JP2019200121A - レーダシステム、および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】広い角度範囲で電波の透過性を向上させるレーダシステムを提供すること。【解決手段】実施形態に係るレーダシステムは、バンパーと、レーダ装置と、複数の突起部とを備える。レーダ装置は、バンパーの内壁に向かい合うように設けられる。複数の突起部は、バンパーの内壁に設けられ、電波の入射角に応じて高さが異なる。【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、レーダシステム、および車両に関する。

従来、レーダ装置と向かい合う車両用バンパーの裏面側に凹凸形状を設け、電波反射を抑制するレーダシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４９６７８号公報

しかしながら、上記レーダシステムでは、凸部の高さは単一であり、電波反射を抑制することができる入射角の範囲が狭く、広い角度範囲で電波反射を抑制することが困難である。すなわち、上記レーダシステムには、広い角度範囲における電波の透過性を向上させる点で改善の余地がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、広い角度範囲で電波の透過性を向上させるレーダシステム、および車両を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るレーダシステムは、バンパーと、レーダ装置と、複数の突起部とを備える。レーダ装置は、バンパーの内壁に向かい合うように設けられる。複数の突起部は、バンパーの内壁に設けられ、電波の入射角に応じて高さが異なる。

実施形態の一態様によれば、広い角度範囲で電波の透過性を向上させることができる。

図１は、レーダシステムが搭載された車両を示す図である。 図２は、実施形態に係るレーダシステムの概略断面図である。 図３は、バンパーの内壁の一部を示す斜視図である。 図４は、突起部の高さを一定とし、入射角を変更した場合における反射量を示す図である。 図５は、入射角を０度とし、突起部の高さを変更した場合における反射量を示す図である。 図６は、入射角を０度とし、突起部の高さを変更した場合の反射量を示す図である。 図７は、入射角を６０度とし、突起部の高さを変更した場合の反射量を示す図である。 図８は、入射角に対して突起部の高さを設定した場合の反射量の特性を示す図である。 図９は、入射角に対して反射量を最も低減することができる突起部の高さをまとめた図である。 図１０は、突起部の配置例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダシステム、および車両を説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

レーダシステム１は、図１に示すように、車両１００に搭載される。図１は、レーダシステム１が搭載された車両１００を示す図である。図１は、車両１００の後方側であり、左右方向の端部に設けられたレーダシステム１を一例として示しているが、これに限られることはない。

レーダシステム１は、レーダ装置３によって自車両の周囲に存在する物標（例えば、他車両（車）や、自転車や、歩行者（人）等）を検出する。

実施形態に係るレーダシステム１について、図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るレーダシステム１の概略断面図である。なお、図２では、突起部４の一部を省略する。

レーダシステム１は、バンパー２と、レーダ装置３と、突起部４とを備える。

バンパー２は、電波を透過する樹脂で構成される。バンパー２は、車両１００の形状に合わせて屈曲している。そのため、バンパー２の内壁２０として、車両１００の形状に合わせて、第１内壁２０ａ、第２内壁２０ｂ、および第３内壁２０ｃが形成される。

第２内壁２０ｂは、第１内壁２０ａの一方の端から延設され、第１内壁２０ａと直交する。また、第３内壁２０ｃは、第１内壁２０ａの他方の端から延設され、第１内壁２０ａに対して１３５度の角度を有する。なお、図２に示すバンパー２の内壁２０の形状は、一例であり、これに限られることはない。以下では、第１内壁２０ａ〜第３内壁２０ｃを区別しない場合には、単に内壁２０として説明する。

レーダ装置３は、車両１００（図１参照）のボディ１０１に取り付けられる。レーダ装置３は、バンパー２の内壁２０、具体的には第１内壁２０ａに向かい合うように配置される。

レーダ装置３は、アンテナ３０を備える。アンテナ３０は、送信アンテナ３０ａと、受信アンテナとにより構成される。なお、ここでは、アンテナ３０として送信アンテナ３０ａを一例として説明する。また、図２では、説明のため受信アンテナを省略している。送信アンテナ３０ａ、および受信アンテナは、それぞれ複数設けられてもよい。送信アンテナ３０ａ、および受信アンテナは、並んで配置され、一方向（例えば、車両１００の上下方向）に延伸して形成される。レーダ装置３は、アンテナ３０を覆うレドーム（不図示）を備えてもよい。

突起部４は、バンパー２の内壁２０に複数形成される。突起部４は、レーダ装置３の周囲のバンパー２の内壁２０に形成される。突起部４は、バンパー２と一体的に形成されてもよい。突起部４は、図２に示すように、レーダ装置３の正面となる第１内壁２０ａ、第２内壁２０ｂ、および第３内壁２０ｃに形成される。

突起部４は、図３に示すように、バンパー２の内壁２０に沿って並んで形成される。すなわち、バンパー２の内壁２０には、モスアイ構造の突起部４が複数形成される。図３は、バンパー２の内壁２０の一部を示す斜視図である。

突起部４は、バンパー２の内壁２０の法線に沿って突出する。突起部４は、例えば、円錐、四角錐に形成される。突起部４の高さは、入射角に応じて異なる。

入射角は、送信アンテナ３０ａから出射された電波が突起部４に入射する角度であり、バンパー２の内壁２０の法線が送信アンテナ３０ａを通る基準線を基準とした角度である。具体的には、入射角は、送信アンテナ３０ａと突起部４の頂点とを結ぶ線と、基準線との間の角度である。

そのため、レーダ装置３に対してバンパー２の角度が異なる場合には、複数の基準線が設定される。すなわち、図２に示す第１内壁２０ａ〜第３内壁２０ｃに対して基準線がそれぞれ設定される。

ここでは、第１内壁２０ａの法線と平行な基準線を第１基準線とし、第２内壁２０ｂの法線と平行な基準線を第２基準線とし、第３内壁２０ｃの法線と平行な基準線を第３基準線とする。各基準線における入射角は、０度である。

なお、アンテナ３０が受信アンテナである場合には、入射角は、例えば、物標によって反射された電波が突起部４から受信アンテナに入射する角度である。

突起部４の高さは、入射角度が大きくなると、高くなる。すなわち、突起部４の高さは、基準線からの距離が長くなると、高くなる。

具体的には、第１内壁２０ａに形成される突起部４の高さは、第１基準線に対する入射角が大きくなると、高くなる。第２内壁２０ｂに形成される突起部４の高さは、第２基準線に対する入射角が大きくなると、高くなる。第３内壁２０ｃ部に形成される突起部４の高さは、第３基準線に対する入射角が大きくなると、高くなる。

突起部４の高さは、入射角が所定角度よりも大きくなる度に高くなる。所定角度は、予め設定された角度であり、突起部４の高さに起因する電波の反射量の低減効果が大きくなる角度である。所定角度は、複数設定され、例えば、所定角度は、１０度、２０度、３０度などと設定される。なお、複数の所定角度の間隔は、一定ではなくてもよい。

このように、実施形態に係るレーダ装置３では、入射角に応じて高さが異なる突起部４がバンパー２の内壁２０に形成される。

ここで、突起部４における電波の反射量の特性について図４、および図５を参照し説明する。図４は、突起部４の高さを一定とし、入射角を変更した場合の反射量を示す図である。図５は、入射角を一定とし、突起部４の高さを変更した場合の反射量を示す図である。

図４は、突起部４の高さが１．０ｍｍである場合の反射量を示す図である。図４では、入射角が０度である場合の反射量を実線で示し、入射角が３０度である場合の反射量を破線で示し、入射角が４５度である場合の反射量を一点鎖線で示し、入射角が６０度である場合の反射量を二点鎖線で示す。なお、反射量が小さくなるほど、突起部４における電波の反射が抑制されることを示している。

入射角を変更して電波を突起部４に入射させた場合には、図４に示すように、反射量は、周波数、および入射角に依存し、反射量を小さくすることができる周波数、および入射角が限定される。

例えば、レーダ装置３で使用される周波数帯（以下、「設計周波数帯」と称する。）が７９ＧＨｚである場合には、入射角が小さい範囲では反射量が小さく、電波の透過性が優れている。しかし、入射角が大きくなると、反射量が大きくなり、電波の透過性が低下する。

また、図５は、入射角が０度である場合の反射量を示す図である。図５では、突起部４の高さが０．２ｍｍである場合の反射量を実線で示し、突起部４の高さが０．４ｍｍである場合の反射量を破線で示す。また、突起部４の高さが０．８ｍｍである場合の反射量を一点鎖線で示し、突起部４の高さが１．０ｍｍである場合の反射量を二点鎖線で示す。

突起部４の高さを変更して電波を突起部４に入射させた場合には、図５に示すように、反射量は、周波数、および突起部４の高さに依存する。

図５に示すように、突起部４の高さが変更すると、反射量を最も小さくすることができる周波数が低くなる。すなわち、或る周波数帯の電波に対して、突起部４の高さを変更することで、反射量を調整することができる。

そこで、実施形態に係るレーダシステム１では、レーダ装置３の設計周波数に対して、反射量が小さくなるように、入射角に応じて高さを調整した突起部４をバンパー２の内壁２０に配置する。

ここで、レーダシステム１における突起部４の高さの設定方法について説明する。なお、レーダシステム１の条件を、レーダ装置３の設計周波数を７９ＧＨｚとし、バンパー２の誘電率を２．６とし、バンパー２の厚さを２．１ｍｍとし、突起部４の形状を四角錐とする。

まず、入射角を０度とし、突起部４の高さを変更した場合の反射量を計算する。反射量は、例えば、電磁界シミュレータによって計算される。これにより、図６に示すような反射量の特性を得ることができる。図６は、入射角を０度とし、突起部４の高さを変更した場合の反射量を示す図である。図６では、突起部４の高さが１．０ｍｍである場合の反射量を実線で示し、突起部４の高さが１．１ｍｍである場合の反射量を破線で示し、突起部４の高さが１．４ｍｍである場合の反射量を一点鎖線で示す。

図６に示す反射量の特性から、入射角が０度である場合には、突起部４の高さを１．０ｍｍとすることで、反射量を最も低減することが可能である。

次に、入射角を変更し、入射角が０度の場合と同様に反射量を計算する。

例えば、入射角が６０度である場合には、図７に示すような反射量の特性を得ることができる。図７は、入射角を６０度とし、突起部４の高さを変更した場合の反射量を示す図である。図７では、突起部４の高さが１．４ｍｍである場合の反射量を実線で示し、突起部４の高さが１．８ｍｍである場合の反射量を破線で示し、突起部４の高さが２．１ｍｍである場合の反射量を一点鎖線で示す。

図７に示す反射量の特性から、入射角が６０度である場合には、突起部４の高さを２．１ｍｍとすることで、反射量を最も低減することが可能である。

このように、入射角に対して反射量を最も低減することができる突起部４の高さを設定することで、図８に示すような反射量の特性を得ることができる。図８は、入射角に対して突起部４の高さを設定した場合の反射量の特性を示す図である。

図８では、入射角が０度であり、突起部４の高さが１．０ｍｍである反射量を実線で示す。また、入射角が１５度であり、突起部４の高さが１．１ｍｍである場合の反射量を破線で示す。また、入射角が３０度であり、突起部４の高さが１．４ｍｍである場合の反射量を一点鎖線で示す。また、入射角が４５度であり、突起部４の高さが１．８ｍｍである場合の反射量を二点鎖線で示す。また、入射角が６０度であり、突起部４の高さが２．１ｍｍである場合の反射量を点線で示す。

図８に示す反射量の特性から、入射角に応じて突起部４の高さを変更することで、レーダ装置３の設計周波数である７９ＧＨｚにおいて、入射角に応じて反射量を低減し、広い角度範囲で電波反射を抑制可能であることが分かる。

このようにして設定された突起部４の高さについて、図９にまとめて示す。図９は、入射角に対して反射量を最も低減することができる突起部４の高さをまとめた図である。

これによると、上記した条件のレーダシステム１では、入射角が大きくなると、反射量を低減することができる突起部４の高さが高くなる。すなわち、レーダシステム１は、入射角が大きくなると、突起部４の高さを高くすることで、広い角度範囲で反射量を低減し、広い角度範囲で電波の透過性を向上させることができる。

次に、レーダ装置３の車両１００への取り付け位置や、バンパー２の形状に基づいて入射角を算出する。そして、入射角に基づいて突起部４の高さを設定し、設定した高さの突起部４をバンパー２に形成する。

このようにして、図１０に示すように、第１基準線から第２内壁２０ｂ側の第１内壁２０ａには、入射角が大きくなるにつれて、高さが１．０ｍｍ〜２．１ｍｍの範囲で高くなる突起部４が形成される。また、第１基準線から第３内壁２０ｃ側の第１内壁２０ａには、入射角が大きくなるにつれて、高さが１．０ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲で高くなる突起部４が形成される。図１０は、突起部４の配置例を示す図である。なお、図１０では、突起部４の一部を省略する。

また、第２内壁２０ｂには、入射角が大きくなるにつれて、高さが１．０ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲で高くなる突起部４が形成される。また、第３内壁２０ｃには、入射角が大きくなるにつれて、高さが１．０ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲で高くなる突起部４が形成される。

実施形態に係るレーダシステム１は、バンパー２の内壁２０に入射角に応じて高さが異なる複数の突起部４を有する。具体的には、突起部４は、送信アンテナ３０ａから出射された電波の入射角が大きくなると、高さが高くなる。

これにより、レーダシステム１は、広い角度範囲で電波反射を抑制することができ、広い角度範囲で電波の透過性を向上させることができる。そのため、レーダシステム１は、広い角度範囲で物標を検出することができる。例えば、レーダシステム１は、送信アンテナ３０ａから出射された電波の透過性を広角側で向上させることができ、広角側の物標の検出精度を向上させることができる。

また、レーダシステム１は、反射量を低減することで、例えば、バンパー２とレーダ装置３、バンパー２同士などでの多重反射を抑制することができ、ビームパターンの歪みや、受信アンテナによる位相偏差の増加を抑制することができる。

突起部４は、レーダ装置３に対して角度が異なる複数の内壁２０、具体的には、第１内壁２０ａ〜第３内壁２０ｃに形成される。

これにより、レーダシステム１は、レーダ装置３の周囲のバンパー２の内壁２０が均一の平面ではない場合であっても、広い角度範囲で電波反射を抑制することができる。

突起部４は、突起部４が形成された各第１内壁２０ａ〜第３内壁２０ｃの法線に沿って突出する。

これにより、レーダシステム１は、各第１内壁２０ａ〜第３内壁２０ｃに形成された突起部４において反射量を低減することができ、広い角度範囲で電波反射を抑制することができる。

上記実施形態に係るレーダシステム１は、アンテナ３０として送信アンテナ３０ａを一例とし、送信アンテナ３０ａの入射角に応じて突起部４の高さを変更したが、受信アンテナの入射角に応じて突起部４の高さを変更してもよい。すなわち、送信アンテナ３０ａ、受信アンテナの種類に関わらず、上記する突起部４を適用することができる。

また、突起部４は、隣接する突起部４の高さを異なる高さとし、突起部４の高さを連続的に変更してもよい。

なお、レーダシステム１は、広い角度範囲で電波の透過性を向上できればよく、突起部４の高さは、レーダ装置３の設計周波数や、バンパー２の材料などに応じて設定される。そのため、レーダシステム１は、入射角が大きくなると、突起部４の高さを低くすることで、広い角度範囲で電波の透過性を向上できる場合には、入射角が大きくなると、突起部４の高さを低くしてもよい。すなわち、レーダシステム１は、入射角に応じて高さが異なる突起部４を有すればよい。

また、突起部４が形成されるバンパー２の内壁２０は、曲面であってもよい。また、突起部４は、モスアイ構造に限定されず、例えば、波状のコルゲート構造であってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ レーダシステム
２ バンパー
３ レーダ装置
４ 突起部
２０ 内壁
３０ アンテナ
３０ａ 送信アンテナ
１００ 車両

Claims (5)

1. バンパーと、
   前記バンパーの内壁に向かい合うように設けられたレーダ装置と、
   前記バンパーの内壁に設けられ、電波の入射角に応じて高さが異なる複数の突起部と
   を備えることを特徴とするレーダシステム。
2. 前記複数の突起部は、
   前記バンパーの内壁の法線が前記レーダ装置のアンテナを通る基準線を基準にした入射角が大きくなると、高さが高くなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダシステム。
3. 前記バンパーは、
   前記レーダ装置に対して角度が異なる複数の内壁
   を備え、
   前記複数の突起部は、
   前記複数の内壁に形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダシステム。
4. 前記複数の突起部は、
   前記バンパーの内壁の法線に沿って突出する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のレーダシステム。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーダシステム
   を備えることを特徴とする車両。

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