JPH11248837A - 車載用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路上を走行する別の車両に搭載された同種の
レーダ装置から送信される電磁波の直接波による干渉を
除去または減少させる。 【解決手段】 単一偏波角の電磁波を送受信し、走行方
向（上り方向または下り方向）を推定して回転制御信号
により受信電磁波の偏波角を実質的に少なくともπ／２
（９０°）の範囲で回転させ対向する車両が異なる偏波
の電磁波を放射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用レーダ装置
として利用する。本発明は、対向車線を走行する車両に
装備された同種のレーダ装置からの電波干渉を排除する
ための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】数十ＧＨｚの電磁波を利用する車載用レ
ーダ装置がまもなく実用化される段階にある。この装置
は自動車の前面、例えば前バンパーの中に、差し渡しが
数センチメートルほどの大きさの円形または方形のアン
テナを埋め込み、車両の前方にパルス変調（または周波
数変調）された電磁波を送信し、先行して走行する車両
や道路わきのリフレクタ、あるいは走行レーンに埋め込
まれた金属体からの反射波を受信するものである。電磁
波の送信から受信までの経過時間を時間軸上で（あるい
は送受信波のビート周波数で）計測することにより、反
射波を発生させた反射体までの距離を正確に知ることが
できる。このような装置は、車間距離警報装置、自動操
舵装置、その他に利用される。

【０００３】このような装置で扱う電磁波の波長は数ミ
リメートルであることから、装置の機械的構造は機械精
度の高い小型のものになる。具体的な構造例としては、
差し渡しが数センチメートルのアンテナの背後に、その
アンテナと一体的な金属筐体あるいはプラスチック筐体
を設けて、その筐体の内部に発振器、変調器、受信器、
ビート周波数発生器などを含む立体回路および集積回路
などをレーダユニットとして一体的に構成する形状のも
のが検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者は、このよ
うな装置の実用化試験を行うために、試作装置を車両に
取付けて路上試験を繰り返し行ったところ次のような不
都合が発見された。すなわち、対向車線の路上を走行す
る車両に同種のレーダ装置が装備されている場合に、微
弱な反射波を受信するために高感度に設定された受信器
に、対向車両のレーダ装置から送信される電磁波が図１
２に示すように直接に受信され、検出しようとしている
微弱な反射波が強力な直接波にマスクされてしまい、反
射波の受信が不可能になることがある。また、検出しよ
うとしている自装置からの送信電磁波による反射波と、
かなり遠方の対向車両の同種装置から送信される電磁波
の直接波が干渉して、反射波の分析が不能になることも
あるなどの現象が観測された。同種のレーダ装置とは、
搬送波周波数および変調パルスの繰り返し周波数が実質
的に等しい、あるいはきわめて接近している装置であ
る。これは、搬送波周波数あるいは変調パルスの繰り返
し周波数を少しづつ違えることにより回避することがで
きるが、多数の装置が大量に製造されることになると、
同一規格で製造した装置相互間に予想される干渉とな
る。

【０００５】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、路上を走行する別の車両に搭載された同種のレ
ーダ装置から送信される電磁波の直接波による干渉を除
去、または減少させる装置を提供することを目的とす
る。本発明は、特に同一道路の対向車線を走行する車両
に搭載された同種のレーダ装置から送信される電磁波に
より、自装置が放射した電磁波の反射波を受信または分
析できなくなる現象を少なくするための装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の特徴は、
送受信電磁波として単一偏波角の電磁波を用いる点にあ
る。そして、第二の特徴は少なくともその受信電磁波の
偏波角を回転制御信号によりその偏波角を実質的にπ／
２の範囲で回転させる手段を備えたことにある。

【０００７】対向車線を走行する車両に搭載されたレー
ダ装置が同種の装置であり、その電磁波の周波数が共通
であり、相手の送信電磁波が自車両の受信電磁波として
直接に受信されるとしても、その送受信電磁波がそれぞ
れ単一偏波角であるなら、その送信電磁波と受信電磁波
の偏波角が互いにπ／２（９０°）異なる場合には、そ
の受信感度は理論的に零になる。これは目標物体に反射
した反射波のことを言っているのではないことに注意さ
れたい。あくまでも直接に相手の送信電磁波が自装置の
受信電磁波として直接に受信される場合についての議論
である。ちなみに、一般論としてレーダ装置の反射波の
位相成分は複雑であり、送信電磁波がかりに単一偏波角
であっても、反射波の偏波角は送信電磁波の偏波角のと
おりにはならない。送信電磁波が単一偏波角であって
も、反射波の偏波角はあらゆる角度の成分を含むものと
してよい。

【０００８】また、対向車線を走行し妨害を与えてくる
相手装置が自装置と同種の装置でない場合には、電磁波
の周波数が異なる、送信パルスの繰り返し周期が異なる
など、妨害の程度は同種の装置の場合よりはるかに少な
くなるものと考えられる。搬送波周波数が異なる場合に
は直接波による妨害レベルは小さくなるものと考えられ
る。送信パルスの繰り返し周期が異なる場合には、偶然
に相手装置の送信パルスと自装置の受信タイミングとが
一致することがあっても、長時間にわたって送信パルス
と受信タイミングとが一致することはないから妨害は一
時的であり、妨害の程度は全体として小さくなる。

【０００９】相手装置の送信電磁波が自装置の受信電磁
波に直接受信されているときに、相手の送信電磁波が単
一偏波であるなら、自装置の受信電磁波の偏波角度をπ
／２の範囲で変更すると、ちょうど相手装置の送信電磁
波と自装置の受信電磁波の偏波角が互いにπ／２だけ異
なる状態があるはずであり、このときに相手装置の送信
電磁波が直接に自装置に妨害を与えることはなくなる。
同種の装置で互いに製造協定や規格協定などにより、そ
の単一偏波の方向を例えば重力方向に対して水平（９０
°−２７０°）および垂直（０°−１８０°）と決めて
おくなら、相手装置の送信電磁波を直接に受信して妨害
を受けたと判定されるときに、少なくとも自装置の受信
電磁波を９０°だけ変更することにより相手装置の送信
電磁波による妨害を排除することができる。相手装置の
送信電磁波を直接に受信して妨害を受けたと判定するに
は、受信器に到来する受信レベルが所定時間にわたり所
定値以上であることを検出することが最も有効である。

【００１０】一般に、車載装置として送受信に共通のア
ンテナを利用する場合には、送信電磁波と受信電磁波と
の偏波角を違えることはむつかしい。送信電磁波と受信
電磁波の偏波角が単一偏波であるなら、その偏波角を共
通にすることが装置の製作上から便利である。例えば水
平偏波を送信して水平偏波を受信するなら、送受信装置
を同一アンテナ回路で構成することができるが、水平偏
波を送信して垂直偏波を受信するにはアンテナ回路を別
にするか、同一アンテナ回路で構成するにはかなり複雑
な工夫が必要である。したがって、本発明の場合も送信
電磁波と受信電磁波とは同一の偏波角の単一偏波を用い
ることが便利である。

【００１１】したがって、同種の装置で互いに単一偏波
の方向を決めてあるときには、強力なレベルの信号が受
信されて妨害を受けたときに、制御信号を発生して送受
信の偏波角をπ／２だけ回転させればよいことになる。

【００１２】回転させる手段として、最も単純には、車
載用レーダ装置のレーダユニット全体をそっくり機械的
に９０°回転させることにより実現することができる。
これは、アンテナに偏波フィルタを備え、回転させる手
段はこの偏波フィルタを機械的に回転させることにより
実現することもできる。また、アンテナに偏波フィルタ
を備え、回転させる手段はこの偏波フィルタの偏波角を
電気的に回転させることにより実現することもできる。

【００１３】対向車線を走行する車両のレーダ装置が互
いに妨害を与えないように、上り車線を走行するときに
は水平偏波、下り車線を走行するときには垂直偏波、と
いうように決めておくこともできる。これははじめの段
階としては運転者の操作によらなければならない。運転
者の操作によらずに自動的にこれを行うことができるの
は、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）のように、
上り車線を走行する車両と下り車線を走行する車両とを
区別して制御信号などの通信を行うシステムにより、自
車両が上り車線にあるのか下り車線にあるのかを自動的
に識別して、偏波角を変更するための制御信号を発生す
るように構成することができる。これには道路の施設と
しての整備（インフラストラクチュア）が必要である。
車載用レーダ装置は、今後ＧＰＳを用いたカーナビゲ
ーションと併用されることが多くなると考えられる。車
両にＧＰＳが装備されているときには、車両の現在の走
行方位にしたがって、水平偏波と垂直偏波とを自動的に
区分するように構成することができる。すなわち、ＧＰ
Ｓにより自車両の絶対方位（向き）を知ることができる
から、例えば、自車両の走行方位が０°から１８０°の
範囲（北から東を経由して南までの右半分の方位）にあ
るときには水平偏波、１８０°から３６０°の範囲（南
から西を経由して北までの左半分の方位）にあるときに
は垂直偏波、というように決めておき、ＧＰＳから自車
両の現時点走行方位にしたがって自動的に制御信号を発
生して、対向車線を走行する車両では、レーダ装置の送
信電磁波および受信電磁波が互いに異なる偏波方向にな
って相互に妨害を与えることがなくなる。

【００１４】これはＧＰＳによらなくとも、精度はよく
ないが磁石方位により実現することもできる。すなわ
ち、車両に方位磁石を搭載しておき、自車両の現在方位
を電気信号として検出し、同様に自車両の方位にしたが
って偏波角を自動的に決定し制御信号により送信および
受信電磁波の偏波角を切替制御する構成とすることがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明車載用レーダ装置は、その
基本構成として、送受信する電磁波に単一偏波角の電磁
波を使用し、この単一偏波角の電磁波を送受信する手段
と、受信電磁波の偏波角を回転制御信号により実質的に
少なくともπ／２（９０°）の範囲で回転させる手段と
が備えられる。

【００１６】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
要部の構成を示すブロック図、図２は本発明第一実施例
の要部の機械的構造を示す斜視図である。

【００１７】本発明第一実施例は、電磁波を送信しその
電磁波が受信されるまでの経過時間を時間軸上あるいは
送受信波のビート周波数で計測して反射体までの距離を
測定するレーダユニット１と、ＶＩＣＳ（道路交通情報
通信システム）から自車の進行方向情報を受信するＶＩ
ＣＳ受信機２と、ＧＰＳ（世界的位置決定システム）か
ら自車の位置情報を受信するＧＰＳ受信機３と、ＶＩＣ
Ｓ受信機２およびＧＰＳ受信機３が受信した情報を取込
み制御信号を出力する制御回路４とが備えられる。

【００１８】レーダユニット１には単一偏波角の電磁波
を送受信する手段が含まれ、受信電磁波の偏波角を実質
的に少なくともπ／２（９０°）の範囲で機械的に回転
させる手段として電動機５が備えられる。

【００１９】制御回路４には、取込んだ自車の進行方向
情報および位置情報に基づきマップマッチング処理を行
い自車の走行方向（上り線または下り線）を推定するマ
ップマッチング手段６と、この走行方向推定の内容にし
たがって電動機５に回転制御信号を送出しレーダユニッ
ト１を機械的に回転させる回転制御信号を送出する偏波
角切替手段７とが含まれる。

【００２０】レーダユニット１は、図２に示すように、
その構成要素が円筒上のレーダユニット筐体１ａ内に収
容され、電磁波が送受信されるドーム部１１が車両の走
行方向に突出した状態でベアリング１２により取付筐体
１３内に回動自在に取付けられ、レーダユニット筐体１
ａの外周にリングギヤ１４が固定される。取付筐体１３
内には電動機５が内設され、この電動機５の回転軸には
リングギヤ１４に噛合するピニオン１５が固定される。
リングギヤ１４の側面にはピン１６が設けられ、取付筐
体１３内には電動機５の駆動によりリングギヤ１４とと
もにレーダユニット１が左右いずれかに回動したとき
に、少なくともπ／２の範囲で電動機５への電源回路を
開放するリミット・スイッチ１７ａおよび１７ｂが配置
される。

【００２１】レーダユニット１が内装された取付筐体１
３は、図３に示すように、取付具１３ａを用いてバンパ
２１にドーム部１１を車両の進行方向に向けて固定され
る。

【００２２】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図４は本発明実施例における
動作の流れを示すフローチャートである。

【００２３】制御回路４は、ＶＩＣＳ受信機２が受信し
た自車両の進行方向情報およびＧＰＳ受信機３が受信し
た自車両の位置情報を取込む。マップマッチング手段６
がこの取込んだ情報を参照してマップマッチング処理を
行い自車両の走行方向を推定する。この推定により自車
両が上り線にあると推定された場合には、レーダユニッ
ト１が送受信している電磁波が水平偏波の電磁波である
か、または垂直偏波の電磁波であるかを判定し、水平偏
波の電磁波であればその状態を維持する。垂直偏波の電
磁波であれば偏波角切替手段７が電動機５に回転制御信
号を送出する。

【００２４】また、自車両が下り線にあると推定された
場合には、同様に現在送受信されている電磁波が水平偏
波の電磁波であるか、または垂直偏波の電磁波であるか
を判定し、垂直偏波の電磁波であればその状態を維持す
る。水平偏波の電磁波であれば偏波角切替手段７が電動
機５に回転制御信号を送出する。

【００２５】回転制御信号が送出されると電動機５は、
その回転制御指示にしたがって左方向または右方向に回
転し、回転軸に直結されたピニオン１５からリングギヤ
１４に回転力を伝達する。リングギヤ１４とレーダユニ
ット１とは固定された状態にあり、かつレーダユニット
１はベアリング１２により取付筐体１３と回動自在の状
態にあるので、レーダユニット１はその回転力を受けて
指示された方向に回動する。この回動にともなってピン
１６も回動し、π／２（９０°）回動したところでピン
１６はリミット・スイッチ１７ａまたは１７ｂに当接す
る。この当接により電源回路がオフ状態となり電動機５
は回動を停止し、これにより水平偏波または垂直偏波の
電磁波の送信が行われる。

【００２６】このような制御が各車両において自動的に
行われることにより、図５に示すように、上り線を走行
する車両からは水平偏波の電磁波が送信され、下り線を
走行する車両からは垂直偏波の電磁波が送信される。こ
れにより対向車線を走行する車両のレーダ装置と自車の
レーダ装置とが同種であっても、対向車から送信される
電磁波と自車の受信電磁波との偏波角が互いにπ／２だ
け異なった電磁波となり、対向車両の送信電磁波によっ
て直接に干渉が発生することがなくなる。

【００２７】（第二実施例）図６は本発明第二実施例の
要部の構成を示すブロック図、図７は本発明第二実施例
の要部の構造を示す斜視図、図８は本発明第二実施例に
おける偏波フィルタの駆動機構の一例を示す正面図、図
９は本発明第二実施例における偏波フィルタの支持状態
を示す図８のＡ矢視方向断面図である。

【００２８】本発明第二実施例は、レーダユニット１内
のアンテナに偏波フィルタ８が備えれる。この偏波フィ
ルタ８は内部に一方の偏波を減衰させる偏波減衰板８ｂ
が電波の進行方向と平行に配置されている。この偏波フ
ィルタ８の外周の一部にギヤ部８ａが形成される。ギヤ
部８ａ以外の外周部分はレーダユニット筐体１ａの内側
に形成された摺動溝により回動自在に保持される。その
他は第一実施例同様に構成される。

【００２９】電動機５の回転軸に直結されたピニオン１
５はギヤ部８ａに噛合され、制御回路４の偏波角切替手
段７からの回転制御信号にしたがった電動機５の駆動力
によるギヤ部８ａの回転にともなって偏波フィルタ８が
左右いずれかの方向に回動する。

【００３０】この偏波フィルタ８の回動にともなってピ
ン１６も回動し、π／２（９０°）回動したところでリ
ミット・スイッチ１７ａまたは１７ｂに当接し、この当
接により電源回路がオフ状態となり電動機５は回動を停
止し、偏波フィルタ８を通して水平偏波または垂直偏波
の電磁波の送信が行われる。

【００３１】（第三実施例）図１０は本発明第三実施例
の要部の構成を示すブロック図、図１１は本発明第三実
施例における偏波フィルタの実装状態を示す斜視図であ
る。

【００３２】本発明第三実施例は、レーダユニット１内
に偏波切替フィルタ９と、制御回路４の偏波角切替手段
７からの回転制御信号にしたがってダイオード９ａまた
は９ｂへの電源供給を切替える切替スイッチ１０とが備
えられる。この２個のダイオード９ａ、９ｂが交互に導
通または非導通となるにしたがって、この偏波切替フィ
ルタを通過する電波の９０°偏波方向の異なる成分につ
いて交互に、短絡回路９ｃ、９ｄの一方が有効となるか
ら、通過する電波の偏波方向を９０°転換させることが
できる。その他は第一実施例同様に構成され同様の動作
が行われる。

【００３３】本第三実施例の場合は、偏波切替フィルタ
９の偏波角が電気的に回転されるので機械装置としては
簡単な構造により実現することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、路
上を走行する別の車両に搭載された同種のレーダ装置か
ら送信される電磁波の直接波による干渉を除去または減
少させることができる。これにより、同一道路の対向車
線を走行する車両から送信された電磁波によって自装置
が放射した電磁波の反射波を受信または分析できなくな
る現象を少なくすることができ、レーダ装置の有効性を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック
図。

【図２】本発明第一実施例の要部の機械的構造を示す斜
視図。

【図３】本発明第一実施例レーダユニットが車両に取付
けられた状態を示す斜視図。

【図４】本発明第一実施例における動作の流れを示すフ
ローチャート。

【図５】本発明第一実施例における上り線および下り線
での電磁波の放射状態を説明する図。

【図６】本発明第二実施例の要部の構成を示すブロック
図。

【図７】本発明第二実施例の要部の機械的構造を示す斜
視図。

【図８】本発明第二実施例における偏波フィルタの駆動
機構の一例を示す図。

【図９】本発明第二実施例における偏波フィルタの保持
状態を示す図８のＡ矢視方向断面図。

【図１０】本発明第三実施例の要部の構成を示すブロッ
ク図。

【図１１】本発明第三実施例における偏波フィルタの実
装状態を示す斜視図。

【図１２】従来例における上り線および下り線からの電
磁波の干渉状態を説明する図。

【符号の説明】

１ レーダユニット １ａ レーダユニット筐体 ２ ＶＩＣＳ受信機 ３ ＧＰＳ受信機 ４ 制御回路 ５ 電動機 ６ マップマッチング手段 ７ 偏波角切替手段 ８ 偏波フィルタ ８ａ ギヤ部 ８ｂ 偏波減衰板 ９ 偏波切替フィルタ ９ａ、９ｂ ダイオード ９ｃ、９ｄ 短絡回路 １０ 切替スイッチ １１ ドーム部 １２ ベアリング １３ 取付筐体 １４ リングギヤ １５ ピニオン １６ ピン １７ａ、１７ｂ リミット・スイッチ ２１ バンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 3/00 Ｈ０１Ｑ 3/00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一偏波角の電磁波を送受信する手段
   と、回転制御信号により少なくとも受信電磁波の偏波角
   を実質的にπ／２の範囲で回転させる手段とを備えたこ
   とを特徴とする車載用レーダ装置。
2. 【請求項２】 前記回転させる手段は、レーダユニット
   を機械的に回転させる手段を含む請求項１記載の車載用
   レーダ装置。
3. 【請求項３】 アンテナに偏波フィルタを備え、前記回
   転させる手段はこの偏波フィルタを回転させる手段を含
   む請求項１記載の車載用レーダ装置。
4. 【請求項４】 アンテナに偏波フィルタを備え、前記回
   転させる手段はこの偏波フィルタの偏波角を電気的に回
   転させる手段を含む請求項１記載の車載用レーダ装置。