JP5062456B2 - レーダー装置 - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、レーダー装置に関し、より特定的には、車両に搭載され、該車両の周囲に存在する物体の位置を検出するレーダー装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、車両に周囲の物体を検出するレーダー装置が搭載され、先行車や歩行者などを検出することに利用されている。上記のようなレーダー装置として、超音波や電磁波を物体に照射し、当該物体からの反射波を受信して当該物体の位置を検出する方式を採用しているものが多く存在する。
【0003】
例えば、特許文献1には、複数のアンテナで受信した反射波の位相差に基づいて物体の位置を検出する、所謂、位相モノパルス方式を採用したレーダー装置が開示されている。特許文献1に記載のレーダ装置は、複数の素子アンテナが左右方向に配列されたアレーアンテナを有する受信アンテナと、この受信アンテナのアンテナパターンの左右方向の走査を電気的に行うことにより、この受信アンテナで受信した受信信号から左右方向の所定方位範囲内に存在する物体の認識を行う信号処理部と、を備える。また、該レーダ装置において、素子アンテナの少なくとも一部は上下方向にずれて配置され、信号処理部は、上下方向にずれた素子アンテナからの受信信号を用いて物体の上下方向位置をモノパルス方式で検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】
特開平11−287857号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載のレーダ装置では、複数の物体から反射された複数の反射波を受信した場合、物体の位置を正しく検出できないおそれがある。具体的には、複数の物体から各々に生じた反射波は、相互に干渉して合成波を生じる。このような合成波を特許文献1のレーダー装置が受信した場合、当該レーダー装置は、合成波の位相情報に基づいて物体の位置を算出してしまう。このような場合、レーダー装置は、物体から直接反射した干渉前の反射波の位相情報に基づいて物体を検出することができないため、正確な物体の位置を検出することができない場合がある。
[0006]
また、直接物体から反射した反射波と、一旦路面で反射した後に当該物体で反射して生じた反射波とが存在する場合、これら各々異なる経路を経た反射波同士が干渉しあって合成波が生ずる。したがって、このような場合においても、レーダー装置は正確な物体の位置を検出することができない。
[0007]
一般的に、上記のようなレーダー装置を搭載する車両は、当該レーダー装置により検出された物体の位置に基づいて車両の走行を制御するシステムが搭載されている。そして、上記のように物体の位置情報が正確に検出されていない場合、不要な車両制御が実行される等して、運転者が不快に感じる場合がある。
[0008]
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、受信した反射波の種別を判定可能とするレーダー装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
【0009】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、本発明第1の局面は、電磁波を照射し、当該電磁波が物体に反射して成る反射波を受信して当該物体の存在方向を検出するレーダー装置であって、電磁波を照射する電磁波照射手段と、反射波を受信し、当該受信反射波の情報を検出する反射波受信手段と、反射波受信手段に受信された受信反射波の種別が、物体から直接反射して成る単一反射波、または異なる複数の物体からの反射波が相互に干渉して成る合成反射波の何れであるかを、受信反射波の情報に基づいて判定する反射波種別推定手段と、物体の存在方向を前記反射波種別推定手段の判定結果に基づいて算出する方向算出手段とを備える、レーダー装置である。
【0010】
第2の局面は、第1の局面において、方向算出手段は、前記物体の存在方向を算出する方法を前記受信反射波の種別に応じて変更して、前記物体の存在方向を算出することを特徴とする。
【0011】
第3の局面は、第1および第2の局面において、反射波受信手段は、受信反射波の情報として少なくとも当該受信反射波の振幅レベルを各々に検出する第1アンテナと、第1アンテナの受信面を含む平面上の任意の位置に別途配置され、受信反射波の情報として少なくとも当該受信反射波の振幅レベルを検出する第2アンテナとを含み、反射波種別推定手段は、受信反射波の種別が単一反射波、または合成反射波の何れであるかを、第1アンテナおよび第2アンテナで各々に検出した受信反射波の振幅レベルの大小関係に基づいて判定することを特徴とする。
[0012]
第4の局面は、第3の局面において、第2アンテナは、第1アンテナの受信面を含む平面上において第1アンテナから左右方向に予め定められた間隔を隔てて配置されることを特徴とする。
[0013]
第5の局面は、第3の局面において、第2アンテナは、第1アンテナの受信面を含む平面上において第1アンテナより上下方向に予め定められた間隔だけずれた位置に配置されることを特徴とする。
【0014】
第6の局面は、第2および第3の局面において、方向算出手段は、受信反射波の種別が合成反射波であると判別された場合、最尤推定法を用いて物体の存在方向を算出することを特徴とする。
[0015]
第7の局面は、第3の局面において、第1アンテナ、および第2アンテナは、各々、受信反射波の位相を検出し、方向算出手段は、受信反射波の種別が単一反射波であると判別された場合、第1アンテナ、および第2アンテナで各々検出した受信反射波の位相に基づいて位相モノパルス方式によって物体の存在方向を算出することを特徴とする。
[0016]
第8の局面は、第3の局面において、反射波種別推定手段は、第1アンテナおよび第2アンテナで各々に受信した受信反射波の振幅レベルの差分値を計算し、(A)振幅レベルの差分値が予め定められた差分値閾値以上である場合、受信反射波が合成反射波であると判定し、(B)振幅レベルの差分値が差分値閾値未満である場合、受信反射波が単一反射波であると判定することを特徴とする。
【0017】
第9の局面は、第8の局面において、第1アンテナによって検出した受信反射波の情報に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部と、物体までの距離に応じて振幅レベル閾値算出する振幅レベル閾値算出手段とをさらに備え、反射波種別推定手段は、(C)振幅レベルの差分値が差分値閾値未満であり、且つ第1アンテナが検出した受信反射波の振幅レベルが振幅レベル閾値未満である場合、受信反射波が単一反射波であると判定し、(D)振幅レベルの差分値が差分値閾値未満であり、且つ第1アンテナが検出した受信反射波の振幅レベルが振幅レベル閾値以上である場合、受信反射波が合成反射波であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
第1の局面によれば、アンテナで受信した受信反射波の種別を推定することができる。具体的には、電磁波を送受信して物体を検出するレーダー装置において、受信反射波が物体から直接反射して成る単一反射波、または伝搬経路の異なる複数の反射波が互いに干渉して成る合成反射波の何れであるかを推定することができる。したがって、受信反射波の種別に応じて、物体の位置の算出方法を変更したり、レーダー装置から出力するデータを変更したりすることができる。
【0019】
第2の局面によれば、アンテナで受信した受信反射波の種別を推定し、受信反射波の種別に応じて物体の存在方向を算出する方法を変更できるため、正確且つ効率良く物体の存在方向を算出することができる。
【0020】
第3の局面によれば、簡単な構成で受信反射波の種別を推定することができる。
【0021】
第4の局面によれば、各アンテナにおいて受信した受信反射波が単一反射波であるか、またはレーダー装置から見て左右方向に各々異なる経路を伝搬して到来した合成反射波の何れであるかを正確に推定することができる。
【0022】
第5の局面によれば、各アンテナにおいて受信した受信反射波が単一反射波であるか、またはレーダー装置から見て上下方向に各々異なる経路を伝搬して到来した合成反射波の何れであるかを正確に推定することができる。
【0023】
第6の局面によれば、受信反射波が合成反射波である場合に、当該合成反射波を成す複数の反射波各々の到来方向を算出し、各反射波を生じた物体の存在方向を正確に算出することができる。
【0024】
第7の局面によれば、受信した反射波が単一反射波であった場合、位相モノパルス方式を用いて物体の存在方向を算出することによって、最尤推定法を用いて算出する場合に比べて容易且つ少ない処理量で物体の存在方向を算出することができる。
【0025】
第8の局面によれば、閾値を用いた簡単な処理で受信反射波の種別を推定することができる。
【0026】
第9の局面によれば、複数の物体から各々反射波が生じており、一方の物体からの反射波が他方の物体の反射波に比べ極端に強い状況、つまり各アンテナで受信される反射波が合成反射波であるにも拘わらず、単一反射波と推定され易い状況においては、当該反射波は合成反射波であると推定することができる。したがって、比較的電磁波を反射し難い人間の傍に、比較的電磁波を反射し易いトレーラー車などが存在している場合など、当該人間の存在を見落とすことなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】レーダー装置1の構成を示すブロック図の一例
【図2】受信アンテナの配列の一例を示す配置図
【図3】マイクロコンピュータ30が実行する処理を示すフローチャートの一例
【図4】反射波の到来方向を示す角度φおよび角度θの定義を示す図
【図5】受信アンテナ25を省略した場合の各受信アンテナの配列の一例を示す配置図
【図6】受信アンテナ23および受信アンテナ25を省略した場合の各受信アンテナの配列の一例を示す配置図
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態に係るレーダー装置1について説明する。なお、以下ではレーダー装置1が車両に搭載され、当該車両周囲の物体を検出するために用いられる例について説明する。
【0029】
先ず、図1を参照して、レーダー装置1の構成について説明する。なお、図1はレーダー装置1の構成を示すブロック図の一例である。図1に示すように、レーダー装置1は、照射アンテナ10、アレーアンテナ20、マイクロコンピュータ30を備える。
【0030】
照射アンテナ10は、電磁波を車両の周囲へ照射するアンテナ装置である。照射アンテナ10は、所定の周期で電磁波を車両の周囲へ照射する。照射アンテナ10が照射する電磁波は、例えばミリ波長帯の電磁波などである。以下では、照射アンテナ10が波長λの電磁波を照射する例について説明する。
【0031】
アレーアンテナ20は、照射アンテナ10が照射した電磁波を受信するアンテナ装置である。アレーアンテナ20は、複数の受信アンテナ21〜25を備える。受信アンテナ21〜25は、各々に受信した反射波の情報を検出するアンテナ素子である。受信アンテナ21〜25は、反射波の振幅、位相、および周波数を各々検出する。そして、受信アンテナ21〜25は、検出した振幅、位相、周波数を示すデータをマイクロコンピュータ30へ各々送信する。なお、以下では各受信アンテナに実際に受信された反射波を受信反射波と呼称する。
【0032】
マイクロコンピュータ30は、メモリ等の記憶装置およびインターフェース回路を備えた情報処理装置である。マイクロコンピュータ30は、受信反射波の種別が物体から直接反射して成る単一反射波、または異なる複数の物体からの反射波が相互に干渉して成る合成反射波の何れであるかを各受信アンテナから入力される受信反射波の情報に基づいて推定する。そして、マイクロコンピュータ30は、反射波の到来方向、すなわち物体の存在方向を受信反射波の種別に応じた算出方法で算出する。マイクロコンピュータ30は、例えば、車両のECUなどの他の機器と接続され、検出した物体の存在方向を示すデータを当該機器へ出力する。なお、マイクロコンピュータ30の詳細な処理については後述する。
【0033】
図2は、受信アンテナの配列の一例を示す配置図である。以下、XYZ座標系において配置された受信アンテナ21〜25の位置関係について図2を参照して説明する。なお、図2においてXY平面は水平面を表し、Z軸は鉛直方向を表す。図2において、受信アンテナ21〜25はYZ平面上に各々の受信面が位置するように配置される。すなわち、受信アンテナ21〜25のX座標は同一である。そして、受信アンテナ21〜25は各々、Y軸方向に沿って受信アンテナ21、受信アンテナ22、受信アンテナ23、受信アンテナ24、および受信アンテナ25の順にΔyの間隔を隔てて配置される。また、受信アンテナ22および受信アンテナ23は任意の同一Z座標の位置に配置される。ここで、受信アンテナ21および受信アンテナ24は、受信アンテナ22および受信アンテナ23よりもZ軸方向へΔzだけ大きな(上側の)座標位置に配置される。また、受信アンテナ25は、受信アンテナ21および受信アンテナ24よりもZ軸方向へΔzだけ大きな(上側の)座標位置に配置される。なお、ΔyおよびΔzは照射アンテナ10から送信される電磁波の波長の1/2以下とすることが好ましい。
【0034】
上記のように各受信アンテナが配置されているため、当該各受信アンテナで検出される受信反射波の振幅レベルの大きさを比較することによって、受信反射波が合成反射波または単一反射波の何れであるかを推定することができる。以下、その原理について説明する。
【0035】
例えば、受信反射波Cが各々位相の異なるA波とB波との合成反射波である場合を想定する。A波とB波は互いに位相が異なる箇所で振幅レベルを強め又は弱め合う。そこで、上記のように予め複数の受信アンテナを各々異なる位置に配置しておけば、受信アンテナ毎に受信反射波を異なる位相で受信することになり、受信反射波が合成反射波であれば各受信アンテナで検出される振幅レベルに差が生じる。一方、反射波が単一反射波である場合には、受信アンテナの位置に依らず一定の振幅レベルで前記反射波は受信される。したがって、上記図2のように各受信アンテナを配置すれば、各受信アンテナで検出した受信反射波の振幅レベルの差が比較的大きい場合は、受信反射波が合成反射波であると推定し、各受信アンテナで検出した受信反射波の振幅レベルの差が比較的小さい場合は、受信反射波が単一反射波であると推定することができるのである。
【0036】
次いで、図3を参照して、マイクロコンピュータ30が実行する処理について説明する。図3は、マイクロコンピュータ30が実行する処理を示すフローチャートの一例である。マイクロコンピュータ30は、例えば、レーダー装置1を搭載する車両のイグニッションスイッチがオンに設定された場合に、図3に示す処理を実行する。マイクロコンピュータ30は、図3に示す処理を開始すると、先ずステップS1の処理を実行する。
【0037】
ステップS1において、マイクロコンピュータ30は、各受信アンテナで検出した振幅レベルを取得する。以下では、受信アンテナ21が検出した振幅レベルをL1、受信アンテナ22が検出した振幅レベルをL2、受信アンテナ23が検出した振幅レベルをL3、受信アンテナ24が検出した振幅レベルをL4、受信アンテナ25が検出した振幅レベルをL5として表す。マイクロコンピュータ30は、ステップS1の処理を完了すると、処理をステップS2へ進める。
【0038】
ステップS2において、マイクロコンピュータ30は、各アンテナの振幅レベルの差分値を算出する。具体的には、先ず、マイクロコンピュータ30は、Z座標が同一で、且つY座標が異なる位置に配置された任意の2つの受信アンテナ各々が検出した振幅レベルの差分値ΔLHを算出する。例えば、マイクロコンピュータ30は、受信アンテナ22で検出した振幅レベルL2、および受信アンテナ23で検出した振幅レベルL3の差分値をΔLHとして下式(1)に基づいて算出する。
【0039】
【数1】
【0040】
次いで、マイクロコンピュータ30は、Z座標が異なる位置に配置された任意の2つの受信アンテナ各々が検出した振幅レベルの差分値ΔLVを算出する。例えば、マイクロコンピュータ30は、受信アンテナ21で検出した振幅レベルL21、および受信アンテナ22で検出した振幅レベルL2の差分値をΔLVとして下式(2)に基づいて算出する。
【0041】
【数2】
【0042】
なお、マイクロコンピュータ30は、ステップS2においてΔLHおよびΔLVを算出する処理を任意の順序で実行して良い。マイクロコンピュータ30は、ステップS2の処理を完了すると、処理をステップS3へ進める。
【0043】
ステップS3において、マイクロコンピュータ30は、左右の受信アンテナ間で振幅レベルの差が比較的大きいか否か判定する。具体的には、ΔLHの値が差分値閾値ΔLth以上であるか否か判定する。差分値閾値ΔLthは、受信反射波の種別を判別するための第1の閾値である。差分値閾値ΔLthは、予め記憶装置に記憶された定数である。マイクロコンピュータ30は、ΔLHの値がΔLth以上である場合、左右のアンテナ間で振幅レベルの差が大きいと判定し、処理をステップS8へ進める。一方、マイクロコンピュータ30は、ΔLHの値がΔLth未満である場合、左右のアンテナ間で振幅レベルの差は小さいと判定し、処理をステップS4へ進める。
【0044】
上記ステップS3の処理によれば、受信反射波が、左右方向(XY平面成分)において異なる伝搬経路で到来した複数の反射波から成る合成反射波(以下、水平合成波と呼称する)であるか否かを推定することができる。具体的には、マイクロコンピュータ30は、左右のアンテナ間で振幅レベルの差が大きいと判定した場合、受信反射波が水平合成波であると推定できる。一方、マイクロコンピュータ30は、左右のアンテナ間で振幅レベルの差が小さいと判定した場合、受信反射波が単一反射波、または、伝搬方向が少なくとも左右方向(XY平面成分)においては同じである複数の反射波から成る合成反射波の何れかであると推定できる。なお、伝搬方向が左右方向(XY平面成分)においては同じである複数の反射波から成る合成反射波は、すなわち上下方向(XZ平面成分)において異なる伝搬経路で到来した複数の反射波から成る合成反射波(以下、鉛直合成波と呼称する)であると考えられる。
【0045】
ステップS4において、マイクロコンピュータ30は、上下の受信アンテナ間で振幅レベルの差が比較的大きいか否か判定する。具体的には、ΔLVの値が差分値閾値ΔLth以上であるか否か判定する。マイクロコンピュータ30は、ΔLVの値がΔLth以上である場合、上下のアンテナ間で振幅レベルの差が大きいと判定し、処理をステップS8へ進める。一方、マイクロコンピュータ30は、ΔLVの値がΔLth未満である場合、上下の受信アンテナ間で振幅レベルの差は小さいと判定し、処理をステップS5へ進める。
【0046】
上記ステップS4の処理によれば、受信反射波が鉛直合成波であるか否かを推定することができる。具体的には、マイクロコンピュータ30は、上下の受信アンテナ間で振幅レベルの差が大きいと判定した場合、受信反射波が鉛直合成波であると推定できる。一方、マイクロコンピュータ30は、上下の受信アンテナ間で振幅レベルの差が小さいと判定した場合、受信反射波が水平合成波にも鉛直合成波にも該当しないため、単一反射波であると推定できる。
【0047】
このように、上記ステップS1からステップS4の処理によれば、各受信アンテナで検出した振幅レベルの大きさを比較することによって、受信反射波の種別を推定することができる。
【0048】
ステップS5において、マイクロコンピュータ30は、対象物距離Dを算出する。対象物距離Dは、受信反射波を生じた物体までの距離を示す値である。なお、対象物距離Dの算出方法は従来周知の手法を用いて良い。例えば、マイクロコンピュータ30は、任意の受信アンテナで検出された受信反射波の周波数と、照射アンテナ10が照射した電磁波との周波数の変化量に基づいて対象物距離Dを算出する。典型的には、マイクロコンピュータ30は、FM−CW方式を用いて物体までの距離を算出する。マイクロコンピュータ30は、ステップS5の処理を完了すると、処理をステップS6へ進める。
【0049】
ステップS6において、マイクロコンピュータ30は、振幅レベル閾値LDを算出する。振幅レベル閾値LDは、受信反射波の種別を判別するための第2の閾値である。振幅レベル閾値LDは、対象物距離Dの値に応じて変動する変数である。
【0050】
より具体的には、振幅レベル閾値LDは、レーダー装置1から対象物距離Dだけ離れた位置に存在する人物からの反射波を各受信アンテナが受信した場合に検出されると想定される受信反射波の振幅レベルの値に応じて定められる変数値とすると良い。例えば、マイクロコンピュータ30は、対象物距離Dの値と、振幅レベル閾値LDとの対応関係を示すデータテーブルを予め記憶する。そして、ステップS5において算出した対象物距離Dの値に応じた振幅レベル閾値LDの値をデータテーブルから読み出す。ここで、データテーブル中において各対象物距離Dの値に対応する振幅レベル閾値LDの値は、実験等により予め定めると良い。すなわち、実際にレーダー装置1から所定距離に人物を立たせ、受信反射波の強度を測定して対象物距離Dに応じた振幅レベル閾値LDの値をデータテーブルにおいて設定すると良い。この際、実際に検出された受信反射波の振幅レベルの値に予め定められた定数を加算した値を振幅レベル閾値LDとしても構わない。なお、一般的に、振幅レベルは伝搬距離が長い程減衰するため、対象物距離Dが大きいほど振幅レベル閾値LDの値は小さくなる。
【0051】
なお、上記振幅レベル閾値LDの算出方法は一例であり、マイクロコンピュータ30は従来周知の技術を用いて振幅レベル閾値LDを算出して構わない。マイクロコンピュータ30は、ステップS6の処理を完了すると、処理をステップS7へ進める。
【0052】
ステップS7において、マイクロコンピュータ30は、振幅レベルL1が振幅レベル閾値LD以下であるか否か判定する。マイクロコンピュータ30は、振幅レベルL1が振幅レベル閾値LD以下であると判定した場合、処理をステップS9へ進める。一方、マイクロコンピュータ30は、振幅レベルL1が振幅レベル閾値LDより大きいと判定した場合、処理をステップS8へ進める。
【0053】
上記ステップS5からステップS7の処理によれば、マイクロコンピュータ30は、各受信アンテナで検出された振幅レベルの差が小さな場合であっても、人物を検出し損ない易い状況であれば、受信反射波が合成反射波であると推定することができる。
【0054】
例えば、相対的に電磁波を反射し難い人物の傍に、相対的に電磁波を反射し易いトレーラー車などが存在している状況を想定する。このような場合、人物からの反射波がトレーラー車からの反射波に干渉して合成反射波となったとしても、振幅レベルへの影響が少なくなる。そのため、各受信アンテナにおいて合成反射波を受信しているにも拘わらず、各受信アンテナで検出された振幅レベルの差分値が小さくなってしまう可能性がある。上記ステップS5からステップS7の処理によれば、このような状況では受信反射波が合成反射波であると推定し、複数の物体からの反射波を想定するため、人物の存在を見落とすことを防ぐことができるのである。
【0055】
ステップS8において、マイクロコンピュータ30は、最尤推定法を用いて受信反射波の到来方向を算出する。最尤推定法を用いて複数の反射波の到来方向を算出する方法は従来周知の技術であるが、以下に一例を示す。
【0056】
先ず、マイクロコンピュータ30は、予め記憶装置に記憶した各受信アンテナで受信される受信反射波の理論式を読み出し、当該理論式中のパラメータとして取り得る値を順次代入する。
【0057】
受信反射波として2つの反射波W1および反射波W2の合成反射波が到来しているものと仮定した場合、各受信アンテナにおける受信反射波の理論式は下式(3)〜(7)のように表すことができる。なお、式(3)に示すE1は受信アンテナ21において受信される受信反射波の信号を示す。また、式(4)に示すE2は受信アンテナ22において受信される受信反射波の信号を示す。また、式(5)に示すE3は受信アンテナ23において受信される受信反射波の信号を示す。また、式(6)に示すE4は受信アンテナ24において受信される受信反射波の信号を示す。また、式(7)に示すE5は受信アンテナ25において受信される受信反射波の信号を示す。
【0058】
【数3】
【0059】
【数4】
【0060】
【数5】
【0061】
【数6】
【0062】
【数7】
【0063】
なお、上式(3)〜(7)において、Aは各反射波の振幅、φおよびθは各反射波の到来方向を示すパラメータである。上式では、反射波W1のパラメータには添え字として1を付し、反射波W2のパラメータには添え字として2を付して、各反射波とパラメータとの対応関係を示す。
【0064】
以下、角度φおよび角度θの定義について図4を参照して説明する。図4は、反射波の到来方向を示す角度φおよび角度θの定義を示す図である。図4に示す座標系は、上述図2と同様の座標系である。図4において反射波の到来方向を示すベクトルをベクトルRで示す。角度φは、ベクトルRとXZ平面とが成す角度である。角度θは、ベクトルRとXY平面とが成す角度である。
【0065】
マイクロコンピュータ30は、上述の理論式中の各パラメータに、当該パラメータ取り得る値を順次代入した算出値と、各受信アンテナで受信した実際の信号値と比較する。そして、マイクロコンピュータ30は、算出値と実際の信号値との差が最も小さくなる角度θおよび角度φの組み合わせを、当該反射波の到来方向として算出する。上記の通り角度φおよび角度θを算出すると、マイクロコンピュータ30は、角度φおよび角度θを示すデータを車両のECUなどの他の機器へ出力する。マイクロコンピュータ30は、ステップS8の処理を完了すると、処理をステップS10へ進める。
【0066】
上述ステップS8の処理によれば、マイクロコンピュータ30は、受信反射波が合成反射波であると推定した場合、最尤推定法を用いて反射波の到来方向を算出する。したがって、マイクロコンピュータ30は、合成反射波を成す複数の反射波各々の到来方向を算出し、各反射波を生じた物体の存在方向を正確に算出することができる。
【0067】
ステップS9において、マイクロコンピュータ30は、位相モノパルス法で反射波の到来方向を算出する。位相モノパルス方式を用いて単一反射波の到来方向を算出する方法は従来周知の技術であるが、以下に一例を示す。
【0068】
先ず、マイクロコンピュータ30は、各受信アンテナにおいて検出した受信反射波の位相を取得する。そして、受信アンテナ22と受信アンテナ21との位相差Δψ1、受信アンテナ23と受信アンテナ24との位相差Δψ2を算出する。
【0069】
ここで、上記位相差Δψ1、および位相差Δψ2は、下式(8)および式(9)で表すことができる。
【0070】
【数8】
【0071】
【数9】
【0072】
すなわち、角度θおよび角度φは位相差Δψ1、および位相差Δψ2を用いて、下式(10)および式(11)で表すことができる。
【0073】
【数10】
【0074】
【数11】
【0075】
マイクロコンピュータ30は、予め記憶装置に記憶した上式(10)および式(11)に、算出した位相差Δψ1、および位相差Δψ2の値を代入することによって、角度φおよび角度θを算出する。そして、マイクロコンピュータ30は、角度φおよび角度θを示すデータを車両のECUなどの他の機器へ出力する。ステップS9の処理を完了すると、マイクロコンピュータ30は処理をステップS10へ進める。
【0076】
上述ステップS9の処理によれば、マイクロコンピュータ30は、受信反射波が単一反射波であると推定した場合には位相モノパルス方式で反射波の到来方向を算出する。一般的に最尤推定法を用いるより位相モノパルス方式を用いた方が処理量が少なくて済むため、マイクロコンピュータ30は、受信反射波が単一反射波である場合には、比較的少ない処理量で容易に反射波を生じた物体の存在方向を算出することができる。
【0077】
ステップS10において、マイクロコンピュータ30は、終了処理が実行されたか否か判定する。具体的には、例えば、マイクロコンピュータ30は、レーダー装置1が搭載された車両のIG電源がオフに設定されたか否か判定する。マイクロコンピュータ30は、終了処理が実行されたと判定した場合、図3の処理を完了する。一方、マイクロコンピュータ30は、終了処理が実行されていないと判定した場合、処理をステップS1へ戻し、上述の処理を繰り返し実行する。
【0078】
以上のように、マイクロコンピュータ30の処理によれば、マイクロコンピュータ30は、受信反射波の種別を推定し、当該種別に応じて最尤推定法または位相モノパルス方式の何れかを用いて反射波の到来方向を算出することができる。すなわち、上記実施形態に係るレーダー装置1によれば、受信した反射波の種別を推定し、当該反射波の種別に応じた算出方法で物体の存在方向を正確に算出することができる。
【0079】
なお、上記実施形態では、マイクロコンピュータ30が受信反射波の種別に応じて反射波の到来方向の算出方法を変更する処理を実行する例について説明したが、マイクロコンピュータ30は受信反射波の種別を判定可能であれば、当該判定結果に応じて他の処理を実行しても構わない。例えば、マイクロコンピュータ30は、受信反射波が合成反射波であると判定した場合、到来方向を算出することなく、当該受信反射波を生じた物体は検出されなかったものとして処理しても構わない。すなわち、マイクロコンピュータ30は、ステップS8の処理を省略しても構わない。また、マイクロコンピュータ30は、受信反射波が合成反射波であると判定した場合、物体の位置情報を他のコンピュータ等へ出力する際に、当該位置情報の正確性が低いことを示すフラグデータを当該位置情報のデータと併せて出力する等の処理を行っても構わない。
【0080】
また、上記実施形態では、マイクロコンピュータ30が受信反射波が水平方向に異なる経路を伝搬した複数の反射波の合成反射波であるか否かを、受信アンテナ22および受信アンテナ23で検出した振幅レベルの差分値に基づいて判定する例について説明したが、マイクロコンピュータ30は、他の受信アンテナで検出された振幅レベルの差分値に基づいて当該判定を行って構わない。具体的には、マイクロコンピュータ30は、Z座標が同一で、且つY座標が異なる位置に配置された2つの受信アンテナであれば任意の受信アンテナを選択して良い。例えば、受信アンテナ21で検出した振幅レベルL1、および受信アンテナ24で検出した振幅レベルL4の差分値をΔLHとしても構わない。但し、この処理において選択される2つの受信アンテナ間の距離はλ/2以下であることが望ましい。
【0081】
また、上記実施形態では、5つの受信アンテナを用いて反射波の種別を判別する例について説明したが、検出したい反射波の到来方向の成分に応じて受信アンテナの数を変更しても構わない。
【0082】
例えば、反射波の到来方向のうち角度φの成分のみを算出したい場合、受信アンテナ25を省略した構成としても良い。具体的には、図5に示す通り、受信アンテナ21〜24の4つの受信アンテナのみでアレーアンテナ20を構成する。なお、図5は、受信アンテナ25を省略した場合の各受信アンテナの配列の一例を示す配置図である。また、反射波の到来方向のうち角度θの成分のみを算出したい場合、受信アンテナ23および受信アンテナ25を省略した構成としても構わない。具体的には、図6に示す通り、受信アンテナ21、受信アンテナ22、および受信アンテナ24の3つの受信アンテナのみでアレーアンテナ20を構成する。なお、図6は、受信アンテナ23および受信アンテナ25を省略した場合の各受信アンテナの配列の一例を示す配置図である。なお、図6のような受信アンテナの構成とする場合、受信アンテナ22および受信アンテナ24のY軸方向の間隔はΔyとすることが望ましい。
【0083】
また、上記実施形態では、各受信アンテナがY軸方向に等間隔に配列された例について説明したが、Z座標が互いに異なる受信アンテナは同じY座標に配置しても構わない。例えば、受信アンテナ21を受信アンテナ22の上方に配置しても構わない。なお、一般的には各受信アンテナ素子はZ方向に細長く構成されていたり、各受信アンテナから下方へ配線が延びていたりする状況が考えられる。このような場合には、各受信アンテナを図2に示した通りY軸方向に等間隔に配列することが有効である。
【0084】
また、上記実施形態では、マイクロコンピュータ30が各受信アンテナの振幅レベルの差が比較的大きいか否かを各受信アンテナの振幅レベルの差分値に基づいて判定する例について説明したが、マイクロコンピュータ30は、差分値以外のパラメータによって各受信アンテナの振幅レベルの差が比較的大きいか否かを判定しても構わない。例えば、マイクロコンピュータ30は、一方の受信アンテナの振幅レベルを他方の受信アンテナの振幅レベルで除算した分数値を算出する。そして、マイクロコンピュータ30は、当該分数値に基づいて各受信アンテナの振幅レベルの差が比較的大きいか否かを判定しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明に係るレーダー装置は、受信した反射波が物体から直接反射して成る単一反射波、または伝搬経路の異なる複数の反射波が互いに干渉して成る合成反射波の何れであるかを推定可能とするレーダー装置などとして有用である。
【符号の説明】
【0086】
1 レーダー装置
10 照射アンテナ
20 アレーアンテナ
21、22、23、24、25 受信アンテナ
30 マイクロコンピュータ

Claims (8)

  1. 電磁波を照射し、当該電磁波が物体に反射して成る反射波を受信して当該物体の存在方向を検出するレーダー装置であって、
    前記電磁波を照射する電磁波照射手段と、
    前記反射波を受信し、当該受信反射波の情報を検出する反射波受信手段と、
    前記反射波受信手段に受信された前記受信反射波の種別が、物体から直接反射して成る単一反射波、または異なる複数の物体からの反射波が相互に干渉して成る合成反射波の何れであるかを、前記受信反射波の情報に基づいて判定する反射波種別推定手段と
    記反射波種別推定手段の判定結果に基づいて、前記物体の存在方向を算出する方法を変更し、前記物体の存在方向を算出する方向算出手段とを備える、レーダー装置。
  2. 前記反射波受信手段は、
    前記受信反射波の情報として少なくとも当該受信反射波の振幅レベルを各々に検出する第1アンテナと、
    前記第1アンテナの受信面を含む平面上の任意の位置に別途配置され、前記受信反射波の情報として少なくとも当該受信反射波の振幅レベルを検出する第2アンテナとを含み、
    前記反射波種別推定手段は、前記受信反射波の種別が前記単一反射波、または前記合成反射波の何れであるかを、前記第1アンテナおよび前記第2アンテナで各々に検出した前記受信反射波の振幅レベルの大小関係に基づいて判定する、請求項に記載のレーダー装置。
  3. 前記第2アンテナは、前記第1アンテナの受信面を含む平面上において前記第1アンテナから左右方向に予め定められた間隔を隔てて配置される、請求項に記載のレーダー装置。
  4. 前記第2アンテナは、前記第1アンテナの受信面を含む平面上において前記第1アンテナより上下方向に予め定められた間隔だけずれた位置に配置される、請求項に記載のレーダー装置。
  5. 前記方向算出手段は、前記受信反射波の種別が前記合成反射波であると判別された場合、最尤推定法を用いて前記物体の存在方向を算出する、請求項1または2の何れかに記載のレーダー装置。
  6. 前記第1アンテナ、および前記第2アンテナは、各々、前記受信反射波の位相を検出し、
    前記方向算出手段は、前記受信反射波の種別が前記単一反射波であると判別された場合、前記第1アンテナ、および前記第2アンテナで各々検出した前記受信反射波の位相に基づいて位相モノパルス方式によって前記物体の存在方向を算出する、請求項に記載のレーダー装置。
  7. 前記反射波種別推定手段は、前記第1アンテナおよび前記第2アンテナで各々に受信した前記受信反射波の振幅レベルの差分値を計算し、(A)前記振幅レベルの差分値が予め定められた差分値閾値以上である場合、前記受信反射波が前記合成反射波であると判定し、(B)前記振幅レベルの差分値が前記差分値閾値未満である場合、前記受信反射波が前記単一反射波であると判定する、請求項に記載のレーダー装置。
  8. 前記第1アンテナによって検出した前記受信反射波の情報に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出部と、
    前記物体までの距離に応じて振幅レベル閾値を算出する振幅レベル閾値算出手段とをさらに備え、
    前記反射波種別推定手段は、(C)前記振幅レベルの差分値が前記差分値閾値未満であり、且つ前記第1アンテナが検出した前記受信反射波の振幅レベルが前記振幅レベル閾値未満である場合、前記受信反射波が前記単一反射波であると判定し、(D)前記振幅レベルの差分値が前記差分値閾値未満であり、且つ前記第1アンテナが検出した前記受信反射波の振幅レベルが前記振幅レベル閾値以上である場合、前記受信反射波が前記合成反射波であると判定する、請求項に記載のレーダー装置。
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