JP3511329B2 - 車載用レーダ装置 - Google Patents
車載用レーダ装置Info
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Description
を備えた車載用レーダ装置に係り、特に送受信に用いる
アンテナ素子またはアンテナ素子群を切替えてアンテナ
のビーム方向ならびにビーム幅を可変することで、障害
物の方向と距離を探知するようにした車載用レーダ装置
に関する。
アンテナを用い、アンテナ素子の接続・切離しを行なう
ことによってアンテナの総合的なビーム幅を可変するよ
うにした車載用レーダシステムが、特開平2−2871
81号公報で提案されている。
なるフェーズドアレイアンテナを用い、位相器の位相量
を切替えることで、車両の進行方向へフェーズドアレイ
アンテナのビーム方向を切替えるようにした車載用レー
ダシステムが、特開平2−287180号公報で提案さ
れている。
1号公報で提案された車載用レーダシステムは、障害物
までの距離に応じてビーム幅を切替えることで、適当な
ビーム幅の状態で障害物を検出できる。しかしながら、
アンテナのビーム方向を変えることはできないので、障
害物が車両前方の左側にあるのか右側にあるのか等の障
害物の方向を検出することはできない。
た車載用レーダシステムは、アンテナのビーム方向を切
替えることができるので、障害物の方向を検出すること
が可能になるが、ビーム方向を切替えるためには位相器
が必要であり、構成が複雑になる。
大きく、遠距離の障害物からの反射信号のレベルは小さ
いため、受信器には広いダイナミックレンジが要求され
る。また、近距離に電波反射率の大きい大型車両等があ
ると、受信器が過大入力となり検出精度が低下すること
がある。このため、受信器のダイナミックレンジを有効
に活用し、精度の高い検出を行なえるようにすることが
望まれる。
なされたもので、位相器等を用いずに簡易な構成でアン
テナビームの方向を可変し、さらにアンテナビームの幅
を可変することで、遠距離の障害物の方向を精度良く探
知でき、さらに近距離の障害物を確実に探知できるよう
にした車載用レーダ装置を提供することを目的とする。
この発明に係る車載用レーダ装置は、複数のアンテナ素
子からなり隣接するアンテナ素子の指向方向が少しずつ
異なるよう配設されたアンテナ素子群を備え、前記複数
のアンテナ素子の中から送受信に使用する1以上のアン
テナ素子を予め設定した順序で選択切替することで探知
方向ならびに検知距離範囲を切替える制御部を備え、前
記制御部は遠距離探知時には探知方向に隣接する複数の
アンテナ素子を用いてアンテナのビーム幅を狭めた送受
信を行ない、近距離探知時には遠距離探知時よりも少数
のアンテナ素子を用いてアンテナのビーム幅を広げた送
受信を行なうようにしたことを特徴とする。また上記の
構成において、さらに好ましくは、車速検出器を備え、
制御部が、車速検出器から供給される車速情報に基づい
て車両が高速走行状態にあると判断した場合には、遠距
離探知の比率を増すようにしたことを特徴とする。さら
に上記の構成において、好ましくは、制御部は、方向指
示器またはハンドル操作に基づいて進路変更等を含む進
路情報が供給された場合には、進路変更側の方向の探知
比率を増すことを特徴とする。
を用いることで、ビーム幅の狭い送受信が行なえる。ビ
ーム幅を狭めることで、送信電力が一定であっても遠方
まで探知できる。各アンテナ素子は指向方向が少しずつ
異なっているので、送受信に用いるアンテナ素子を切替
えることで、探知方向を可変できる。よって、どの方向
に障害物が存在するか判定できる。
素子数を1個または遠距離探知時よりも少なくするの
で、アンテナのビーム幅は広くなり、所定の方位角度当
りの電力は小さくなる。このため遠距離からの反射波の
レベルはより低くなって検出できなくなるため、検出範
囲は近距離に限定される。ビーム幅は広いので反射物が
小さくても検出漏れとなることが少ない。送受信に用い
るアンテナ素子を切替えて各方向毎に探知することで、
どの方向に障害物が存在するか判定できる。
ので、反射信号のレベルが増加する。近距離探知時はア
ンテナ利得を低下させるので、至近距離に反射係数の大
きな物体である場合でも、受信レベルが過大となる度合
を小さくできる。遠距離探知時には受信レベルが増大す
るようアンテナ利得を増加させ、近距離探知時には受信
レベルが過大とならないようアンテナ利得を減少させる
構成であるから、受信系のダイナミックレンジが一定で
あっても、近距離から遠距離まで効率良く探知できる。
説明する。図1はこの発明に係る車載用レーダ装置のブ
ロック構成図である。車載用レーダ装置1は、複数のア
ンテナ素子2a〜2qを備えたアンテナ素子群2と、ビ
ーム方向・ビーム幅切替手段3と、送受信部4と、制御
部5と、表示部6と、運転制御装置7とを備える。
a〜2qを所定の間隔で車幅方向に配設してなる。各ア
ンテナ素子2a〜2qは、矩形状のアンテナを複数段直
列に接続したパッチアンテナで構成している。
明図である。図2は車両の前側に各アンテナ素子2a〜
2qを配設した例を示したもので、車幅方向の中央に位
置するアンテナ素子2iは車両の前方を指向している。
アンテナ素子2iよりも車両進行方向に対して左側に配
設した各アンテナ素子2a〜2hは、その指向方向を少
しずつ左方向へずらして、アンテナ素子2iよりも車両
進行方向に対して右側に配設した各アンテナ素子2j〜
2qは、その指向方向を少しずつ右方向へずらしてい
る。
図、図4は複数のアンテナ素子に並列給電した場合の合
成ビームパターン図である。1個のアンテナ素子のビー
ムパターンは、図3に示すようにビーム幅が広く、指向
方向のアンテナゲイン(利得)は小さい。隣接する複数
のアンテナ素子(例えば2k〜2lの5個のアンテナ素
子)を同時に使用した場合、それらの合成ビームパター
ンは、図4に示すようにビーム幅が狭く、指向方向のア
ンテナゲインは大きい。
3は、各アンテナ素子2a〜2qに個別に対応したスイ
ッチ3a〜3qと、ビーム制御手段3zとを備える。ビ
ーム制御手段3zは、制御部5から供給される探知方向
・探知距離範囲指令5aに基づいて1または複数のスイ
ッチ3a〜3qを導通状態にする。例えば、図2に示す
方向Iで遠距離まで探知する指令を受けた場合、ビーム
制御手段3zは方向Iを指向するアンテナ素子2iとそ
れに隣接する例えば左右各2個のアンテナ素子2g,2
h,2j,2kの計5個のアンテナ素子を用いて送受信
が可能となるよう、スイッチ3g〜3kを導通状態に制
御する。これによって、図5で符号PIで示すようにビ
ーム幅の狭いビームパターンを形成させ、100メート
ル程度までの遠距離を探知できるようにしている。送受
信に使用するアンテナ素子を切替えることで、ビームパ
ターンの向き、すなわち探知方向を変えることができ
る。
た場合、ビーム制御手段3zは要求された方向に該当す
るアンテナ素子2iとその両隣のアンテナ素子2h,2
jの3個のアンテナ素子を用いて送受信が可能となるよ
う、スイッチ2h〜2jを導通させる。アンテナ素子2
iだけで送受信を行なうようにしてもよい。近距離探知
時は送受信に用いるアンテナ素子数を少なくするので、
図6に示すようにビームパターンpIのビーム幅は広く
なる。この近距離探知モードでは、例えば20メートル
程度の近距離を探知できる。送受信に使用するアンテナ
素子を切替えることで、ビームパターンの向きを変える
ことができる。
CWレーダ方式の構成をとっており、電圧制御型高周波
信号発生回路4aと、電力分配器4bと、サーキュレー
タ4cと、ミキサ(混合器)4dと、掃引手段4eとを
備える。掃引手段4eは、制御部5から供給される掃引
指令5bに基づいて、三角波または鋸歯形状の電圧信号
を出力して、電圧制御型高周波信号発生回路4aから周
波数変調された高周波信号を発生させる。周波数変調さ
れた高周波信号は、電力分配器4b、サーキュレータ4
c、ならびに、導通状態にされたスイッチ3nを介して
アンテナ素子2nへ供給され、電波として放射される。
アンテナ素子2nで受信された反射波は、スイッチ3
n,サーキュレータ4cを介してミキサ4dへ供給され
る。ミキサ4dは、電力分配器4bを介して供給される
送信信号の一部と、サーキュレータ4cを介して供給さ
れる受信信号とを混合し、それらの信号のビート信号4
fを出力する。
5aを出力して送受信に使用するアンテナ素子を指定し
た後、掃引指令5bを出力してFM−CW信号の送受信
を行なわせ、送受信部4から出力されるビート信号4f
の周波数スペクトルを解析する。これを探知方向ならび
にビーム幅を変化させながら繰り返し、各方向毎に障害
物までの距離データを求めるとともに、探知方向との対
応を付けて距離データの記憶・更新を行なう。
障害物の存在や距離を示す画像情報を生成し、これを表
示部6内の画像表示装置6aへ供給して画像表示を行な
う。また、制御部5は、音声合成装置6bを介して障害
物の存在や障害物の方向,距離等の情報を音声で案内さ
せる。
れた車両の周囲状況に基づいて、運転制御装置7を介し
て車両の運転を自動制御したり、安全性を確保するため
にアクセル踏込操作やハンドル操作に反力を与えること
ができる。例えば、先行車までの車間距離が短くなった
場合はブレーキ指令を発生させたり、例えば車両の左前
方に障害物がある場合は左方向へのハンドル操作に対し
て反力を与え、ハンドル操作を重くすることで運転者に
注意を促すようにしてもよい。また、高速道路等でクル
ーズ運転が設定された場合は、先行車間距離のみならず
斜め前方の状況をふまえてスロットル指令を出力し、車
両速度を自動調整することができる。
ならびに探知距離範囲を切替えているが、障害物が探知
された場合はその障害物の方向を頻繁に探知するように
してもよい。また、図示しない車速検出器から供給され
る車速情報に基づいて、高速走行状態にあると判断した
場合は、遠距離探知の比率を増すようにしていもよい。
方向指示器やハンドル操作に基づいて進路変更等を含む
進路情報が供給された場合は、進路変更側の方向の探知
比率を増すようにしてもよい。
置のブロック構成図である。この車載用レーダ装置11
は、各アンテナ素子2a〜2qのそれぞれに対応してサ
ーキュレータ12a〜12qを設けるとともに、各サー
キュレータ12a〜12qの送信電力入力端子と電圧制
御型高周波信号発生回路4aとの間、ならびに、各サー
キュレータ12a〜12qの受信出力端子とミキサ4b
との間にビーム方向・ビーム幅切替手段13を介設した
ものである。ビーム方向・ビーム幅切替手段13は、送
信用電力増幅器14a〜14qと受信信号増幅器15a
〜15qとを各サーキュレータ12a〜12q毎に対応
して設けるとともに、受信信号増幅器15a〜15qの
出力を合成する合成回路16を備える。
許可信号17が与えられている間のみ電力増幅機能が動
作する構成としている。送信用電力増幅器14a〜14
qを用いて個々のアンテナ素子に所定の送信電力が供給
される構成としているので、遠距離探知のために送受信
に使用するアンテナ素子数を増やせばアンテナのビーム
利得が大きくなるとともに、送信する電力も増加するの
で、探知距離を長くできる。また、反射信号のレベルも
大きくなる。近距離探知のために使用するアンテナ素子
数を少なくすると、アンテナのビーム利得が小さくなる
とともに、送信する電力も小さくなり、反射信号のレベ
ルも小さくなるので、近距離しか検出できなくなる。至
近距離に反射係数の大きな物体である場合でも、受信レ
ベルが過大となる度合を小さくできる。このように、遠
距離探知時には受信レベルが増大するようアンテナ利得
ならびに送信電力を増加し、近距離探知時には受信レベ
ルが過大とならないようアンテナ利得ならびに送信電力
を減少させるので、受信系のダイナミックレンジが一定
であっても、近距離から遠距離まで効率良く探知でき
る。
可信号17が与えられている間のみ増幅機能が動作し、
増幅出力を合成回路16へ供給するよう構成している。
なお、この受信信号増幅器15a〜15qは増幅機能を
備えずに信号の通過・遮断を切替えるだけでもよい。
送受信に使用するアンテナ素子を選択する。例えばアン
テナ素子2aのみを使用して送受信する際には、送信用
電力増幅器14aと受信信号増幅器15aとを動作状態
に制御する。アンテナ素子を選択することで探知方向な
らびにビーム幅を設定した後、制御部17は掃引指令5
bを出力してFM変調波を送信させる。なおこの実施例
では、電圧制御型高周波信号発生回路4aから出力され
たFM変調信号をレベル調節器18を介してミキサ4b
へ供給している。減衰量可変型のレベル調節器を用い、
送受信に使用するアンテナ数に応じてミキサ4bへ供給
するFM変調信号のレベルを可変するようにしてもよ
い。
のレーダ装置を例示したが、振幅変調信号を送信し位相
差から距離を求める方式のレーダやパルス式レーダにも
本発明は適用できる。
用レーダ装置は、複数のアンテナ素子からなり隣接する
アンテナ素子の指向方向が少しずつ異なるよう配設され
たアンテナ素子群を備えるとともに、送受信に使用する
アンテナ素子を予め設定した順序で選択切替することで
探知方向ならびに検知距離範囲を切替え、アンテナビー
ムの方向とビーム幅を可変し、遠距離探知時には探知方
向に隣接する複数のアンテナ素子を用いてアンテナのビ
ーム幅の狭めた送受信を探知方向毎に行ない、近距離探
知時には遠距離探知時よりも少数のアンテナ素子を用い
てアンテナのビーム幅を広げた送受信を探知方向毎に行
なうようにしたので、遠距離の障害物の方向を精度良く
探知するとともに、近距離の障害物を確実に探知するこ
とができる。また制御部が、車速検出器から供給される
車速情報に基づいて車両が高速走行状態にあると判断し
た場合には、遠距離探知の比率を増すようにしたため、
高速走行時の遠距離探知の精度を高めることができる。
さらに制御部が、方向指示器またはハンドル操作に基づ
いて進路変更等を含む進路情報が供給された場合には、
進路変更側の方向の探知比率を増すようにしたため、進
路変更側の方向の探知の精度を高めることができる。
ので、反射信号のレベルが増加する。近距離探知時はア
ンテナ利得を低下させるので、至近距離に反射係数の大
きな物体である場合でも、受信レベルが過大となる度合
を小さくできる。遠距離探知時には受信レベルが増大す
るようアンテナ利得を増加させ、近距離探知時には受信
レベルが過大とならないようアンテナ利得を減少させる
構成であるから、受信系のダイナミックレンジが一定で
あっても、近距離から遠距離まで効率良く探知できる。
ずらしておき、送受信に使用する1以上のアンテナ素子
の選択によって、アンテナのビーム方向とビーム幅を可
変する構成であるから、位相器等を用いずにビーム方向
を変化させることができる。よって、レーダ装置の構成
が簡易となる。
成図
ビームパターン図
ク構成図
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のアンテナ素子からなり隣接するア
ンテナ素子の指向方向が少しずつ異なるよう配設された
アンテナ素子群を備え、 前記複数のアンテナ素子の中から送受信に使用する1以
上のアンテナ素子を予め設定した順序で選択切替するこ
とで探知方向ならびに検知距離範囲を切替える制御部を
備え、 前記制御部は 遠距離探知時には探知方向に隣接する複数
のアンテナ素子を用いてアンテナのビーム幅を狭めた送
受信を行ない、近距離探知時には遠距離探知時よりも少
数のアンテナ素子を用いてアンテナのビーム幅を広げた
送受信を行なうようにしたことを特徴とする車載用レー
ダ装置。 - 【請求項2】 車速検出器を備え、前記制御部は、前記
車速検出器からの情報に基づいて車両が高速走行状態に
あると判別した場合、遠距離探知の比率を増すことを特
徴とする請求項1記載の車両用レーダ装置 - 【請求項3】 前記制御部は、方向指示器またはハンド
ル操作に基づいて進路変更等を含む進路情報が供給され
た場合、進路変更側の方向の探知比率を増すことを特徴
とする請求項1または2記載の車両用レーダ装置。
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- 1995-06-09 JP JP14372295A patent/JP3511329B2/ja not_active Expired - Fee Related
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