JP4091084B2 - 電波軸調整装置および電波軸調整方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整装置および電波軸調整方法に関するものである。

車両前面にレーダ装置を取り付け、レーダ装置から周囲に向けて電波を送信し、その送信した電波が測定対象にて反射され、その反射電波を受信することによって測定対象を検出し、車両から測定対象までの距離、相対速度および検出位置（車両の進行方向に対する横方向または縦方向の位置）を算出することが行われる。このようなレーダ装置を搭載した車両は、障害物接近警報システム、車間距離制御システム、渋滞追従システム等に利用されている。

しかしながら、レーダ装置を車両に取り付ける際、電波の中心軸である電波軸と車両の進行方向軸との間にずれ角が発生していると、レーダ装置が測定対象を検出してその横位置(方向)を算出した際に誤差が生じ、隣接車線の車両を先行車両として検出したり、先行車両を隣接車線の車両として検出したりするという問題点があった。

そこで、レーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを一致させるために、従来の車両用障害物検知装置の検知範囲調整機構は、車両と電波反射体とが所定の相対的位置関係となるように車両を停止させ、電波反射体での反射信号に基づく電波反射体の検出位置が、予め基準位置記憶手段が記憶していた基準位置に一致するように検知範囲設定手段の設定を変更することで、電波反射体の検出方向が車両進行方向軸に一致するようにレーダ装置の電波軸を調整している。(例えば、特許文献１参照。)

また、狭い空間でレーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを一致させるために、従来のレーザレーダ光軸調整装置は、車両に取り付けたレーダ装置にレーザポインタ、プリズム１および受光部材を所定位置に装着し、車両前方に配置されたプリズム２に対して所定の位置関係となるように車両を停止させ、レーザポインタからのレーザ光を、プリズム２、プリズム１、プリズム２と順に多重反射させ、プリズム２からの反射光が受光部材の所定位置に入射するようにしてレーダ装置の電波軸を調整している。(例えば、特許文献２参照。)

特開平９−１７８８５６号公報 特開平７−２１８６１８号公報

従来の特許文献１に記載された検知範囲調整機構では、電波反射体は、車両進行方向軸上の車両の前端から前方に５ｍの位置に設置されるものと推定される。このため、電波軸と車両進行方向軸のずれを０．１°以下に調整する場合、横位置０．８ｃｍの分解能で電波反射体を検出しなければならず、調整の精度が悪く、誤差やばらつきが大きくなるという問題点がある。一方、電波反射体の設置位置を車両からできるだけ遠くにすれば、分解能を下げ、調整の精度を向上させることができるが（例えば、１００ｍ地点では、１７ｃｍの分解能でよい）、一般に製造工場などでは、広いスペースを確保することは困難である。
また、従来の上述した検知範囲調整機構では、電波反射体以外の測定対象を検知しないように、障害物検知モードの時よりもレーダビームの出力を低くして検知範囲を調整するようにしているが、一般にレーダ装置は、レーダパワーを低くするような構成になっていない。例えレーダパワーの出力が調整できるようになっているとしても、その装置は大変高価なものとなってしまう。

また、従来の特許文献２に記載されたレーザレーダ光軸調整装置では、狭い空間でレーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを一致させることが出来るものの、レーダ装置に装着するレーザポインタ、プリズム、受光部材（ボード）およびそれらを車両に取り付けるためのブラケットを必要とし、コストが嵩むという問題点がある。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、広いスペースが不要で高精度であるとともに、レーダパワーはそのままで、コストを増加させずにレーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを一致させることができる電波軸調整装置および電波軸調整方法を提供することにある。

この発明は、車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と前記車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整装置であって、前記車両の前方所定位置に配置された電波反射体からの反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体と前記電波反射体の多重反射像までの距離および横または縦位置を検出するレーダ装置と、前記車両と前記レーダ装置との間に設けられ、前記車両に対する前記レーダ装置の取り付け角度を調整する軸調整手段と、前記レーダ装置が検出した前記多重反射像の検出横位置または検出縦位置の値が予め決めた所定の値以下になるまで前記軸調整手段に動作指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は前記動作指令により、前記電波軸と前記進行方向軸とが一致する方向に、前記軸調整手段で前記レーダ装置の取り付け角度を調整するようにしたものである。

更にこの発明は、車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と前記車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整方法であって、前記車両の前方所定位置に配置された電波反射体に向けて前記レーダ装置から電波を放射するステップと、前記電波反射体からの反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体と前記電波反射体の多重反射像までの距離および横位置または縦位置を検出するステップと、前記電波反射体の前記多重反射像の検出横位置または検出縦位置の値が予め決めた所定の値以下になるまで、前記車両に対する前記レーダ装置の取り付け角度を調整するステップとを備えたものである。

この発明の電波軸調整装置および電波軸調整方法によれば、電波が電波反射体とレーダ装置のアンテナ間を多重反射することによって発生する電波反射体の多重反射像を検出することにより、見かけ上、電波反射体の位置が車両から遠くなり、電波反射体の多重反射像の検出位置（横または縦）に基づいて、制御手段が軸調整手段に動作指令を出力してレーダ装置の取り付け角度を調整するので、広いスペースは不要でかつ高精度である。また、レーダパワーを低くする特別な処理を必要とせず、レーザポインタ等も使用しないため、コストを増加させずにレーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とを自動的に一致させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電波軸調整装置を示す構成図(上面視)であり、レーダ装置の電波軸と車両の進行方向軸とが一致した場合を示している。
図１において、電波軸調整装置１は、車両２の前部中央位置に搭載されたレーダ装置３と、車両２とレーダ装置３との間に設けられ、レーダ装置３の電波軸を調整する軸調整機構４（軸調整手段）と、レーダ装置３と軸調整機構４に接続され、軸調整機構４に制御指令を出力する軸調整制御部５（制御手段）とを備えている。

レーダ装置３は、車両２の例えばフロントグリル（図示せず）の中央部に軸調整機構４を介して取り付けられている。また、レーダ装置３は、電波軸を調整するモードにおいては、車両２の前方に設けた電波反射体６に向けて電波を放射し、電波反射体６の多重反射像９の横位置を検出し、その検出結果を軸調整制御部５に出力する。一方、障害物接近あるいは車間距離などを検出するモードにおいては、レーダ装置３は車両２の前方に向けて電波を放射し、放射した電波が走行路の前方に存在する障害物や先行車両等の測定対象にて反射した反射電波を受信することによって測定対象を検出し、測定対象までの距離、相対速度および横位置(方向)を算出する。

軸調整機構４は、車両２とレーダ装置３との間に設けられ、軸調整制御部５からの動作指令に基づいてレーダ装置３の取り付け角度を上下左右に調整するとともに、調整後の位置でレーダ装置３を保持する。

軸調整制御部５は、レーダ装置３から入力された電波反射体６の多重反射像９の検出横位置が所定の値以下になるまで、即ちレーダ装置の電波軸７と車両の進行方向軸８とが一致するまで、レーダ装置３の取り付け角度を調整する動作指令を軸調整機構４に出力する。

電波反射体６は、例えば散乱断面積（ＲＣＳ）１０ｄＢｓｍ程度のコーナーリフレクタで、車両２の進行方向軸８上で、車両２から前方に距離Ｒ（例えば５ｍ）の地点にレーダ装置３と同じ高さで設置される。

ここで、レーダ装置３は、図２に示すように、距離Ｒが比較的近距離でかつ電波反射体６の散乱断面積が比較的大きい場合、電波反射体６で反射した反射電波が、レーダ装置３のアンテナ（図示せず）で反射し、再び電波反射体６で反射した反射電波を受信する多重反射によって発生する電波反射体６の多重反射像９を検出することができる。なお、多重反射像９は、実在しない。

このとき、電波反射体６の検出距離がＲ１、検出横位置（水平方向の位置）がＬ１の場合、多重反射像９の距離Ｒ２は、電波反射体６からの反射電波を受信した電界強度のうち、距離Ｒ１の周波数の２倍の周波数（高調波）から検出する。同様に、多重反射像９の検出横位置Ｌ２は電波反射体６の横位置Ｌ１を検出した測角方式と同じ測角方式で、距離Ｌ１の周波数の２倍の周波数（高調波）から検出する。こうして多重反射像９の距離Ｒ２はＲ１×２、多重反射像９の横位置Ｌ２はＬ１×２となる。また、その次の多重反射像の距離Ｒｎは、３倍の高調波成分、４倍の高調波成分などを検出することによりＲ１×ｎ、横位置Ｌｎは、Ｌ１×ｎ（ｎ＝３、４・・・）となる。

この発明における電波軸調整装置は、レーダ装置２の電波軸７と車両２の進行方向軸８を一致させる方法であり、レーダ装置３の取り付け角度の調整は、見かけ上、電波反射体６の位置が車両から遠くなった電波反射体６の多重反射像９の検出横位置に基づいて、軸調整機構４により自動的に行うものである。

以下、この発明の実施の形態１において、電波軸７を車両２の進行方向軸８に一致させる手順について、図３のフローチャートにより説明する。ここで、図３のフローチャートによる処理の開始に先立って、まず、電波反射体６を進行方向軸８上の車両２から距離Ｒの点、かつ、レーダ装置３と同じ高さに設置する。

図４は、この発明の実施の形態１に係る電波軸調整装置１を示す構成図であり、電波軸７と進行方向軸８とが一致しない場合を示している。
また、図４において、電波軸７が車両２の進行方向軸８に対してＬｓ（＞２ｃｍ）左にずれていたとする。
なお、レーダ装置３は、電波反射体６が電波軸７に対して右側に存在する場合、電波反射体６の横位置を正の値として検出し、左側に存在する場合、電波反射体６の横位置を負の値として検出する。

まず、レーダ装置３は、電波反射体６に向けて送信電波を放射し、電波反射体６からの反射波および電波反射体６とレーダ装置３のアンテナ間を多重反射した反射波を受信する。
次に、レーダ装置３は受信した反射電波の受信電界強度から、電波反射体６の距離Ｒ１、横位置Ｌ１と電波反射体６の多重反射像９の距離Ｒ２、横位置Ｌ２を検出する（ステップＳ１１）。このとき、電波反射体６の検出距離がＲ１の場合、多重反射像９の距離Ｒ２は、Ｒ１×２と等しいことを確認する。つまり、距離Ｒ１×２（Ｒ２）にある距離のものを多重反射像９として検出する。

続いて、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置Ｌ２（Ｌ１×２）を軸調整制御部５に出力し、ステップＳ１３に進む（ステップＳ１２）。
ここで、図４の場合は、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置Ｌｓ（＞２ｃｍ）が軸調整制御部５に出力される。

次に、軸調整制御部５は、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置の絶対値が２ｃｍ以下であるか判定する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３で、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置が２ｃｍ以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図１に示すように、電波軸７と進行方向軸８とが一致しているとして、図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ１３において、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置の絶対値が２ｃｍ以下でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、軸調整制御部５は、検出横位置に基づいて、電波軸７が進行方向軸８に対して左右どちらにずれているかを判断する（ステップＳ１４）。

ここで、図４の場合は、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置の絶対値｜Ｌｓ｜は、２ｃｍより大きいため、ステップＳ１３でＮｏと判定され、ステップＳ１４で電波軸７が進行方向軸８に対して左右どちらにずれているかが判断される。

続いて、軸調整制御部５は、レーダ装置３の取り付け角度を右方向に調整するか否かを判定し（ステップＳ１５）、右方向に調整する（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、レーダ装置３が０．１°だけ右方向を向くように取り付け角度を調整する動作指令を軸調整機構４に出力して（ステップＳ１６）、ステップＳ１１に移行する。

一方、ステップＳ１５で右方向に調整しない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、レーダ装置３が０．１°だけ左方向を向くように取り付け角度を調整する動作指令を軸調整機構４に出力して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に移行する。

ここで、図４の場合は、電波軸７が進行方向軸８に対して左にずれているため、ステップＳ１５でＹｅｓと判定され、軸調整制御部５から、レーダ装置３を０．１°だけ右方向に調整する動作指令が軸調整機構４に出力される。
以下、軸調整制御部５は、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置が２ｃｍ以下になるまで同様の処理が繰り返される。

このようにして、図４の場合は、レーダ装置３が右方向を向くように取り付け角度が所定回数調整され、検出横位置が２ｃｍ以下になると、図１に示すようにレーダ装置３の電波軸７と車両２の進行方向軸８を一致させることができる。
なお、電波軸７が進行方向軸８に対して右にずれている場合であっても、上記実施の形態と同じ方法でレーダ装置３の電波軸７と車両２の進行方向軸８を一致させることができる。

以上の説明で、多重反射像９の横位置を２ｃｍ（０．０２ｍ）以下に調整すると、電波反射体６の設置位置Ｒが５ｍの場合、多重反射像９の距離Ｒ２は１０ｍとなり、電波軸７と車両進行方向軸８のずれは、ｔａｎ^−１（０．０２／１０）＝０．１１°以下に相当する。同様に、電波反射体６の設置位置Ｒが５ｍ、電波反射体の散乱断面積が大きく、高調波成分が多数（電波反射体６の成分、多重反射像９の成分、次の多重反射像の成分）存在する場合、次の多重反射像の距離Ｒ３（Ｒ１×３）は１５ｍとなり、次の多重反射像の横位置を２ｃｍ（０．０２ｍ）以下に調整すると、電波軸７と車両進行方向軸８のずれは、ｔａｎ^−１（０．０２／１５）＝０．０７６°以下に相当する。多重反射像の距離が遠くなればなるほど、横位置を２ｃｍ以下に調整すると、電波軸７と車両進行方向軸８のずれは、更に小さくなる。なお多重反射像９の横位置を２ｃｍ以下に調整するのは一例であって、この横位置検出の距離を更に小さくすれば、更にずれを小さくすることができる。

また、電波反射体６の散乱断面積を大きくすれば、図１の多重反射像９より遠くに別の多重反射像を検出することができ、この多重反射像の検出横位置に基づいて電波軸７を調整することができるので、さらに高精度でレーダ装置３の電波軸７と車両２の進行方向軸８を一致させることができる。

実施の形態２
上記で説明した実施の形態１では、電波反射体６で反射した反射電波が、レーダ装置３のアンテナ（図示せず）で反射し、再び電波反射体６で反射した多重反射によって発生する電波反射体６の多重反射像９を検出していたが、この発明の実施の形態２は、電波の反射体としてレーダ装置３のアンテナを使用する代わりに電波反射体６と同様な第２の電波反射体をレーダ装置３の所定位置に設けたものである。
即ち、第２の電波反射体（図示せず）は、レーダ装置３の前面にアンテナ面の電波送信部と平行して、車両の前方所定位置に配置された電波反射体によって反射された電波を反射できるように設置される。実際は、アンテナの電波送信部を覆って設置してしまうと、電波が送信できなくなるため、アンテナ面の電波送信部から少しずらして設置する。

このようにレーダ装置３の所定位置に一時的に装着が可能なコーナーリフレクタのような第２の電波反射体を装荷することにより、レーダ装置３の前方地点に設けた電波反射体６とレーダ装置３自体に設けた第２の電波反射体とで互いに反射させ、高調波成分の受信電界強度を大きくし、図１の多重反射像９より更に遠くの多重反射像を検出しやすくする。こうした多重反射によって発生する多重反射像の検出横位置に基づいて電波軸７を調整することにより、さらに高精度でレーダ装置３の電波軸７と車両２の進行方向軸８を一致させることができる。なお第２の電波反射体は、電波軸を調整する以外の時、即ちレーダ装置３を車両に搭載して障害物の接近あるいは車間距離などを検出する時は、レーダ装置３から取り外される。
またレーダ装置３は、電波反射体６と第２の電波反射体の反射電波の両方を受信するが、電波反射体６と第２の電波反射体の各々設置した距離から、電波反射体６と第２の電波反射体の区別はできる。

実施の形態３
また、上記実施の形態１では、レーダ装置３は上から見た場合に左右にずれているとして横位置の検出について説明したが、勿論これに限定されず、上下方向（垂直方向）にずれ角が生じている場合、即ち縦位置の検出であっても、同様の方法でレーダ装置３の電波軸７と車両２の進行方向軸８とを一致させることができる。
要するにこの発明は、レーダ装置３が検出した多重反射像の横位置検出または縦位置検出の検出位置に基づいて、軸調整手段を調整することにより電波軸と進行方向軸とが一致するようにする。

実施の形態４
なお、上記実施の形態１では、レーダ装置３の電波軸７は、車両２の進行方向軸８と自動的に一致されるとして説明したが、これに限られるものではない。
例えば、電波反射体６の多重反射像９の検出横位置を表示するようにして、この検出横位置に基づき、人間が軸調整機構４を手動で操作し、レーダ装置３の取り付け角度を上下左右に調整してもよい。このようにすれば軸調整制御部５が省略でき、より安価に構成できる。

この発明の電波軸調整装置は車両に搭載して使用することにより、障害物接近警報システム、車間距離計測システム、渋滞追従システム等に利用される。

この発明の実施の形態１に係る電波軸調整装置を示す構成図であり、電波軸と進行方向軸とが一致した場合を示している。 多重反射像が発生する原理を示す説明図(上面視)である。 この発明の実施の形態１に係る電波軸調整装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電波軸調整装置を示す構成図であり、電波軸と進行方向軸とが一致しない場合を示している。

符号の説明

１：電波軸調整装置 ２：車両
３：レーダ装置 ４：軸調整機構（軸調整手段）
５：軸調整制御部（制御手段） ６：電波反射体
７：電波軸 ８：車両進行方向軸
９：多重反射像

Claims (5)

1. 車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と前記車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整装置であって、前記車両の前方所定位置に配置された電波反射体からの反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体と前記電波反射体の多重反射像までの距離および横位置を検出するレーダ装置と、前記車両と前記レーダ装置との間に設けられ、前記車両に対する前記レーダ装置の取り付け角度を調整する軸調整手段と、前記レーダ装置が検出した前記多重反射像の検出横位置の値が予め決めた所定の値以下になるまで前記軸調整手段に動作指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は前記動作指令により、前記電波軸と前記進行方向軸とが一致する方向に、前記軸調整手段で前記レーダ装置の取り付け角度を調整するようにしたことを特徴とする電波軸調整装置。
2. 車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と前記車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整装置であって、前記車両の前方所定位置に配置された電波反射体からの反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体と前記電波反射体の多重反射像までの距離および縦位置を検出するレーダ装置と、前記車両と前記レーダ装置との間に設けられ、前記車両に対する前記レーダ装置の取り付け角度を調整する軸調整手段と、前記レーダ装置が検出した前記多重反射像の検出縦位置の値が予め決めた所定の値以下になるまで前記軸調整手段に動作指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は前記動作指令により、前記電波軸と前記進行方向軸とが一致する方向に、前記軸調整手段で前記レーダ装置の取り付け角度を調整するようにしたことを特徴とする電波軸調整装置。
3. レーダ装置の所定位置に一時的に装着が可能な第２の電波反射体を設け、前記レーダ装置は車両の前方所定位置に配置された電波反射体と前記第２の電波反射体で互いに反射された反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体の多重反射像を検出し、前記電波反射体の多重反射像までの距離および位置を検出するようにした請求項１または請求項２に記載の電波軸調整装置。
4. 電波反射体としてコーナーリフレクタを使用することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電波軸調整装置。
5. 車両に搭載されたレーダ装置の電波軸と前記車両の進行方向軸とを一致させるための電波軸調整方法であって、
   前記車両の前方所定位置に配置された電波反射体に向けて前記レーダ装置から電波を放射するステップと、
   前記電波反射体からの反射電波の高調波成分の受信電界強度から前記電波反射体と前記電波反射体の多重反射像までの距離および横位置または縦位置を検出するステップと、
   前記電波反射体の前記多重反射像の検出横位置または検出縦位置の値が予め決めた所定の値以下になるまで、前記車両に対する前記レーダ装置の取り付け角度を調整するステップと、
   を備えたことを特徴とする電波軸調整方法。

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