JP4246051B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ターゲットからの反射波を受信アンテナで受信し、受信した信号からターゲットの角度を測定するレーダ装置に関するものである。

従来から、電波を送信し、その送信した電波がターゲットで反射した反射波を受信することでターゲットを検出するレーダ装置が考えられ、障害物接近警報システム、車間距離制御システム、渋滞追従システムなどに利用されている。このようなシステムに用いられるレーダ装置は、ターゲットとの距離や相対速度に加えて、自車とターゲットとの正確な角度を広角に渡って算出しなければならない。

このような装置として、ターゲットからの反射波を空間的に位置が異なる複数の受信アンテナで受信し、このとき同一ターゲットからの反射波の位相が受信アンテナ間で異なることから、この位相差を算出することでターゲットの角度を算出する位相モノパルスレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２７１４３０号公報

このレーダ装置では、広角な範囲に渡ってターゲットを検知するためには電波の放射幅（ビーム幅）を広げなければならないが、電波の放射幅を広げるとターゲットからの反射波が、送信アンテナ及び受信アンテナが取り付けられた筐体などで反射し、送信アンテナ及び受信アンテナを収納したレドーム内で回折し、この回折波を受信アンテナで受信すると、ターゲットからの反射波の位相がずれ、ターゲットの角度精度が悪化してしまうという問題点があった。

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、ターゲットからの反射波とレドーム内で回折した回折波とを受信アンテナが同時に受信することにより生じる位相ずれの発生で生じるターゲットの角度精度の悪化を防止したレーダ装置を得ること目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、電子部品を収納しているとともに車体に取り付けられる筐体と、この筐体に設けられターゲットに向けて電波を送信する送信アンテナ及びターゲットからの反射波を受信する受信アンテナを有するアンテナユニットと、このアンテナユニットを収納したレドームと、前記車体の進行方向に沿って視たときに、前記レドームの左右両側に設けられているとともに前記車体の一部を構成し、前記ターゲットからの前記反射波のうち前記車体でレドームに向けて反射しようとする反射波を吸収する電波吸収体とを備えたものである。

この発明は、広角な範囲に渡ってターゲットを検知するために電波の放射幅を広げても、ターゲットからの反射波の位相がずれることはなく、ターゲットの角度精度は悪化しない。

以下、この発明の各実施の形態及び各参考例について説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
参考例１．
図１はこの発明の参考例１の位相モノパルスレーダ装置（以下、レーダ装置と略称する）を示す側面図、図２は図１の平面図である。
このレーダ装置は、電子部品を収納した筐体１と、この筐体１に設けられターゲットに向けて電波を送信する送信アンテナ２、及びターゲットからの反射波を受信する第１の受信アンテナ３及び第２の受信アンテナ４を有するアンテナユニットと、このアンテナユニットを収納しアンテナユニットを石はねや雨等から保護する例えば透明なレドーム５と、筐体１の外面にアンテナユニットの周囲を囲って設けられ前記ターゲットからの反射波が筐体１の表面で反射するのを防止する電波吸収体６とを備えている。電波吸収体６は、例えばカーボンを主材料として構成されている。

このレーダ装置では、第１の受信アンテナ３および第２の受信アンテナ４の空間的な位置が異なるので、同一のターゲットからの反射波の位相が、第１の受信アンテナ３と第２の受信アンテナ４との間で異なるが、この位相差を算出することでターゲットの角度を算出している。
即ち、図３に示すように、送信アンテナ２から送信した送信電波７は、ターゲット８で反射する。ターゲット８からの反射波９は、第１の受信アンテナ３及び第２の受信アンテナ４で受信する。このとき、第１の受信アンテナ３及び第２の受信アンテナ４の間隔をｄ[ｍ]、ターゲット８の角度をθ[ｒａｄ]、電波の波長をλ［ｍ］とすると、二つの受信アンテナ３、４における受信信号間の位相差φは、以下の式で表される。

従って、第１の受信アンテナ３と第２の受信アンテナ４とにおける受信信号間の位相差φを算出すると、ターゲット８の角度θ[ｒａｄ]を以下の式で求めることができる。

このようにして、レーダ装置は、第１の受信アンテナ３、第２の受信アンテナ４における受信信号間の位相差φを算出することでターゲット８の角度θ[ｒad]を算出することができる。

このレーダ装置において、電波吸収体６が無いときには、図４に示すように、送信アンテナ２から送信した送信電波７は、ターゲット８で反射する。ターゲット８からの反射波９は、第１の受信アンテナ３及び第２の受信アンテナ４で受信する。このとき、図５に示すように、広角な範囲に渡ってターゲット８を検知するために電波の放射幅を広げているので、ターゲット８からの反射波９が筐体１で反射し、レドーム５内で回折した回折波１０となる。回折波１０の経路長とターゲット８からの反射波９の経路長が異なるため、この回折波１０を第２の受信アンテナ４で受信すると、回折波１０とターゲット８からの直接の反射波９との合成波の位相は、ターゲット８からの直接の反射波９の位相と異なる。 即ち、第２の受信アンテナ４が受信したターゲット８からの反射波９の位相がずれてしまう。ずれた位相をΔφとすると、ターゲット８の角度θ’は以下の式のようになる。

即ち、ターゲット８からの反射波９とレドーム５内で回折した回折波１０を受信アンテナ４で受信することにより位相ずれが発生し、ターゲット８の角度精度が悪化する。

これに対して、このレーダ装置では、図６に示すように、送信アンテナ２から送信した送信電波７は、ターゲット８で反射する。ターゲット８で反射した反射波９は、２つの受信アンテナ３、４で受信する。ここで、広角な範囲に渡ってターゲット８を検知するために電波の放射幅を広げても、ターゲット８からの反射波９のうち筐体１でレドーム５に向けて反射しようとする反射波９を電波吸収体６が吸収する。従って、レドーム５内で回折する回折波を第２の受信アンテナ４が受信するようなことはなく、第２の受信アンテナ４で受信する電波において位相ずれが発生することはなく、ターゲット８の角度精度も悪化しない。

参考例２．
図７はこの発明の参考例２のレーダ装置を示す側面図、図８は図７の平面図である。
この参考例２では、レドーム５の両側で筐体１上に電波吸収体６が設けられている点が参考例１と異なる。

この参考例のレーダ装置によれば、ターゲット８からの反射波９のうち筐体１に対してはレドーム５の両側の領域に向けて反射されるような電波の放射状況の場合には、その電波は電波吸収体６で吸収されるので、参考例１と同様の効果を得ることができる。また、参考例１と比較して電波吸収体６の使用量が縮小され、製造コストが低減される。

参考例３．
図９はこの発明の参考例３のレーダ装置を示す側面図、図１０は図９の平面図である。
この参考例３では、レドーム５の内部の両側部に電波吸収体６が設けられている点が参考例１と異なる。

この参考例によれば、ターゲット８からの反射波９のうち筐体１で反射した後レドーム５の両側部からレドーム５に入射しようとする反射波は電波吸収体６で吸収される。 従って、ターゲット８からの反射波９のうち筐体１で反射してレドーム５の両側部からレドーム５に入射しようとするような電波の放射状況の場合には、その電波は電波吸収体６で吸収されるので、参考例１と同様の効果を得ることができる。また、参考例１と比較して単体の電波吸収体６が不要となり、部品点数が削減される。

参考例４．
図１１はこの発明の参考例４のレーダ装置を示す側面図、図１２は図１１の平面図である。
この参考例では、電子部品を収納する筐体１２が電波を吸収する材料で構成されている点が参考例１と異なる。

この参考例によれば、ターゲット８からの反射波９のうち筐体１２でレドーム５に向けて反射しようとする反射波９を筐体１２自身が吸収するので、参考例１と同様の効果を得ることができるとともに、参考例１と比較して部材点数を削減することができる。

参考例５．
図１３はこの発明の参考例５のレーダ装置を示す側面図、図１４は図１３の平面図である。
この参考例５では、レドーム５の両側および地面側である下部に直方体形状の電波吸収体６を設けた点が参考例１と異なる。

この参考例５によれば、レドーム５の下部にも電波吸収体６を設けたので、電波吸収体６をレドーム５の両側に設けた参考例２および３のレーダ装置の効果に加えてサイドローブによる道路面からの反射波（グランドクラッタ）も低減されるという効果もある。

参考例６．
図１５はこの発明の参考例６のレーダ装置を示す斜視図である。
この参考例のレーダ装置は、アンテナユニットを収納したレドーム５の両側で車体１１に電波吸収体６が取り付けられている。
筐体１とレドーム５がほぼ同じ大きさの場合には、電波吸収体６を筐体１に設けることができない。
しかしながら、この参考例のように、電波吸収体６を車体１１に取り付けることで、ターゲット８からの反射波９のうち車体１１で反射した後レドーム５に入射しようとする反射波を電波吸収体６が吸収するので、参考例１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態１．
図１６はこの発明の実施の形態１のレーダ装置を示す斜視図である。
この実施の形態１のレーダ装置は、筐体１が電波吸収体の材料で構成されたグリル１３に取り付けられている。
筐体１とレドーム５がほぼ同じ大きさの場合には、電波吸収体６を筐体１に設けることができない。
しかしながら、この実施の形態１のように、グリル１３自身が電波吸収体であるので、ターゲット８からの反射波９のうちグリル１３で反射した後レドーム５に入射しようとする反射波をグリル１３が吸収するので、参考例１と同様の効果を得ることができるとともに、参考例６と比較して部材点数を削減することができる。

なお、以上実施の形態及び各参考例では、位相モノパルスレーダ装置について説明したが、勿論この発明は、このものに限定されるものではなく、例えば振幅モノパルスにより角度測定が行われる振幅モノパルスレーダ装置にも適用することができる。
また、レドーム５については、透明である必要性はない。

この発明の参考例１の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 図１の平面図である。 一般的なモノパルスレーダ装置によるターゲットの角度算出方法の説明図である。 従来の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 従来の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 この発明の参考例１の位相モノパルスレーダ装置によるターゲットの角度算出方法の説明図である。 この発明の参考例２の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 図７の平面図である。 この発明の参考例３の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 図９の平面図である。 この発明の参考例４の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 図１１の平面図である。 この発明の参考例５の位相モノパルスレーダ装置を示す側面図である。 図１３の平面図である。 この発明の参考例６の位相モノパルスレーダ装置を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の位相モノパルスレーダ装置を示す斜視図である。

符号の説明

１，１２ 筐体、２ 送信アンテナ、３ 第１の受信アンテナ、４ 第２の受信アンテナ、５ レドーム、６ 電波吸収体、７ 送信電波、８ ターゲット、９ 反射波、１０ 回折波、１１ 車体、１３ グリル。

Claims (4)

1. 電子部品を収納しているとともに車体に取り付けられる筐体と、
   この筐体に設けられターゲットに向けて電波を送信する送信アンテナ及びターゲットからの反射波を受信する受信アンテナを有するアンテナユニットと、
   このアンテナユニットを収納したレドームと、
   前記車体の進行方向に沿って視たときに、前記レドームの左右両側に設けられているとともに前記車体の一部を構成し、前記ターゲットからの前記反射波のうち前記車体でレドームに向けて反射しようとする反射波を吸収する電波吸収体と
   を備えたレーダ装置。
2. 前記電波吸収体は、グリルである請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記レーダ装置は、位相モノパルスにより角度測定を行う位相モノパルスレーダ装置である請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 前記レーダ装置は、振幅モノパルスにより角度測定を行う振幅モノパルスレーダ装置である請求項１または２に記載のレーダ装置。

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