JP7235100B2 - レーダ装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、送信波が目標物に当たって反射する反射波を受信して目標物を測定する、レドームを備えるレーダ装置、およびそれを備える車両に関するものである。

従来、この種のレーダ装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

このレーダ装置は、筐体、素子部およびカバー部を備える。素子部は、電波を送受信するアレーアンテナが一方の面に形成されたアンテナ基板を有する。アンテナ基板は筐体に収納され、筐体の前面にはカバー部が固定される。カバー部は、素子部において送受信される電波を透過させる誘電体により形成され、透過部の中央部分はアンテナ面と平行な平面形状をした平面部となっている。平面部の範囲は、アンテナ中心面に対してブリュースター角だけ広げた範囲と重なる範囲に設定されている。ブリュースター角は、屈折率の異なる物質の界面において、水平偏波の反射率が０となる入射角をいう。

アレーアンテナから放射されたレーダ波の、平面部のカバー内部における入射角はブリュースター角以下となる。したがって、レドームを構成するカバー部により、レーダ波の水平偏波の反射率を抑えることができる。このため、水平偏波の反射によるレーダ装置感度の低下を抑制することができ、検出精度を向上させることができる。また、カバー部内部でのレーダ波の反射による、実際には存在しない偽像の検知を防ぐことができる。

特開２０１８－１７９８４７号公報

しかしながら、例えば、車載レーダのように、レドームとして車両のドアハンドルやロッカーパネルといったボディの一部が用いられる場合、車両のボディ形状は自由に変更することができないため、特許文献１に開示された上記従来のレーダ装置のようにレドームの形状を工夫することで、レドーム内部におけるレーダ波の反射を抑圧することはできない。このため、レドームの形状を変更することができないレーダ装置においては、特許文献１に開示された上記従来のレーダ装置のように、レーダ装置感度の低下を抑制して目標物の検出精度を向上させたり、偽像の検知を防ぐことは難しい。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
送信信号を生成する送信信号生成器と、前記送信信号生成器によって生成された送信信号を送信波にして送信する送信アンテナと、送信波が目標物に当たって反射する反射波を受信する受信アンテナと、前記送信アンテナによって送信される送信信号および前記受信アンテナによって受信される受信信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ回路と、装置を保護するレドームと、前記送信アンテナから送信されて送信系統から受信系統にリークする前記送信波の送信波成分を含む前記受信信号が、前記レドームを装置に装着したときに前記ミキサ回路で前記送信信号と混合されて得られる装着時中間周波数信号と前記レドームを装置に装着していないときに前記ミキサ回路で得られる非装着時中間周波数信号との差分を予め記憶した補正用データ記憶部と、前記ミキサ回路で得られる中間周波数信号の装置温度に起因する位相シフト量を算出する位相シフト量算出部と、目標物の測定時に前記ミキサ回路で得られる測定時中間周波数信号から補正用データ記憶部に予め記憶された差分を減算すると共に、その減算に際して減算値についての位相を、位相シフト量算出部によって算出された、前記測定時中間周波数信号の位相と前記装着時中間周波数信号の位相との差に相当する位相シフト量分補正するレドーム反射補正部とを備え、レーダ装置を構成した。

本構成によれば、目標物の測定時にミキサ回路で得られる測定時中間周波数信号は、レドーム反射補正部によって補正用データ記憶部に予め記憶された差分が減算されることで、送信波がレドーム内部で反射することで生じる反射波の検知分が除去される。さらに、レドーム反射補正部によるその減算に際して、減算値についての位相が位相シフト量算出部によって算出された位相シフト量分補正されることで、測定時中間周波数信号の装置温度に起因する位相シフトが是正される。このため、レドームの形状を変更すること無く、レドーム内部におけるレーダ波の反射成分の影響を精度良く除去することができ、目標物の検出精度を向上させ、しかも、偽像の検知を防ぐことが可能になる。

また、本発明は、上記に記載のレーダ装置を備えた車両を構成した。

本発明によれば、レドームの形状を変更すること無く、目標物の検出精度を向上させ、しかも、偽像の検知を防ぐことが可能なレーダ装置、およびそれを備える車両を提供することができる。

本発明の第１の実施形態によるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施形態によるレーダ装置における補正用データの求め方を概念的に説明する図である。 第１の実施形態によるレーダ装置における位相シフト量の求め方を概念的に説明する図である。 第１の実施形態によるレーダ装置における測定時中間周波数信号の補正の仕方を概念的に説明する図である。 第１の実施形態によるレーダ装置を構成するレドーム反射補正部によって補正をした測定時中間周波数信号と、補正をしていない測定時中間周波数信号とを、レドームの非装着持中間周波数信号と比較して示すグラフである。 本発明の第２の実施形態によるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による車両の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態によるレーダ装置が取り付けられたロッカーパネルの正面図である。 （ａ）は第４の実施形態によるレーダ装置の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すケースの斜視図である。 （ａ）は第４の実施形態によるレーダ装置におけるレドームの内面で反射する送信波の反射状態を示す断面図、（ｂ）はケースで覆われないレーダ装置におけるレドームの内面で反射する送信波の反射状態を示す断面図である。 ケースの内面に電波吸収体を備える第４の実施形態の第１の変形例によるレーダ装置の断面図である。 （ａ）は、５面に側面を有する直方体状のケースで装置周囲が覆われる第４の実施形態の第２の変形例によるレーダ装置の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すケースの斜視図である。 （ａ）は、ドーム状のケースで装置周囲が覆われる第４の実施形態の第３の変形例によるレーダ装置の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すケースの斜視図である。

次に、本発明のレーダ装置を実施するための形態について、説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるレーダ装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。

レーダ装置１Ａは、ＲＦ（Radio Frequency）信号生成器２、送信アンテナＴｘ、受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４（以下、総称するときはＲｘと記す）、ミキサ回路３、距離・角度演算部４、およびレーダ装置１Ａを覆って保護するレドーム５を備えて構成される。なお、本実施形態では送信アンテナＴｘが１個で、受信アンテナＲｘが４個の場合について説明するが、それらの数はこれに限定されるものでは無い。例えば、送信アンテナＴｘが４個、受信アンテナＲｘが１２個などの複数個にそれぞれ構成するようにしてもよい。

ＲＦ信号生成器２は送信信号ｓを生成する送信信号生成器であり、電圧制御発振器等から構成される。送信アンテナＴｘは、ＲＦ信号生成器２によって生成された送信信号ｓをミリ波等の送信波に変換して、図示しない目標物へ送信する。送信信号ｓは回路内を伝送し、送信波は空間を伝搬する。受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、送信波が目標物に当たって反射する反射波を受信する。各ミキサ回路３は、送信アンテナＴｘによって送信される送信信号ｓおよび受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４によって受信される各受信信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４（以下、総称するときはｒと記す）をそれぞれ混合して、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４（以下、総称するときはＩＦと記す）に変換する。具体的には、各ミキサ回路３は、送信信号ｓの送信信号波電圧Ｖｔｘと、各受信信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４の受信信号波電圧Ｖｒｘとを乗算して、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４に受信される各受信信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４毎に、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４に変換する。

距離・角度演算部４は、ミキサ回路３によって変換された中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４から目標物の位置を演算する演算回路を構成する。本実施形態では、距離・角度演算部４は、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４の周波数ｆから目標物までの距離Ｒを算出し、各中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４間の位相差から目標物の方位角θを算出する。なお、本実施形態では、目標物までの距離Ｒおよび目標物の方位角θを目標物の２次元位置として算出する場合について、説明する。しかし、送信アンテナＴｘを２次元アレー状に配置するなどして、目標物の仰俯角φについてもさらに求めて、目標物の３次元位置を算出するように構成してもよい。

本実施形態では、レーダ装置１Ａは、ミキサ回路３と距離・角度演算部４との間に、補正用データ記憶部６、位相シフト量算出部７、およびレドーム反射補正部８を備えている。補正用データ記憶部６は、レドーム５をレーダ装置１Ａに装着したときにミキサ回路３で得られる装着時中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４（以下、ＩＦαと記す）と、レドーム５をレーダ装置１Ａに装着していないときにミキサ回路３で得られる非装着時中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４（以下、ＩＦβと記す）との差分Diff.を予め記憶している。すなわち、レドーム５の装着時および非装着時のときに、同一環境で、送信アンテナＴｘから送信波を送出して、送信系統から受信系統にリークする送信波成分の受信信号と、ＲＦ信号生成器２から出力される送信信号ｓとをミキサ回路３で混合させ、装着時中間周波数信号ＩＦαおよび非装着時中間周波数信号ＩＦβを事前に測定し、それらの差分Diff.を補正用データとして、補正用データ記憶部６に記憶しておく。

図２は、この補正用データの求め方を概念的に説明する図である。同図に示すグラフＡはいずれかの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について測定される装着時中間周波数信号ＩＦα、グラフＢはいずれかの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について測定される非装着時中間周波数信号ＩＦβを表わす。これら各グラフの横軸は中間周波数信号ＩＦの周波数ｆに相当する距離Ｒ[ｍ]、縦軸は中間周波数信号ＩＦの信号強度Power[ｄＢ]である。なお、中間周波数信号ＩＦは複素数で表わされ、各グラフではその信号強度だけが表わされているが、その位相も同時に測定されている。

レーダ装置１Ａの内部では送信系統から受信系統に送信波成分がリークするため、各グラフＡ、Ｂでは近距離において中間周波数信号ＩＦの信号強度が高くなっている。また、グラフＡの装着時中間周波数信号ＩＦαにおいては、グラフＢの非装着時中間周波数信号ＩＦβに比較して近距離での信号強度が２０[ｄＢ]程度高くなっている。これは、送信アンテナＴｘから送出された送信波がレドーム５に当たって反射する成分が、受信アンテナＲｘで受信されているためである。この反射成分は、レーダ装置１Ａによる目標物の位置測定において、偽像を出現させる要因となる。本実施形態では、この偽像の要因となる反射成分を、装着時中間周波数信号ＩＦαから非装着時中間周波数信号ＩＦβを減算することで差分Diff.を算出して求め、補正用データとして補正用データ記憶部６に記憶しておく。さらに本実施形態では、グラフＡに示される装着時中間周波数信号ＩＦαのデータを差分Diff.と共に、補正用データ記憶部６に予め記憶しておく。これら差分Diff.および装着時中間周波数信号ＩＦαのデータは、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について測定され、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４毎に、補正用データ記憶部６に予め記憶しておく。

補正用データ記憶部６に予め記憶しておく差分Diff.を取得するときと、レーダ装置１Ａによって目標物の位置を実際に測定するときとでは、レーダ装置１Ａの温度に差が生じる場合がある。レーダ装置１Ａの温度に差が生じると、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦの位相がずれる。位相シフト量算出部７は、このような、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量を算出する。本実施形態では、位相シフト量算出部７は、目標物の位置測定時にミキサ回路３で得られる測定時中間周波数信号（以下、ＩＦγと記す）と、補正用データ記憶部６に予め記憶された装着時中間周波数信号ＩＦαとの両信号の所定の周波数における位相差から、位相シフト量を算出する。

図３は、中間周波数信号ＩＦにＦＦＴ（ファースト・フーリエ・トランスフォーム：高速フーリエ変換）を適用したもので、この位相シフト量の求め方を概念的に説明する図である。同図に示すグラフＣは、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について測定される測定時中間周波数信号ＩＦγ、グラフＤは、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について予め測定され記憶されている装着時中間周波数信号ＩＦαを表わす。これら各グラフの横軸および縦軸は図２に示すものと同じである。また、実線で示される測定線は受信アンテナＲｘ１について得られる測定結果であり、短い破線で示される測定線は受信アンテナＲｘ２、一点鎖線で示される測定線は受信アンテナＲｘ３、長い破線で示される測定線は受信アンテナＲｘ４について得られる測定結果である。ここでも、中間周波数信号ＩＦは複素数で表わされ、各グラフではその信号強度だけが表わされているが、その位相も同時に測定されている。

本実施形態では、グラフＣの測定時中間周波数信号ＩＦγとグラフＤの装着時中間周波数信号ＩＦαとの両信号についての、位相シフト量を算出する所定の周波数は、目標物までの距離Ｒに相当する周波数ｆと異なる帯域の周波数ｆに設定されている。ここでは、目標物が存在しない近距離に相当する周波数ｆ、すなわち、送信系統から受信系統へリークする送信波成分が検出される周波数ｆに設定されている。この周波数ｆは、図３に示す各グラフＣ，Ｄにおいては、点線で示す距離Ｒｃにおけるビンに相当し、このビンを以下、参照ビンとして説明する。ＦＦＴ後の中間周波数信号ＩＦの周波数スペクトルは、幅を持った短冊が等間隔で並んだ形となっており、ここで言うビン（bin）とはその短冊を意味する。位相シフト量算出部７は、この参照ビンにおける測定時中間周波数信号ＩＦγの位相と装着時中間周波数信号ＩＦαの位相との差を、位相シフト量ｅ^ｊΔθとして算出する。ここで、ｅ^ｊΔθはｅを底とする指数関数である。

本実施形態では、位相シフト量算出部７は、参照ビンにおける測定時中間周波数信号ＩＦγの平均値の位相と装着時中間周波数信号ＩＦαの平均値の位相との差を、位相シフト量ｅ^ｊΔθとして算出する。しかし、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について個別に、参照ビンにおける測定時中間周波数信号ＩＦγの位相と装着時中間周波数信号ＩＦαの位相との差を算出して、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４毎に個別に位相シフト量ｅ^ｊΔθを求めるようにしてもよい。

レドーム反射補正部８は、補正用データ記憶部６から差分Diff.を入力し、位相シフト量算出部７から位相シフト量ｅ^ｊΔθを入力する。そして、測定時中間周波数信号ＩＦγから補正用データ記憶部６に予め記憶された差分Diff.を減算すると共に、その減算に際して減算値についての位相を、位相シフト量算出部７によって算出された位相シフト量ｅ^ｊΔθの分補正する。

図４は、レドーム反射補正部８によるこの補正の仕方を概念的に説明する図である。同図に示すグラフＥは、いずれかの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について測定される測定時中間周波数信号ＩＦγであり、同グラフの横軸および縦軸は図２に示すものと同じである。本実施形態では、レドーム反射補正部８は、まず、測定時中間周波数信号ＩＦγに位相シフト量ｅ^ｊΔθを積算して、測定時中間周波数信号ＩＦγの位相を補正する。そして、その積算値から、補正用データ記憶部６から入力した差分Diff.を減算する。その減算値は、レドーム５内部での送信波の反射成分の影響を除去した、補正された測定時中間周波数信号ＩＦγとなる。レドーム反射補正部８によるこの演算は、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について行われ、各信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について得られる測定時中間周波数信号ＩＦγの位相補正値から、各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４について補正用データ記憶部６に予め記憶された差分Diff.が減算される。

なお、本実施形態では、測定時中間周波数信号ＩＦγについて位相を補正してから差分Diff.を減算するようにしている。しかし、差分Diff.に符号を反転した位相シフト量ｅ^－ｊΔθを積算して差分Diff.について位相を補正して、測定時中間周波数信号ＩＦγからその位相補正された差分Diff.を減算するようにしてもよい。

図５は、このような補正をした測定時中間周波数信号ＩＦγと、このような補正をしていない測定時中間周波数信号ＩＦγとを、レドーム５の非装着時中間周波数信号ＩＦβと比較して示すグラフである。同グラフの横軸および縦軸は図２に示すものと同じである。また、短い破線で示される測定線２１は、レーダ装置１Ａにレドーム５を装着していない時に得られる、レドーム５での反射成分の影響が全くない理想的な非装着時中間周波数信号ＩＦβを表す。実線で示される測定線２２は、レドーム５の装着時に上記の補正をして得られる測定時中間周波数信号ＩＦγを表す。長い破線で示される測定線２３は、レドーム５の装着時に上記の補正をしないで得られる測定時中間周波数信号ＩＦγを表す。

同グラフから、補正をして得られる測定線２２に示される測定時中間周波数信号ＩＦγは、補正をしないで得られる測定線２３に示される測定時中間周波数信号ＩＦγよりも、近距離において、非装着時中間周波数信号ＩＦβとほぼ同じ測定結果が得られていることが理解される。このことから、測定時中間周波数信号ＩＦγの位相を位相シフト量ｅ^ｊΔθの分補正し、位相補正をした測定時中間周波数信号ＩＦγから差分Diff.を減算することで、レドーム５内部における送信波の反射成分が大きく低減されていることが確認される。

距離・角度演算部４は、レドーム５の影響が除去されたこのような測定時中間周波数信号ＩＦγをレドーム反射補正部８から入力し、入力した測定時中間周波数信号ＩＦγから目標物の位置、本実施形態では、目標物までの距離Ｒおよび目標物の方位角θを演算する。

このような本実施形態によるレーダ装置１Ａによれば、目標物の位置測定時にミキサ回路３で得られる測定時中間周波数信号ＩＦγは、レドーム反射補正部８によって補正用データ記憶部６に予め記憶された差分Diff.が図４に示されるように減算されることで、送信波がレドーム５の内部で反射することで生じる反射波の検知分が除去される。さらに、レドーム反射補正部８によるその減算に際して、減算値についての位相が、位相シフト量算出部７によって算出された位相シフト量ｅ^ｊΔθの分補正されることで、測定時中間周波数信号ＩＦγの装置温度に起因する位相シフトが是正される。距離・角度演算部４は、このように補正された測定時中間周波数信号ＩＦγから、目標物の位置を演算する。

したがって、本実施形態によるレーダ装置１Ａによれば、目標物の位置演算データを補正すること無く、ミキサ回路３で得られる測定データ自身について、直接、レドーム５の影響を除去する補正をかけるので、高い精度でレドーム５の影響を除去する補正を行うことができる。このため、レドーム５の形状を変更すること無く、レドーム５の内部におけるレーダ波の反射成分の影響を精度良く除去することができ、距離・角度演算部４によって演算される目標物の位置の検出精度を向上させ、しかも、偽像の検知を防ぐことが可能になる。

また、本実施形態によるレーダ装置１Ａによれば、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθは、図３に示すように、測定時中間周波数信号ＩＦγと装着時中間周波数信号ＩＦαとの両信号の参照ビンにおける位相差から、容易に位相シフト量算出部７によって算出される。

また、本実施形態によるレーダ装置１Ａによれば、位相シフト量ｅ^ｊΔθを算出する参照ビンにおける周波数ｆと目標物までの距離Ｒに相当する周波数ｆとの帯域が異なるため、距離・角度演算部４によって行われる目標物の位置を算出する演算は、位相シフト量算出部７によって行われる位相シフト量ｅ^ｊΔθの算出の影響を受けずに行える。このため、距離・角度演算部４によって行われる目標物の位置を算出する演算の正確性が担保される。

次に、本発明の第２の実施形態によるレーダ装置について説明する。図６はこの第２の実施形態によるレーダ装置１Ｂの概略構成を示すブロック図である。同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第２の実施形態によるレーダ装置１Ｂは、ＲＦ信号生成器２によって生成された送信信号ｓの一部を各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の受信信号線に分流させる信号経路ｐと、各信号経路ｐに設けられた減衰器３１および遅延器３２とを備える点だけが、上記の第１の実施形態によるレーダ装置１Ａと相違する。その他の構成は上記の第１の実施形態によるレーダ装置１Ａと同様である。減衰器３１は信号経路ｐに分流した送信信号ｓを減衰させ、大きすぎる送信信号ｓの信号強度を低下させる。遅延器３２は、信号経路ｐに分流した送信信号ｓを予め定められた時間分遅延させる。

第２の実施形態によるレーダ装置１Ｂによれば、送信信号ｓの一部が各受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の受信信号線に分流する。そして、減衰器３１によって信号強度が低下させられ、遅延器３２によって所定時間遅延させられて、ミキサ回路３に入力される。したがって、ミキサ回路３では、送信アンテナＴｘによって送信される送信信号ｓと、受信アンテナＲｘの受信信号線に分流する、減衰して遅延させられた送信信号ｓの一部とが混合されて、位相シフト量算出用の中間周波数信号ＩＦηが生成される。ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθは、この位相シフト量算出用の中間周波数信号ＩＦηと補正用データ記憶部６に予め記憶された装着時中間周波数信号ＩＦαとの両信号の参照ビンにおける位相差から、位相シフト量算出部７によって算出される。

したがって、第２の実施形態によるレーダ装置１Ｂによれば、第１の実施形態によるレーダ装置１Ａによる作用効果と同様な、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦについて高い精度でレドーム５の影響を除去する補正を行うことができるという作用効果が奏されると共に、目標物の位置測定時にミキサ回路３で得られる測定時中間周波数信号ＩＦγの信号状態に影響を受けること無く、位相シフト量算出用の中間周波数信号ＩＦηと装着時中間周波数信号ＩＦαとから、確実に、中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθが算出される。このため、測定時中間周波数信号ＩＦγが、送信系統から受信系統へリークする送信波成分の信号レベルが極めて低い場合や、リークする送信波成分を検出できない場合などに得られるものであっても、中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθが確実に算出される。よって、測定時中間周波数信号ＩＦγの位相がこの位相シフト量ｅ^ｊΔθによって常に適正に補正されて、距離・角度演算部４によって目標物の位置が常に正確に演算される。

なお、上記の実施形態において、遅延器３２に、信号経路ｐに分流した送信信号ｓの遅延時間を調節する機能を持たせるように構成してもよい。本構成によれば、信号経路ｐに分流する送信信号ｓの遅延時間は、遅延器３２の遅延時間調節機能によって任意の時間に設定できる。したがって、受信信号ｒの擬似信号として扱われる、信号経路ｐに分流する送信信号ｓのミキサ回路３への入力時間を任意の時間に設定することができる。

このため、位相シフト量算出用の中間周波数信号ＩＦηと装着時中間周波数信号ＩＦαとの両信号についての、位相シフト量ｅ^ｊΔθを算出する参照ビンの周波数ｆを任意の周波数ｆｃに設定することができる。よって、位相シフト量ｅ^ｊΔθを算出する参照ビンの周波数ｆを、位相シフト量ｅ^ｊΔθの算出に便宜が図れる周波数ｆｃに設定することができる。例えば、目標物までの距離が５[ｍ]であった場合、６[ｍ]の距離に参照ビンを設定して、位相シフト量ｅ^ｊΔθを算出するようなこともできる。

次に、本発明の第３の実施形態によるレーダ装置について説明する。図７はこの第３の実施形態によるレーダ装置１Ｃの概略構成を示すブロック図である。同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第３の実施形態によるレーダ装置１Ｃは、温度センサ４１と、装置温度と位相変化の関係を示すテーブル４２とを備え、各ミキサ回路３の出力が位相シフト量算出部７を介さずに直接レドーム反射補正部８へ与えられ、位相シフト量算出部７が温度センサ４１とテーブル４２との各出力から位相シフト量ｅ^ｊΔθを算出する点だけが、上記の第１の実施形態によるレーダ装置１Ａと相違する。その他の構成は上記の第１の実施形態によるレーダ装置１Ａと同様である。温度センサ４１はレーダ装置１Ｃの温度を計測する。テーブル４２には、レーダ装置１Ｃの各温度における位相シフト量ｅ^ｊΔθが予めリストとして記憶されている。位相シフト量算出部７は、温度センサ４１によって計測される装置温度に対応してテーブル４２に記憶される位相シフト量ｅ^ｊΔθを、中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθとして、レドーム反射補正部８へ出力する。

第３の実施形態によるレーダ装置１Ｃによれば、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦの装置温度に起因する位相シフト量ｅ^ｊΔθは、温度センサ４１によって計測される装置温度に対応してテーブル４２に記憶される位相シフト量ｅ^ｊΔθから、容易に位相シフト量算出部７によって算出される。そして、算出された位相シフト量ｅ^ｊΔθによって測定時中間周波数信号ＩＦγが補正されて、第１の実施形態によるレーダ装置１Ａによる作用効果と同様な作用効果が奏される。

なお、上記の実施形態においては、レーダ装置１Ｃの内部に、レーダ装置１Ｃの各温度における位相シフト量ｅ^ｊΔθを記憶したテーブル４２を備えた場合について、説明した。しかし、レーダ装置１Ｃの外部のパーソナルコンピュータやマイコン等に、レーダ装置１Ｃの各温度における位相シフト量ｅ^ｊΔθを記憶するように構成してもよい。

本発明によるレーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、比較的近距離の目標物を検知する車載レーダなどに利用すると好適である。図８は本発明の一実施の形態による車両５１の概略構成を示す。レーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、車両側面のドア５１ａの下方で車両ボディを形成するロッカーパネル５１ｂをレドーム５として、ロッカーパネル５１ｂ内に設けられている。車両５１にこのようにレーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃが設けられると、ドア５１ａの開閉時における車両周囲の障害物、例えば、縁石５２等がレーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃによって検知され、ドア５１ａが縁石５２等の障害物に当たってドア５１ａが傷付くことを防止できる。

次に、本発明の第４の実施形態によるレーダ装置について説明する。図９は、この第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄを上記のロッカーパネル５１ｂ内に取り付けた際に、車両５１の側面から見たロッカーパネル５１ｂの正面図である。また、図１０（ａ）は、図９に示すロッカーパネル５１ｂが車両５１に取り付けられたときにおける、レーダ装置１Ｄの断面図である。

ロッカーパネル５１ｂが車両５１に取り付けられると、ロッカーパネル５１ｂの背面は、図１０（ａ）に示すように、車両５１のボディー部の金属板５１ｃで覆われる。ロッカーパネル５１ｂは樹脂等の電波を透過する材質から形成され、ロッカーパネル５１ｂをレドーム５として有するレーダ装置１Ｄは、レドーム５内でケース９に覆われて構成される。レーダ装置１Ｄの内部構成は、上記の各実施形態のいずれかのレーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃと同じ内部構成をしている。

ケース９は、図１０（ｂ）に外観斜視図が示され、天板および前面板の無い４面を有する直方体状をしており、電波を反射する材質、例えば、銅，アルミニウム，鉄などの金属や金属粒子を含む樹脂などから形成される。車両５１の上方を向くケース９の天板は、図１０（ａ）に示すようにロッカーパネル５１ｂの天板によって構成される。また、車両５１の側面外方を向くケース９の前面板は、送信アンテナＴｘから送信される送信波の出射方向および受信アンテナＲｘに受信される反射波の入射方向に位置し、ケース９からの電波の出射およびケース９への電波の入射を阻害するため、ケース９から除かれている。ケース９は、このように、送信アンテナＴｘから送信される送信波の出射方向および受信アンテナＲｘに受信される反射波の入射方向を除いて、レーダ装置１Ｄの装置周囲を覆っている。ケース９の大きさおよびケース９とレーダ装置１Ｄとの間の距離は任意でよい。

図１１（ａ）は、上記ケース９を備える第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄ内の送信アンテナＴｘから出射される送信波のうちの、レドーム５の内面に当たって反射する一部の電波ｇの反射状態を示す。図１１（ｂ）は、上記ケース９を備えないレーダ装置１Ｄ内の送信アンテナＴｘから出射される送信波のうちの、レドーム５の内面に当たって反射する一部の電波ｇの反射状態を示す。なお、図１１において図１０と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

図１１（ａ）に示す第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄでは、送信アンテナＴｘから出射される送信波のうちの、レドーム５の内面に当たって反射する一部の電波ｇは、ケース９内に閉じ込められる。しかし、図１１（ｂ）に示すケース９を備えないレーダ装置１Ｄでは、送信アンテナＴｘから出射される送信波のうちの、レドーム５の内面に当たって反射する一部の電波ｇは、図示するようにレドーム５を透過してレドーム５の外部へ飛び出て、路面１０に当たる。路面１０に当たった電波ｇの一部は、同じ光路をたどってレーダ装置１Ｄに戻り、レーダ装置１Ｄ内の受信アンテナＲｘに受信される。

前述したように、目標物の位置測定時に送信アンテナＴｘから出射される送信波がレドーム５の内部で反射することで生じる反射波の検知分は、レドーム反射補正部８で、補正用データ記憶部６に予め記憶された差分Diff.が測定時中間周波数信号ＩＦγから減算されることで、除去される。差分Diff.は、レドーム５の装着時中間周波数信号ＩＦαからレドーム５の非装着時中間周波数信号ＩＦβを減算することで予め算出されて、補正用データとして補正用データ記憶部６に記憶されている。しかし、その補正用データ算出時におけるレーダ装置１Ｄの環境が、目標物の位置を実際に測定する時と相違し、例えば、図１１（ｂ）に示すように路面１０から反射した電波ｇの一部が受信アンテナＲｘに受信される環境では、装着時中間周波数信号ＩＦαの想定値が受信アンテナＲｘに受信されるその電波ｇの一部の影響を受けて変化し、差分Diff.の値が予め想定して補正用データ記憶部６に記憶した値と異なってしまう。

一方、第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄでは、図１１（ａ）に示すように、レーダ装置１Ｄの装置周囲がケース９に覆われ、送信アンテナＴｘから出射される送信波のうちの、レドーム５の内面に当たって反射する一部の電波ｇは、ケース９内に閉じ込められる。このため、目標物の位置を実際に測定する時におけるレーダ装置１Ｄの環境は、図１１（ｂ）に示すように路面１０から反射した電波ｇの影響を受信アンテナＲｘが受ける状態には無く、補正用データ算出時におけるレーダ装置１Ｄの環境と同じに保たれる。したがって、目標物の位置測定時に送信波がレドーム５の内部で反射することで生じる反射波の検知分は、レドーム反射補正部８で、補正用データ記憶部６に予め記憶された差分Diff.が測定時中間周波数信号ＩＦγから減算されることで、正確に除去される。このため、第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄによれば、目標物の位置測定が正確に行われる。

なお、第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄにおいて、図１２に示すその断面図のように、ケース９の内面９ａ（図１０（ｂ）参照）に電波を吸収する電波吸収体１１を備えるように構成してもよい。電波吸収体１１は、例えば、シート形状やピラミッド形状、獣毛形状等に形成され、その形状および材質等の種類は電波を吸収するものであれば問わない。なお、図１２において図１０と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

ケース９の内面９ａに電波吸収体１１を備えることで、ケース９内に図１１（ａ）に示すように閉じ込められる電波ｇは、その強度が減衰させられる。ケース９内に閉じ込められる電波ｇの強度が強いと、装着時中間周波数ＩＦαと非装着時中間周波数信号ＩＦβの差分Diff.が大きくなり、参照ビンから推定した位相シフト量Δθに誤差がある場合に図４に示す減算で除去できない成分が大きくなり、補正後データも大きな誤差を含むことになる。しかし、ケース９内に閉じ込められる電波ｇの強度が電波吸収体１１によって減衰させられると、差分Diff.が小さくなり、位相シフト量Δθが誤差を含んでいても、補正後データへの影響は小さくなる。

また、ケース９内に閉じ込められる電波ｇの強度が大きいと、レーダ装置１Ｄの受信系統を構成する電子部品に入力する信号が大きくなって飽和してしまうが、電波ｇの強度が電波吸収体１１によって減衰させられると、そのような飽和の問題も起きない。このため、ケース９の内面９ａに電波吸収体１１を備えることで、補正後データの値に含まれる誤差が低減されると共に、装着時中間周波数信号ＩＦαがレーダ装置１Ｄの受信系統において正確に計測され、測定時中間周波数信号ＩＦγから差分Diff.が減算されることで求められる目標物の位置測定の精度が向上する。

また、上記の第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄにおいては、ロッカーパネル５１ｂの上方、すなわち車両５１の上方にケース９から電波ｇが逃げても、車両５１の上方に路面１０のような反射物が存在しないため、ケース９の天板が無い構造とした。しかし、図１３（ａ）に示すレーダ装置１Ｄの断面図、および、図１３（ｂ）に示すケース９Ａの斜視図のように、ケース９Ａに天板を備えてケース９Ａが５面の側面を有するように構成するのが望ましい。なお、図１３において図１０と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。このようなケース９Ａによれば、ケース９Ａの上方に反射物が存在する場合にも、その反射物から反射する電波ｇの影響を受けること無く補正後データが算出され、目標物の位置測定を正確に行える。

また、上記の第４の実施形態によるレーダ装置１Ｄにおいては、ケース９が直方体状をしている場合について説明したが、ケース９は直方体状でなく、図１４（ａ）に示すレーダ装置１Ｄの断面図、および、図１４（ｂ）に示すケース９Ｂの斜視図のように、ドーム状をしていてもよい。なお、図１４において図１０と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。ケース９Ｂは、ケース９，９Ａと同様に、送信アンテナＴｘから送信される送信波の出射方向および受信アンテナＲｘに受信される反射波の入射方向を除いて、レーダ装置１Ｄの装置周囲を覆っている。このようなケース９Ｂによっても上記の各実施形態と同様な作用効果が奏される。

また、図１３および図１４に示すケース９Ａおよび９Ｂの各内面に電波吸収体１１を備えるように構成してもよい。それらの各構成によっても、図１２に示すレーダ装置１Ｄと同様な作用効果が奏される。

上記の各実施形態では、レーダ装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがそれぞれ距離・角度演算部４を演算回路として備え、目標物の位置を測定する場合について、説明した。しかし、本発明によるレーダ装置は、必ずしも目標物の位置を測定する必要は無く、例えば、送信波が目標物に当たって戻る反射波によって目標物の動き（モーション）を測定するものであってもよい。このようなレーダ装置によっても、ミキサ回路３で得られる中間周波数信号ＩＦについて高い精度でレドームの影響を除去する補正を行うことができ、上記の各実施形態と同様な作用効果が奏される。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…レーダ装置
２…ＲＦ信号生成器
３…ミキサ回路
４…距離・角度演算部（演算回路）
５…レドーム
６…補正用データ記憶部
７…位相シフト量算出部
８…レドーム反射補正部
９，９Ａ，９Ｂ…ケース
１０…路面
１1…電波吸収体
３１…減衰器
３２…遅延器
４１…温度センサ
４２…テーブル
５１…車両
５１ｂ…ロッカーパネル（レドーム）
Ｔｘ…送信アンテナ
Ｒｘ１，Ｒｘ２、Ｒｘ３，Ｒｘ４…受信アンテナ
ｐ…信号経路

Claims (11)

1. 送信信号を生成する送信信号生成器と、前記送信信号生成器によって生成された送信信号を送信波にして送信する送信アンテナと、送信波が目標物に当たって反射する反射波を受信する受信アンテナと、前記送信アンテナによって送信される送信信号および前記受信アンテナによって受信される受信信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ回路と、装置を保護するレドームと、前記送信アンテナから送信されて送信系統から受信系統にリークする前記送信波の送信波成分を含む前記受信信号が、前記レドームを装置に装着したときに前記ミキサ回路で前記送信信号と混合されて得られる装着時中間周波数信号と前記レドームを装置に装着していないときに前記ミキサ回路で得られる非装着時中間周波数信号との差分を予め記憶した補正用データ記憶部と、前記ミキサ回路で得られる中間周波数信号の装置温度に起因する位相シフト量を算出する位相シフト量算出部と、目標物の測定時に前記ミキサ回路で得られる測定時中間周波数信号から前記補正用データ記憶部に予め記憶された前記差分を減算すると共に、その減算に際して減算値についての位相を、前記位相シフト量算出部によって算出された、前記測定時中間周波数信号の位相と前記装着時中間周波数信号の位相との差に相当する位相シフト量分補正するレドーム反射補正部とを備えるレーダ装置。
2. 前記補正用データ記憶部は、前記レドームを装置に装着したときに前記ミキサ回路で得られる前記装着時中間周波数信号のデータを前記差分と共に予め記憶し、
   前記位相シフト量算出部は、目標物の測定時に前記ミキサ回路で得られる前記測定時中間周波数信号と、前記補正用データ記憶部に予め記憶された前記装着時中間周波数信号との両信号の所定の周波数における位相差から前記位相シフト量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記送信信号生成器によって生成された送信信号の一部を前記受信アンテナの受信信号線に分流させる信号経路と、前記信号経路に分流した前記送信信号を減衰させる前記信号経路に設けられた減衰器と、前記信号経路に分流した前記送信信号を遅延させる前記信号経路に設けられた遅延器とを備えることを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記遅延器は、前記信号経路に分流した前記送信信号の遅延時間を調節する機能を有することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
5. 前記所定の周波数は、目標物までの距離に相当する周波数と異なる帯域の周波数であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
6. 装置の温度を計測する温度センサと、装置の各温度における前記位相シフト量を予め記憶したテーブルとを備え、
   前記位相シフト量算出部は、前記温度センサによって計測される装置温度に対応して前記テーブルに記憶される位相シフト量を、中間周波数信号の装置温度に起因する前記位相シフト量として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
7. 前記ミキサ回路によって変換されて、前記レドーム反射補正部によって補正された前記測定時中間周波数信号から目標物の位置を演算する演算回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
8. 前記送信アンテナから送信される送信波の出射方向および前記受信アンテナに受信される反射波の入射方向を除く装置周囲を前記レドーム内で覆う、電波を反射する材質から形成されるケースを備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
9. 前記ケースの内面に電波を吸収する電波吸収体を備えることを特徴とする請求項８に記載のレーダ装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。
11. 前記レーダ装置は、車両側面のドアの下方で車両ボディを形成するロッカーパネルを前記レドームとして前記ロッカーパネル内に設けられることを特徴とする請求項１０に記載の車両。

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