JP2023021725A - アンテナ装置及びレーダ装置 - Google Patents

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Yudai TAKAHASHI
安弘 岡田
Yasuhiro Okada
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Abstract

【課題】アンテナ原理を変更せずに対応帯域幅を広げることができる。【解決手段】本開示のアンテナ装置は、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、前記誘電体基板内に形成され、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、アンテナ装置及びレーダ装置に関する。
車載レーダで使用する周波数として、長距離検知用として76-77GHz帯、短距離検知用として24GHz帯が主に利用されている。短距離検知用の周波数帯は周波数帯域幅が広く距離分解能が高いものの、電力制限があることから、77-81GHz帯への移行が計画されている。この場合、長距離検知用の76-77GHz帯と移行後の短距離検知用の77-81GHz帯とは連続した周波数であり、76-81GHzの5GHz幅をカバーするIC（Integrated Circuit）チップも提供されている。
しかしながら、このようなICチップに対応するアンテナは構造が複雑であり設計の自由度が低い。このため、製造コストが高くなる。
特開２０１１－２２０６９０号公報
Broadband Proximity-Coupled Microstrip Planar Antenna Array for 5G Cellular Applications
本開示は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で広帯域なアンテナ装置及びレーダ装置を提供することを目的とする。
本開示のアンテナ装置は、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、前記誘電体基板内に形成され、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、を備える。
本開示の実施形態に係るアンテナ装置のブロック図。 裏面から見たアンテナ装置の図。 アンテナ装置の一部の層を透過的に示した斜視図。 アンテナ装置の一部を裏面側から示した斜視断面図。 アンテナ装置の表面を拡大して示した斜視図。 図５のアンテナ装置の一部断面図。 アンテナに給電した信号の反射強度を測定した図。 根本給電によるアンテナの放射パターンの図。 中央給電によるアンテナの放射パターンの図。 変形例１に係るアンテナ装置の例を示す図。 変形例２に係るアンテナ装置の例を示す図。 変形例３に係るアンテナ装置の例を示す図。 変形例３に係るアンテナ装置の他の例を示す図。 本開示の実施形態に係るレーダ装置のブロック図。 車両制御システムの構成例を示すブロック図。 センシング領域の例を示す図。
図１は、本開示の実施形態に係るアンテナ装置１０００のブロック図を示す。アンテナ装置１０００は、複数の層を含む誘電体基板（基板）１００と、給電線路（給電線）２００と、給電線路２００から給電された信号を誘電体基板１００の裏面側から表面側に伝送する導波管３００と、導波管３００で伝送された信号に基づき、近接結合でアンテナに給電する給電部４００と、給電部４００から給電された信号に基づき電波を放射するアンテナ５００とを備える。
誘電体基板１００は、複数の層Ｌ１～Ｌ７を含む。層Ｌ７の表面（基板下側の面）は誘電体基板１００の第１面に対応し、層Ｌ１の表面（基板上側の面）は誘電体基板１００の第２面に対応する。層Ｌ１及び層Ｌ７は、例えばフッ素基板又はガラスポリイミド基板等を含む。層Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、例えばガラスエポキシ基板等の高周波材を含む。
層Ｌ１-Ｌ２間に給電部４００が設けられている。給電部４００は、一例として、板状の導電部材である。導電部材は、例えば銅、アルミニウム又は金などの金属である（以下同様）。給電部４００は、後述する導波管３００から供給される信号をアンテナ５００へ近接結合で給電する。
層Ｌ５-Ｌ６間には、導電部材であるグランド板１１０Ｂが、基板面に平行な方向に開口部３３０の間隔だけ開けて、左右に設けられている。層Ｌ２-Ｌ３間には、導電部材であるグランド板１１０Ｃが、基板面に平行な方向に、開口部３４０の間隔で、左右に設けられている。
層Ｌ６-Ｌ７間に、導電部材であるグランド板１１０Ａが設けられている。グランド板１１０Aは、給電線路２００のグランドラインとして機能する。給電線路２００はマイクロストリップラインである。グランドライン（グランド板１１０Ａ）と、左側のグランド板１１０Ｂとが、層Ｌ６を介して、１つ又は複数のビアで接続または結合されていてもよい（後述する図２のビアH1参照）。
層Ｌ３-Ｌ５間を貫通して、左側のグランド板１１０Ｂ、１１０Ｃ間を電気的に接続するビア３２０Ａが設けられている。層Ｌ３-Ｌ５間を貫通して、右側のグランド板１１０Ｂ、１１０Ｃ間を電気的に接続するビア３２０Ｂが設けられている。
ビア３２０Ａ及びビア３２０Ｂによって挟まれた領域の上側の一部は、左側のグランド板１１０Ｃと右側のグランド板１１０Ｃとによって覆われ、残りの一部が開口部３４０となっている。ビア３２０Ａ及びビア３２０Ｂによって挟まれた領域の下側の一部は、左側のグランド板１１０Ｂと右側のグランド板１１０Ｂとによって覆われ、残りの一部が開口部３３０となっている。図１の紙面に横方向において開口部３３０、３４０の位置は異なっているが、同じであっても、一部が重なっていてもよい。ビア３２０Ａと、ビア３２０Ｂと、左側のグランド板１１０Ｃと、右側のグランド板１１０Ｃ、左側のグランド板１１０Ｂと、右側のグランド板１１０Ｂとによって導波管３００（基板内導波管）が構成される。
開口部３３０及び開口部３４０の一方は導波管３００の入力部、他方は導波管３００の出力部に相当する。具体的に、本アンテナ装置が送信に用いられる場合は、開口部３３０が入力部及び開口部３４０が出力部に相当し、受信に用いられる場合は、開口部３４０が入力部及び開口部３３０が出力部に相当する。以下の説明では、主に開口部３３０が導波管３００の入力部、開口部３４０が導波管３００の出力部に対応する場合を想定する。
層Ｌ１の表面にアンテナ５００が設けられている。層Ｌ７の下側の表面（裏面）に給電線路２００の信号ライン２２０が配置されている。信号ライン２２０とグランドライン１１０Ａと、層Ｌ７（誘電体層）とによって給電線路２００が構成される。給電線路２００には高周波信号（本実施形態ではミリ波帯の信号）を供給する電源回路２１０が接続されている。電源回路２１０は、例えば集積回路によって構成される。本実施形態では給電線路２００はマイクロストリップラインであるが、コプレーナラインなど、他のラインも可能である。
給電線路２００は、電源回路２１０から供給されるミリ波帯の信号を伝送する。給電線路２００の端部２２０Tは、開口部３３０に層Ｌ７及び層Ｌ６を介して対向している。給電線路２００を伝送される信号は端部２２０Tから開口部３３０を介して導波管３００に入力される。このように、アンテナ５００が配置された面と反対側の面から給電する裏面給電を行う。
図２は、裏面から見たアンテナ装置１０００の部分拡大図である。信号ライン２２０は、一例として、誘電基板（層L７）の表面で導体箔（銅箔等）をパターン形成することにより構成される。より詳細には、誘電基板（層L1）の表面全体を導体箔２２１（図１において図示せず）で覆い、給電線路２００が形成される領域をパターンニングすることで、信号ライン２２０を形成する。信号ライン２２０及びグランドライン１１０Aのそれぞれの端部は電源回路２１０に接続されている。電源回路２１０と反対側の信号ライン２２０の端部２２０Tは、導波管３００の開口部３３０に、基板の厚み方向において、対向する。グランドライン１１０Aとグランド板１１０B間には、円柱状の導電性の複数のビアH（図１において図示せず）が設けられている。なお、複数のビアHを設けない構成も可能である。
図３及び図４は、導波管３００の詳細を説明する図である。具体的には、図３は、誘電体基板１００の一部の層を透過的に示した斜視図である。図４は、誘電体基板１００の一部を裏面から示した斜視断面図である。なお図４において給電線路２００を電源回路側の一部を省略して示している（信号ライン２２０の一部が切り欠いている）。
導波管３００は、給電線路２００から給電されたミリ波帯の信号（電磁波信号）を、ビア３２０を金属壁として用いて伝搬させ、伝搬した信号を給電部４００に伝送（給電）する。導波管３００は、内部の誘電体により構成される伝搬空間である伝送部（コア）３１０と、伝送部３１０の周囲を囲みかつ導波管の壁として機能する複数のビア３２０とを備える。複数のビア３２０のメッキした金属壁が導波管の壁となる。また導波管３００は、一対のグランド板１１０Bにより構成されるスロットは、伝送部３１０に電磁波を入力する開口部３３０として機能する。一対のグランド板１１０Cにより構成されるスロットが、伝送部３１０から伝搬された信号を給電部４００に供給する開口部３４０として機能する。
給電線路２００の端部２２０Tは、基板面の厚み方向において開口部３３０と対向し、給電されたミリ波帯の信号を、導波管３００の開口部３３０に結合させることで、信号を導波管３００に入力する。導波管３００は、入力されたミリ波の信号が、ビア３２０の金属壁による反射により、伝搬される。出力側の開口部３４０は給電部４００に対向しており、導波管３００は、伝送された信号を、開口部３４０を介して給電部４００に近接結合させる（導波管から信号を出力する）。
このようにして、導波管３００は、給電線路２００から給電されたミリ波帯の信号を給電部４００に給電する。
図５及び図６は、アンテナ５００及びその周辺構造の詳細を説明する図である。図５は、アンテナ装置１０００のL1層の表面を拡大して示した斜視図である。図６は、図５のY軸において切ったアンテナ装置１０００の一部断面図である。
給電部４００は、導波管３００から伝送されたミリ波帯の信号を受け、近接結合により信号アンテナ５００に供給する。アンテナ５００は、アンテナ素子（素子）５１０とアンテナ素子（素子）５２０とを含む。素子５１０はアンテナの第１素子、素子５２０はアンテナの第２素子に対応する。
給電部４００は、誘電体基板１００の層Ｌ１-Ｌ２間に配置されている。給電部４００は、開口部３４０に層L2を介して対向している。また、給電部４００は、層L1を介してアンテナ５００の各素子５１０、５２０の端部５１１、５２１（図６参照）に対向している。この構成により、給電部４００は、導波管３００から受けたミリ波帯の信号を近接結合でアンテナ５００の両素子にそれぞれの端部から供給する。給電部４００が、Y軸方向において、２つの素子５１０、５２０の間の略中央に配置されている。より詳細には、端部５１１と端部５２１との間に、給電部４００が設けられている。基板の厚み方向、すなわち、基板面に垂直な方向（Z方向）において、素子５１０、５２０間の部分と、導波管３００の開口部３４０との間に給電部４００が設けられている。また、基板の厚み方向において、素子５１０と素子５２０の間の部分と、給電線路２００の端部２２０Ｔとの間に、導波管３００が設けられている。
アンテナ５００は、電波を放射するアンテナである。アンテナ５００は、第１素子に対応する素子５１０と、第２素子に対応する素子５２０とを含む。アンテナ５００は、一例として、誘電基板（層L１）の表面に導体箔をパターンニングすることにより形成されている。より詳細には、誘電基板（層L1）の表面全体を導体箔５０１で覆い、アンテナ５００を形成する領域の導体箔をパターンニングすることでアンテナ５００を形成する。アンテナ５００の素子５１０、５２０のぞれぞれは、複数の矩形導体P1（パッチ）を同じ方向に一列に一定間隔で接続したものとして構成される。単独のパッチのアンテナの場合、無指向性となるが、複数の矩形導体P1（パッチ）を一列に並べることで、複数のパッチP1の放射パターンの合成により、所望の方向の指向性（図５の例では、例えばZ方向の指向性）を得ることができる。
各素子５１０，５２０に含まれるパッチP1の間隔は、一例として、使用波長の略１／２波長である。略１／２波長は、１／２波長の場合を含んでもよい。指向性をZ軸正面方向に向ける場合は使用波長を１／２波長とし、指向性をZ軸正面方向から傾ける場合は向ける場合は使用波長を略１／２波長（この場合、１／２波長からずらした値）にしてもよい。パッチP1間は線状の導体により接続されている。またパッチP1の幅（Y軸方向の幅）は他の任意の幅でよい。このとき、パッチP1の幅（Y軸方向の幅）は、大きくすれば放射量が増加し、狭くすれば放射量が減少する。また、図５の例では、アンテナ５００は、先端に近づくにつれてパッチP1の幅を狭くすることで、放射量を絞り、サイドローブが減少させている。また、パッチP1の長さ方向（X軸方向）の長さは、基本的に略１／２波長である。
給電部４００側における素子５１０の端部５１１（図６参照）と、給電部４００側における素子５２０の端部５２１は、互いに対向し、一定の距離だけ離れている。一定の距離は、アンテナ５００の動作周波数の波長λと略同一である。Y軸方向における給電部４００の中心と、素子５１０及び素子５２０間の中心は、Y軸方向において概ね一致する。これにより給電部４００からアンテナ５００の略中央に給電が行われる（中央給電と呼ぶ）。以上の構成により、素子５１０及び素子５２０に給電部４００から位相が略１８０°異なる信号が供給される。なお、端部５１１、５２１はY軸方向において対向しているが、X軸方向に素子５１１，５２１の位置がずれることで、端部５１１、５２１がY軸方向において対向しない構成、又は、端部５１１、５２１のそれぞれの一部が対向する構成も可能である。
図７は、本実施形態に従ってアンテナ５００に近接結合により中央給電した信号の反射強度を計測した例を示す。グラフ７３０が本実施形態に係るアンテナ装置１０００の測定により得られたグラフであり、グラフ７４０が比較例のアンテナ装置の測定により得られたグラフである。比較例のアンテナ装置ではアンテナの１つの端部のみから直接給電（根元給電）を行うアンテナ装置である。
図７のように、比較例のアンテナ装置ではアンテナからの反射が許容範囲である帯域幅（送信可能な帯域幅）は１ＧＨｚである（概ね周波数ｍ１を中心とする１ＧＨｚ）。これに対して、アンテナ装置１０００では、アンテナ５００からの反射が許容範囲である帯域幅（送信可能な帯域幅）が５ＧＨｚである（概ね周波数ｍ１から周波数ｍ３までの５ＧＨｚ）。よって、本実施形態では、比較例のアンテナ装置よりも、帯域を広くすることができる。
図８は、比較例に係るアンテナ装置の放射パターンを示す。図９は、本開示に係るアンテナ装置１０００の放射パターンを示す。図８に示すように、根元給電を行うアンテナ装置では、周波数が変動すると、放射パターンの傾きや崩れ（指向性の崩れ）が発生する。一方、図９に示すように、本開示に係るアンテナ装置１０００では、周波数が変動に拘わらず、放射パターンの傾及び指向性の崩れの少なくとも一方が抑制される。
本実施形態により得られる効果について説明する。
（１）本実施形態によれば、裏面給電を行うことにより、給電時の損失を低減することができる。すなわち、アンテナの配置された表面と同じ面に給電線路を配置して給電を行う比較例のアンテナ装置の場合、表面上の他の部品を避けながら、電源回路からアンテナの給電点まで、給電線路を引き回す必要があり、損失が増大する。また半波長間隔でパッチを配置したアンテナの近傍で配線を引き回すのは、アンテナへの影響を考えても現実的ではない。
本実施形態では基板の裏面に給電線路を配置し、この給電線路から導波管を介して表側のアンテナへ給電する。裏面は、給電線路以外の部品がないもしくは少ないため、伝送長は短い。また導波管のロスも少ない。これにより電源回路からアンテナの給電点までの損失を低減することができる。
（２）本実施形態によれば、基板内導波管を用いた給電を行うことで、反射損を低減できる。本実施形態では基板内導波管構造による給電は、基板の裏面から基板内部に備えた導波管３００を介して、基板の表面に配置されたアンテナ５００に給電を行う方法である。この構造により、ビアを導波管の金属壁と見立てて信号を伝送するため、ビアの製造バラツキの影響を直接的に受けず、また特性インピーダンスも適切に設計できるため反射損が少ない。
より詳細には、基板内導波管以外の方法で裏面給電を行う比較例として、基板の層間で信号を直接伝送するビアを用いる方法がある。この方法ではビア内部で信号を伝送させる。この方法は、ミリ波よりも低い周波数の信号を対象とする場合に用いられる。しかし、ミリ波といった周波数の高い信号では、基板の設計条件上、特性インピーダンスが崩れ、反射損が発生する。また基板設計の条件上、ビア同士が層間で同じ位置で重ならないスタガード方式を採用する必要がある。ビア自体の製造ばらつきの影響を直接受けやすい。
本実施形態ではビアを金属壁として用いた導波管を用いるため、ビア製造のばらつきの影響を直接的に受けにくく、特性インピーダンスを適切に設計できるため反射の損失を少なくすることができる。
（３）本実施形態によれば、アンテナ５００の中央部分に対して近接結合による給電をすることで、広帯域化することができる。すなわちアンテナに給電を行う方法として、比較例では、アンテナの根元から直接給電を行う。根元給電では帯域が狭く、周波数の変動に応じて、放射パターンが傾く。これに対して、本実施形態ではアンテナの中央から近接結合により給電を行う。これにより、帯域を広くすることができるとともに、周波数の変動に応じて放射パターンの傾きを低減できる。
（変形例１）
図１０は、アンテナ装置１０００の本変形例を示すブロック図である。アンテナ装置１０００Ａは、給電部４００を有さない。アンテナ装置１０００Aは、導波管３００の出力側に形成した複数のスリット３４０＿１、３４０＿２により、アンテナ５００に直接、給電する。導波管３００は、素子５１０に給電（近接結合）する開口部（スロット）３４０＿１と、素子５２０に給電する開口部（スロット）３４０＿２とを備える。開口部３４０＿１は、一例として第１開口部に対応し、開口部３４０＿２は、一例として第２開口部に対応する。変形例１によれば、給電部４００が不要であるため、アンテナ装置の構成を簡単にできる。
（変形例２）
図１１は、アンテナ装置１０００の本変形例１０００Bを示すブロック図である。アンテナ５００において、素子５１０、５２０が一体に接続されている。すなわち、互いに対向する素子５１０の端部と素子５２０の端部とが接続している。当該接続部から素子５１０における最初のパッチP1（図２参照）までの距離は動作周波数の１波長（λ）の長さであり、当該接続部から素子５２０における最初のパッチP1までの距離は動作周波数の略１／２波長（λ／２）の長さである。これにより素子５１０の長さは、素子５２０より略動作周波数の略１／２波長だけ長くなっている。変形例２によれば、アンテナ素子が分かれている場合と比較して、素子の数を減らすことができる。
（変形例３）
図１２は、本開示の実施形態に係るアンテナ装置１０００の変形例を示す図である。本変形例のアンテナ装置は２つのアンテナ６００、７００を備えている。２つのアンテナ６００、７００がそれぞれの長さ方向に略平行に、X軸方向に一定の間隔を開けて層L1に配置されている。アンテナ６００は素子６１０、６２０を含む。素子６１０、６２０は、給電部４００を介して、互いに対向している。アンテナ７００は、素子７１０、７２０を含む。素子７１０、７２０は、給電部４００を介して、互いに対向している。給電部４００は、導波管から供給された信号を、アンテナ６００及びアンテナ７００に近接結合により同時に供給する。
図１２の例ではアンテナ数が２であったが、アンテナ数は３以上でもよい。
図１３は、本開示の実施形態に係るアンテナ装置１０００の他の変形例を示す図である。図１２のアンテナ装置に対して、アンテナ８００が追加されて、アンテナ数が３とされている。アンテナ８００は、素子８１０、８２０を含む。このように、アンテナ数は、２以上の任意数でよい。アンテナ数を増やすことで、放射パターンの調整が容易になる。
図１４は、本開示の実施形態に係るアンテナ装置１０００を備えたレーダ装置２０００のブロック図である。レーダ装置２０００は、一例としてミリ波レーダ装置である。
レーダ装置２０００は、送信用のアンテナ装置１０００＿１、受信用のアンテナ装置１０００＿２、及び送受信部９００を備える。送信用及び受信用のアンテナ装置を別々に設けたが、１つのアンテナ装置が送信用と受信用の両方に用いられてもよい。レーダ装置２０００は、一例として、自動車等の移動可能な乗り物、又は移動可能な装置に搭載されることができる。但し、レーダ装置２０００は、例えば固定設置される監視装置など、固定設置される装置又はシステムに設けられてもよい。アンテナ装置１０００＿１又はアンテナ装置１０００＿２は、前述した実施形態又はいずれかの変形例に係るアンテナ装置である。
送受信部９００は、信号の送信処理及び受信処理を行う回路である。送受信部９００は送信用の信号を生成して、アンテナ装置１０００＿１の給電線路から供給する。アンテナ装置１０００＿１では、給電された信号が導波管を介して給電部に伝送され、給電部からアンテナ５００に近接結合により給電される。アンテナ５００は近接結合により給電された信号に基づき、共振により電波を放射する。アンテナ装置１０００＿２では、放射された電波の反射波を受信し、受信した信号を送受信部８００に供給する。送受信部９００は、例えば受信信号に基づき電波が反射された対象の状態又は対象までの距離等を解析する。
［応用例］
以下に、アンテナ装置１０００の応用例について説明する。アンテナ装置１０００は、以下の任意の車載制御システム、装置及び方法等に対しても応用可能である。
＜＜１．車両制御システムの構成例＞＞
図１５は、本技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。上述した実施形態又は変形例に係るアンテナ装置は、例えば通信部２２が無線通信を行う場合のアンテナとして用いることができる。
車両制御システム１１は、車両１に設けられ、車両１の走行支援及び自動運転に関わる処理を行う。
車両制御システム１１は、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ＤＭＳ（Driver Monitoring System）３０、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３１、及び、車両制御部３２を備える。
車両制御ＥＣＵ２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）３０、ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）３１、及び、車両制御部３２は、通信ネットワーク４１を介して相互に通信可能に接続されている。通信ネットワーク４１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、イーサネット（登録商標）といったディジタル双方向通信の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等により構成される。通信ネットワーク４１は、伝送されるデータの種類によって使い分けられてもよい。例えば、車両制御に関するデータに対してＣＡＮが適用され、大容量データに対してイーサネットが適用されるようにしてもよい。なお、車両制御システム１１の各部は、通信ネットワーク４１を介さずに、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ（Near Field Communication））やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった比較的近距離での通信を想定した無線通信を用いて直接的に接続される場合もある。
なお、以下、車両制御システム１１の各部が、通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、通信ネットワーク４１の記載を省略するものとする。例えば、車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２が通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、単に車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２とが通信を行うと記載する。
車両制御ＥＣＵ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）といった各種のプロセッサにより構成される。車両制御ＥＣＵ２１は、車両制御システム１１全体又は一部の機能の制御を行う。
通信部２２は、車内及び車外の様々な機器、他の車両、サーバ、基地局等と通信を行い、各種のデータの送受信を行う。このとき、通信部２２は、複数の通信方式を用いて通信を行うことができる。
通信部２２が実行可能な車外との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）等の無線通信方式により、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク上に存在するサーバ（以下、外部のサーバと呼ぶ）等と通信を行う。通信部２２が通信を行う外部ネットワークは、例えば、インターネット、クラウドネットワーク、又は、事業者固有のネットワーク等である。通信部２２が外部ネットワークに対して行う通信方式は、所定以上の通信速度、且つ、所定以上の距離間でディジタル双方向通信が可能な無線通信方式であれば、特に限定されない。
また例えば、通信部２２は、Ｐ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、自車の近傍に存在する端末と通信を行うことができる。自車の近傍に存在する端末は、例えば、歩行者や自転車等の比較的低速で移動する移動体が装着する端末、店舗等に位置が固定されて設置される端末、又は、ＭＴＣ（Machine Type Communication）端末である。さらに、通信部２２は、Ｖ２Ｘ通信を行うこともできる。Ｖ２Ｘ通信とは、例えば、他の車両との間の車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路側器等との間の路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、家との間（Vehicle to Home）の通信、及び、歩行者が所持する端末等との間の歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信等の、自車と他との通信をいう。
通信部２２は、例えば、車両制御システム１１の動作を制御するソフトウエアを更新するためのプログラムを外部から受信することができる（Over The Air)。通信部２２は、さらに、地図情報、交通情報、車両１の周囲の情報等を外部から受信することができる。また例えば、通信部２２は、車両１に関する情報や、車両１の周囲の情報等を外部に送信することができる。通信部２２が外部に送信する車両１に関する情報としては、例えば、車両１の状態を示すデータ、認識部７３による認識結果等がある。さらに例えば、通信部２２は、ｅコール等の車両緊急通報システムに対応した通信を行う。
例えば、通信部２２は、電波ビーコン、光ビーコン、ＦＭ多重放送等の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標））により送信される電磁波を受信する。
通信部２２が実行可能な車内との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば無線通信を用いて、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣ、ＷＵＳＢ（Wireless USB）といった、無線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の機器と無線通信を行うことができる。これに限らず、通信部２２は、有線通信を用いて車内の各機器と通信を行うこともできる。例えば、通信部２２は、図示しない接続端子に接続されるケーブルを介した有線通信により、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）、ＭＨＬ（Mobile High-definition Link）といった、有線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の各機器と通信を行うことができる。
ここで、車内の機器とは、例えば、車内において通信ネットワーク４１に接続されていない機器を指す。車内の機器としては、例えば、運転者等の搭乗者が所持するモバイル機器やウェアラブル機器、車内に持ち込まれ一時的に設置される情報機器等が想定される。
地図情報蓄積部２３は、外部から取得した地図及び車両１で作成した地図の一方又は両方を蓄積する。例えば、地図情報蓄積部２３は、３次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ等を蓄積する。
高精度地図は、例えば、ダイナミックマップ、ポイントクラウドマップ、ベクターマップ等である。ダイナミックマップは、例えば、動的情報、準動的情報、準静的情報、静的情報の４層からなる地図であり、外部のサーバ等から車両１に提供される。ポイントクラウドマップは、ポイントクラウド（点群データ）により構成される地図である。ベクターマップは、例えば、車線や信号機の位置といった交通情報等をポイントクラウドマップに対応付け、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）やＡＤ（Autonomous Driving）に適合させた地図である。
ポイントクラウドマップ及びベクターマップは、例えば、外部のサーバ等から提供されてもよいし、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３等によるセンシング結果に基づいて、後述するローカルマップとのマッチングを行うための地図として車両１で作成され、地図情報蓄積部２３に蓄積されてもよい。また、外部のサーバ等から高精度地図が提供される場合、通信容量を削減するため、車両１がこれから走行する計画経路に関する、例えば数百メートル四方の地図データが外部のサーバ等から取得される。
位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からＧＮＳＳ信号を受信し、車両１の位置情報を取得する。取得した位置情報は、走行支援・自動運転制御部２９に供給される。なお、位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ信号を用いた方式に限定されず、例えば、ビーコンを用いて位置情報を取得してもよい。
外部認識センサ２５は、車両１の外部の状況の認識に用いられる各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。外部認識センサ２５が備えるセンサの種類や数は任意である。
例えば、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）５３、及び、超音波センサ５４を備える。これに限らず、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４のうち１種類以上のセンサを備える構成でもよい。カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の数は、現実的に車両１に設置可能な数であれば特に限定されない。また、外部認識センサ２５が備えるセンサの種類は、この例に限定されず、外部認識センサ２５は、他の種類のセンサを備えてもよい。外部認識センサ２５が備える各センサのセンシング領域の例は、後述する。
なお、カメラ５１の撮影方式は、特に限定されない。例えば、測距が可能な撮影方式であるＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった各種の撮影方式のカメラを、必要に応じてカメラ５１に適用することができる。これに限らず、カメラ５１は、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。
また、例えば、外部認識センサ２５は、車両１に対する環境を検出するための環境センサを備えることができる。環境センサは、天候、気象、明るさ等の環境を検出するためのセンサであって、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ、照度センサ等の各種センサを含むことができる。
さらに、例えば、外部認識センサ２５は、車両１の周囲の音や音源の位置の検出等に用いられるマイクロフォンを備える。
車内センサ２６は、車内の情報を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車内センサ２６が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
例えば、車内センサ２６は、カメラ、レーダ、着座センサ、ステアリングホイールセンサ、マイクロフォン、生体センサのうち１種類以上のセンサを備えることができる。車内センサ２６が備えるカメラとしては、例えば、ＴｏＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった、測距可能な各種の撮影方式のカメラを用いることができる。これに限らず、車内センサ２６が備えるカメラは、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。車内センサ２６が備える生体センサは、例えば、シートやステアリングホイール等に設けられ、運転者等の搭乗者の各種の生体情報を検出する。
車両センサ２７は、車両１の状態を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車両センサ２７が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
例えば、車両センサ２７は、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、及び、それらを統合した慣性計測装置（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））を備える。例えば、車両センサ２７は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ、ヨーレートセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサを備える。例えば、車両センサ２７は、エンジンやモータの回転数を検出する回転センサ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ、タイヤのスリップ率を検出するスリップ率センサ、及び、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを備える。例えば、車両センサ２７は、バッテリの残量及び温度を検出するバッテリセンサ、並びに、外部からの衝撃を検出する衝撃センサを備える。
記憶部２８は、不揮発性の記憶媒体及び揮発性の記憶媒体のうち少なくとも一方を含み、データやプログラムを記憶する。記憶部２８は、例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)として用いられ、記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）といった磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、及び、光磁気記憶デバイスを適用することができる。記憶部２８は、車両制御システム１１の各部が用いる各種プログラムやデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、ＥＤＲ（Event Data Recorder）やＤＳＳＡＤ（Data Storage System for Automated Driving）を備え、事故等のイベントの前後の車両１の情報や車内センサ２６によって取得された情報を記憶する。
走行支援・自動運転制御部２９は、車両１の走行支援及び自動運転の制御を行う。例えば、走行支援・自動運転制御部２９は、分析部６１、行動計画部６２、及び、動作制御部６３を備える。
分析部６１は、車両１及び周囲の状況の分析処理を行う。分析部６１は、自己位置推定部７１、センサフュージョン部７２、及び、認識部７３を備える。
自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータ、及び、地図情報蓄積部２３に蓄積されている高精度地図に基づいて、車両１の自己位置を推定する。例えば、自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータに基づいてローカルマップを生成し、ローカルマップと高精度地図とのマッチングを行うことにより、車両１の自己位置を推定する。車両１の位置は、例えば、後輪対車軸の中心が基準とされる。
ローカルマップは、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術を用いて作成される３次元の高精度地図、占有格子地図（Occupancy Grid Map）等である。３次元の高精度地図は、例えば、上述したポイントクラウドマップ等である。占有格子地図は、車両１の周囲の３次元又は２次元の空間を所定の大きさのグリッド（格子）に分割し、グリッド単位で物体の占有状態を示す地図である。物体の占有状態は、例えば、物体の有無や存在確率により示される。ローカルマップは、例えば、認識部７３による車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理にも用いられる。
なお、自己位置推定部７１は、位置情報取得部２４により取得される位置情報、及び、車両センサ２７からのセンサデータに基づいて、車両１の自己位置を推定してもよい。
センサフュージョン部７２は、複数の異なる種類のセンサデータ（例えば、カメラ５１から供給される画像データ、及び、レーダ５２から供給されるセンサデータ）を組み合わせて、新たな情報を得るセンサフュージョン処理を行う。異なる種類のセンサデータを組合せる方法としては、統合、融合、連合等がある。
認識部７３は、車両１の外部の状況の検出を行う検出処理、及び、車両１の外部の状況の認識を行う認識処理を実行する。
例えば、認識部７３は、外部認識センサ２５からの情報、自己位置推定部７１からの情報、センサフュージョン部７２からの情報等に基づいて、車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理を行う。
具体的には、例えば、認識部７３は、車両１の周囲の物体の検出処理及び認識処理等を行う。物体の検出処理とは、例えば、物体の有無、大きさ、形、位置、動き等を検出する処理である。物体の認識処理とは、例えば、物体の種類等の属性を認識したり、特定の物体を識別したりする処理である。ただし、検出処理と認識処理とは、必ずしも明確に分かれるものではなく、重複する場合がある。
例えば、認識部７３は、レーダ５２又はＬｉＤＡＲ５３等によるセンサデータに基づくポイントクラウドを点群の塊毎に分類するクラスタリングを行うことにより、車両１の周囲の物体を検出する。これにより、車両１の周囲の物体の有無、大きさ、形状、位置が検出される。
例えば、認識部７３は、クラスタリングにより分類された点群の塊の動きを追従するトラッキングを行うことにより、車両１の周囲の物体の動きを検出する。これにより、車両１の周囲の物体の速度及び進行方向（移動ベクトル）が検出される。
例えば、認識部７３は、カメラ５１から供給される画像データに基づいて、車両、人、自転車、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等を検出又は認識する。また、認識部７３は、セマンティックセグメンテーション等の認識処理を行うことにより、車両１の周囲の物体の種類を認識してもよい。
例えば、認識部７３は、地図情報蓄積部２３に蓄積されている地図、自己位置推定部７１による自己位置の推定結果、及び、認識部７３による車両１の周囲の物体の認識結果に基づいて、車両１の周囲の交通ルールの認識処理を行うことができる。認識部７３は、この処理により、信号機の位置及び状態、交通標識及び道路標示の内容、交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等を認識することができる。
例えば、認識部７３は、車両１の周囲の環境の認識処理を行うことができる。認識部７３が認識対象とする周囲の環境としては、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が想定される。
行動計画部６２は、車両１の行動計画を作成する。例えば、行動計画部６２は、経路計画、経路追従の処理を行うことにより、行動計画を作成する。
なお、経路計画（Global path planning）とは、スタートからゴールまでの大まかな経路を計画する処理である。この経路計画には、軌道計画と言われ、計画した経路において、車両１の運動特性を考慮して、車両１の近傍で安全かつ滑らかに進行することが可能な軌道生成（Local path planning）を行う処理も含まれる。
経路追従とは、経路計画により計画された経路を計画された時間内で安全かつ正確に走行するための動作を計画する処理である。行動計画部６２は、例えば、この経路追従の処理の結果に基づき、車両１の目標速度と目標角速度を計算することができる。
動作制御部６３は、行動計画部６２により作成された行動計画を実現するために、車両１の動作を制御する。
例えば、動作制御部６３は、後述する車両制御部３２に含まれる、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、及び、駆動制御部８３を制御して、軌道計画により計算された軌道を車両１が進行するように、加減速制御及び方向制御を行う。例えば、動作制御部６３は、衝突回避又は衝撃緩和、追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、自車のレーン逸脱警告等のＡＤＡＳの機能実現を目的とした協調制御を行う。例えば、動作制御部６３は、運転者の操作によらずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行う。
ＤＭＳ３０は、車内センサ２６からのセンサデータ、及び、後述するＨＭＩ３１に入力される入力データ等に基づいて、運転者の認証処理、及び、運転者の状態の認識処理等を行う。認識対象となる運転者の状態としては、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向、酩酊度、運転操作、姿勢等が想定される。
なお、ＤＭＳ３０が、運転者以外の搭乗者の認証処理、及び、当該搭乗者の状態の認識処理を行うようにしてもよい。また、例えば、ＤＭＳ３０が、車内センサ２６からのセンサデータに基づいて、車内の状況の認識処理を行うようにしてもよい。認識対象となる車内の状況としては、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が想定される。
ＨＭＩ３１は、各種のデータや指示等の入力と、各種のデータの運転者等への提示を行う。
ＨＭＩ３１によるデータの入力について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、人がデータを入力するための入力デバイスを備える。ＨＭＩ３１は、入力デバイスにより入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム１１の各部に供給する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスとして、例えばタッチパネル、ボタン、スイッチ、及び、レバーといった操作子を備える。これに限らず、ＨＭＩ３１は、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で情報を入力可能な入力デバイスをさらに備えてもよい。さらに、ＨＭＩ３１は、例えば、赤外線又は電波を利用したリモートコントロール装置や、車両制御システム１１の操作に対応したモバイル機器又はウェアラブル機器等の外部接続機器を入力デバイスとして用いてもよい。
ＨＭＩ３１によるデータの提示について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、搭乗者又は車外に対する視覚情報、聴覚情報、及び、触覚情報の生成を行う。また、ＨＭＩ３１は、生成された各情報の出力、出力内容、出力タイミング及び出力方法等を制御する出力制御を行う。ＨＭＩ３１は、視覚情報として、例えば、操作画面、車両１の状態表示、警告表示、車両１の周囲の状況を示すモニタ画像等の画像や光により示される情報を生成及び出力する。また、ＨＭＩ３１は、聴覚情報として、例えば、音声ガイダンス、警告音、警告メッセージ等の音により示される情報を生成及び出力する。さらに、ＨＭＩ３１は、触覚情報として、例えば、力、振動、動き等により搭乗者の触覚に与えられる情報を生成及び出力する。
ＨＭＩ３１が視覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、自身が画像を表示することで視覚情報を提示する表示装置や、画像を投影することで視覚情報を提示するプロジェクタ装置を適用することができる。なお、表示装置は、通常のディスプレイを有する表示装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、ＡＲ（Augmented Reality）機能を備えるウエアラブルデバイスといった、搭乗者の視界内に視覚情報を表示する装置であってもよい。また、ＨＭＩ３１は、車両１に設けられるナビゲーション装置、インストルメントパネル、ＣＭＳ（Camera Monitoring System）、電子ミラー、ランプ等が有する表示デバイスを、視覚情報を出力する出力デバイスとして用いることも可能である。
ＨＭＩ３１が聴覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、オーディオスピーカ、ヘッドホン、イヤホンを適用することができる。
ＨＭＩ３１が触覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、ハプティクス技術を用いたハプティクス素子を適用することができる。ハプティクス素子は、例えば、ステアリングホイール、シートといった、車両１の搭乗者が接触する部分に設けられる。
車両制御部３２は、車両１の各部の制御を行う。車両制御部３２は、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、駆動制御部８３、ボディ系制御部８４、ライト制御部８５、及び、ホーン制御部８６を備える。
ステアリング制御部８１は、車両１のステアリングシステムの状態の検出及び制御等を行う。ステアリングシステムは、例えば、ステアリングホイール等を備えるステアリング機構、電動パワーステアリング等を備える。ステアリング制御部８１は、例えば、ステアリングシステムの制御を行うステアリングＥＣＵ、ステアリングシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ブレーキ制御部８２は、車両１のブレーキシステムの状態の検出及び制御等を行う。ブレーキシステムは、例えば、ブレーキペダル等を含むブレーキ機構、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、回生ブレーキ機構等を備える。ブレーキ制御部８２は、例えば、ブレーキシステムの制御を行うブレーキＥＣＵ、ブレーキシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
駆動制御部８３は、車両１の駆動システムの状態の検出及び制御等を行う。駆動システムは、例えば、アクセルペダル、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構等を備える。駆動制御部８３は、例えば、駆動システムの制御を行う駆動ＥＣＵ、駆動システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ボディ系制御部８４は、車両１のボディ系システムの状態の検出及び制御等を行う。ボディ系システムは、例えば、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウインドウ装置、パワーシート、空調装置、エアバッグ、シートベルト、シフトレバー等を備える。ボディ系制御部８４は、例えば、ボディ系システムの制御を行うボディ系ＥＣＵ、ボディ系システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ライト制御部８５は、車両１の各種のライトの状態の検出及び制御等を行う。制御対象となるライトとしては、例えば、ヘッドライト、バックライト、フォグライト、ターンシグナル、ブレーキライト、プロジェクション、バンパーの表示等が想定される。ライト制御部８５は、ライトの制御を行うライトＥＣＵ、ライトの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ホーン制御部８６は、車両１のカーホーンの状態の検出及び制御等を行う。ホーン制御部８６は、例えば、カーホーンの制御を行うホーンＥＣＵ、カーホーンの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
図１６は、図１５の外部認識センサ２５のカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４等によるセンシング領域の例を示す図である。なお、図１６において、車両１を上面から見た様子が模式的に示され、左端側が車両１の前端（フロント）側であり、右端側が車両１の後端（リア）側となっている。
センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂは、超音波センサ５４のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０１Ｆは、複数の超音波センサ５４によって車両１の前端周辺をカバーしている。センシング領域１０１Ｂは、複数の超音波センサ５４によって車両１の後端周辺をカバーしている。
センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の駐車支援等に用いられる。
センシング領域１０２Ｆ乃至センシング領域１０２Ｂは、短距離又は中距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０２Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０１Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０１Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｌは、車両１の左側面の後方の周辺をカバーしている。センシング領域１０２Ｒは、車両１の右側面の後方の周辺をカバーしている。
センシング領域１０２Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の前方に存在する車両や歩行者等の検出等に用いられる。センシング領域１０２Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の後方の衝突防止機能等に用いられる。センシング領域１０２Ｌ及びセンシング領域１０２Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の側方の死角における物体の検出等に用いられる。
センシング領域１０３Ｆ乃至センシング領域１０３Ｂは、カメラ５１によるセンシング領域の例を示している。センシング領域１０３Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０２Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０２Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｌは、車両１の左側面の周辺をカバーしている。センシング領域１０３Ｒは、車両１の右側面の周辺をカバーしている。
センシング領域１０３Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、信号機や交通標識の認識、車線逸脱防止支援システム、自動ヘッドライト制御システムに用いることができる。センシング領域１０３Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、駐車支援、及び、サラウンドビューシステムに用いることができる。センシング領域１０３Ｌ及びセンシング領域１０３Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、サラウンドビューシステムに用いることができる。
センシング領域１０４は、ＬｉＤＡＲ５３のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０４は、車両１の前方において、センシング領域１０３Ｆより遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０４は、センシング領域１０３Ｆより左右方向の範囲が狭くなっている。
センシング領域１０４におけるセンシング結果は、例えば、周辺車両等の物体検出に用いられる。
センシング領域１０５は、長距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。
センシング領域１０５は、車両１の前方において、センシング領域１０４より遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０５は、センシング領域１０４より左右方向の範囲が狭くなっている。
センシング領域１０５におけるセンシング結果は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、緊急ブレーキ、衝突回避等に用いられる。
なお、外部認識センサ２５が含むカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の各センサのセンシング領域は、図１６以外に各種の構成をとってもよい。具体的には、超音波センサ５４が車両１の側方もセンシングするようにしてもよいし、ＬｉＤＡＲ５３が車両１の後方をセンシングするようにしてもよい。また、各センサの設置位置は、上述した各例に限定されない。また、各センサの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本明細書に記載された本開示の効果は例示に過ぎず、その他の効果があってもよい。
なお、本開示は以下のような構成を取ることもできる。
［項目１］
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、
前記誘電体基板内において、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、
前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、
を備えたアンテナ装置。
［項目２］
前記第１素子の前記端部と、前記第２素子の前記端部とは間隔を開けて対向している
項目１に記載のアンテナ装置。
［項目３］
前記導波管は、前記誘電体基板の厚み方向において、前記給電線路の端部と、前記第１素子の前記端部及び前記第２素子の前記端部間の部分との間に設けられている
項目２に記載のアンテナ装置。
［項目４］
前記導波管から供給される前記信号を受け、前記信号を前記第１素子の前記端部と前記第２素子の前記端部とに供給する給電部
を備えた項目２又は３に記載のアンテナ装置。
［項目５］
前記給電部は、前記誘電体基板の厚み方向において、前記アンテナ側の前記導波管の端部と、前記第１素子及び前記第２素子間の部分との間に設けられた
項目４に記載のアンテナ装置。
［項目６］
前記給電部は、前記アンテナ側の前記導波管の端部から受けた信号を、近接結合により前記第１素子の前記端部と前記第２素子の前記端部とに供給する
項目５に記載のアンテナ装置。
［項目７］
前記第１素子の長さは、前記第２素子の長さと略同一である
項目２～６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目８］
前記アンテナ側の前記導波管の端部は、第１開口部及び第２開口部を有し、
前記第１開口部は前記導波管を伝送される前記信号を前記第１素子の前記端部に供給し、
前記第２開口部は前記導波管を伝送される前記信号を前記第２素子の前記端部に供給する
項目１～７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目９］
前記第１開口部は、近接結合により前記信号を前記第１素子の前記端部に供給し、
前記第２開口部は、近接結合により前記信号を前記第２素子の前記端部に供給する
項目８に記載のアンテナ装置。
［項目１０］
前記第１素子の前記端部と、前記第２素子の前記端部とは一体に接続されている
項目１～９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１１］
前記第１素子及び前記第２素子のうちの一方の長さは、前記第１素子及び前記第２素子のうちの他方より動作周波数の略１／２波長長い
項目１０に記載のアンテナ装置。
［項目１２］
複数の前記アンテナを備えた
項目１に記載のアンテナ装置。
［項目１３］
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、
前記誘電体基板内において、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、
前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、を有するアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を用いて信号を送信又は受信する送受信部と
を備えたレーダ装置。
１０００ アンテナ装置
２０００ レーダ装置
１００ 誘電体基板
１１０A、１１０B、１１０C グランド板
２００ 給電線路
２１０ 電源回路
２２０ 信号ライン
２２０T 端部
３００ 導波管
３１０ 伝送部
３２０A、３２０B ビア
３３０、３４０、３４０＿１、３４０＿２ 開口部（スロット）
４００ 給電部
５００、６００、７００、８００ アンテナ
５１０、５２０、６１０、６２０、７１０、７２０、８１０、８２０ 素子
５１１、５２１ 端部
７３０、７４０ グラフ
９００ 送受信部
１ 車両
１１ 車両システム
２１ 車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
２２ 通信部
２３ 地図情報蓄積部
２４ 位置情報取得部
２５ 外部認識センサ
２６ 車内センサ
２７ 車両センサ
２８ 記憶部
２９ 走行支援・自動運転制御部
３０ ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）
３１ ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）
３２ 車両制御部
４１ 通信ネットワーク
５１ カメラ
５２ レーダ
５３ LiDAR
５４ 超音波センサ
６１ 分析部
６２ 行動計画部
６３ 動作制御部
７１ 自己位置推定部
７２ センサフュージョン部
７３ 認識部
８１ ステアリング制御部
８２ ブレーキ制御部
８３ 駆動制御部
８４ ボディ系制御部
８５ ライト制御部
８６ ホーン制御部

Claims (13)

  1. 誘電体基板と、
    前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、
    前記誘電体基板内において、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、
    前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、
    を備えたアンテナ装置。
  2. 前記第１素子の前記端部と、前記第２素子の前記端部とは間隔を開けて対向している
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記導波管は、前記誘電体基板の厚み方向において、前記給電線路の端部と、前記第１素子の前記端部及び前記第２素子の前記端部間の部分との間に設けられている
    請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記導波管から供給される前記信号を受け、前記信号を前記第１素子の前記端部と前記第２素子の前記端部とに供給する給電部
    を備えた請求項２に記載のアンテナ装置。
  5. 前記給電部は、前記誘電体基板の厚み方向において、前記アンテナ側の前記導波管の端部と、前記第１素子及び前記第２素子間の部分との間に設けられた
    請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 前記給電部は、前記アンテナ側の前記導波管の端部から受けた信号を、近接結合により前記第１素子の前記端部と前記第２素子の前記端部とに供給する
    請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 前記第１素子の長さは、前記第２素子の長さと略同一である
    請求項２に記載のアンテナ装置。
  8. 前記アンテナ側の前記導波管の端部は、第１開口部及び第２開口部を有し、
    前記第１開口部は前記導波管を伝送される前記信号を前記第１素子の前記端部に供給し、
    前記第２開口部は前記導波管を伝送される前記信号を前記第２素子の前記端部に供給する
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  9. 前記第１開口部は、近接結合により前記信号を前記第１素子の前記端部に供給し、
    前記第２開口部は、近接結合により前記信号を前記第２素子の前記端部に供給する
    請求項８に記載のアンテナ装置。
  10. 前記第１素子の前記端部と、前記第２素子の前記端部とは一体に接続されている
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  11. 前記第１素子及び前記第２素子のうちの一方の長さは、前記第１素子及び前記第２素子のうちの他方より動作周波数の略１／２波長長い
    請求項１０に記載のアンテナ装置。
  12. 複数の前記アンテナを備えた
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  13. 誘電体基板と、
    前記誘電体基板の第１面に配置される給電線路と、
    前記誘電体基板内において、前記給電線路から給電される信号を伝送する導波管と、
    前記誘電体基板の第２面に配置され、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第１素子と、前記導波管から供給される前記信号を端部で受ける第２素子とを含むアンテナと、を有するアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置を用いて信号を送信又は受信する送受信部と
    を備えたレーダ装置。
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