。

このように構成されたレーダ装置では、指向性可変手段が車両の車高の変化に基づいてアンテナの指向性を変化させるので、車高を変更可能な車両であっても対象物を確実に検出することができる。

また、上記の構成において、前記指向性可変手段は、前記アンテナから前記対象物までの想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記車両の高さ方向に対する前記アンテナの指向性を変化させる、という特徴を有する。

このように構成されたレーダ装置では、アンテナから対象物までの想定距離と車高の変化量とによって決定される角度に対応して、車両の高さ方向に対するアンテナの指向性を変化させるので、車高の変化量に合わせた指向性の変化が可能である。

また、上記の構成において、所定の間隔を隔てて前記車両の高さ方向に沿って配設された複数の前記アンテナを有し、前記指向性可変手段は、複数の前記アンテナにそれぞれ接続された移相器を有し、前記想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記移相器の位相シフト量を変化させる、という特徴を有する。

このように構成されたレーダ装置では、移相器の位相シフト量によってアンテナの指向性を変化させるので、アンテナの傾きを調整するための複雑な駆動装置が不要になり、指向性の調整が簡単になる。

また、上記の構成において、前記車両の高さ方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の前記アンテナを有し、前記想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記検出部と複数の前記アンテナとの接続状態を切り替える、という特徴を有する。

このように構成されたレーダ装置では、検出部と複数のアンテナとの接続状態を切り替えることによってアンテナの指向性を変化させるので、複雑な駆動装置や複雑な位相シフト処理が不要になり、回路構成が簡単になる。

本発明のレーダ装置では、指向性可変手段が車両の車高の変化に基づいてアンテナの指向性を変化させるので、車高を変更可能な車両であっても対象物を確実に検出することができる。

本発明の実施形態におけるレーダ装置と車両及び対象物を示す平面図である。 レーダ装置と車両及び対象物との関係を示す立面図である。 レーダ装置の構成を示すブロック図である。 受信アンテナ及び送信アンテナの配置を示す側面図である。 受信アンテナと対象物との関係を示す模式図である。 受信アンテナの基準の高さ時における反射波の変化を示す模式図である。 受信アンテナの変更後の高さ時における反射波の変化を示す模式図である。 本発明の変形例のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 変形例の受信アンテナ及び送信アンテナの配置を示す側面図である。 変形例の受信アンテナの配置を示す立面図である。 従来例に係るレーダ装置を示す模式図である。

［実施形態］
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態であるレーダ装置１００は、車両に搭載可能で、車両に近接する対象物の検出を行なうためのレーダ装置であって、ドライバーアシスト等のために使用される。本発明のレーダ装置の用途については、以下説明する実施形態に限定されるものではなく適宜変更が可能である。尚、本明細書では、各図面に対する説明の中で便宜上、上側、下側と記載している場合があるが、これらは、それぞれ各図面内で＋Ｚ側、−Ｚ側を示すものであり、製品の設置方向や使用時の方向をこれらに限定するものではない。また、本明細書では、受信アンテナの指向性を変化させる方法に限定して説明するが、同様の技術を送信アンテナの指向性を変化させる方法や、送受信共用のアンテナの指向性を変化させる方法に応用することは容易である。

最初に、図１乃至図４を参照して、レーダ装置１００の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態におけるレーダ装置１００と車両９０及び対象物９５とを示す平面図である。図２は、車両９０の後ろ側から見たレーダ装置１００と車両９０及び対象物９５との関係を示す立面図であり、図２（ａ）は、車両９０の車高が基準の車高ＨＣ１の場合を示し、図２（ｂ）は、車高ＨＣ１よりも低い車高ＨＣ２の場合を示す。また、図３は、レーダ装置１００の構成を示すブロック図であり、図４は、送受信アンテナ装置３０における、車両９０の左側から見た受信アンテナ３１及び送信アンテナ３５の配置を示す側面図である。

レーダ装置１００は、図１及び図２に示すように、車両９０の前後左右それぞれの複数の箇所に取り付けられ、車両９０に近接する対象物９５の検出を行なうために、送信波ＴＲ１を、車両９０の前後方向（Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）への所定の放射角度を有して、所定の方向（例えば図１及び図２のように−Ｘ方向）へ放射する。また、対象物９５からは反射波ＲＥ１がレーダ装置１００に返ってくる。対象物９５としては、例えば、歩行又は静止している人、自転車やバイク、又は当該車両９０に近接して走行又は静止している車両である。

レーダ装置１００が搭載された車両９０は、車高を変更可能な車両である。車両９０は、道路９１の状況によって図２に示すように、基準の車高ＨＣ１（図２（ａ）参照）にしたり、車高ＨＣ１よりも低い車高ＨＣ２（図２（ｂ）参照）としたりすることができる。また、車高を、例えば、基準の車高ＨＣ１よりも高くするようにしても良い。尚、レーダ装置１００が搭載された車両９０では、説明を簡略にするため、車高ＨＣ１と車高ＨＣ２の２通りの車高だけが選択可能であるものとする。

レーダ装置１００は、図３に示すように、送信波ＴＲ１を生成して出力する送信部２５と、この送信部２５に接続され送信波ＴＲ１を所定の方向に放射する送信アンテナ３５と、送信波ＴＲ１の対象物９５からの反射波ＲＥ１を受信する複数の受信アンテナ３１と、この受信アンテナ３１に接続され受信アンテナ３１を介して反射波ＲＥ１が入力される受信部２０と、受信部２０に接続され受信部２０からの信号に基づいて対象物９５の検出を行なう検出部１０と、受信アンテナ３１の指向性を変化させる指向性可変手段１５と、送信部２５と受信部２０と検出部１０と指向性可変手段１５とを制御する制御部７０と、を備えている。

尚、複数の受信アンテナ３１は、第１受信アンテナ３１ａ、第２受信アンテナ３１ｂ、第３受信アンテナ３１ｃ及び第４受信アンテナ３１ｄから成り、また、受信アンテナ３１に接続されている受信部２０は、内部に４つの受信増幅器２１を備えている。

送信部２５には、送信波ＴＲ１を生成する信号生成回路２６と生成された送信波ＴＲ１を増幅する送信増幅器２７とが設けられており、送信増幅器２７で増幅された送信波ＴＲ１は送信アンテナ３５に出力される。送信アンテナ３５からは、対象物９５に向けて送信波ＴＲ１が放射される。尚、図示しないが、生成された送信波ＴＲ１の一部を受信部２０側でミキシング用の信号として使用しても構わない。

受信アンテナ３１には、送信波ＴＲ１の対象物９５からの反射波ＲＥ１が入射し、受信アンテナ３１で受信した反射波ＲＥ１は、受信部２０に入力される。受信部２０に設けられている受信増幅器２１が反射波ＲＥ１を増幅した後、指向性可変手段１５を介して検出部１０に出力する。

送信アンテナ３５と受信アンテナ３１とは、送受信アンテナ装置３０を構成している。送受信アンテナ装置３０は、図４に示すように、基板３９上に形成されている。送信アンテナ３５及び受信アンテナ３１は、それぞれ、複数のアンテナ素子３０ａで形成されている。アンテナ素子３０ａは、送信アンテナ３５又は受信アンテナ３１の両方の機能を有しており、送信アンテナ３５用としても、受信アンテナ３１用としても使用可能である。

送受信アンテナ装置３０を形成している基板３９は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、送受信アンテナ装置３０が形成されている面を車両９０の外側に向けて、車両９０の高さ方向（Ｚ方向）に沿って立てて取付けられている。

図４に示すように、各受信アンテナ３１、即ち第１受信アンテナ３１ａ、第２受信アンテナ３１ｂ、第３受信アンテナ３１ｃ、及び第４受信アンテナ３１ｄは、それぞれ複数（レーダ装置１００では４個）のアンテナ素子３０ａがＹ方向に配置されて構成されている。即ち、アンテナアレイを形成している。送受信アンテナ装置３０内では、これらのアンテナアレイによって受信アンテナ群３７を形成している。

アンテナ素子３０ａをＹ方向に複数配置することによって、車両９０の前後方向における対象物９５の検出性を高めることができる。尚、各受信アンテナ３１は、アンテナアレイを形成していなくて、それぞれが１個のアンテナ素子３０ａで構成されていても良い。

複数の受信アンテナ３１（第１受信アンテナ３１ａ、第２受信アンテナ３１ｂ、第３受信アンテナ３１ｃ、及び第４受信アンテナ３１ｄ）は、それぞれの中心点が所定の間隔ｄ１を隔てて、基板３９上で配置されている。即ち、複数の受信アンテナ３１それぞれは、所定の間隔ｄ１を隔てて、車両９０の高さ方向に沿って上下に配設されている。当該所定の間隔ｄ１は、送信波ＴＲ１の波長及び検出精度を考慮して決められる。

送信アンテナ３５は、図４に示すように、それぞれ複数（レーダ装置１００では４個）のアンテナ素子３０ａがＺ方向に配置されて、アンテナアレイを構成している。尚、送信アンテナ３５は、複数のアンテナ素子３０ａでなく、１個のアンテナ素子３０ａだけで構成されていても良い。また、本実施形態では、送信アンテナ３５には急峻な指向性が設定されておらず、送信波ＴＲ１が水平方向を中心として比較的広範囲に放射されるようになっているものとする。

検出部１０は、図３に示すように、指向性可変手段１５を介して受信部２０に接続された演算回路１０ａを有しており、演算回路１０ａには受信部２０からの信号が指向性可変手段１５を介して入力されるようになっている。

指向性可変手段１５は、複数の移相器１５ａと複数の移相器１５ａが接続された合成器１５ｂとで構成されている。複数の移相器１５ａは、各受信アンテナ３１に対応してそれぞれ設けられる。

複数の移相器１５ａそれぞれは、各受信アンテナ３１から伝送される反射波ＲＥ１それぞれの位相を変更するように構成されており、その際の位相シフト量は変更可能となっている。複数の移相器１５ａそれぞれの出力信号は、合成器１５ｂに入力され、合成器１５ｂで合成される。尚、指向性可変手段１５の詳細な動作については、後に説明する。

合成器１５ｂからの出力信号は、検出部１０の演算回路１０ａに入力される。演算回路１０ａでは、合成器１５ｂからの出力信号に基づいた演算処理によって対象物９５までの距離や対象物９５の形状等を検知することができる。尚、図示しないが、送信波ＴＲ１の一部を演算回路１０ａに入力して送信波ＴＲ１と反射波ＲＥ１とを比較して演算処理をしても構わない。

制御部７０は、上述した送信部２５、受信部２０、検出部１０、及び指向性可変手段１５を制御する。特に、車両９０の車高を変更した場合に、車両９０内の車高変更機構（図示せず）からの情報が制御部７０に入力され、その情報によって検出部１０内の指向性可変手段１５を制御する。

次に、図２乃至図７を参照して、レーダ装置１００における対象物９５の検出方法について説明する。図５は、受信アンテナ３１と対象物９５との関係を示す模式図であり、図６は、受信アンテナ３１の基準の高さＨＡ１時、即ち基準の車高ＨＣ１時における反射波ＲＥ１の変化を示す模式図であり、図７は、受信アンテナ３１の変更後の高さＨＡ２時、即ち変更後の車高ＨＣ２時における反射波ＲＥ１の変化を示す模式図である。

前述したように、車両９０は、車高を変更可能な車両である。車高が基準の車高ＨＣ１である場合、図２（ａ）に示すように、送受信アンテナ装置３０内の送信アンテナ３５から放射された送信波ＴＲ１のうち、検出しようとする対象物９５の高さ方向の中心に向けて水平方向に放射された送信波ＴＲ１が、対象物９５から水平方向に反射し、反射波ＲＥ１として送受信アンテナ装置３０内の受信アンテナ３１に入射する。

一方、車高が基準の車高ＨＣ１より低い車高ＨＣ２である場合、送受信アンテナ装置３０の高さも低くなるため、図２（ｂ）に示すように、送受信アンテナ装置３０内の送信アンテナ３５から、検出しようとする対象物９５の高さ方向の中心に対して、ある角度θ１だけ上向きに放射された送信波ＴＲ１が、対象物９５の高さ方向の中心から角度θ１だけ下向きに車両９０へ向かって反射し、反射波ＲＥ１として送受信アンテナ装置３０内の受信アンテナ３１に入射する。

図５に、受信アンテナ３１の高さと対象物９５との関係を示している。車高が基準の車高ＨＣ１である場合、受信アンテナ３１は、基準の高さＨＡ１に位置しており、反射波ＲＥ１は、受信アンテナ３１の面へ垂直に入射する。また、車高が車高ＨＣ２である場合、受信アンテナ３１は、変更後の高さＨＡ２に位置しており、反射波ＲＥ１は、受信アンテナ３１の面へ角度θ１だけ傾斜した状態で入射する。尚、受信アンテナ３１の基準の高さＨＡ１と変更後の高さＨＡ２との差ΔＨ１は、車両９０の基準の車高ＨＣ１と変更後の車高ＨＣ２との差、即ち車高の変化量と同一である。

図３及び図４に示したように、レーダ装置１００では、受信アンテナ３１は、第１受信アンテナ３１ａ、第２受信アンテナ３１ｂ、第３受信アンテナ３１ｃ、及び第４受信アンテナ３１ｄで構成されている。そして、車高が基準の車高ＨＣ１である場合、図６に示すように、各受信アンテナ３１それぞれで受信した反射波ＲＥ１は、それぞれ受信部２０内の受信増幅器２１で増幅されて指向性可変手段１５内の移相器１５ａに入力される。

その後、図３に示したように、指向性可変手段１５内では、反射波ＲＥ１の位相がそれぞれ移相器１５ａによって変更される。その後、位相が変更された各反射波ＲＥ１が合成器１５ｂで合成され、演算回路１０ａに入力される。

しかし、車高が基準の車高ＨＣ１である場合、各反射波ＲＥ１は、図５及び図６に示すように、各受信アンテナ３１の面に垂直に入射する。従って、各反射波ＲＥ１は、各受信アンテナ３１の面それぞれにおいて、その位相が揃っている。そのため、各反射波ＲＥ１は、指向性可変手段１５内で位相を変更されることなく、合成器１５ｂでそのまま合成される。

一方、車高が変更後の車高ＨＣ２である場合、各反射波ＲＥ１は、図５及び図７に示すように、各受信アンテナ３１に、角度θ１だけ傾斜した状態で入射する。ここで、受信アンテナ３１から対象物９５までの想定距離をＬ１とした場合、角度θ１は、想定距離Ｌ１と前述した車高の変化量ΔＨ１とを用いて次のように表される。
θ１＝arctan(ΔＨ１/Ｌ１)

このような場合には、各反射波ＲＥ１は、各受信アンテナ３１の面において、それぞれの位相が異なっている。即ち、図７に示すように、第２受信アンテナ３１ｂに入射した反射波ＲＥ１は、第１受信アンテナ３１ａに入射した反射波ＲＥ１に対して間隔ｄ１に相当する分だけ位相がずれている。第３受信アンテナ３１ｃ及び第４受信アンテナ３１ｄに入射した各反射波ＲＥ１についても同様である。

指向性可変手段１５内では、第２受信アンテナ３１ｂ、第３受信アンテナ３１ｃ、及び第４受信アンテナ３１ｄに入射した各反射波ＲＥ１の位相が各移相器１５ａによって変更され、第１受信アンテナ３１ａに入射した反射波ＲＥ１と位相を一致させる。即ち、指向性可変手段１５は、前述した想定距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に対応して、各反射波ＲＥ１の位相が一致するように、車両９０の高さ方向に対する受信アンテナ３１の指向性を変化させる。その後、第１受信アンテナ３１ａに入射した反射波ＲＥ１と同一の位相とされた各反射波ＲＥ１は、合成器１５ｂで合成されて、演算回路１０ａに出力される。

このように、レーダ装置１００では、複数の受信アンテナ３１で受信した反射波ＲＥ１それぞれの位相を一致させた後に合成して演算を行うので、各反射波ＲＥ１の進行方向が受信アンテナ３１の面に対して垂直でなくても、受信アンテナ３１の指向性を変化させることによって反射波ＲＥ１を効率良く受信することができ、演算するために十分なレベルの信号を演算回路１０ａに入力することができる。

［変形例の実施形態］
次に、本発明の変形例の実施形態であるレーダ装置１１０について、図１、図２、図５及び図８乃至図１０を参照して説明する。図８は、レーダ装置１１０の構成を示すブロック図である。また、図９は、車両９０の左側から見たレーダ装置１１０の受信アンテナ５１及び送信アンテナ５５の配置を示す側面図であり、図１０は、車両９０の後ろ側から見たレーダ装置１１０の受信アンテナ５１の配置を示す立面図である。レーダ装置１１０とレーダ装置１００との相違点は、レーダ装置１１０の送受信アンテナ装置５０における受信アンテナ５１及び送信アンテナ５５の配置の仕方がレーダ装置１００のそれと異なること、及びレーダ装置１００の指向性可変手段１５とレーダ装置１１０の指向性可変手段６０の構成が異なることだけであるので、この相違点以外については、その説明を省略する。

レーダ装置１１０は、図１及び図２に示すように、車両９０の前後左右それぞれの複数の箇所に取り付けられ、車両９０に近接する対象物９５の検出を行なう。また、レーダ装置１１０が搭載された車両９０は、レーダ装置１００の場合と同様に、車高を変更可能な車両である。車両９０は、道路９１の状況によって図２に示すように、基準の車高ＨＣ１（図２（ａ）参照）にしたり、車高ＨＣ１よりも低い車高ＨＣ２（図２（ｂ）参照）としたりすることができる。尚、レーダ装置１１０が搭載された車両９０では、車高ＨＣ１と車高ＨＣ２の２通りの車高以外に、車高ＨＣ１より高い車高とすることもできる。

レーダ装置１１０は、図８に示すように、送信波ＴＲ１を生成して出力する送信部２５と、この送信部２５に接続され送信波ＴＲ１を所定の方向に放射する送信アンテナ５５と、送信波ＴＲ１の対象物９５からの反射波ＲＥ１を受信する受信アンテナ５１と、この受信アンテナ５１に接続され受信アンテナ５１を介して反射波ＲＥ１が入力される受信部２０と、受信部２０に接続され受信部２０からの信号に基づいて対象物９５の検出を行なう検出部１０と、受信アンテナ５１の指向性を変化させる指向性可変手段６０と、送信部２５と受信部２０と検出部１０と指向性可変手段６０とを制御する制御部７０と、を備えている。

受信アンテナ５１は、第１受信アンテナ５１ａ、第２受信アンテナ５１ｂ、及び第３受信アンテナ５１ｃから成り、また、受信アンテナ５１に接続されている受信部２０は、内部に３つの受信増幅器２１を備えている。

検出部１０は、図８に示すように、指向性可変手段６０を介して受信部２０に接続された演算回路１０ａを有しており、演算回路１０ａには受信部２０からの信号が指向性可変手段６０を介して入力されるようになっている。

指向性可変手段６０は、切換回路６０ａで構成されており、切換回路６０ａは、３つの入力端と１つの出力端を有している。当該３つの入力端が受信部２０内部の３つの受信増幅器２１それぞれに接続されており、出力端が検出部１０の演算回路１０ａに接続されている。

送信アンテナ５５と受信アンテナ５１とは、送受信アンテナ装置５０を形成している。送受信アンテナ装置５０は、図９に示すように、複数の基板５９上に形成されている。送信アンテナ５５及び受信アンテナ５１は、それぞれ、複数のアンテナ素子５０ａで構成されており、アンテナ素子５０ａは、送信アンテナ５５又は受信アンテナ５１の両方の機能を有しており、送信アンテナ５５用としても、受信アンテナ５１用としても使用可能である。

複数の受信アンテナ５１は、前述したように、第１受信アンテナ５１ａ、第２受信アンテナ５１ｂ、及び第３受信アンテナ５１ｃから成る。各受信アンテナ５１は、それぞれ複数（レーダ装置１１０では４個）のアンテナ素子５０ａがＹ方向に並べて配置されて形成されている。即ち、アンテナアレイを形成している。送受信アンテナ装置５０内では、これらのアンテナアレイによって受信アンテナ群５７を形成している。尚、各受信アンテナ５１は、それぞれが１個のアンテナ素子５０ａで構成されていても良い。

送信アンテナ５５は、図９に示すように、複数（レーダ装置１１０では３個）のアンテナ素子５０ａがＺ方向に並べて配置されてアンテナアレイを構成している。尚、送信アンテナ５５は、複数のアンテナ素子５０ａでなく、１個のアンテナ素子５０ａだけで形成されていても良い。

第１受信アンテナ５１ａ、第２受信アンテナ５１ｂ、及び第３受信アンテナ５１ｃそれぞれが形成されている複数の基板５９は、図９及び図１０に示すように、保持部材５８の上に取り付けられている。即ち、複数の受信アンテナ５１それぞれを車両９０の高さ方向に沿って上下に配置するように取り付けられている。

複数の受信アンテナ５１のうち、基準となる第１受信アンテナ５１ａが形成されている基板５９は、図１０に示すように、第１受信アンテナ５１ａが形成される面の向きが車両９０の高さ方向（Ｚ方向）と垂直な方向となるように取付けられている。第１受信アンテナ５１ａは、車両９０の車高が基準の車高ＨＣ１のとき、即ち受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１のときに用いられる。

また、第２受信アンテナ５１ｂが形成されている基板５９は、図５に示した、受信アンテナ５１から対象物９５までの想定される距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に合わせて、第２受信アンテナ５１ｂが形成される面の向きが車両９０の高さ方向（Ｚ方向）と垂直な方向に対して上向きに傾斜するように取付けられている。第２受信アンテナ５１ｂは、車両９０の車高が基準の車高ＨＣ１より低い車高ＨＣ２のとき、即ち受信アンテナ５１の高さが変更後の高さＨＡ２のときに用いられる。

更に、第３受信アンテナ５１ｂが形成されている基板５９は、同様に、受信アンテナ５１から対象物９５までの想定距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に合わせて、第２受信アンテナ５１ｂが形成される面の向きが車両９０の高さ方向（Ｚ方向）と垂直な方向に対して下向きに傾斜するように取付けられている。第３受信アンテナ５１ｃは、車両９０の車高が基準の車高ＨＣ１より高い車高のときに用いられる。

前述したように、指向性可変手段６０は、切換回路６０ａで構成されており、切換回路６０ａは、検出部１０の演算回路１０ａに接続された出力端と、受信部２０内部の３つの受信増幅器２１それぞれに接続された３つの入力端と、を有している。そして、切換回路６０ａは、出力端と３つの入力端との接続状態を切り替えることによって、演算回路１０ａの接続先を第１受信アンテナ５１ａ、第２受信アンテナ５１ｂ、及び第３受信アンテナ５１ｃに切り換え可能である。

従って、受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１のときに第１受信アンテナ５１ａを選択し、受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１より低い変更後の高さＨＡ２のときに第２受信アンテナ５１ｂを選択し、受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１より高い高さのときに第３受信アンテナ５１ｃを選択することによって、車両９０の車高の変更に対応することができる。言い換えれば、レーダ装置１１０は、想定距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に対応して、検出部１０と複数の受信アンテナ５１との接続状態を切り替えることができる。

従って、受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１のときに図１０で示した第１受信アンテナ５１ａを選択すると、対象物９５から水平方向に反射する反射波ＲＥ１を、第１受信アンテナ５１ａの面に対して垂直に入射させることができる。

また、受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１より低い変更後の高さＨＡ２のときに図１０で示した第２受信アンテナ５１ｂを選択すると、対象物９５から水平方向に対して下方へ角度θ１だけ傾斜した方向に反射する反射波ＲＥ１を、第２受信アンテナ５１ｂの面に対して垂直に入射させることができる。受信アンテナ５１の高さが基準の高さＨＡ１より高い高さのときも同様である。

このように、レーダ装置１１０では、車両９０の高さ方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の受信アンテナ５１を有し、想定距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に対応して、検出部１０と複数の受信アンテナ５１との接続状態を切り替えて、受信アンテナ５１の指向性を変化させることができ、演算するために十分なレベルの信号を演算回路１０ａに入力することができる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

レーダ装置１００では、指向性可変手段１５が車両９０の車高の変化に基づいて受信アンテナ３１の指向性を変化させるので、車両９０が車高を変更可能な車両であっても対象物９５を確実に検出することができる。

また、レーダ装置１００では、受信アンテナ３１から対象物９５までの想定距離Ｌ１と車高の変化量ΔＨ１とによって決定される角度θ１に対応して、車両９０の高さ方向に対する受信アンテナ３１の指向性を変化させるので、車高の変化量ΔＨ１に合わせた指向性の変化が可能である。

また、レーダ装置１００では、移相器１５ａの位相シフト量によって受信アンテナ３１の指向性を変化させるので、受信アンテナ３１の傾きを調整するための複雑な駆動装置が不要になり、指向性の調整が簡単になる。

また、レーダ装置１１０では、検出部１０と複数の受信アンテナ５１との接続状態を切り替えることによって受信アンテナ５１の指向性を変化させるので、複雑な駆動装置や複雑な位相シフト処理が不要になり、回路構成が簡単になる。

以上説明したように、本発明のレーダ装置では、指向性可変手段が車両の車高の変化に基づいてアンテナの指向性を変化させるので、車高を変更可能な車両であっても対象物を確実に検出することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば、レーダ装置１１０では、第２受信アンテナ５１ｂ及び第３受信アンテナ５１ｃを、角度θ１に合わせて最初から傾斜させて取り付けるようにしたが、機構設計上の制約が無い場合には、第２受信アンテナ５１ｂ及び第３受信アンテナ５１ｃを、アクチュエータ等によって、車高に合わせて自動的に傾斜させるようにしても良い。また、レーダ装置１００及びレーダ装置１１０では、傾斜させる角度θ１を段階的に設定したが、傾斜させる角度θ１が連続的に変化するようにしても良い。

また、レーダ装置１００及びレーダ装置１１０では、受信アンテナの高さに基づいて受信アンテナの指向性だけを変化させていたが、同様の技術を用いて送信アンテナの高さに基づいて送信アンテナの指向性を変化させても同様の効果を得ることができる。また、レーダ装置のアンテナが送受信共用のアンテナである場合には、そのアンテナの指向性を変化させれば、対象物への放射波の効率良い放射と対象物からの反射波の効率良い受信とを同時に実現できるようになる。

また、レーダ装置１００及びレーダ装置１１０では、車両９０内の車高変更機構からの情報によって受信アンテナの指向性を制御するようになっていたが、車両９０にレーザやミリ波等を用いた車高検出手段が設置されていた場合には、その車高検出手段からの情報に基づいて検出部１０内の指向性可変手段１５を制御しても構わない。そして、悪路等を走行する際等に、車高検出手段からの情報に基づく車高の変化に合わせて持続的に受信アンテナの指向性を変化させても構わない。このような構成とすることにより、路面状態に影響されることなく、常に同じ高さの対象物を検出することができる。

１０ 検出部
１０ａ 演算回路
１５ 指向性可変手段
１５ａ 移相器
１５ｂ 合成器
２０ 受信部
２１ 受信増幅器
２５ 送信部
２６ 信号生成回路
２７ 送信増幅器
３０ 送受信アンテナ装置
３０ａ アンテナ素子
３１ 受信アンテナ
３１ａ 第１受信アンテナ
３１ｂ 第２受信アンテナ
３１ｃ 第３受信アンテナ
３１ｄ 第４受信アンテナ
３５ 送信アンテナ
３７ 受信アンテナ群
３９ 基板
５０ 送受信アンテナ装置
５０ａ アンテナ素子
５１ 受信アンテナ
５１ａ 第１受信アンテナ
５１ｂ 第２受信アンテナ
５１ｃ 第３受信アンテナ
５５ 送信アンテナ
５７ 受信アンテナ群
５８ 保持部材
５９ 基板
６０ 指向性可変手段
６０ａ 切換回路
７０ 制御部
９０ 車両
９１ 道路
９５ 対象物
１００ レーダ装置
１１０ レーダ装置
ＴＲ１ 送信波
ＲＥ１ 反射波
ＨＣ１ 基準の車高
ＨＣ２ 変更後の車高
ＨＡ１ 基準の高さ
ＨＡ２ 変更後の高さ
ΔＨ１ 車高の変化量
Ｌ１ 想定距離
ｄ１ 間隔
θ１ 角度

Claims (4)

1. 車両に搭載可能で、前記車両に近接する対象物の検出を行なうためのレーダ装置であって、
   送信波を生成して出力する送信部と、前記送信波を放射すると共に前記送信波の前記対象物からの反射波を受信するアンテナと、前記アンテナを介して前記反射波が入力される受信部と、前記受信部からの信号に基づいて前記対象物の検出を行なう検出部と、前記アンテナの指向性を変化させる指向性可変手段と、前記送信部と前記受信部と前記検出部と前記指向性可変手段とを制御する制御部と、を備え、
   前記指向性可変手段は、前記車両の車高の変化に基づいて前記アンテナの指向性を変化させる、
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記指向性可変手段は、前記アンテナから前記対象物までの想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記車両の高さ方向に対する前記アンテナの指向性を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 所定の間隔を隔てて前記車両の高さ方向に沿って配設された複数の前記アンテナを有し、
   前記指向性可変手段は、複数の前記アンテナにそれぞれ接続された移相器を有し、前記想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記移相器の位相シフト量を変化させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記車両の高さ方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の前記アンテナを有し、
   前記想定距離と前記車高の変化量とによって決定される角度に対応して、前記検出部と複数の前記アンテナとの接続状態を切り替える、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
   
   

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