JP2021076443A - 車両レーダシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】車両に搭載された３台以上のレーダ装置間における電波干渉の発生を抑制しつつ、適切な検出結果を得ることが可能な車両レーダシステムを提供する。【解決手段】車両レーダシステム８０は、第１レーダ装置Ａと、第２レーダ装置Ｂ１と、第３レーダ装置Ｃ１と、を備える。第１レーダ装置Ａは、第２レーダ装置Ｂ１及び第３レーダ装置Ｃ１が送信するレーダ波とは送信時間又は送信周波数が異なるレーダ波を送信するように構成されている。第２レーダ装置Ｂ１は、第３レーダ装置Ｃ１が送信するレーダ波とは送信偏波又は送信ビーム方向が異なるレーダ波を送信するように構成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、３台以上のレーダ装置を備える車両レーダシステムに関する。
特許文献１に記載のセンサシステムは、交差点に設けられた複数の電波センサを備えている。複数の電波センサは、互いに異なる期間に電波を送信する時間分割送信、及び互いに異なる周波数の電波を送信する周波数分割送信のうちのいずれか１つを行って、電波センサ間における電波干渉の発生を抑制している。
特開２０１７−２０３７３５号公報
複数のセンサ間における電波干渉の発生は、車両に複数のレーダ装置を搭載した場合にも問題となる。しかしながら、車両に３台以上のレーダ装置を搭載して時間分割送信を行った場合、各レーダ装置に割り当てられる観測時間が短くなり、観測距離範囲が狭くなるおそれがある。また、車両に３台以上のレーダ装置を搭載して周波数分割送信を行った場合、各レーダ装置に割り当てられる周波数帯域が狭くなり、距離分解能が低下するおそれがある。
本開示は、車両に搭載された３台以上のレーダ装置間における電波干渉の発生を抑制しつつ、適切な検出結果を得ることが可能な車両レーダシステムを提供する。
本開示の１つの局面は、車両レーダシステム（８０）であって、第１レーダ装置（Ａ）と、第２レーダ装置（Ｂ１）と、第３レーダ装置（Ｃ１）と、を備える。第１レーダ装置は、車両（５０）に搭載される。第２レーダ装置は、車両に搭載される。第３レーダ装置は、車両に搭載される。第１レーダ装置は、第２レーダ装置及び第３レーダ装置が送信するレーダ波とは送信時間又は送信周波数が異なるレーダ波を送信するように構成されている。第２レーダ装置は、第３レーダ装置が送信するレーダ波とは送信偏波又は送信ビーム方向が異なるレーダ波を送信するように構成されている。
本開示の１つの局面によれば、第１レーダ装置から送信されるレーダ波と、第２レーダ装置及び第３レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信時間又は送信周波数が異なる。さらに、第２レーダ装置から送信されるレーダ波と、第３レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信偏波又は送信ビーム方向が異なる。よって、第１レーダ装置と第２レーダ装置と第３レーダ装置との間における電波干渉の発生を抑制しつつ、各レーダ装置に適切な観測時間及び周波数帯域を割り当てることができる。したがって、３台以上のレーダ装置間における電波干渉の発生を抑制しつつ、適切な検出結果を得ることができる。
車両レーダシステムに含まれるレーダ装置の搭載位置を示す図である。 各レーダ装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る前方レーダ及び周辺レーダの送信時間及び送信偏波を示す図である。 第２実施形態に係る前方レーダ及び周辺レーダの送信周波数及び送信偏波を示す図である。 第３実施形態に係る前方レーダ及び周辺レーダの送信時間及び送信周波数を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。
＜１．構成＞
まず、本実施形態に係る車両レーダシステム８０の構成について、図１を参照して説明する。車両レーダシステム８０は、第１レーダ装置Ａと、第２レーダ装置Ｂ１と、第３レーダ装置Ｃ１と、第４レーダ装置Ｂ２と、第５レーダ装置Ｃ２と、を備える。
第１レーダ装置Ａは、前方レーダであり、第２レーダ装置Ｂ１、第３レーダ装置Ｃ１、第４レーダ装置Ｂ２及び第５レーダ装置Ｃ２は、周辺レーダである。
第１レーダ装置Ａは、車両５０の前方中央（例えば、前方バンパの中央）に搭載されている。第１レーダ装置Ａの検知エリアは、車両５０の前方中央の領域である。
第２レーダ装置Ｂ１は、車両５０の左前側方（例えば、前方バンパの左端）に搭載されている。第２レーダ装置Ｂ１の検知エリアは、車両５０の左前方の領域である。第３レーダ装置Ｃ１は、車両５０の右前側方（例えば、前方バンパの右端）に搭載されている、第３レーダ装置Ｃ１の検知エリアは、車両５０の右前方の領域である。
第４レーダ装置Ｂ２は、車両５０の右後側方（例えば、後方バンパの右端）に搭載されている。第４レーダ装置Ｂ２の検知エリアは、車両５０の右後方の領域である。すなわち、第４レーダ装置Ｂ２は、車両５０において、第２レーダ装置Ｂ１の搭載位置と対角の位置に搭載されている。言い換えると、第４レーダ装置Ｂ２は、車両５０において、第２レーダ装置Ｂ１から最も離れた位置の近傍に搭載されている。第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２との物理的な配置の隔たりにより、第２レーダ装置Ｂ１から送信されるレーダ波と、第４レーダ装置Ｂ２から送信されるレーダ波との電波干渉は抑制されている。
第５レーダ装置Ｃ２は、車両５０の左後側方（例えば、後方バンパの左端）に搭載されている。第５レーダ装置Ｃ２の検知エリアは、車両５０の左後方の領域である。すなわち、第５レーダ装置Ｃ２は、車両５０において、第３レーダ装置Ｃ１の搭載位置と対角の位置に搭載されている。言い換えると、第５レーダ装置Ｃ２は、車両５０において、第３レーダ装置Ｃ１から最も離れた位置の近傍に搭載されている。第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２との物理的な配置の隔たりにより、第３レーダ装置Ｃ１から送信されるレーダ波と、第５レーダ装置Ｃ２から送信されるレーダ波との電波干渉は抑制されている。
次に、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２の構成について、図２を参照して説明する。
第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、送信部２１と、送信アンテナ２２と、受信アンテナ２３と、受信部２４と、処理部３０と、を備える、ミリ波レーダである。
処理部３０は、ＣＰＵ３１及びメモリ３２を備え、送信アンテナ２２から送信するレーダ波の送信時間及び送信周波数を設定し、設定した送信時間及び送信周波数に応じた制御信号を送信部２１へ出力する。
送信部２１は、送信回路を含み、処理部３０から入力された制御信号に従ったミリ波帯のレーダ信号を生成して、送信アンテナ２２へ供給する。送信アンテナ２２は、複数のアンテナ素子を含み、供給されたレーダ信号に応じて、ミリ波帯のレーダ波を放射する。
受信アンテナ２３は、複数のアンテナ素子を含み、レーダ波が物標で反射されて生じた反射波を受信し、反射信号を受信部２４へ出力する。受信部２４は、受信回路を含み、反射信号とレーダ信号とを混合したビート信号を生成し、生成したビート信号をサンプリングした検出信号を処理部３０へ出力する。
処理部３０は、取得した検出信号を周波数解析等して、物標情報を算出する。物標情報は、例えば、車両５０から物標までの距離、車両５０に対する物標の相対速度、車両５０に対する物標の方位等を含む。そして、処理部３０は、算出した物標の情報を、例えば、走行支援装置へ出力する。
＜２．電波干渉の抑制＞
次に、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２間における電波干渉の抑制方法について、図３を参照して説明する。
上述したように、第２レーダ装置Ｂ１及び第４レーダ装置Ｂ２は、車両５０の略対角線上に搭載されており、互いの検知エリアが略１８０°反対を向いている。そのため、第２レーダ装置Ｂ１から送信されるレーダ波と第４レーダ装置Ｂ２から送信されるレーダ波の送信時間、送信周波数及び送信偏波を同じにしても、第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２との間における電波干渉が抑制される。
同様に、第３レーダ装置Ｃ１から送信されるレーダ波と第５レーダ装置Ｃ２から送信されるレーダ波の送信時間、送信周波数及び送信偏波を同じにしても、第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２との間における電波干渉が抑制される。
そこで、第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２とをグループ化し、レーダグループＢと称する。また、第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２とをグループ化し、レーダグループＣと称する。そして、第１レーダ装置Ａと、レーダグループＢと、レーダグループＣとの間で電波干渉が発生しないように、各レーダ装置から送信するレーダ波のパラメータを調整する。また、第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２から送信するレーダ波のパラメータは同一に設定する。第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２から送信するレーダ波のパラメータは同一に設定する。レーダ波のパラメータは、送信時間、送信周波数、及び送信偏波である。
本実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、共通の送信周波数を使用し、異なる送信時間及び送信偏波を使用する。具体的には、図３に示すように、第１レーダ装置Ａは、レーダグループＢ及びレーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは異なる送信時間に、レーダ波を送信する。これにより、第１レーダ装置Ａと、レーダグループＢ及びレーダグループＣとの間において、電波干渉の発生が抑制される。
さらに、レーダグループＢの各レーダ装置は、レーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波の送信偏波と直交する送信偏波のレーダ波を送信する。具体的には、第２レーダ装置Ｂ１及び第４レーダ装置Ｂ２の送信アンテナ２２及び受信アンテナ２３は、偏波角度が４５°となるように設計されている。一方、第３レーダ装置Ｃ１及び第５レーダ装置Ｃ２の送信アンテナ２２及び受信アンテナ２３は、偏波角度が−４５°となるように設計されている。これにより、レーダグループＢとレーダグループＣとの間において、電波干渉の発生が抑制される。
なお、レーダグループＢの偏波角度と、レーダグループＣの偏波角度との角度差は、９０°であることが最も望ましいが、必ずしも９０°でなくてもよく、９０°に近い角度差であってもよい。レーダグループＢの偏波角度と、レーダグループＣの偏波角度との角度差が９０°に近いほど、電波干渉の高い抑制効果が得られる。
また、本実施形態では、第１レーダ装置Ａの送信アンテナ２２及び受信アンテナ２３は、偏波角度が０°となるように設計されているが、レーダグループＢと同じ偏波角度に設計されていてもよいし、レーダグループＣと同じ偏波角度に設計されていてもよい。
＜３．効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）第１レーダ装置Ａから送信されるレーダ波と、レーダグループＢ及びレーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信時間が異なる。さらに、レーダグループＢの各レーダ装置から送信されるレーダ波と、レーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信偏波が異なる。よって、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣとの間における電波干渉の発生を抑制しつつ、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２のそれぞれに適切な観測時間を割り当てることができる。
（２）レーダグループＢに含まれる第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２は、互いに車両５０の対角に搭載されている。したがって、第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２から送信されるレーダ波の送信時間、送信周波数及び送信偏波を同じにしても、第２レーダ装置Ｂ１と第４レーダ装置Ｂ２との間における電波干渉の発生を抑制することができる。
（３）レーダグループＣに含まれる第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２は、互いに車両５０の対角に搭載されている。したがって、第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２から送信されるレーダ波の送信時間、送信周波数及び送信偏波を同じにしても、第３レーダ装置Ｃ１と第５レーダ装置Ｃ２との間における電波干渉の発生を抑制することができる。
（第２実施形態）
＜１．第１実施形態との相違点＞
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
上述した第１実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、共通の送信周波数を使用し、異なる送信時間及び送信偏波を使用した。これに対し、第２実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、共通の送信時間を使用し、異なる送信周波数及び送信偏波を使用する点で、第１実施形態と相違する。
具体的には、図４に示すように、第１レーダ装置Ａは、レーダグループＢ及びレーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは送信周波数が異なるレーダ波を送信する。本実施形態では、７６ＧＨｚ〜７７ＧＨｚの周波数帯域を２つに分けている。そして、第１レーダ装置Ａは、高い側の周波数帯域を使用してレーダ波を送信する。一方、レーダグループＢ及びレーダグループＣは、低い側の周波数帯域を使用してレーダ波を送信する。
さらに、第１実施形態と同様に、レーダグループＢの偏波角度と、レーダグループＣの偏波角度との角度差は９０°に設計されている。
＜２．効果＞
以上説明した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（２）及び（３）に加え、以下の効果が得られる。
（４）第１レーダ装置Ａから送信されるレーダ波と、レーダグループＢ及びレーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信周波数が異なる。さらに、レーダグループＢの各レーダ装置から送信されるレーダ波と、レーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信偏波が異なる。よって、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣとの間における電波干渉の発生を抑制しつつ、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２に適切な周波数帯域を割り当てることができる。
（第３実施形態）
＜１．第１実施形態との相違点＞
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第１実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、共通の送信周波数を使用し、異なる送信時間及び送信偏波を使用した。これに対し、第２実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、共通の送信偏波を使用し、異なる送信時間及び送信周波数を使用する点で、第１実施形態と相違する。
また、本実施形態では、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２のそれぞれは、第１レーダ波Ｗ１と第２レーダ波Ｗ２の２種類のレーダ波を送信する。第１レーダ波Ｗ１は、第２レーダ波Ｗ２よりも送信時間が長いレーダ波である。第２レーダ波Ｗ２は、第１レーダ波Ｗ１よりも周波数帯域が広いレーダ波である。すなわち、第１レーダ波Ｗ１は、車両５０の遠方を測定するためのレーダ波であり、第２レーダ波Ｗ２は、車両５０の近傍を高い距離分解能で測定するためのレーダ波である。
本実施形態では、図５に示すように、第１実施形態と同様に、第１レーダ装置Ａのレーダ波の送信時間を、レーダグループＢ及びレーダグループＣのレーダ波の送信時間と異なる時間に設定する。
さらに、レーダグループＢとレーダグループＣは、７６ＧＨｚ〜７７ＧＨｚの周波数帯域を２つに分けて、互いに異なる周波数帯域の第１レーダ波Ｗ１を同時に送信する。その後、レーダグループＢとレーダグループＣは、互いに異なる送信時間に第２レーダ波Ｗ２を送信している。レーダグループＢの第２レーダ波Ｗ２の周波数帯域と、レーダグループＣの第２レーダ波Ｗ２の周波数帯域とは重なっている。
＜２．効果＞
以上説明した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（２）及び（３）に加え、以下の効果が得られる。
（５）第１レーダ装置Ａから送信されるレーダ波と、レーダグループＢ及びレーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信周時間が異なる。さらに、レーダグループＢの各レーダ装置から送信されるレーダ波と、レーダグループＣの各レーダ装置から送信されるレーダ波とは、送信周波数又は送信時間が異なる。よって、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣとの間における電波干渉の発生を抑制しつつ、第１〜第５レーダ装置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２に適切な送信時間及び周波数帯域を割り当てることができる。
（他の実施形態）
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示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、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣの送信時間、送信周波数、及び送信偏波を調整して、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣの間における電波干渉の発生を抑制したが、本開示はこれに限定されるものではない。送信時間、送信周波数、送信偏波に加えて送信ビームの方向を調整して、第１レーダ装置ＡとレーダグループＢとレーダグループＣの間における電波干渉の発生を抑制してもよい。例えば、第１レーダ装置Ａの送信時間を、レーダグループＢとレーダグループＣの送信時間とは異なる時間に設定し、レーダグループＢのビーム方向を、レーダグループＣのビーム方向とは異なる方向に設定するようにしてもよい。
（ｂ）上記実施形態に係る車両レーダシステム８０は、５台のレーダ装置を備えていたが、３台又は４台のレーダ装置を備えていてもよい。例えば、車両レーダシステム８０は、第１レーダ装置Ａ、第２レーダ装置Ｂ１、及び第３レーダ装置Ｃ１を備え、第４レーダ装置Ｂ２及び第５レーダ装置Ｃ２を備えていなくてもよい。また、車両レーダシステム８０は、第１レーダ装置Ａ、第４レーダ装置Ｂ２、及び第５レーダ装置Ｃ２を備え、第２レーダ装置Ｂ１及び第３レーダ装置Ｃ１を備えていなくてもよい。あるいは、車両レーダシステム８０は、第２レーダ装置Ｂ１、第３レーダ装置Ｃ１、第４レーダ装置Ｂ２及び第５レーダ装置Ｃ２を備え、第１レーダ装置Ａを備えていなくてもよい。
（ｃ）本開示に記載の車両レーダシステム８０及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の車両レーダシステム８０及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の車両レーダシステム８０及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。車両レーダシステム８０に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
（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。
５０…車両、８０…車両レーダシステム、Ａ…第１レーダ装置、Ｂ１…第２レーダ装置、Ｂ２…第４レーダ装置、Ｃ１…第３レーダ装置、Ｃ２…第５レーダ装置。

Claims (5)

  1. 車両（５０）に搭載された第１レーダ装置（Ａ）と、
    前記車両に搭載された第２レーダ装置（Ｂ１）と、
    前記車両に搭載された第３レーダ装置（Ｃ１）と、を備え、
    前記第１レーダ装置は、前記第２レーダ装置及び前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは送信時間又は送信周波数が異なるレーダ波を送信するように構成されており、
    前記第２レーダ装置は、前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは送信偏波又は送信ビーム方向が異なるレーダ波を送信するように構成されている、
    車両レーダシステム。
  2. 前記第１レーダ装置は、前記第２レーダ装置及び前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信時間が異なるレーダ波を送信するように構成されており、
    前記第２レーダ装置は、前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信偏波が異なるレーダ波を送信するように構成されている、
    請求項１に記載の車両レーダシステム。
  3. 前記第１レーダ装置は、前記第２レーダ装置及び前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信周波数が異なるレーダ波を送信するように構成されており、
    前記第２レーダ装置は、前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信偏波が異なるレーダ波を送信するように構成されている、
    請求項１に記載の車両レーダシステム。
  4. 前記車両に搭載された第４レーダ装置（Ｂ２）を更に備え、
    前記第４レーダ装置は、前記第２レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信時間、前記送信周波数及び前記送信偏波が同じレーダ波を送信するように構成されており、
    前記第２レーダ装置及び前記第４レーダ装置は、前記車両の対角に搭載されている。
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両レーダシステム。
  5. 前記車両に搭載された第５レーダ装置（Ｃ２）を更に備え、
    前記第５レーダ装置は、前記第３レーダ装置が送信するレーダ波とは前記送信時間、前記送信周波数及び前記送信偏波が同じレーダ波を送信するように構成されており、
    前記第３レーダ装置及び前記第５レーダ装置は、前記車両の対角に搭載されている、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両レーダシステム。
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