JP4321487B2 - 車両用レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、車両に搭載される車両用レーダ装置に係り、特に、レドーム又はレーダカバーへの汚れの付着を適切に判定する機能を備えた車両用レーダ装置に関する。

レーダ装置の分野では、車両に搭載され、先行車などの自車両前方障害物との車間距離や相対速度などを計測する車両用レーダ装置が周知である。

このような車両用レーダ装置において、レーダセンサ表面（レドーム）又はレーダ用前面カバーなどは構造上車両前面に露出させておく必要があるため、風雨や泥水などによる汚れの付着が避けられない。

レドームやレーダカバーはレーダ電波が透過する部品であり、その表面に付着した汚れがある一定の量／面積を超えると、受信電波のレベル低下や不均一をもたらす。このような状況は、車間距離や相対速度の計測精度の悪化や計測不能といった事態を引き起こすおそれがあるため、車両用レーダ装置では必要に応じた汚れの除去が不可欠である。

従来、レドームやレーダカバーに汚れが付着したことを検出し、報知する車両用レーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたレーダ装置は、ビート信号を周波数解析（ＦＦＴ）した結果を用いて、受信電波のＦＦＴノイズレベルが汚れなしの場合より上昇しているときに汚れ有りと判定するものである。
特開平１０−２８２２２９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来装置では、レドームやレーダカバーに付着した汚れを十分正確に検知できない可能性がある。

より具体的に述べると、上記特許文献１に開示された従来装置では、送信アンテナ→汚れによる反射→受信アンテナという反射パスを通った電波のＦＦＴノイズレベルに基づいて汚れの判定を行っているため、例えば、付着した汚れが電波を吸収するタイプの汚れである場合や、アンテナが送信用／受信用に分かれているときに受信アンテナ又はそれに対応するカバー領域のみに汚れが付着している場合には、機能上汚れを検知することは不可能となってしまう。

このように、上記特許文献１に開示された従来装置によれば、汚れを検知できるのが電波を反射するタイプの汚れがレドーム又はレーダカバーに全面的に付着した場合に限られる、という制約が生じる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、レドーム又はレーダカバーへの汚れの付着を適切に判定する機能を備えた車両用レーダ装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両に搭載される車両用レーダ装置であって、所定の角度範囲を電子的又は機械的に走査し、受信レベルの走査角度プロファイル（走査角度変化に対する受信レベル変化）を作成するプロファイル作成手段と、該プロファイル作成手段により作成された受信レベルの走査角度プロファイルのピークの鋭さに基づいて（レドームやレーダカバーへの）汚れ付着の有無を判定する汚れ判定手段とを有する車両用レーダ装置である。

この一態様において、上記汚れ判定手段は、レドームやレーダカバーに汚れが付着し、電波透過が不均一になると、アンテナの電力合成（パターン）が設計値から外れてピークが低くなることに鑑み、上記走査角度プロファイルのピークの鋭さが所定の閾値を下回ったときに汚れが付着していると判定する。

また、この一態様において、上記汚れ判定手段は、例えば、上記走査角度プロファイルのピークから所定量（例えば３ｄＢ）低い受信レベルが検出された２つの走査角度間の角度幅が該走査角度プロファイルのピークの鋭さに反比例することに鑑み、該角度幅が所定の角度幅より広いときに上記走査角度プロファイルのピークが上記所定の閾値を下回ったと判定する。

この一態様によれば、送信アンテナから空中に放射され、物体に当って反射し、そして受信アンテナで受信された電波の受信レベルに基づいて汚れ付着判定を行うことができるため、付着した汚れが電波を吸収するタイプの汚れであっても、部分的な汚れであっても、適切に汚れ判定を行うことができる。

本発明によれば、レドーム又はレーダカバーへの汚れの付着を適切に判定する機能を備えた車両用レーダ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、先行車などの自車両前方障害物との車間距離や相対速度などを計測する車両用レーダ装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１〜４を用いて、本発明の一実施例に係る車両用レーダ装置について説明する。本実施例は、レドームやレーダカバーに汚れが付着し、電波透過が不均一になると、アンテナの電力合成（パターン）が設計値から外れて受信レベルの走査角度プロファイルのピークが低くなることに鑑み、このプロファイルの変化を利用して汚れ判定を行うものである。

図１は、本実施例に係る車両用レーダ装置１００の概略構成図である。車両用レーダ装置１００は、送信アンテナ１０１と、受信アンテナ１０２とを有する。別の実施形態として、これらアンテナは送受信一体型のアンテナであってもよい。

車両用レーダ装置１００は、更に、送信アンテナ１０１及び受信アンテナ１０２が所定の角度範囲を走査できるように送信アンテナ１０１の電波放射方向及び受信アンテナ１０２の電波受信方向を電子的に又は機械的に制御する走査機構１０３を有する。

車両用レーダ装置１００は、更に、送信アンテナから放射する電気信号を発生する発振器１０４と、発振器１０４によって生成された電気信号を送信信号と局部発振信号とに分配する分配器１０５と、受信アンテナによって受信された電気信号と局部発振信号とを混合するミキサ１０６と、受信信号からノイズ成分を除去するフィルタ１０７と、受信アナログ信号をディジタル信号へ変換するアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１０８とを有する。

車両用レーダ装置１００は、更に、走査角度ごとに得られた受信レベルを記録し、走査角度の変化によって受信レベルがどのように変化するのかを示す走査角度プロファイルを作成し、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着したか否かを判定する演算部１０９を有する。演算部１０９は、例えばマイコンである。

車両用レーダ装置１００は、更に、演算部１０９が作成した走査角度プロファイルを記憶する記憶部１１０を有する。記憶部１１０は、例えばメモリなどの任意の記憶媒体である。

車両用レーダ装置１００は、更に、演算部１０９がレドーム又はレーダカバーに汚れが付着していると判定したときに車両用レーダ装置１００を利用する例えばアダプティブクルーズコントロールやプリクラッシュセーフティなどの車載システムに報知する報知部１１１を有する。別の実施形態として、報知部１１１は、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着しており、計測に悪影響が生じ得ることを、例えば、音声情報や文字情報として車両乗員に直接通知するようにしてもよく、或いは、無線通信を利用して車両外部の所定の通信局へ伝達するようにしてもよい。

次いで、このような構成の本実施例に係る車両用レーダ装置１００による汚れ判定処理について図２を用いて説明する。図２は、車両用レーダ装置１００による汚れ判定処理の流れを示すフローチャートである。

まず、走査機構１０３の作動により、送信アンテナ１０１及び受信アンテナ１０２が所定の角度範囲を走査する（Ｓ２０１）。そして、演算部１０９は、走査角度ごとの受信レベルを記録し、走査角度の変化によって受信レベルがどのように変化するかを走査角度プロファイルとしてまとめる（Ｓ２０２）。

演算部１０９によって作成された走査角度プロファイルの例を図３及び４に示す。図３は、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着していない場合の走査角度プロファイルの一例を示しており、図４は、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着している場合の走査角度プロファイルの一例を示している。

次いで、演算部１０９は、作成したプロファイルのピークから３ｄＢ低い受信レベルが検出された走査角度（ピークを挟んで左右両側に存在する）間の角度幅Ｗを算出する（Ｓ２０３）。なお、ここでの３ｄＢという数量は、本実施例において採用された一具体例に過ぎず、本発明の実施に際しては他の様々な任意の数量も実際には採用可能である。

この角度幅Ｗをグラフ上で示すと、例えば図３の場合の角度幅ＷはＷ＝Ｗ_１であり、図４の場合の角度幅ＷはＷ＝Ｗ_２である。

この角度幅Ｗは、走査角度プロファイルのピークの鋭さに反比例する。すなわち、角度幅Ｗが広くなるほど走査角度プロファイルのピークの鋭さが弱まり、角度幅Ｗが狭くなるほどピークが鋭くなる。

次いで、演算部１０９は、この算出された角度幅Ｗを所定の閾値Ｗ_ｔｈと大小比較する（Ｓ２０４）。角度幅Ｗが所定の閾値Ｗ_ｔｈより大きい（Ｗ＞Ｗ_ｔｈ）とき（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、演算部１０９は、走査角度プロファイルのピークの鋭さが所定のレベル（いわばＷ_ｔｈの逆数に相当するレベル）より弱まっており、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着していると判定し、報知部１１１に伝達する（Ｓ２０５）。

図４に示した走査角度プロファイルは、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着している場合の一例であるため、ここではＷ_２＞Ｗ_ｔｈとなり、報知部１１１による報知が実行されることになる。

他方、角度幅Ｗが所定の閾値Ｗ_ｔｈ以下（Ｗ≦Ｗ_ｔｈ）のとき（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、演算部１０９は、走査角度プロファイルのピークの鋭さが所定のレベル（いわばＷ_ｔｈの逆数に相当するレベル）以上であり、レドーム又はレーダカバーに汚れは付着していないと判定し、報知部１１１には何ら伝達を行わない。

図３に示した走査角度プロファイルは、レドーム又はレーダカバーに汚れが付着していない場合の一例であるため、ここではＷ_１＞Ｗ_ｔｈとなり、報知部１１１による報知は実行されないことになる。

このように、本実施例によれば、レドームやレーダカバーに汚れが付着し、電波透過が不均一になると、アンテナの電力合成（パターン）が設計値から外れて受信レベルの走査角度プロファイルのピークが低くなることに鑑み、この走査角度プロファイルのピークの鋭さに基づいて汚れ判定を行うため、レドームに付着した汚れが電波を反射するタイプの汚れであるか吸収するタイプの汚れであるかを問わず、また、部分的な汚れか全面的な汚れかを問わず、あらゆる状態の汚れを幅広く適切に検出することができる。

なお、上記一実施例においては、一例として、走査角度プロファイルのピークの鋭さを（反比例の形で）表す指標として上述のような角度幅Ｗを設定し、この角度幅Ｗに対して判定閾値Ｗ_ｔｈを設けて、ある一定量以上の汚れが付着しているか否かをいわば二値判定するものであったが、本発明はこのような判定手法に限定されるものではない。

例えば、上記の角度幅Ｗに対して複数の異なる判定閾値を段階的に設けて、レドーム又はレーダカバーに付着した汚れの程度を例えば「微」、「小」、「中」、及び「大」といった複数レベルに分類するようにしてもよい。この場合、上記報知部１１１は、システム側に汚れの存在を伝達する際に、汚れの有無だけでなく、上記のような汚れのレベルに応じて、直ちに除去作業が必要な程度の汚れであるか否かといったいわば緊急度合を併せて通知することができるようになる。

本発明は、アダプティブクルーズコントロールやプリクラッシュセーフティなどのシステムにおいて、先行車などの自車両前方障害物との車間距離や相対速度などを計測する車両用レーダ装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

さらに、当業者には明らかなように、本発明は、車両用に限られず、レドーム又はレーダカバーが外界に露出した構造となっており、相対的に移動する物体との相対速度等を計測するためのあらゆるレーダ装置に応用が可能である。

本発明の一実施例に係る車両用レーダ装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る車両用レーダ装置による汚れ判定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係る車両用レーダ装置により作成された走査角度プロファイルの一例を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る車両用レーダ装置により作成された走査角度プロファイルの別の一例を示すグラフである。

符号の説明

１００ 車両用レーダ装置
１０１ 送信アンテナ
１０２ 受信アンテナ
１０３ 走査機構
１０４ 発振器
１０５ 分配器
１０６ ミキサ
１０７ フィルタ
１０８ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１０９ 演算部
１１０ 記憶部
１１１ 報知部

Claims (2)

1. 車両に搭載される車両用レーダ装置であって、
   所定の角度範囲を電子的又は機械的に走査し、受信レベルの走査角度プロファイルを作成するプロファイル作成手段と、
   前記プロファイル作成手段により作成された受信レベルの走査角度プロファイルにおけるピークから所定量低い受信レベルが検出された２つの走査角度間の角度幅に基づいて汚れ付着の有無を判定する汚れ判定手段と、を有することを特徴とする車両用レーダ装置。
2. 請求項１記載の車両用レーダ装置であって、
   前記汚れ判定手段は、前記走査角度プロファイルにおけるピークから所定量低い受信レベルが検出された２つの走査角度間の角度幅が所定の角度幅より広いときに、汚れが付着していると判定する、ことを特徴とする車両用レーダ装置。

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