JP2021135225A - レーダ装置およびレーダ装置の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電波特性を悪化させることなく、かつ、部品を追加することなく、着氷または着雪を除去することができるレーダ装置およびレーダ装置の動作方法を提供する。【解決手段】車両に搭載され、車両の周囲の物標を検出するレーダ装置であって、レーダ装置は、制御部、演算処理部、温度制御部およびクロック生成部を備え、クロック生成部は制御部および演算処理部が動作する動作周波数を決定し、温度制御部は温度情報を受信し、受信した温度情報と所定温度とを比較し、温度情報が所定温度以下の場合、クロック生成部が動作周波数を基本周波数から上昇させる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載され、車両の周囲の物標を検出するレーダ装置およびレーダ装置の動作方法に関するものである。

近年、車両の後部のバンパー内の左右にはレーダ装置が配置され、ブラインドスポット検出（ＢＳＤ）、車線変更支援（ＬＣＡ）、後退時車両検知警報（ＲＣＴＡ）という機能を果たしている。
しかしながら、バンパーの表面に着氷または着雪が生じると、その氷または雪によってレーダ波が減衰するため、レーダ装置は、車両の周囲の物標（他の車両、自転車、人等）を正しく検出できないおそれがある。

このような問題を解決するために、特許文献１には、誘電体を材料としたレンズと、レンズの表面に形成した金属線と、を有する誘電体レンズアンテナが開示されている。この誘電体レンズアンテナでは、降雪時や着雪時に金属線に電流を流し、金属線で発生する熱によって、誘電体レンズアンテナのレンズの表面に付着した雪を溶かすことができる。

しかしながら、金属線は、レーダ波の送受信に影響を及ぼすため、レーダ装置の電波特性が悪化する。また、金属線という部品を追加するため、コストアップおよびサイズアップにつながる。

特開２０００−２２４３７号公報

本発明では、電波特性を悪化させることなく、かつ、部品を追加することなく、着氷または着雪を除去することができるレーダ装置およびレーダ装置の動作方法を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載され、前記車両の周囲の物標を検出するレーダ装置であって、
前記レーダ装置は、制御部、演算処理部、温度制御部およびクロック生成部を備え、
前記クロック生成部は、前記制御部および前記演算処理部が動作する動作周波数を決定し、
前記温度制御部は、温度情報を受信し、受信した前記温度情報と所定温度とを比較し、
前記温度情報が前記所定温度以下の場合、前記クロック生成部は、動作周波数を基本周波数から上昇させる。

本発明では、前記クロック生成部は、前記制御部および前記演算処理部の動作周波数を個別に決定することが好ましい。

本発明では、前記レーダ装置は、前記レーダ装置の表面または前記レーダ装置が配置されたバンパーの表面にブロッケージが存在するか、および、前記ブロッケージが、減衰型のブロッケージであるか、または、反射型のブロッケージであるかを判定するブロッケージ判定部をさらに備えることが好ましい。

本発明は、車両に搭載され、前記車両の周囲の物標を検出するレーダ装置を動作する方法であって、
前記レーダ装置の制御部および演算処理部が動作する動作周波数を決定するステップと、
温度情報を受信するステップと、
受信した温度情報と所定温度とを比較するステップと、
受信した温度情報が前記所定温度以下の場合、動作周波数を基本周波数から上昇させるステップと、
を含む。

本発明では、前記制御部および前記演算処理部の動作周波数は、個別に決定されることが好ましい。

本発明は、前記レーダ装置の表面または前記レーダ装置が配置されたバンパーの表面にブロッケージが存在するか否かを判定するステップと、
前記ブロッケージが存在する場合、前記ブロッケージが減衰型のブロッケージであるか、または、反射型のブロッケージであるかを判定するステップと、
をさらに含み、
前記ブロッケージが減衰型のブロッケージである場合、前記受信するステップ、前記比較するステップおよび前記上昇させるステップを行い、
前記ブロッケージが存在しない場合、および、前記ブロッケージが反射型のブロッケージである場合、動作周波数を前記基本周波数に戻すステップを行うことが好ましい。

本発明では、電波特性を悪化させることなく、かつ、部品を追加することなく、着氷または着雪を除去することができるレーダ装置およびレーダ装置の動作方法を提供することができる。

本発明のレーダ装置が搭載された車両を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明のレーダ装置をバンパーの内側に取り付けた状態を示す図である。

図１は、本発明のレーダ装置が搭載された車両を示す図である。
レーダ装置１は、例えば、車両Ｃの後部のバンパーＢ内の左右に配置されている。これらのレーダ装置１は、車両Ｃの周囲の物標（例えば、車両Ｃの斜め後方の他の車両、自転車、人等）を検出し、車両Ｃが車線変更する際、または、車両Ｃがバックで進行する際に、この物標が車両Ｃに衝突するおそれがあると、ドライバに警告する。
図１の拡大図に示すように、バンパーＢの表面には、着氷または着雪Ｓが生じている。この状態では、レーダ装置１は、車両Ｃの周囲の物標を正しく検出することができない。そこで、本発明では、レーダ装置１により、着氷または着雪を除去することを検討する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
レーダ装置１ａは、マイコン（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、発振部、温度センサ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、ＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、アンテナ送信部ＴＸおよびアンテナ受信部ＲＸを基板上に有する。
発振部は所定のクロック信号をマイコンに入力する。通常時（着氷または着雪が生じていないとき）、レーダ装置１ａは、このクロック信号を基本動作周波数として用いる。基本周波数は、レーダ装置１が使用される最高雰囲気温度（一般的には８５℃）で電子機器（マイコン等）が動作保証温度を超えないように設定される周波数である。なお、発振部は、発振子および発振器を含むものである。
温度センサは、サーミスタ等であり、高周波部品の温度補正のために用いられる。
アンテナ送信部ＴＸからレーダ波を送信し、物標で反射したレーダ波をアンテナ受信部ＲＸで受信し、ＭＭＩＣ、ＡＤＣおよびＦＰＧＡにて処理した後、マイコンに入力される。
これらの動作は周知であるので詳細な説明を省略する。

マイコンは、温度制御部、クロック生成部、クロック入力部、タイマー生成部および制御部を有する。

温度制御部は、温度センサから温度情報を受信し、受信した温度情報と所定温度とを比較する。
受信した温度情報が所定温度以下の場合、温度制御部は、以下に説明するように、クロック生成部に対して動作周波数を基本周波数から上昇させるように指示する。

クロック入力部は、発振部から所定のクロック信号を受信し、クロック生成部およびタイマー生成部に送信する。
クロック生成部は、クロック信号の周波数を上昇させ、内部クロック信号を生成し、この内部クロック信号を制御部およびＦＰＧＡの演算処理部に送信する。すると、ＦＰＧＡの演算処理部およびマイコンの制御部は、内部クロック信号を動作周波数として用いて動作する。このように、ＦＰＧＡの演算処理部およびマイコンの制御部は、基本周波数より高い動作周波数で動作するため、消費電力が増加し、発熱量も増加する。この増加した発熱量により、バンパーＢの表面の着氷または着雪を溶かすことができる。
なお、上述したように、一般的な車載用のレーダ装置は、雰囲気温度が８５℃まで動作可能である。バンパーの表面に着氷または着雪が生じるということは、雰囲気温度が０℃程度と考えられるため、温度を８５℃程度上昇させることができる。また、雰囲気温度の上限が８５℃ということは、基板温度（温度センサからの測定値）の上限は、例えば１００℃とすることができる。

このように、本発明では、金属線を追加することがないため、レーダ装置の電波特性を悪化させることなく、かつ、コストアップおよびサイズアップを引き起こすことなく、着氷または着雪を除去することができる。

タイマー生成部は、クロック信号に基づいて、所定のタイマー（例えば、１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、・・・）を生成する。上述したように、ＦＰＧＡの演算処理部およびマイコンの制御部は、基本周波数より高い動作周波数で動作するが、動作周波数を上昇させるだけでは、すべての制御が高速化してしまうため、動作周波数を上昇させるのと同時に、タイマーを変更する。これにより、タイマーは同じ時間を刻むことができる。

図３は、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ０において、マイコンのクロック生成部は、マイコンの制御部およびＦＰＧＡの演算処理部が動作する動作周波数を決定する。例えば、クロック生成部は、動作周波数を基本周波数に設定する。
ステップＳ１において、マイコンの温度制御部は、温度センサから温度情報を受信する。
ステップＳ２において、温度制御部は、受信した温度情報と所定温度（例えば、１００℃）とを比較する。
受信した温度情報が所定温度以下の場合（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ３において、クロック生成部は、動作周波数を基本周波数から上昇させる。すると、ＦＰＧＡおよびマイコンの発熱量が増加し、バンパーＢの表面の着氷または着雪を溶かすことができる。
これらのステップＳ１〜Ｓ３を、受信した温度情報が所定温度を超えるまで繰り返す。
受信した温度情報が所定温度を超えた場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４において、クロック生成部は、動作周波数を基本周波数に戻す。
このように、温度情報を監視することにより、基板上の電子部品が損傷するのを防ぐことができる。

ステップＳ３において、動作周波数を基本周波数から所定の周波数まで一気に上昇させてもよいし、動作周波数を所定の周波数まで徐々に（数段階で）上昇させてもよい。
また、雰囲気温度が異なると、上昇可能な周波数が異なるため、温度センサからの温度情報に基づいて、動作周波数を可変に制御することもできる。

図４は、本発明の第２実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
第２実施形態に係るレーダ装置１ｂでは、マイコンがブロッケージ判定部をさらに有する点以外、第１実施形態に係るレーダ装置１ａと同一である。
ブロッケージ判定部は、定期的に（例えば５０ｍｓ周期で）ブロッケージ判定を行い、バンパーＢの表面にレーダ波の送受信を妨害するブロッケージが存在するかを判定する。ブロッケージには、着氷または着雪のような減衰型のブロッケージおよびステッカーのような反射型のブロッケージが含まれる。

図５は、本発明の第２実施形態に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１０において、図３のステップＳ０と同様に、マイコンのクロック生成部は、マイコンの制御部およびＦＰＧＡの演算処理部が動作する動作周波数を決定する。
ステップＳ１１において、マイコンのブロッケージ判定部は、バンパーＢの表面にブロッケージが存在するか否かを判定する。
ブロッケージが存在する場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２において、ブロッケージ判定部は、ブロッケージが着氷または着雪のようなレーダ波が減衰される減衰型のブロッケージであるか、または、ステッカーのようなレーダ波が反射される反射型のブロッケージであるかを判定する。
ブロッケージが減衰型のブロッケージである場合、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３〜Ｓ１６は、図３のステップＳ１〜Ｓ４と同一である。
ステップＳ１１において、ブロッケージ判定部が、バンパーＢの表面にブロッケージが存在しないと判定した場合（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１２において、ブロッケージ判定部が、ブロッケージが反射型のブロッケージであると判定した場合にもまた、ステップＳ１６に進む。ブロッケージが例えばステッカーである場合、動作周波数を上昇させても、ステッカーを除去することはできないからである。
第２実施形態では、ブロッケージの有無およびブロッケージの種類を判定することにより、不必要に動作周波数を上昇させることがなく、それゆえ、不必要に消費電力を増加させることがなくなる。

図６は、本発明の第３実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
第３実施形態に係るレーダ装置１ｃでは、ＦＰＧＡに発振部が外付けされている。また、ＦＰＧＡは、マイコンと同様に、クロック入力部およびクロック生成部を有する。
レーダ装置１ｃでは、ＦＰＧＡは、マイコンから周波数を上昇させるべきという指示を受信すると、ＦＰＧＡのクロック生成部が、クロック信号の周波数を上昇させる。すなわち、ＦＰＧＡは、マイコンから内部クロックを受信するのではなく、マイコンからの指示に基づいて、外付けの発振部からのクロック信号の周波数を上昇させる。

図７は、本発明の第４実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
第４実施形態に係るレーダ装置１ｄでは、マイコンが、高速演算機能を実施する演算処理部を有するため、ＦＰＧＡが設けられていない。レーダ装置１ｄでも上述した実施形態と同様に、クロック生成部が上昇させた内部クロック信号を、制御部および演算処理部が動作周波数として用いて動作する。
なお、この実施形態では、ＦＰＧＡが含まれたマイコンを例に説明したが、マイコンが含まれたＦＰＧＡを用いることもできる。

図８は、本発明のレーダ装置をバンパーの内側に取り付けた状態を示す図である。
レーダ装置１は、バンパーＢ側からレドームと、マイコンおよびＦＰＧＡ等の電子部品が配置された基板と、放熱板と、ブラケットと、を備える。ブラケットはナットを介してバンパーＢに接続されている。
電子部品からの熱は、レドーム側からバンパーＢに伝わるとともに、ブラケット側からナットを介してバンパーＢに伝わる。ブラケットおよびナットは金属製であることが多いため、ブラケットおよびナットを介してバンパーＢに伝わる熱も大きい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変形が可能である。
例えば、レーダ装置は、車両の後部のバンパー内だけではなく、車両の前部のバンパー内等、車両の任意の位置に配置することができる。
また、現在のレーダ装置は、２４ＧＨｚ帯を使用しているが、７９ＧＨｚ帯を使用する場合、７９ＧＨｚ帯のレーダ波がバンパーを透過できないため、レーダ装置を露出して配置することがある。この場合、電子部品による発熱により、レーダ装置の表面に生じた着氷または着雪をより効率よく溶かすことができる。
また、上述した実施形態では、制御部および演算処理部の両方が、基本周波数より高い動作周波数で動作するものとして記載したが、クロック生成部は、制御部および演算処理部の動作周波数を個別に決定することができる。すなわち、制御部および演算処理部の一方が基本周波数で動作し、他方が基本周波数より高い動作周波数で動作してもよい。これにより、着氷または着雪の状態や雰囲気温度に応じて、最適な動作条件の設定が容易となる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ レーダ装置

Claims (6)

1. 車両に搭載され、前記車両の周囲の物標を検出するレーダ装置であって、
   前記レーダ装置は、制御部、演算処理部、温度制御部およびクロック生成部を備え、
   前記クロック生成部は、前記制御部および前記演算処理部が動作する動作周波数を決定し、
   前記温度制御部は、温度情報を受信し、受信した前記温度情報と所定温度とを比較し、
   前記温度情報が前記所定温度以下の場合、前記クロック生成部は、動作周波数を基本周波数から上昇させる、
   レーダ装置。
2. 前記クロック生成部は、前記制御部および前記演算処理部の動作周波数を個別に決定する、
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記レーダ装置は、前記レーダ装置の表面または前記レーダ装置が配置されたバンパーの表面にブロッケージが存在するか、および、前記ブロッケージが、減衰型のブロッケージであるか、または、反射型のブロッケージであるかを判定するブロッケージ判定部をさらに備える、
   請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 車両に搭載され、前記車両の周囲の物標を検出するレーダ装置を動作する方法であって、
   前記レーダ装置の制御部および演算処理部が動作する動作周波数を決定するステップと、
   温度情報を受信するステップと、
   受信した温度情報と所定温度とを比較するステップと、
   受信した温度情報が前記所定温度以下の場合、動作周波数を基本周波数から上昇させるステップと、
   を含む、
   方法。
5. 前記制御部および前記演算処理部の動作周波数は、個別に決定される、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記レーダ装置の表面または前記レーダ装置が配置されたバンパーの表面にブロッケージが存在するか否かを判定するステップと、
   前記ブロッケージが存在する場合、前記ブロッケージが減衰型のブロッケージであるか、または、反射型のブロッケージであるかを判定するステップと、
   をさらに含み、
   前記ブロッケージが減衰型のブロッケージである場合、前記受信するステップ、前記比較するステップおよび前記上昇させるステップを行い、
   前記ブロッケージが存在しない場合、および、前記ブロッケージが反射型のブロッケージである場合、動作周波数を前記基本周波数に戻すステップを行う、
   請求項４または５に記載の方法。

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