JP2019120514A - レーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構成を複雑化することなく、対象物の垂直方向の位置を検出する。【解決手段】対象物を検出するレーダ装置１０において、所定の方向に対して指向特性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信する送信手段（送信アンテナ１６−１〜１６−２）と、送信手段によって送信され、対象物によって反射された信号を受信信号として受信する複数の受信手段（受信アンテナ１７−１〜１７−４）と、指向特性が異なる複数の送信信号に対する受信信号の電力の差異に基づいて、対象物の所定の方向における存在する位置を検出する検出手段（演算部２４）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法に関するものである。

特許文献１には、電圧制御発振部（ＶＣＯ）と送信アンテナの間に強度変調部を配置し、強度変調部によって搬送波を変調することでパルス信号を生成し、パルス信号によって対象物を検出するレーダ装置に関する技術が開示されている。

特開２０１５−４０７６５号公報

しかしながら、一般的なレーダ装置では、水平方向の対象物の位置を検出することはできるが、垂直方向の位置を検出することはできない。このため、例えば、車止めやマンホールの蓋を障害物として誤検出することがあるという問題点がある。

本発明は、対象物の垂直方向の位置を精度良く検出することが可能なレーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、対象物を検出するレーダ装置において、所定の方向に対して指向特性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信する送信手段と、前記送信手段によって送信され、前記対象物によって反射された信号を受信信号として受信する複数の受信手段と、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の前記所定の方向における存在する位置を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、所定の方向を垂直方向に設定することで、装置の構成を複雑化することなく、対象物の垂直方向の位置を検出することが可能となる。

また、本発明は、前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性が異なる複数の前記送信信号を送信し、前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、対象物の垂直方向の位置を精度良く検出することが可能となる。

また、本発明は、前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性が異なる複数の送信アンテナを有し、前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送信アンテナの特性を調整することで、装置の構成を複雑化することなく、対象物の垂直方向の位置を検出することが可能となる。

また、本発明は、前記送信アンテナは、複数のパッチアンテナにより構成され、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って長くまたは短くなるように構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、送信アンテナの垂直方向の指向特性を簡単に設定することができる。

また、本発明は、前記送信アンテナのうち１つの送信アンテナは、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って長くなるように構成され、前記送信アンテナのうち他の１つの送信アンテナは、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って短くなるように構成されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、垂直方向に相互に指向特性が異なる送信アンテナを簡易に構成することができる。

また、本発明は、前記受信手段は、複数のパッチアンテナで構成される受信アンテナであり、前記所定の方向について、１つの前記受信アンテナを構成するパッチアンテナの数は、１つの前記送信アンテナを構成するパッチアンテナの数より多い、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送信アンテナの検出可能距離が短くなることを抑制できる。

また、本発明は、前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性を変更可能な送信アンテナを少なくとも１つ有し、前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送信アンナテの数を増やすことなく、対象物の垂直方向の位置を検出することが可能となる。

また、本発明は、前記受信手段は、水平方向に並べて配置された複数の受信アンテナを有し、前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出するとともに、複数の前記受信アンテナによって受信される前記受信信号の位相差によって前記対象物の水平方向の位置を検出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、対象物の水平方向と垂直方向の位置を確実に検出することが可能になる。

また、本発明は、対象物を検出するレーダ装置の対象物検出方法において、所定の方向に対して指向特性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信する送信ステップと、前記送信ステップによって送信され、前記対象物によって反射された受信信号を受信する受信ステップと、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の前記所定の方向における存在する位置を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、所定の方向を垂直方向に設定することで、対象物の垂直方向の位置を精度良く検出することが可能となる。

本発明によれば、対象物の垂直方向の位置を精度良く検出することが可能なレーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。 図１に示すレーダ装置の動作原理を説明するための図である。 従来のレーダ装置の送信信号の指向特性を示す図である。 図１に示す実施形態の送信信号の指向特性を示す図である。 図１に示すレーダ装置に格納されているテーブルの一例である。 図１に示す実施形態の送信信号の時間波形を示し図である。 図１に示す実施形態の仮想アレイアンテナの動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の仮想アレイアンテナの動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の仮想アレイアンテナの実測結果を示す図である。 図１に示す実施形態の送信アンテナおよび受信アンテナの配置例である。 図１に示す実施形態による仮想アレイアンテナとしての動作を示す図である。 図１に示す送信アンテナの詳細な構成例を示す図である。 送信アンテナから放射されるビームの幅と検出可能な距離の関係を説明するための模式図である。 受信アンテナによってサイドローブを抑圧した状態を示す図である。 図１に示す受信アンテナの詳細な構成例を示す図である。 図１に示す実施形態の動作を示す図である。 図１に示す実施形態の動作を示す図である。 図１に示す実施形態の等価時間サンプリングの動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す実施形態の他の動作を説明するための図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の実施形態に係るレーダ装置１０は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両の周囲に存在する他の車両、歩行者、障害物等の対象物を検出する。

ここで、レーダ装置１０は、制御部１１、発振部１２、パルス整形部１３、可変増幅部１４、選択部１５、送信アンテナ１６−１〜１６−２、受信アンテナ１７−１〜１７−４、選択部１８、増幅部１９、乗算部２０、ＩＦ（Intermediate Frequency）増幅部２１、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部２２、記憶部２３、および、演算部２４を主要な構成要素としている。

ここで、制御部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成され、装置の各部を制御する。なお、図中破線の矢印は、制御線を示している。

発振部１２は、制御部１１の制御に応じて所定の周波数の局発信号を生成して出力する。

パルス整形部１３は、制御部１１から供給される矩形波を、後述するパルス波形を有する信号に整形して出力する。

可変増幅部１４は、電圧制御増幅回路によって構成され、パルス整形部１３から供給されるパルス波形の電圧に応じて局発信号を増幅して出力する。

選択部１５は、制御部１１の制御に応じて、送信アンテナ１６−１〜１６−２の一方を選択し、可変増幅部１４からの出力信号を供給する。

送信アンテナ１６−１〜１６−２は、可変増幅部１４からの出力信号を電磁波として対象物に向けて送信する。

受信アンテナ１７−１〜１７−４は、送信アンテナ１６−１〜１６−２によって送信され、対象物によって反射された反射信号を受信し、ＲＦ（Radio Frequency）信号に変換して選択部１８に供給する。

選択部１８は、受信アンテナ１７−１〜１７−４から供給されるＲＦ信号のいずれか一つを選択して増幅部１９に出力する。

増幅部１９は、選択部１８から出力されるＲＦ信号を所定のゲインで増幅して乗算部２０に供給する。

乗算部２０は、発振部１２から供給される局発信号と、増幅部１９から供給されるＲＦ信号とを乗算し、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成して出力する。

ＩＦ増幅部２１は、乗算部２０から出力されるＩＦ信号を所定のゲインで増幅して出力する。

Ａ／Ｄ変換部２２は、ＩＦ増幅部２１から出力されるＩＦ信号をデジタルデータに変換して出力する。

記憶部２３は、例えば、ＲＡＭ等によって構成され、Ａ／Ｄ変換部２２から供給されるデジタルデータを記憶する。

演算部２４は、水平方向検出処理部２４１、垂直方向検出処理部２４２、および、統合処理部２４３を有している。

水平方向検出処理部２４１は、記憶部２３に格納されているデータを取得し、対象物の水平方向の位置を検出して出力する。垂直方向検出処理部２４２は、記憶部２３に格納されているデータを取得し、対象物の垂直方向の位置を検出して出力する。

統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１から供給されたデータと、垂直方向検出処理部２４２から供給されたデータを統合する処理を実行し、統合されたデータを、例えば、図示しない上位の装置（例えば、同レーダ装置１０内のアプリケーション処理部、または、レーダ装置１０外のＥＣＵ（Electric Control Unit）等）に供給する。

なお、図１では図面を簡略化するために図示を省略しているが、乗算部２０は増幅部１９から出力される信号を直交復調してＩＱ信号として出力する。このため、乗算部２０以降は、Ｉ，Ｑの２つの成分が伝達される。

（Ｂ）実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作を説明する。以下では、図２〜図１８を参照して本発明の実施形態の動作について説明した後、図１９〜図２３のフローチャートを参照して詳細な動作を説明する。

図２〜図５は、本発明の動作原理を示す図である。一例として、図２に示す車両の後部バンパー内にレーダ装置を装備した場合を考える。この場合、従来のレーダ装置は、図３に示すような指向特性を有する送信信号を車両の後方に向けて送信する。図３において、横軸は利得［ｄＢ］を示し、縦軸は仰角（垂直方向の角度）を示す。図３の例では、送信信号は仰角０度の軸を中心として線対称の指向特性を有している。従来のレーダ装置は、垂直方向の角度を検出することができないため、図２（Ａ）に示す対象物Ｏ１（例えば、地面に設置されたポール）と、図２（Ｂ）に示す対象物Ｏ２（例えば、地面に設置された車止め）とを識別することができない。このため、従来のレーダ装置では、対象物Ｏ２に対しても警告を発したり、ブレーキを動作させて停車したりする場合があった。

本実施形態では、図４に示すような、垂直方向に異なる指向特性を有する送信信号を異なるタイミングで送信する。そして、対象物で反射されたこれらの反射信号の電力（例えば、強度、振幅等）の差異から、垂直方向の角度を求める。より詳細には、図４に示す例では、実線の曲線は第１指向特性を有する送信信号の指向特性を示し、破線の曲線は第２指向特性を有する送信信号の指向特性を示している。

本発明の実施形態では、例えば、送信アンテナ１６−１から第１指向特性を有する実線の送信信号を送信し、対象物で反射された第１反射信号を受信する。また、送信アンテナ１６−２から第２指向特性を有する破線の送信信号を送信し、対象物で反射された第２反射信号を受信する。そして、第１反射信号と第２反射信号の差異（例えば、強度の比（第１反射信号／第２反射信号））を求め、この比を図５に示すようなテーブルと対比することで、対象物の高さを求めることができる。

図５に示すテーブルでは、第１反射信号／第２反射信号の比と、それぞれに対応する対象物の高さが格納されている。例えば、図２（Ｂ）に示す対象物Ｏ２の場合、第２指向特性を有する送信信号に対する第２反射信号はある程度の強度（電力）を有するが、第１指向特性を有する送信信号に対する第１反射信号の強度は第２反射信号に比較して小さい（第２反射信号＞第１反射信号である）ため、第１反射信号／第２反射信号の比＜１となる。

一方、図２（Ａ）に示す対象物Ｏ１の場合、第１指向特性を有する送信信号に対する第１反射信号も第２指向特性を有する送信信号に対する第２反射信号の強度も略ある程度の大きさを有することから、第１反射信号／第２反射信号の比は、図２（Ｂ）に比較して大きくなる。

そこで、本実施形態では、例えば、第１反射信号／第２反射信号の比を求め、この比を図５に示すテーブルと対比することで、対象物の仰角方向の高さを検出する。そして、図２（Ａ）に示すように、車両に接触（または衝突）する高さである場合には警告を行い、図２（Ｂ）に示すように、車両に接触しない高さである場合には警告を行わない。

つぎに、図６〜図１８を参照して、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。

レーダ装置１０が装備されている車両（不図示）のエンジンが始動されると、図１に示すレーダ装置１０の各部に対して電源電力の供給が開始され、動作が可能な状態になる。

電源電力の供給が開始されると、制御部１１は、発振部１２に対して局発信号の出力を開始させるとともに、パルス整形部１３に対して矩形波を供給し、パルス信号を生成させる。この結果、送信アンテナ１６−１〜１６−２からは図６に示すパルス信号が出力される。

図６は、図１に示すレーダ装置１０から送信される送信信号の例を示す図である。図６（Ａ）に示すように、送信信号には繰り返し周期Ｔ０でパルスＰが含まれている。パルスＰは、図６（Ｂ）に拡大して示すように、振幅がＡとされている。

図６（Ｃ）は、制御部１１からパルス整形部１３に供給される信号の一例を示している。パルス整形部１３は、制御部１１から供給される図６（Ｃ）に示す矩形波を、図６（Ｂ）に示すように整形して出力する。可変増幅部１４は、パルス整形部１３から供給される信号の振幅に基づいて発振部１２から供給される局発信号を増幅して出力する。図６（Ｃ）に示すように、制御部１１から供給される信号は、可変増幅部１４から出力されるパルス信号の振幅が図６（Ｂ）に示すＡとなるように、パルス幅Ｗが調整されている。

送信アンテナ１６−１，１６−２のいずれか一方から送信されたパルスＰは、対象物によって反射され、反射信号として受信アンテナ１７−１〜１７−４に受信され、ＲＦ信号に変換されて出力される。

選択部１８は、受信アンテナ１７−１〜１７−４のいずれか１つを選択するので、選択部１８によって選択された受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信された反射信号はＲＦ信号に変換されて増幅部１９に供給される。

増幅部１９は、選択部１８から供給されるＲＦ信号を所定のゲインで増幅して出力する。乗算部２０は、増幅部１９から供給される受信信号と、発振部１２から供給される局発信号とを乗算してＩＦ信号に変換（ダウンコンバート）して出力する。

ＩＦ増幅部２１は、乗算部２０から供給されるＩＦ信号を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換部２２は、ＩＦ増幅部２１から供給されるＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部２２は、図１８を参照して後述するように、ＩＦ増幅部２１から供給される受信信号を、等価時間サンプリングして出力する。

記憶部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２から出力されるデジタルデータを記憶し、演算部２４の水平方向検出処理部２４１と垂直方向検出処理部２４２にそれぞれ供給する。

水平方向検出処理部２４１は、従来のレーダ装置と同様に、水平方向における対象物の位置および速度を検出する処理を実行する。なお、水平方向検出処理部２４１は、送信アンテナ１６−１〜１６−２および受信アンテナ１７−１〜１７−４を用いて、仮想アレイアンテナの原理を用いることで、水平方向の位置の分解能を高めることができる。

以下では、仮想アレイアンテナの原理について説明する。図７に示すように、間隔ｄを隔てて、三角形で示す８つの受信アンテナＲｘ（０）〜Ｒｘ（７）が配置され、受信アンテナＲｘ（７）から所定の距離を隔てて、同じく三角形で示す送信アンテナＴｘが配置されているとする。このとき、図７に示すように、各アンテナの正面方向に対する電波の入射角度をθとするとき、受信アンテナＲｘ（０）に対する受信アンテナＲｘ（１）の行路差は、以下の式（１）で表される。なお、符号のプラスは行路差の距離が長いことを示し、マイナスは短いことを示す。

ΔＬ＝−ｄ・ｓｉｎ（θ） ・・・（１）

また、電波の波長をλとするとき、受信アンテナＲｘ（０）に対する受信アンテナＲｘ（１）の位相差Δφは、以下の式（２）で表される。

Δφ＝−２πｄ／λ・ｓｉｎ（θ） ・・・（２）

以上から、各受信アンテナＲｘ（ｍ）（ｍ＝０，１，・・・，７）の受信信号ｖ＿Ｒｘ（ｍ，Ｔｘ１）は、以下の式（３）で表される。なお、ｊは虚数である。

ｖ＿Ｒｘ（ｍ，Ｔｘ１）＝ｖ＿Ｒｘ（０，Ｔｘ１）・ｅｘｐ（ｊ・ｍ・Δφ）
・・・（３）

つぎに、図８に示すように、送信アンテナＴｘ２を新たに設けるとともに、受信アンテナＲｘ（４）〜Ｒｘ（７）を除外する場合を考える。このとき、Ｔｘ２から対象物までの距離はＴｘ１に比べてＮ・ｄ／２・ｓｉｎ（θ）だけ長く、また、受信アンテナＲｘ（４）に対し受信アンテナＲｘ（０）から対象物までの距離もＮ・ｄ／２・ｓｉｎ（θ）だけ長い。このとき、以下の式（４）および式（５）が成立する。但し、Ｎは受信アンテナの個数を示す（図８の例ではＮ＝８）。

ｖ＿Ｒｘ（ｍ，Ｔｘ１）＝ｖ＿Ｒｘ（ｍ，Ｔｘ１） ・・・（４）
但し、ｍ≦Ｎ／２−１の場合

ｖ＿Ｒｘ（ｍ，Ｔｘ１）＝ｖ＿Ｒｘ（ｍ−Ｎ／２，Ｔｘ２）・ｅｘｐ（ｊ・Ｎ・Δφ）
・・・（５）
但し、ｍ＞Ｎ／２−１の場合

以上の式（４）および式（５）から、往路と復路の角度が同じである場合、１つの送信アンテナＴｘ１だけの系と、２つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２の系は等価であることが分かる。

ここで、式（５）の右辺にあるｅｘｐ（ｊ・Ｎ・Δφ）は、位相補正項であり、Ｎ分だけマイナス方向（図８の左方向）にアンテナを移動させたのと等価になる項である。このため、図９（Ａ）に示す１つのＴｘ１を有する系と、図９（Ｂ）に示す２つのＴｘ１，Ｔｘ２を有する系とを等価にする場合、図９（Ｃ）に示すように、受信アンテナＲｘ（−４）〜Ｒｘ（３）が配置されていると想定して計算することで、以下の式（６）〜式（１３）に示すように、位相補正項であるｅｘｐ（ｊ・Ｎ・Δφ）については考慮する必要がなくなる。

ｖ＿Ｒｘ（−４，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（０，Ｔｘ２） ・・・（６）
ｖ＿Ｒｘ（−３，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（１，Ｔｘ２） ・・・（７）
ｖ＿Ｒｘ（−２，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（２，Ｔｘ２） ・・・（８）
ｖ＿Ｒｘ（−１，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（３，Ｔｘ２） ・・・（９）
ｖ＿Ｒｘ（ ０，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（０，Ｔｘ１） ・・・（１０）
ｖ＿Ｒｘ（ １，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（１，Ｔｘ１） ・・・（１１）
ｖ＿Ｒｘ（ ２，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（２，Ｔｘ１） ・・・（１２）
ｖ＿Ｒｘ（ ３，Ｔｘ）＝ｖ＿Ｒｘ（３，Ｔｘ１） ・・・（１３）

すなわち、２つの送信アンテナを用いることで、４つの受信アンテナを仮想的に８つに拡張することができる。本実施形態では、このような仮想アレイアンテナの原理を利用している。

図１０は、図１に示す送信アンテナ１６−１〜１６−２および受信アンテナ１７−１〜１７−４の詳細な構成例を示している。図１０に示す例では、送信アンテナ１６−１〜１６−２は、それぞれ４つのパッチアンテナを有するアレイアンテナによって構成されている。また、受信アンテナ１７−１〜１７−４は、それぞれ８つのパッチアンテナを有するアレイアンテナによって構成されている。受信アンテナ１７−１〜１７−４は、例えば、誘電体基板等の表面に形成され、図１０に示すように、上下方向であるＹ方向に８つのパッチが所定の間隔を隔てて直線状に配置されて構成される。また、受信アンテナ１７−１〜１７−４は、左右方向であるＸ方向に所定の間隔を隔てて配置され、受信アンテナ１７−１〜１７−４を構成するパッチがマトリクス状に配置される。送信アンテナ１６−１は、受信アンテナ１７−１の右下方に配置され、送信アンテナ１６−２は、受信アンテナ１７−４の左下方に配置される。なお、受信アンテナ１７−１〜１７−４のそれぞれの距離をｄとすると、送信アンテナ１６−１〜１６−２の距離は４×ｄで表される。

なお、図１０に示すアンテナの配置は、図８とは異なっているが、図１１に示すように、仮想アレイアンテナとして動作することができる。すなわち、送信アンテナ１６−１〜１６−２を用いることで、受信アンテナ１７−１〜１７−４が、受信アンテナ１７−１〜１７−８の８アレイのアンテナに仮想的に拡張される。

図１２は、図１０に示す送信アンテナ１６−１〜１６−２の詳細な構成例を示している。なお、図１２では、図面を簡略化するために送信アンテナ１６−１〜１６−２の距離を実際よりも狭めて描画している。図１２の例では、送信アンテナ１６−１は、４つのパッチアンテナ１６１１〜１６１４を有している。また、パッチアンテナ１６１１〜１６１４は、給電線Ｌ１１〜Ｌ１３によって相互に接続され、給電点Ｆｐ１から送信信号が供給される。また、送信アンテナ１６−２も同様に、４つのパッチアンテナ１６２１〜１６２４を有している。また、パッチアンテナ１６２１〜１６２４は、給電線Ｌ２１〜Ｌ２３によって相互に接続され、給電点Ｆｐ２から送信信号が供給される。

ここで、送信アンテナ１６−１を構成する給電線Ｌ１１〜Ｌ１３の長さは、Ｌ１３＞Ｌ１２＞Ｌ１１となるように設定されている。送信アンテナ１６−２を構成する給電線Ｌ２１〜Ｌ２３の長さは、Ｌ２３＞Ｌ２２＞Ｌ２１となるように設定されている。

このように設定することで、給電線の長さに応じた位相遅れが生じることから、送信アンテナ１６−１では、給電点Ｆｐ１に送信信号が供給されると、パッチアンテナ１６１１〜１６１４の順に位相が進んだ電磁波が送信されることから、電磁波が下向きに放射される、送信アンテナ１６−２では、パッチアンテナ１６２４〜１６２１の順に位相が進んだ電磁波が送信されることから、電磁波が上向きに放射される。これにより、図４に示す指向特性を実現することができる。

また、本実施形態では、図１０に示すように、送信アンテナ１６−１〜１６−２を構成するパッチアンテナの数は４とされ、受信アンテナ１７−１〜１７−４を構成するパッチアンテナの数は８とされ、送信アンテナ１６−１〜１６−２を構成するパッチアンテナの数の方が少なく設定されている。これは、以下の理由による。すなわち、送信アンテナ１６−１〜１６−２のビームの幅（例えば、半値幅）が広い場合には、ビームが重複する領域が広く、また、ビームの幅が狭い場合には、ビームが重複する領域が狭い。図１３は、ビームが広い場合と狭い場合による重複する領域を模式的に示す図である。より詳細には、図１３は垂直方向に上向きと下向きの２つのビームの重複する様子を示す模式図であり、図１３（Ａ）はビームの幅が広い場合を示し、図１３（Ｂ）はビームの幅が狭い場合を示している。なお、図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）において、ビームの照射する角度（垂直方向の角度）は同じである。２つの送信アンテナ１６−１〜１６−２を用いて対象物を検出する場合、対象物を検出可能な範囲は２つのビームが重複する範囲であることから、図１３（Ａ）では利得Ｇ１に対応する範囲であり、図１３（Ｂ）では利得Ｇ２に対応する範囲である。このため、ビーム幅が広い方が遠くまで対象物の検出が可能になる。

そこで、本実施形態では、送信アンテナ１６−１〜１６−２をそれぞれ構成するパッチアンテナの数を受信アンテナ１７−１〜１７−４の８よりも少ない４とすることで、垂直方向のビーム幅を広くし、水平方向における対象物の検出可能な距離を、垂直方向のビーム幅が狭い場合に比較して長くしている。なお、パッチアンテナの数としては、例えば、３〜７程度にすることができる。この場合、送信アンテナを構成するパッチアンテナの数を減らして（例えば、受信アンテナを構成するパッチアンテナの数の半分以下）垂直方向のビーム幅を広くする場合においても、可変増幅部１４の出力を調整することで水平方向における対象物の検出可能な距離を維持することができる。

なお、以上は、送信アンテナ１６−１〜１６−２の送信利得についての説明であるが、受信アンテナ１７−１〜１７−４も受信利得を有しており、送信アンテナ１６−１〜１６−２の送信利得と受信アンテナ１７−１〜１７−４の受信利得の積によってトータルの利得が計算できる。図１４は、送信アンテナ１６−１〜１６−２と受信アンテナ１７−１〜１７−４の積によって得られるトータルの利得を示す図である。この図において、破線は図１５（Ａ）に示す受信アンテナを使用した場合の利得を示し、実線は図１５（Ｂ）に示す受信アンテナを使用した場合の利得を示している。

図１５（Ａ）に示す受信アンテナでは、パッチアンテナ１７１１〜１７１８同士を接続する給電線Ｌ３１〜Ｌ３６の幅は略一定とされている。一方、図１５（Ｂ）に示す受信アンテナでは、パッチアンテナ１７２１〜１７２８同士を接続する給電線Ｌ４１〜Ｌ４６の一部に隘路が整形されて幅が調整されており、この結果として、図１４に実線で示す曲線のように、破線で示す曲線に比較して、サイドローブが抑圧されている。より具体的には、例えば、図１５（Ｂ）のアンテナの上下方向中央からパッチアンテナ１７２１〜１７２４を見た際の、各パッチアンテナのインピーダンスが互いに異なる値となるように、各パッチアンテナを接続する給電線の一部の幅が調整される。パッチアンテナ１７２５〜１７２８についても同様である。サイドローブが存在する角度範囲は、利得差が周期的に変化することから、対象物の検出には使用できない。破線で示す利得曲線の場合、実線の利得曲線に比較してサイドローブの利得が大きく、数も多いことから、対象物を検出可能な角度範囲が狭くなる。一方、実線の利得曲線では、サイドローブが抑圧されている（利得が小さく、数も少ない）ことから、対象物を検出可能な角度範囲を広くすることができる。

なお、前述したように、送信アンテナ１６−１〜１６−２と受信アンテナ１７−１〜１７−４の積によってトータルの利得が得られるので、送信アンテナ１６−１〜１６−２を調整することでもサイドローブを抑圧することは可能である。しかしながら、送信アンテナ１６−１〜１６−２は、パッチアンテナの数が少ないことから、設計の自由度が低い。一方、受信アンテナ１７−１〜１７−４は、パッチアンテナの数が多いことから、設計の自由度が高い。そこで、本実施形態では、受信アンテナ１７−１〜１７−４の給電線を調整することで、サイドローブを抑圧するようにしている。

図１に戻る。垂直方向検出処理部２４２は、水平方向だけでなく、垂直方向における対象物の位置および速度を検出する処理を実行する。なお、垂直方向検出処理部２４２は、送信アンテナ１６−１〜１６−２および受信アンテナ１７−１〜１７−４を仮想アレイアンテナとしては使用せずに、図１６および図１７に示すように、４アレイのアンテナとして使用する。

垂直方向検出処理部２４２では、送信アンテナ１６−１および送信アンテナ１６−２から送信される送信信号の指向性の差異（図４参照）に基づいて、垂直方向における対象物の位置を検出する。

つぎに、演算部２４の処理について詳細に説明する。水平方向検出処理部２４１は、Ａ／Ｄ変換部２２によって等価時間サンプリングされ、記憶部２３に記憶されているデータを読み出し、プリサム処理、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理、クラスタリング処理、および、トラッキング処理等を実行し、車両の周辺に存在する対象物を検出する。

垂直方向検出処理部２４２も同様に、Ａ／Ｄ変換部２２によって等価時間サンプリングされ、記憶部２３に記憶されているデータを読み出し、プリサム処理、ＦＦＴ処理、クラスタリング処理、および、トラッキング処理等を実行し、車両の周辺に存在する対象物を検出する。垂直方向検出処理部２４２は、送信アンテナ１６−１と送信アンテナ１６−２から送信された図４に示す指向特性が異なる送信信号による反射信号の電力の比を求め、求めた比を図５に示すテーブルと照合することで、対象物の垂直方向の位置を検出する。

図１８は、パルスＰに関する等価時間サンプリング処理の一例を示す図である。図１８（Ａ）は、送信されるパルスＰを示している。また、図１８（Ｂ）〜（Ｇ）は、等価時間サンプリングにおけるフィールドを示している。より詳細には、図１８（Ａ）に示すパルスＰが送信されると、図１８（Ｂ）に示すように、第１フィールドでは、パルスＰのピーク位置からＡ／Ｄ変換部２２が周期ｔ１でサンプリングを実行する。なお、図１８の例では、各フィールドでは、矢印で示すように５回のサンプリングが実行されている。図１８（Ｃ）に示すように、第２フィールドでは、第１フィールドに比較すると、時間τ１だけオフセットされてサンプリングが開始される。なお、サンプリング周期は、第１フィールドと同様にＴ１である。図１８（Ｄ）に示すように、第３フィールドでは、第２フィールドに比較して時間τ１だけオフセットされサンプリングが開始され、同様に、図１８（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、第３〜６フィールドでは直前のフィールドに比べて時間τ１だけオフセットされてサンプリングが開始される。

なお、図１８では、詳細は示していないが、各フィールドでは、送信アンテナ１６−１，１６−２および受信アンテナ１７−１〜１７−４のそれぞれについて、例えば、１回の高周波パルス信号が送受信され、同じオフセットでサンプリングが実行される。すなわち、第１フィールドでは、例えば、送信アンテナ１６−１からパルスが送信され、受信アンテナ１７−１により図１８（Ｂ）に示す各タイミングで反射信号がサンプリングされる。つぎに、受信アンテナ１７−２に切り替えられ、図１８（Ｂ）に示す各タイミングで反射信号がサンプリングされる。つぎに、受信アンテナ１７−３〜１７−４によって、同様に、図１８（Ｂ）に示す各タイミングで反射信号がサンプリングされる。つづいて、送信アンテナ１６−２に切り替えられ、受信アンテナ１７−１〜１７−４によって、図１８（Ｂ）に示す各タイミングで反射信号がサンプリングされる。以上の動作を１サイクルとすると、このようなサイクルを、例えば、第１フィールドについて１回行い（高周波パルス信号を合計８（＝２×４×１）回送信し）、第１フィールドにおけるデータが取得される。第１フィールドのサンプリングが終了すると、続いて、第２〜第６フィールドのサンプリングが実行される。そして全てのフィールドのサンプリングが完了すると、再度、第１フィールドのサンプリングに戻る。このような等価時間サンプリング処理を所定回数（例えば、２，０４８回）繰り返した後、対象物を検出する処理その他が実行される。なお、図１８では、各フィールドのサンプリング回数は５回とされているが、これ以外の回数としてもよい。また、各フィールドでは、１サイクルを１回行うようにしているが、これ以外の回数繰り返すようにしてもよい。

水平方向検出処理部２４１は、以上のようにして等価時間サンプリングによって得られたデータに対して、８アレイＦＦＴ処理を実行する。より詳細には、図１１に示すように受信アンテナ１７−１〜１７−８が配置され、これらの受信アンテナ１７−１〜１７−８によって受信された反射信号を、ＦＦＴ処理する。水平方向検出処理部２４１は、このようにして得られたＦＦＴの結果に対して、クラスタリング処理およびトラッキング処理を実行し、対象物を特定する。

一方、垂直方向検出処理部２４２は、以上のようにして等価時間サンプリングによって得られたデータに対して、４アレイＦＦＴ処理を実行する。より詳細には、垂直方向検出処理部２４２は、図１６に示す、送信アンテナ１６−１によって送信され、受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信された反射信号を、ＦＦＴ処理する。同様にして、垂直方向検出処理部２４２は、図１７に示す、送信アンテナ１６−２によって送信され、受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信された反射信号を、ＦＦＴ処理する。

つぎに、垂直方向検出処理部２４２は、ＦＦＴ処理の結果のデータから対象物を特定し、送信アンテナ１６−１および送信アンテナ１６−２に対応する受信信号から、対象物に対応する受信信号を抽出し、これらの比を計算する。より詳細には、ＦＦＴとしては複素ＦＦＴが実行され、Ｉ成分とＱ成分が得られるので、これらの振幅ＡＩ，ＡＱに基づいてＡＩ^２＋ＡＱ^２を送信アンテナ１６−１および送信アンテナ１６−２の受信信号について計算する。つぎに、垂直方向検出処理部２４２は、送信アンテナ１６−１に関するＡＩ^２＋ＡＱ^２を、送信アンテナ１６−２に関するＡＩ^２＋ＡＱ^２で除して、これらの比を計算する。

垂直方向検出処理部２４２は、このようにして求めた比と、図５に示すテーブルとを対比し、対象物の垂直方向の高さを特定する。例えば、送信アンテナ１６−１に関するＡＩ^２＋ＡＱ^２を、送信アンテナ１６−２に関するＡＩ^２＋ＡＱ^２で除して得た比が０．４である場合、図５から対象物の高さが２０ｃｍであることが判明する。

統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１と、垂直方向検出処理部２４２との検出結果を統合する処理を実行する。より詳細には、車両が後退している際に、水平方向検出処理部２４１によって車両の後方に対象物が検出されたとする。この場合、統合処理部２４３は、垂直方向検出処理部２４２の処理結果を参照し、水平方向検出処理部２４１によって特定された対象物と同じ位置に存在する対象物の高さを検出する。そして、当該高さが、車両に接触する高さでない場合には警告を行わない。また、接触する高さである場合には警告を行う。

以上に説明したように、本発明の実施形態では、垂直方向に指向性が異なる送信信号を送信し、対象物によって反射された反射信号の電力の差異（例えば、比）に基づいて、垂直方向（仰角方向）の対象物の位置を検出するようにしたので、簡易な構成によって、垂直方向の対象物の位置を検出することができる。

また、本実施形態では、対象物の水平方向の位置を検出した後に、垂直方向の位置を特定するようにしたので、垂直方向の位置の検出に係る計算負荷を軽減することができる。すなわち、水平方向における位置を先に検出し、垂直方向における検出処理の際に、水平方向での検出位置を参照することで、検出対象範囲を狭くすることができることから、クラスタリング処理等の負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、図１０に示すように、受信アンテナ１７−１〜１７−４と送信アンテナ１６−１〜１６−２を水平方向に並べて配置するようにしたので、水平方向に高い分解能を要求される車両に好適なレーダ装置１０を構築することができる。

つぎに、図１９〜図２２を参照して、図１に示す実施形態において実行される処理の一例について説明する。

図１９は、図１に示す実施形態において実行されるメインの処理の流れを説明するためのフローチャートの例である。図１９に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、制御部１１は、処理回数をカウントするための変数ｋに初期値１を代入する。

ステップＳ１１では、制御部１１は、処理回数をカウントするための変数ｊに初期値１を代入する。

ステップＳ１２では、制御部１１は、処理回数をカウントするための変数ｉに初期値１を代入する。

ステップＳ１３では、制御部１１は、選択部１５を制御して、第ｊ送信アンテナを選択させる。なお、送信アンテナ１６−１および送信アンテナ１６−２のそれぞれを第１送信アンテナおよび第２送信アンテナと定義する。そして、ｊ＝１の場合には送信アンテナ１６−１が選択され、ｊ＝２の場合には送信アンテナ１６−２が選択される。

ステップＳ１４では、制御部１１は、選択部１８を制御して、第ｉ受信アンテナを選択させる。なお、受信アンテナ１７−１〜受信アンテナ１７−４のそれぞれを第１受信アンテナ〜第４受信アンテナと定義する。そして、ｉ＝１の場合には受信アンテナ１７−１が、ｉ＝２の場合には受信アンテナ１７−２が、ｉ＝３の場合には受信アンテナ１７−３が、ｉ＝４の場合には受信アンテナ１７−４が選択される。

ステップＳ１５では、制御部１１は、パルスを送信させる。より詳細には、制御部１１は、発振部１２を制御して局発信号を出力させるとともに、パルス整形部１３に対して図６（Ｃ）に示す幅がＷの矩形波を供給する。この結果、発振部１２から供給される局発信号は、可変増幅部１４において、パルス整形部１３から供給されるパルスＰの波形を有する信号によって変調され、図６（Ｂ）に示す振幅がＡのパルスＰが生成される。このようなパルスＰは、ステップＳ１３で選択部１５によって選択されている送信アンテナから送信される。

ステップＳ１６では、パルス受信処理が実行される。なお、パルス受信処理の詳細は、図２０を参照して後述する。

ステップＳ１７では、制御部１１は、処理回数をカウントする変数ｉを１インクリメントする。

ステップＳ１８では、制御部１１は、変数ｉの値が４よりも大きいか否かを判定し、４よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１８：Ｙ）にはステップＳ１９に進み、それ以外の場合にはステップＳ１４に戻って同様の処理を繰り返す。ステップＳ１４〜ステップＳ１８の処理を繰り返すことで、受信アンテナ１７−１〜１７−４が順次選択されて受信処理が実行される。

ステップＳ１９では、制御部１１は、処理回数をカウントする変数ｊを１インクリメントする。

ステップＳ２０では、制御部１１は、変数ｊの値が２よりも大きいか否かを判定し、２よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２０：Ｙ）にはステップＳ２１に進み、それ以外の場合にはステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返す。ステップＳ１２〜ステップＳ２０の処理を繰り返すことで、送信アンテナ１６−１〜１６−２が順次選択されて送信処理が実行される。

ステップＳ２１では、制御部１１は、処理回数をカウントする変数ｋを１インクリメントする。

ステップＳ２２では、制御部１１は、変数ｋの値がｎよりも大きいか否かを判定し、ｎよりも大きいと判定した場合（ステップＳ２２：Ｙ）には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。ステップＳ１１〜ステップＳ２２の処理を繰り返すことで、図１８に示す等価時間サンプリングが実行される。なお、ｎは、繰り返し回数であり、本実施形態では、１２，２８８とされる。すなわち、サイクルおよびフィールドの数は、２，０４８回×６フィールドが繰り返し回数であることから、これらの積は１２，２８８となるからである。

つぎに、図２０を参照して、図１９に示すパルス受信処理の詳細について説明する。図２０に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ３０では、制御部１１は、処理回数をカウントする変数ｍに初期値１を代入する。

ステップＳ３１では、反射信号を受信する。より詳細には、選択部１８によって選択された受信アンテナによって受信されたＲＦ信号は、増幅部１９によって増幅され、乗算部２０によって局発信号と乗算されてＩＦ信号とされ、Ａ／Ｄ変換部２２に供給される。

ステップＳ３２では、制御部１１は、Ａ／Ｄ変換部２２を制御し、反射信号（ＩＦ信号）をＡ／Ｄ変換により、デジタルデータに変換させる。

ステップＳ３３では、制御部１１は、Ａ／Ｄ変換部２２から出力されるデータを記憶部２３に記憶させる。

ステップＳ３４では、制御部１１は、処理回数をカウントする変数ｍを１インクリメントする。

ステップＳ３５では、制御部１１は、変数ｍの値が５よりも大きいか否かを判定し、ｍ＞５を満たす場合（ステップＳ３５：Ｙ）にはステップＳ３６に進み、それ以外の場合（ステップＳ３５：Ｎ）にはステップＳ３２に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。なお、ステップＳ３２〜ステップＳ３５の処理により、図１８に示すように、５回のサンプリングが実行される。

ステップＳ３６では、制御部１１は、（ｋ ｍｏｄ ６）の結果が０か否かを判定し、０である場合（ステップＳ３６：Ｙ）にはステップＳ３７に進み、それ以外の場合（ステップＳ３６：Ｎ）にはステップＳ３８に進む。なお、ｍｏｄは、ｋを６で割った余りを求める演算子である。ここで、ｋは、図１８に示す１サイクル（送信アンテナ１６−１〜１６−２の双方による送信処理および受信アンテナ１７−１〜１７−４の全てによる受信処理が１サイクル）が実行されると値が１インクリメントされる変数である。パルス受信処理では、１フィールドでは、１サイクルが１回実行されてつぎのフィールドに進み、第６フィールドまで進むと第１フィールドに戻って同じ処理を繰り返す。このため、（ｋ ｍｏｄ ６）が０になる場合には、第１フィールドに戻り、それ以外の場合にはつぎのフィールドに進む。

ステップＳ３７では、制御部１１は、第１フィールドに復帰する。例えば、現在、図１８の第６フィールドの処理が完了した場合には、第１フィールドに復帰する。

ステップＳ３８では、制御部１１は、つぎのフィールドの処理に移行する。例えば、現在、図１８の第１フィールドの処理が完了した場合には、第２フィールドに移行する。

つぎに、図２１を参照して、図１に示す水平方向検出処理部２４１において実行される処理について説明する。図２１に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ５０では、水平方向検出処理部２４１は、記憶部２３に記憶されている送信アンテナ１６−１および送信アンテナ１６−２の双方によって送信されたデータを取得する。

ステップＳ５１では、水平方向検出処理部２４１は、８アレイＦＦＴ処理を実行する。より詳細には、図１１に示すように、仮想アレイアンテナである受信アンテナ１７−１〜１７−８によって受信された反射信号に対してＦＦＴ処理を施す。

ステップＳ５２では、水平方向検出処理部２４１は、対象物検出処理を実行する。より詳細には、ＦＦＴによって得られた距離ゲートと周波数ゲートに関する２次元データから、対象物に対応する信号を検出する。

ステップＳ５３では、水平方向検出処理部２４１は、対象物の水平方向の角度を特定する。より詳細には、水平方向検出処理部２４１は、ステップＳ５２で検出した対象物に対応する受信信号の電力の比を求める。つぎに、水平方向検出処理部２４１は、電力の比と水平方向の角度との関係を示す水平方向のテーブル（不図示）を参照し、対象物の水平方向の角度を特定する。

ステップＳ５４では、水平方向検出処理部２４１は、ステップＳ５３で特定した対象物の位置を出力する。

つぎに、図２２を参照して、垂直方向検出処理部２４２において実行される処理について説明する。図２２に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ７０では、垂直方向検出処理部２４２は、送信アンテナ１６−１から送信された送信信号に関するデータを記憶部２３から取得する。

ステップＳ７１では、垂直方向検出処理部２４２は、４アレイＦＦＴ処理を実行する。より詳細には、図１６に示す受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信されたデータに対するＦＦＴ処理を実行する。

ステップＳ７２では、ステップＳ７１でＦＦＴ処理によって周波数領域に変換されたデータから対象物に対応するデータを検出する処理を実行する。

ステップＳ７３では、垂直方向検出処理部２４２は、送信アンテナ１６−２から送信された送信信号に関するデータを記憶部２３から取得する。

ステップＳ７４では、垂直方向検出処理部２４２は、４アレイＦＦＴ処理を実行する。より詳細には、図１７に示す受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信されたデータに対するＦＦＴ処理を実行する。

ステップＳ７５では、ステップＳ７４でＦＦＴ処理によって周波数領域に変換されたデータから対象物に対応するデータを検出する処理を実行する。

ステップＳ７６では、垂直方向検出処理部２４２は、対象物に対応する受信信号の電力の比を算出する。より詳細には、垂直方向検出処理部２４２は、ステップＳ７２で検出された送信アンテナ１６−１に関する受信信号の電力を、ステップＳ７５で検出された送信アンテナ１６−２に関する受信信号の電力で除算して、これらの比を算出する。

ステップＳ７７では、垂直方向検出処理部２４２は、図５に示す、仰角方向のテーブルを参照し、仰角を特定する。例えば、前述した比が０．４である場合には、図５に示すテーブルから、対象物の高さである２０ｃｍが特定される。

ステップＳ７８では、垂直方向検出処理部２４２は、ステップＳ７７で特定された対象物の高さを出力する。

つぎに、図２３を参照して図１に示す統合処理部２４３において実行される処理の一例について説明する。図２３に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ９０では、統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１の処理結果を取得する。より詳細には、統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１から対象物の水平方向の位置を示す情報を取得する。

ステップＳ９１では、統合処理部２４３は、垂直方向検出処理部２４２から処理結果を取得する。より詳細には、統合処理部２４３は、垂直方向検出処理部２４２から対象物の垂直方向の高さを示す情報を取得する。

ステップＳ９２では、統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１からの処理結果を参照して対象物が接近しているか否かを判定し、接近していると判定した場合（ステップＳ９２：Ｙ）にはステップＳ９３に進み、それ以外の場合（ステップＳ９２：Ｎ）には処理を終了する。

ステップＳ９３では、統合処理部２４３は、ステップＳ９２で接近する対象物が存在すると判定した場合には、垂直方向検出処理部２４２からの処理結果を参照して当該対象物の高さを特定する。

ステップＳ９４では、統合処理部２４３は、ステップＳ９３で特定した高さが安全な高さか否かを判定し、安全な高さと判定した場合（ステップＳ９３：Ｙ）には処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ９３：Ｎ）にはステップＳ９５に進む。

ステップＳ９５では、統合処理部２４３は、対象物に衝突（または接触）する危険があることから、運転者に対して警告を発する処理を実行する。より詳細には、例えば、統合処理部２４３は、上位装置であるＥＣＵに対して衝突の可能性があることを通知する。この結果、ＥＣＵは、警告音等によって衝突の可能性があることを通知する。なお、ＥＣＵがブレーキを動作させて停車させるようにしてもよい。

以上の処理によれば、前述した動作を実現することができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、パルスＰは、図１８に示すように、６フィールドを有するとともに、各フィールドが５回のサンプリングを行うようにしたが、これ以外の数のフィールドを有するとともに、これ以外のサンプリング回数としてもよい。

さらに、図２の例では、対象物Ｏ１，Ｏ２はともに地面に接地された状態としたが、例えば、図２４に示すように、地面に接地されない対象物Ｏ３（例えば、中空に配置されたポール等）を検出対象とすることもできる。このような対象物Ｏ３の場合、第１指向特性を有する送信信号に対する第１反射信号は、第２指向特性を有する送信信号に対する第２反射信号の強度よりも大きい（第１反射信号＞第２反射信号）であることから、第１反射信号／第２反射信号の比＞１となる。このような対象物Ｏ３の場合、（第１反射信号＞第２反射信号）が所定の閾値（例えば、図５の０．３（１５ｃｍ））よりも大きい場合には衝突の可能性があると判定するようにすれば、図２４に示す対象物Ｏ３への衝突も回避できる。

また、以上の実施形態では、２つの送信アンテナ１６−１〜１６−２から垂直方向の指向特性が異なる２種類の電磁波を送信するようにしたが、３つ以上の送信アンテナから垂直方向の指向特性が異なる３種類以上の電磁波を送信するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、２つの特性が異なる送信アンテナ１６−１〜１６−２によって垂直方向の指向特性が異なる電磁波を送信するようにしたが、例えば、特性が変更できる送信アンテナを用いて、送信のたびに特性を変化させることで、垂直方向の指向特性が異なる複数の電磁波を送信するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、送信アンテナ１６−１〜１６−２は２個とし、受信アンテナ１７−１〜１７−４を４個の２×４の構成としたが、これ以外のｎ×ｍ（ｎ，ｍ＞１）の構成としてもよい。

また、以上の実施形態では、図６に示すパルスの繰り返し周期Ｔ０は固定としたが、例えば、繰り返し周期Ｔ０をサンプリング毎に変化させることで、その直前の繰り返し周期において送信されるパルスに対する反射信号による誤検出を防止するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、パルス方式に基づいて対象物を検出するようにしたが、例えば、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ装置に本発明を適用するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、給電線の長さを調整することで送信アンテナ１６−１〜１６−２の指向性を変更するようにしたが、これ以外にも、例えば、誘電体の誘電率を変更するようにしたり、パッチアンテナの形状を変更したりするようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、対象物からの反射信号の電力の比に基づいて高さを特定するようにしたが、例えば、反射信号の電力の差に基づいて高さを特定するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、車両として自動四輪車を例に挙げて説明したが、これ以外にも自動二輪車や自転車等を検出するようにしてもよい。すなわち、本明細書中において、車両とは自動四輪車には限定されない。

また、以上の実施形態では、車両の後方にレーダ装置を搭載する場合を例に挙げて説明したが、前方に搭載するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、垂直方向に指向性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信し、受信電力の差異に基づいて対象物の垂直方向の位置を検出するようにしたが、垂直方向以外の所定の方向（例えば、水平方向等）に指向性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信し、受信電力の差異に基づいて対象物の所定の方向の位置を検出するようにしてもよい。

また、図１９〜図２３に示すフローチャートの処理は一例であって、本発明がこれらフローチャートの処理に限定されるものではないことはいうまでもない。

１０ レーダ装置
１１ 制御部
１２ 発振部
１３ パルス整形部
１４ 可変増幅部
１５ 選択部
１６−１〜１６−２ 送信アンテナ
１７−１〜１７−４ 受信アンテナ
１８ 選択部
１９ 増幅部
２０ 乗算部
２１ ＩＦ増幅部
２２ Ａ／Ｄ変換部
２３ 記憶部
２４ 演算部
２４１ 水平方向検出処理部
２４２ 垂直方向検出処理部
２４３ 統合処理部

Claims (9)

1. 対象物を検出するレーダ装置において、
   所定の方向に対して指向特性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信する送信手段と、
   前記送信手段によって送信され、前記対象物によって反射された信号を受信信号として受信する複数の受信手段と、
   前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の前記所定の方向における存在する位置を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性が異なる複数の前記送信信号を送信し、
   前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性が異なる複数の送信アンテナを有し、
   前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記送信アンテナは、複数のパッチアンテナにより構成され、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って長くまたは短くなるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
5. 前記送信アンテナのうち１つの送信アンテナは、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って長くなるように構成され、
   前記送信アンテナのうち他の１つの送信アンテナは、隣り合う前記パッチアンテナ同士を接続する給電線が、垂直上方向に沿って短くなるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
6. 前記受信手段は、複数のパッチアンテナで構成される受信アンテナであり、前記所定の方向について、１つの前記受信アンテナを構成するパッチアンテナの数は、１つの前記送信アンテナを構成するパッチアンテナの数より多い、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のレーダ装置。
7. 前記送信手段は、垂直方向の前記指向特性を変更可能な送信アンテナを少なくとも１つ有し、
   前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
8. 前記受信手段は、水平方向に並べて配置された複数の受信アンテナを有し、
   前記検出手段は、前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の垂直方向における存在する位置を検出するとともに、複数の前記受信アンテナによって受信される前記受信信号の位相差によって前記対象物の水平方向の位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
9. 対象物を検出するレーダ装置の対象物検出方法において、
   所定の方向に対して指向特性が異なる複数の送信信号を異なるタイミングで送信する送信ステップと、
   前記送信ステップによって送信され、前記対象物によって反射された受信信号を受信する受信ステップと、
   前記指向特性が異なる複数の前記送信信号に対する前記受信信号の電力の差異に基づいて、前記対象物の前記所定の方向における存在する位置を検出する検出ステップと、
   を有することを特徴とするレーダ装置の対象物検出方法。

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