WO2007026792A1

WO2007026792A1 - レーダ装置

Info

Publication number: WO2007026792A1
Application number: PCT/JP2006/317162
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Nagai
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-03-08
Also published as: JP4656144B2; JPWO2007026792A1

Abstract

　まず、レーダ装置は、利用可能な全周波数帯域（Ｆ０）を変調帯域として、ＦＭＣＷ方式の送信信号を形成して、可変移相器により水平方向の所定方向に送信ビームＢｅａｍＨｍを放射する。そして、ターゲットが検知されなければ、可変移相器により水平方向のビーム方向を変化させ、ターゲットが検知されれば、前記全周波数帯域（Ｆ０）を分割した部分周波数変調帯域（Ｆ１）～（Ｆ５）のそれぞれで順次ＦＭＣＷ方式の送信信号を形成する。レーダ装置のアンテナは進行波アンテナであるので、変調帯域を変化させることで垂直方向に異なる指向性を有するＢｅａｍ（Ｖ１）～Ｂｅａｍ（Ｖ５）が形成されて、垂直方向のターゲット検知が行われる。

Description

明細書

レーダ装置

技術分野

[0001] この発明は、ターゲットを探知するレーダ装置、特に、進行波アンテナを用いて略垂直な 2方向への探知を行うレーダ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、自車の周囲に存在する他車や障害物等のターゲットを検知して、追尾するレーダ装置が各種考案されている。このようなレーダ装置では、通常、路面に略水平な方向のターゲット検知のみを行うものが多いが、中には、路面に略水平な方向の検知とともに、垂直な方向の検知も行うレーダ装置がある。

[0003] 例えば、特許文献 1に記載のレーダ装置は、アンテナに進行波アンテナを用いて、それぞれに異なる単一周波数のパルス信号を放射することで、垂直方向（仰角方向) に対するターゲット検知を行う。そして、ターゲットが検知された方向に対応する周波数を中心周波数として、狭周波数帯域の FMCW方式で水平方向走査を行って、タ一ゲットの速度、距離等の詳細な検知を行う。

[0004] また、特許文献 2に記載のレーダ装置は、アンテナに進行波アンテナを用いて、それぞれに異なる中心周波数で FMCW方式の水平方向走査を行うことで、水平方向の走査とともに垂直方向の角度 (仰角）の切り替えを行う。

特許文献 1 :特開 2004— 101347公報

特許文献 2：特開 2004— 226158公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところが、特許文献 1や特許文献 2に記載のレーダ装置は、検知を行う垂直方向の角度に応じて中心周波数を設定し、狭周波数帯域で FMCW方式を採用する。一般に、 FMCW方式のレーダ装置では、変調を行う周波数帯域の幅に比例して距離分解能が高くなるので、これらのレーダ装置のように狭周波数帯域とすると、距離分解能が低下してしまう。さらに、本願のような自動車用のミリ波レーダでは、元々使用できる周波数帯域が狭いので、より一層距離分解能が劣化してしまう。

[0006] また、特許文献 1に記載のレーダ装置は、垂直方向に対して、ターゲットの存在を検知するだけの機能しか有しておらず、急な割り込み等が発生した場合に、このターゲットの距離や速度を即座に検知することができない。

[0007] したがって、本発明の目的は、水平方向および垂直方向に対して素早く且つ正確にターゲットの詳細な検知を行うことができる、単純な構造のレーダ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] この発明は、連続的に周波数変調された探知信号を放射して該探知信号に基づく反射信号を受信するアンテナと、探知信号を生成してアンテナに与えるとともに、該アンテナ力の受信信号を用いて所定の第 1方向に沿ったターゲットの検知を行うターゲット検知手段と、を備えたレーダ装置において、

アンテナを、第 1方向に垂直な第 2方向に対して信号伝送方向が平行で、周波数毎に第 2方向に対して異なる角度で探知信号を放射する進行波アンテナで構成し、ターゲット検知手段が、第 1周波数帯域で探知信号を連続変調して第 1方向に沿つたターゲット検知を行う第 1検知処理と、第 1周波数帯域を分割してなる複数の第 2周波数帯域毎で探知信号を連続変調してターゲット検知を行う第 2検知処理とを組み合わせてターゲットの検知を行うことを特徴として、る。

[0009] この構成では、例えば、水平方向である第 1方向に対しては、 FMCW方式やパルスドッブラ方式等で連続的に周波数変調を行いながら探知信号を放射し、反射信号を受信することでターゲットの距離、速度等を検知する。この水平方向の検知に利用する周波数帯域は、レーダ装置が探知信号に利用し得る周波数帯域内で可能な限り広い第 1周波数帯域を設定する。一方、例えば、垂直方向である第 2方向に対しては、前記第 1周波数帯域を所定数の第 2周波数帯域に分割して、それぞれの第 2周波数帯域内にぉ、て FMCWやパルスドッブラ等の方式でターゲットの距離、速度等を検知する。これにより、第 1方向（水平方向）、第 2方向（垂直方向）ともに、所定分解能以上でターゲットの距離、速度が検知される。また、急激にターゲットが侵入しても、垂直な 2つの方向でターゲットの距離、速度等が所定分解能以上で素早く検知される。

[0010] また、この発明のレーダ装置のターゲット検知手段は、第 1検知処理を継続して行い、該第 1検知処理によりターゲットが検知されると、該ターゲットが検知された方向に対する第 2検知処理を挿入することを特徴として、る。

[0011] この構成では、通常時には、第 1方向（例えば水平方向）に対して、高分解能でターゲットの検知が行われる。そして、この処理においてターゲットが検知されれば、第

2方向（例えば垂直方向）に対しても所定分解能でのターゲットの検知が行われる。これにより、常時、主走査方向である第 1方向に対してターゲット検知を行いながら、副走査方向である第 2方向に対するターゲットの位置および距離等が検知される。

[0012] また、この発明のレーダ装置は、第 1検知処理と第 2検知処理とを交互に行うことを特徴としている。

[0013] この構成では、第 1方向（例えば水平方向）と第 2方向（例えば垂直方向）とが交互に検知される。これにより、第 1方向への高分解能検知と、第 2方向への所定分解能検知とが、常に略同時に行われる。

[0014] また、この発明のレーダ装置のターゲット検知手段は、第 2検知処理を継続して行い、該第 2検知処理により特定方向および特定距離にターゲットが検知されると、該特定方向に対する第 1検知処理を行うことを特徴としている。

[0015] この構成では、通常時には、第 2方向に対して、所定分解能でのターゲット検知が行われる。そして、この処理においてターゲットが検知されれば、第 1方向に対して高分解能でのターゲットの検知が行われる。これにより、常時、副走査方向である第 2方向に対して、或る程度の分解能でターゲット検知を行いながら、主走査方向である第 1方向に対するターゲットの位置および距離等が高分解能で検知される。

[0016] また、この発明のレーダシステムは、前述のレーダ装置と、自身の位置を測定する測位装置と、自身の位置周囲の地図情報を取得する地図情報取得装置と、を備えたことを特徴としている。

[0017] この構成では、レーダ装置で検知したターゲットに対して、測位装置から得られる自車（自身)の位置に応じた周囲の地図情報を適応することにより、検知したターゲットが他車である力、歩道橋等の路上に存在するものであるかを識別する。発明の効果

[0018] この発明によれば、第 1方向（水平方向）、第 2方向（垂直方向）ともに、所定分解能以上でターゲットの距離、速度を検知するレーダ装置を、従来の進行波アンテナを用いた単純な構造で構成することができる。特に、第 1方向に対しては高精度な検知が可能になる。また、急激にターゲットが侵入しても、垂直な 2つの方向でターゲットの距離、速度等が所定分解能以上で素早く検知するレーダ装置を構成することができる。

[0019] また、この発明によれば、第 1検知処理をメインに行い、第 2検知処理をサブで行うことで、例えば、自動車であれば、主な走査方向である水平方向（第 1方向）に対してターゲット検知を常時高精度に行いながら、副走査方向である垂直方向（第 2方向）に対するターゲットの位置および距離等を即座に検知することができる。

[0020] また、この発明によれば、第 1検知処理と第 2検知処理とを交互に行うことで、常時 2 つの方向に対してターゲットの検知を行うことができる。

[0021] また、この発明によれば、第 1検知処理をメインに行い、第 2検知処理をサブで行うことで、例えば、自動車であれば、垂直方向（第 2方向）を含む広い範囲でターゲットの検知をして、ターゲットが検知されれば、当該ターゲットの詳細な検知を即座に行うことができる。

[0022] また、この発明によれば、例えば、自動車であれば、検知したターゲットが他車であるか、歩道橋等の路上に存在するものであるかを簡単に識別することができる。これにより、より安全な運転の補助を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]第 1の実施形態のレーダ装置の主要部の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 1に示すアンテナ装置 1のブロック図である。

[図 3]図 2に示すアンテナ 10の外観斜視図である。

[図 4]第 1の実施形態のレーダ装置が搭載される車両に対する各送受信ビーム Bea mの方向を示す概念図である。

[図 5]第 1の実施形態の導波管型漏れ波アンテナの垂直指向性を示す図である。

[図 6]第 1の実施形態のターゲット検知フローを示すフローチャートである。 [図 7]第 1の実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。

[図 8]第 2の実施形態に係るレーダ装置のターゲット検知フローを示すフローチャートである。

[図 9]第 2の実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。

[図 10]第 2の実施形態における送信信号の周波数遷移の他の一例を示す図である。

[図 11]第 3の実施形態に係るレーダ装置のターゲット検知フローを示すフローチヤ一トである。

[図 12]第 3の実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。

[図 13]パルスドッブラ方式を用いた場合の各送信ビームの特性を示す図である。

[図 14]アンテナ装置 1の他の構成を示すブロック図である。

[図 15]第 5の実施形態のレーダシステムの主要部の構成を示すブロック図である。符号の説明

[0024] 1 アンテナ装置、 2—信号処理部、 3—VCO、 4一力プラ、 5 サーキユレータ、 6 —ミキサ、 7— LNA、 8— AZD変換器、 10 アンテナ、 11A〜11I—進行波アンテナ、 12A〜12I 可変移相器、 13 分岐回路、 14 送受信部、 15A〜15D—スィツチ回路、 16 受信部、 17 送信部、 18 送信アンテナ、 20—揺動機構、 100— 筐体、 111A〜111I—ホーン部、 112A〜112I—スリット、 113A〜113I 導波管、 900 自動車（自車）

発明を実施するための最良の形態

[0025] 第 1の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態では、ミリ波帯を利用する自動車用のレーダ装置について説明を行う。

図 1は本実施形態のレーダ装置の主要部の構成を示すブロック図である。

[0026] 図 2は図 1に示すアンテナ装置 1のブロック図であり、図 3は図 2に示すアンテナ 10 の外観斜視図である。

[0027] 図 4は本実施形態のレーダ装置が搭載される車両に対する各送受信ビーム Beam の方向を示す概念図であり、 (A)が水平走査方向のビーム BeamHmを示す平面図、 (B)が垂直走査方向のビーム BeamVnを示す側面図である。

本実施形態のレーダ装置は、アンテナ装置 1、信号処理部 2、 VC03、力ブラ 4、サーキユレータ 5、ミキサ 6、 LNA7、 A/D変換器 8を備える。

[0028] 信号処理部 2は、後述する FMCW方式の検知処理に基づ、て、送信ビームを形成するための制御電圧を生成して VC03に与える。 VC03は与えられた制御電圧にしたがって、周波数を時系列で連続的に三角形状に変化させた送信信号を発生する。力ブラ 4は、入力された送信信号をサーキユレータ 5に出力するとともに、その一部を局部信号としてミキサ 6に与える。サーキユレータ 5は、力ブラ 4からの送信信号をアンテナ装置 1に出力し、アンテナ装置 1からの受信信号をミキサ 6に出力する。ミキサ 6は、力ブラ 4からの局部信号とサーキユレータ 5からの受信信号とをミキシングすることでビート信号を生成して LNA7に出力する。 LNA7はビート信号を増幅して AZ D変 8に与える。 AZD変 8は増幅されたビート信号を AZD変換して信号処理部 2に与える。信号処理部 2はディジタル化されたビート信号に基づヽて既知の FMCW方式のデータ処理方法を用いて、ターゲットの相対速度、相対距離等を算出する。

[0029] アンテナ装置 1は、図 2に示すように、各個別アンテナ 11 A〜 111が配列形成されたアンテナ 10、各個別アンテナ 11 A〜 111のそれぞれに接続する可変移相器 12A 〜121、分岐回路 13、送受信部 14を備える。送受信部 14は、サーキユレータ 5から入力される送信信号を分岐回路 13に与え、分岐回路 13から入力される受信信号をサーキユレータ 5に与える。分岐回路 13は、送受信部 14から与えられた送信信号を各可変移相器 12A〜 121に分配して出力し、各可変移相器 12A〜 121からの受信信号を送受信部 14に与える。各可変移相器 12A〜12Iは、レーダ装置力も与えられる送信ビーム指向性制御命令にしたがって、入力された送信信号を移相処理して、アンテナ 10の各アンテナ 11A〜1 IIに出力する。このように、送信信号に対して各可変移相器で所定の移相処理を行うことで、図 4 (A)のビーム BeamHl〜： BeamH7に示すように、水平方向へ送信ビームを走査することができる。また、各アンテナ 11 A 〜1 IIで受信した反射信号を、受信ビーム指向性制御命令にしたがって移相処理することで、受信信号として分岐回路 13に出力する。このように、反射信号 (受信信号）に対して、各可変移相器で所定の移相処理を行うことで、水平方向へ受信ビームを走査することができる。 [0030] アンテナ 10は、それぞれがいわゆる導波管型漏れ波アンテナであるアンテナ 11A 〜111が配列形成されてなり、図 3に示す構造力もなる。具体的な構造としては、図 3 に示すように、略平板状の筐体 100には、それぞれ平行して同形状の導波管 113A 〜1131が形成されており、これら導波管 113A〜1131の一方端が筐体 100の一側面（図における左手前面）に開口している。この開口部が可変移相器 12A〜12Iにそれぞれ接続される。また、筐体 100の一主面（図における上面）には、導波管 113A 〜 1131に沿って延びる形状で、筐体 100の内部側（導波管 113A〜 1131側）力表面へ徐々に開口面が広くなるホーン部 111 A〜 11 IIが形成されて!、る。これらホーン部 111 A〜 11 IIは、それぞれ導波管 113 A〜 1131に対応する位置に設置されている。ホーン部111八〜1111と、これらに対応する導波管 113A〜113Iとは、導波管 113A〜 1131の延びる方向に沿って形成されたスリット 112A〜 1121により導通されている。スリット 112A〜 1121は、導波管 113A〜 1131の開口面側から、これに対向する終端側に沿って、徐々に幅広になる構造で形成されている。

[0031] アンテナ 10は、ホーン開口面がアンテナ装置 1の正面方向、すなわち、アンテナ装置 1を搭載する自動車 900の正面方向となるように設置される。この際、アンテナ 10 のホーン開口面が水平方向と略垂直な所定角度になり、且つ導波管型漏れ波アンテナ 11A〜1 IIの延びる方向がこの略垂直方向に沿うように設置する。そして、この構造を用いて、アンテナ装置 1に与える周波数を変化させることで、図 4 (B)のビーム BeamVl〜： BeamV5に示すように、垂直方向へビームの指向性の中心が遷移する。すなわち、ビームの仰角が変化して、送信ビームおよび受信ビームの垂直方向の走査が行われる。

[0032] ここで、例えば、 76GHz〜77GHz帯を利用するアンテナの場合、例えば、導波管型漏れ波アンテナ 11 A〜 111としては、導波管のサイズを開口面が 2. OmmX l . 27 mmで長さ 50mmとし、スリットを適宜設定する。このような構成として、送信信号の周波数を 76GHzから 77GHzまで変化させることで、垂直方向に約 4. 7° のビーム走查を行うことができる。図 5は、本実施形態の導波管型漏れ波アンテナの垂直指向性を示す図である。

[0033] 以上のように、可変移相器で送受信信号の移相制御を行うとともに、周波数変調帯域を変化させることで、送受信ビームを水平方向、垂直方向の 2方向に走査することができる。

[0034] 次に、このような構成のレーダ装置を用いた、本実施形態に特有のターゲット検知方法を、図 6、図 7を参照して説明する。なお、以下の説明では、垂直方向には 5方向を検知する場合について説明する。

図 6は本実施形態のターゲット検知フローを示すフローチャートであり、図 7は本実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。

[0035] レーダ装置は、レーダ探知を開始すると、まず、水平方向のビーム走査を行って、水平方向でのターゲット検知を行う。

[0036] 具体的に、レーダ装置は、探知開始時に m=0すなわち水平方向探知の初期化を行う（Sl l)。次に、レーダ装置は、 mをインクリメント (m=m+ l)して（S12)、 mが所定の閾値 M (例えば、設定した水平走査方向のビーム数が図 4 (A)に示すように 7本であれば M = 8)であるかを確認し、 m=Mでなければ、水平方向走査ビームである BeamHmの送信処理を行う（S13→S14)。より具体的には、レーダ装置は、 76GH z〜77GHzを周波数変調帯域として周波数を時系列で三角波状に遷移させることで、 FMCW方式の送信信号を形成し、アンテナ装置 1に与える。アンテナ装置 1は、この 1つの三角波状部分を 1つのビーム単位として、可変移相器 12A〜12Iにより移相処理を行うことで、水平方向の所定方向に指向性の中心を有する送信ビーム Beam Hmを出力する。次に、レーダ装置は、 BeamHmに対する受信処理を行うとともに、ターゲットの検知処理を行う（S15→S16)。より具体的には、送信ビームに対応する所定水平方向の検知領域内にターゲットが存在すれば、各アンテナ 11 A〜 111で送信信号に対する反射信号を受信して、可変移相器 12A〜 121で移相処理することで受信ビーム BeamHmを形成する。例えば、送信ビーム BeamHlに対して受信ビーム BeamHlを形成する。受信ビーム信号は、ビート信号に変換されて信号処理部 2 に入力され、信号処理部 2は、このビート信号から、ターゲットの相対速度、距離等のターゲット検知処理を行う。なお、このビーム受信処理およびターゲット検知処理は、ビーム送信処理に対して予め設定した適当な間隔で実行され、ターゲットが存在しなければ、前記移相制御により水平方向における送信ビームが走査される (S17→S1 2)。

[0037] このように、本実施形態のターゲット検知方法では、利用可能な周波数帯域の全てを用いて水平方向のターゲット検知を実行し続ける。この際、送信ビームは、図 4 (A) に示すように、 BeamHlから順に、 BeamH2、 BeamH3、 BeamH4、 BeamH5、 Be amH6、 BeamH7とビーム方向を移動させ、再度 BeamHlに戻るように走査される。なお、水平方向のビーム走査は、この順に限らず、逆順であってもよい。また、 Beam Hl、 BeamH3、 BeamH5、 BeamH7、 BeamH2、 BeamH4、 BeamH6. . .等のように、ビーム方向の走査をランダムに行ってもよい。

[0038] 次に、前述のターゲット検知処理でターゲットが検知された場合、レーダ装置は、垂直方向のビーム走査を行って、それぞれの垂直位置 (仰角）での水平方向のターゲット検知を行う。

[0039] 具体的に、レーダ装置は、垂直方向の探知開始時に n=0すなわち垂直方向探知の初期化を行う（S21)。次に、レーダ装置は、 nをインクリメント (n=n+ l)して（S22 )、 nが所定の閾値 N (例えば、設定した垂直走査方向のビーム数が図 4 (B)に示すように 5本であれば N = 6)であるかを確認し、 n=Nでなければ、垂直方向走査ビームである BeamVnの送信処理を行う（S23→S24)。より具体的には、 76GHz〜77GH zを (N— 1)分割した部分周波数変調帯域を用いて、各部分周波数変調帯域で、周波数を時系列で三角波状に遷移させることで、 FMCW方式の送信信号を形成し、ァンテナ装置 1に与える。例えば、図 4、図 6の例であれば、レーダ装置は、 76GHz〜7 7GHzをそれぞれに 200MHz (0. 2GHz)の周波数帯域で 5分割し、各周波数帯域をそれぞれ部分周波数変調帯域として、 FMCW方式の送信信号を形成する。

[0040] アンテナ装置 1は、この 1つの三角波状部分を 1つのビーム単位として、可変移相器 12A〜 121により移相処理を行う。アンテナ装置 1を構成する各アンテナ 11 A〜 1 IIは、前述のように導波管型漏れ波アンテナであるので、利用する周波数変調帯域が異なれば、垂直方向に対するビームの指向性の中心方向が変化する。これにより、水平方向の指向性を殆ど変化させることなぐ利用する部分周波数変調帯域毎に垂直方向の指向性が異なる送信ビーム BeamVnを出力する。次に、レーダ装置は、 BeamVnに対する受信処理を行うとともに、ターゲットの検知処理を行う (S25→S26 ) oより具体的には、送信ビームに対応する所定垂直方向の検知領域内にターゲットが存在すれば、各アンテナ 11 A〜 111で送信信号に対する反射信号を受信して、可変移相器 12A〜 121で移相処理することで受信ビーム BeamVnを形成する。例えば、送信ビーム BeamVlに対して受信ビーム BeamVlを形成する。受信ビーム信号は、ビート信号に変換されて信号処理部 2に入力され、信号処理部 2は、このビート信号から、ターゲットの相対速度、距離等のターゲット検知処理を行う。なお、このビーム受信処理およびターゲット受信処理は、ビーム送信処理に対して予め設定した適当な間隔で実行され、前記部分周波数変調帯域の切り替えにより、垂直方向における送信ビームが順次走査される（S26→S22)。そして、レーダ装置は、垂直方向の走査を一巡させると、水平方向の走査に移行する（S23→S12)。すなわち、特定の水平方向に対して、図 4 (B)に示すように、垂直方向のそれぞれに異なる指向性を有する BeamVlから順に、 BeamV2、 BeamV3、 BeamV4、 BeamV5とビーム方向を移動させて、垂直方向のターゲットの検知を行い、水平方向走査に移行する。この際、レーダ装置は、水平方向の走査位置を、垂直方向の走査を行った水平方向走査位置から、次の水平方向走査位置に移動させる。なお、垂直方向のビーム走査は、この順に限らず、逆順であってもよい。また、 BeamVl、 BeamV3、 BeamV5、 Bea mV2、 BeamV4. . .等のように、ビーム方向の走査をランダムに行ってもよい。

[0041] このような処理の一例を、図 7を参照に説明する。

まず、レーダ装置は、利用可能な全周波数帯域 FOを用いた FMCW方式にて送信信号を形成し、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamHlを放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamHlに対する受信ビーム BeamHlに基づきターゲット検知を行う。レーダ装置は、ターゲットが検知されていないことを識別すると、移相処理を変化させて、ビーム方向を走査し、送信ビーム BeamH2を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH2に対する受信ビーム BeamH2に基づきターゲット検知を行う。

[0042] レーダ装置は、ターゲットを検知すると、相対速度および距離等を算出するとともに、部分周波数変調帯域 F 1〜F5による垂直方向の送信ビーム BeamV 1〜BeamV5 を順次放射する。 [0043] より具体的には、部分周波数変調帯域 F1で FMCW方式の送信ビーム BeamVlを形成して放射し、部分周波数変調帯域 F2で FMCW方式の送信ビーム BeamV2を形成して放射する。さらに、部分周波数変調帯域 F3で FMCW方式の送信ビーム Be amV3を形成して放射し、部分周波数変調帯域 F4で FMCW方式の送信ビーム Bea mV4を形成して放射し、部分周波数変調帯域 F5で FMCW方式の送信ビーム Bea mV5を形成して放射する。これらのビーム放射は連続的に行われる。また、図 4 (B) に示すように、 BeamVlの仰角 >BeamV2の仰角 >BeamV3の仰角 >BeamV4 の仰角 >BeamV5の仰角であり、部分周波数変調帯域 F1 >部分周波数変調帯域 F2 >部分周波数変調帯域 F3 >部分周波数変調帯域 F4 >部分周波数変調帯域 F 5である。

[0044] そして、レーダ装置は、それぞれの送信ビーム BeamVl〜BeamV5に対して反射信号を受信し、垂直方向のターゲット検知を行う。レーダ装置は、この垂直方向のビーム走査によりターゲットの垂直方向位置、相対速度および距離等を算出する。レーダ装置は、これらの結果からターゲットの相対速度、距離、水平方向位置および垂直方向位置等を算出する。

[0045] つぎに、レーダ装置は、垂直方向走査を一巡させると、水平走査に戻り、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamH3を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH3に対する受信ビーム BeamH3に基づきターゲット検知を行う。レーダ装置は、ターゲットが検知されていないことを識別すると、移相処理を変化させて、ビーム方向を走査し、送信ビーム BeamH4を放射する。レーダ装置は、送信ビーム Bea mH4に対する受信ビーム BeamH4に基づきターゲット検知を行う。そして、レーダ装置は、このような水平方向走査を順次行いながら、ターゲットを検知すると垂直方向走査を挿入して、ターゲットの詳細な検知を行う。

[0046] 以上のように、本実施形態のレーダ装置では、水平方向の走査とともに、垂直方向に対する走査も行うことができる。これにより、水平方向走査で検知されたターゲットの垂直方向位置（自車から見た仰角）を検知することができる。この際、垂直方向位置においても、 FMCW方式のターゲット検知を行うことで、ターゲットの相対速度および距離を検知することができる。この結果、垂直方向位置に対しては狭い周波数帯域でありながらもターゲットの相対速度および距離等を検知し、水平方向走査に対しては広い周波数帯域でターゲットの相対速度および距離を高分解能で検知することができるので、従来の装置構成に対して構成要素を追加することなぐより高精度にターゲットの 2次元方向検知を行うことができる。

[0047] なお、本実施形態では、水平方向のターゲット検知を行、、ターゲットが検知された場合に、同方向の垂直方向走査を行う例を示した力他の任意のタイミングで水平方向の走査力垂直方向走査に切り替えても良い。

[0048] 例えば、ー且、水平方向のターゲット検知（BeamHl〜： BeamH7による検知）を一巡させた後に、ターゲットを検知した水平方向に対する垂直方向走査（BeamVl〜B eamV5による検知）を行っても良！、。

[0049] また、ターゲットを検知した水平方向に対して、次の水平方向に対しても検知を行い、この水平方向でターゲットが検知されない場合に、ターゲットが検知された水平方向に対して垂直方向走査を行っても良い。例えば、ビーム BeamH3でターゲットが検知された場合、ビーム BeamH4でターゲット検知を行い、ターゲットが検知されなければ、ビーム BeamH3に対応する垂直方向検知（BeamVl〜： BeamV5による検知）を行っても良い。

[0050] 次に、第 2の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。

図 8は本実施形態に係るレーダ装置のターゲット検知フローを示すフローチャートであり、図 9は本実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。

[0051] 本実施形態のレーダ装置は、ターゲット検知フローが異なるのみで、構成は第 1の実施形態に係るレーダ装置と同じである。そして、本実施形態のレーダ装置は、水平方向の 1方向にターゲット検知を行う毎に、垂直方向のビーム走査およびターゲット検知を行う。なお、送信信号の生成、受信信号力ものターゲット検知等の処理は、第 1の実施形態と同じであるので、詳細な説明は省略する。

[0052] 本実施形態のレーダ装置は、探知開始時に m=0すなわち水平方向探知の初期化を行う（S31)。次に、レーダ装置は、 mをインクリメント（m=m+ l)して（S32)、 m が所定の閾値 Mであるかを確認し、 m=Mでなければ、水平方向走査ビームである BeamHmの送信処理を行う（S33→S34)。次に、レーダ装置は、 BeamHmに対する受信処理を行うとともに、ターゲットの水平方向検知処理を行う（S35→S36)。

[0053] 次に、レーダ装置は、水平方向の 1つのビームの検知を終了すると、当該水平方向に対する垂直方向のターゲット検知を、ビームを走査させながら行う。まず、レーダ装置は、垂直方向の探知開始時に n=0すなわち垂直方向探知の初期化を行う（S41) 。次に、レーダ装置は、 nをインクリメント（n=n+ l)して（S42)、 nが所定の閾値 Nであるかを確認し、 n=Nでなければ、垂直方向走査ビームである BeamVnの送信処理を行う（S43→S44)。次に、レーダ装置は、 BeamVnに対する受信処理を行うとともに、ターゲットの検知処理を行う（S45→S46)。このような垂直方向における送信ビームの走査は、 n=Nになるまで、部分周波数変調帯域を変化させながら順次行われる（S46→S42)。そして、レーダ装置は、垂直方向の走査を一巡させると、水平方向の走査に移行する（S43→S32)。すなわち、特定の水平方向に対して、図 4 (B) に示すように、垂直方向のそれぞれに異なる指向性を有する BeamVlから順に、 Be amV2、 BeamV3、 BeamV4、 BeamV5とビーム方向を移動させて、垂直方向のタ一ゲットの検知を行い、水平方向走査に移行する。この際、レーダ装置は、水平方向の走査位置を、垂直方向の走査を行った水平方向走査位置から、次の水平方向走查位置に移動させる。なお、垂直方向のビーム走査は、この順に限らず、逆順であつてもよい。

[0054] このような処理の一例を、図 9を参照に説明する。

まず、レーダ装置は、利用可能な全周波数帯域 FOを用いた FMCW方式にて送信信号を形成し、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamHlを放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamHlに対する受信ビーム BeamHlに基づきターゲット検知を行う。次に、レーダ装置は、部分周波数変調帯域 F1〜F5による垂直方向の送信ビーム BeamVl〜BeamV5を順次放射して、反射信号を受信し、垂直方向のターゲット検知を行う。次に、レーダ装置は、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamH2を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH2に対する受信ビーム BeamH2に基づきターゲット検知を行う。次に、レーダ装置は、 BeamVl〜： B eamV5を用いて、再度垂直方向走査を行う。さらに、次に、レーダ装置は、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamH3を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH3に対する受信ビーム BeamH3に基づきターゲット検知を行う。そして、レーダ装置は、このような水平方向の 1方向に対して送受信ビームを形成し、この水平方向に対して垂直方向の複数方向に順次送受信ビームを形成する処理を繰り返し行う。

[0055] このように、本実施形態のレーダ装置は、水平方向の 1方向に送受信ビームを形成してターゲット検知を行う毎に、垂直方向に対して複数の送受信ビームを形成して、垂直方向に対するターゲット検知を行うことができる。これにより、前述の第 1の実施形態に示したターゲット検知がされた時にのみ垂直方向の検知を行う場合では、誤検知による影響を受けやすいが、本実施形態の処理方法を用いることにより、確実に水平方向の検知と垂直方向の検知とが繰り返されるので、誤検知による処理の不安定さを抑制することがでさる。

[0056] なお、前述の第 1、第 2の実施形態では、垂直方向のビームを、水平方向に対する仰角の大きい側力小さい側に、すなわち、部分周波数変調帯域が高い側から低い側に順次移行するように走査した力図 10に示すような、垂直方向のビーム走査を行ってもよい。

[0057] 図 10は第 2の実施形態における送信信号の周波数遷移の他の一例を示す図である。

[0058] 図 10に示すように、この処理方法では、垂直方向のビーム走査を行う際に、仰角の最も大きい方向 (部分周波数変調帯域 F1)、仰角の最も小さい方向 (部分周波数変調帯域 F5)、これらの中間の方向（部分周波数変調帯域 F3)に、まず、送受信ビームを形成してターゲット検知を行う。そして、ターゲットが検知された垂直方向に対して（図 10の場合では仰角が最も大きい方向 (部分周波数変調帯域 F1) )、連続的に所定回数送受信ビームを形成してターゲットの検知を行う。

[0059] このような送受信ビームの形成方法を用いることで、垂直方向に対するターゲットの検知精度を向上させることができる。

[0060] 次に、第 3の実施形態に係るレーダ装置について、図を参照して説明する。

図 11は本実施形態に係るレーダ装置のターゲット検知フローを示すフローチャートであり、図 12は本実施形態での送信信号の周波数遷移の一例を示す図である。 [0061] 本実施形態のレーダ装置は、レーダ探知を開始すると、まず、所定の水平方向に対して垂直方向のビーム走査を行って、垂直方向でのターゲット検知を行う。

[0062] 具体的に、レーダ装置は、まず、水平方向のビーム BeamHmに対応する方向に送信ビームが形成されるように、可変移相器を制御する（S51)。次に、レーダ装置は、垂直方向の探知を開始し、まず n=0すなわち垂直方向探知の初期化を行う（S52) 。次に、レーダ装置は、 nをインクリメント (n=n+ l)して（S53)、垂直方向走査ビームである BeamVnの送信処理を行う（S54)。次に、レーダ装置は、 BeamVnに対する受信処理を行うとともに、ターゲットの検知処理を行う（S55→S56)。このような垂直方向における送信ビームの走査は、 n=Nになるまで、部分周波数変調帯域を変化させながら順次行われる（S57→S53)。すなわち、特定の水平方向に対して、図 4 (B)に示すように、垂直方向のそれぞれに異なる指向性を有する BeamVlから順に、 BeamV2、 BeamV3、 BeamV4、 BeamV5とビーム方向を移動させて、垂直方向のターゲットの検知を行う。

[0063] そして、レーダ装置は、垂直方向の走査を一巡させると、一連の垂直方向におけるターゲット検知処理によりターゲットが検知されたかどうかを判別する。ここで、レーダ装置は、ターゲットを検知していれば、該当する水平方向でのターゲット検知を行う（ S58→S59)。一方、ターゲットを検知していなければ、レーダ装置は、水平方向のビーム BeamHmを走査する（移動させる）ように移相制御を行い、次の水平方向位置に送信ビームを形成する制御を行う（S58→S51)。

[0064] レーダ装置は、一連の垂直方向検知によりターゲットが検知されると、利用可能な周波数帯域の全てを用いて水平方向に送信ビーム BeamHmを形成し、該送信ビーム BeamHmに対応する受信ビーム BeamHmを取得してターゲットの検知を行う（S5 9→S60→S61)。レーダ装置は、水平方向でのターゲット検知を行うと、次の水平方向位置に送信ビームが形成されるように移相制御を行って可変移相器を制御する（S 61→S51)。

[0065] そして、本実施形態のレーダ装置は、このような処理を繰り返し行う。すなわち、レーダ装置は、移相制御を行って水平方向位置を移動させながら部分周波数変調帯域の切り替えによる垂直方向のターゲット検知を行い、垂直方向のターゲット検知でターゲットが検知されれば、水平方向に対して全周波数帯域を用いた検知を行う。

[0066] このような処理の一例を、図 12を参照に説明する。

まず、レーダ装置は、ビーム BeamHlに対応する水平方向に垂直走査が行えるように、移相制御を行う。レーダ装置は、部分周波数変調帯域 F1〜F5の切り替えにより BeamHlに対応する水平方向に対して、 BeamVl〜： BeamV5を順に生成し、垂直方向にビームを走査しながらターゲットの検知を行う。

[0067] レーダ装置は、この垂直方向走査によりターゲットが検知されなければ、ビーム Bea mH2に対応する水平方向に垂直走査が行えるように、移相制御を切り替える。

[0068] 次に、レーダ装置は、部分周波数変調帯域 F1〜F5の切り替えにより BeamH2に対応する水平方向に対して、 BeamVl〜BeamV5を順に生成し、垂直方向にビームを走査しながらターゲットの検知を行う。

[0069] レーダ装置は、この垂直方向走査によりターゲットを検知すれば、利用可能な全周波数帯域 FOを用いた FMCW方式にて送信信号を形成し、送信ビーム BeamH2を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH2に対する受信ビーム BeamH2に基づきターゲット検知を行う。これにより、 BeamH2方向に存在するターゲットの相対速度、距離、および仰角を検知する。

[0070] 次に、ビーム BeamH3に対応する水平方向に垂直走査が行えるように、移相制御を行う。レーダ装置は、部分周波数変調帯域 F1〜F5の切り替えにより BeamH3に対応する水平方向に対して、 BeamVl〜BeamV5を順に生成し、垂直方向にビームを走査しながらターゲットの検知を行う。

[0071] レーダ装置は、この垂直方向走査によりターゲットを検知すれば、利用可能な全周波数帯域 FOを用いた FMCW方式にて送信信号を形成し、送信ビーム BeamH3を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH3に対する受信ビーム BeamH3に基づきターゲット検知を行う。これにより、 BeamH3方向に存在するターゲットの相対速度、距離、および仰角を検知する。そして、レーダ装置はこのような処理を繰り返す。

[0072] このような構成を用いることにより、常時は、水平方向垂直方向の 2方向に走査を行いながら、ターゲットの方向とともに或る程度の精度で相対速度および距離等を検知し、ターゲットが検知されると、該当するターゲットに対して、より分解能の高い方法で、ターゲットの方向、相対速度、および距離等を検知することができる。これにより、自車の前方における他車の急な割り込みを、その動作状況とともに即座に検知し、さらに、より高精度な他車の検知を殆ど遅れることなく行うことができる。

[0073] 次に、第 4の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。

前述の各実施形態では、周波数を時系列で三角波状に変化させた送信信号を用いる FMCW方式について説明した力次に示すパルスドッブラ方式を用いても、前述の構成および処理方法を適用することができる。

[0074] 図 13はパルスドッブラ方式を用いた場合の各送信ビームの特性を示す図である。

[0075] 本実施形態の方式は、水平方向走査用のビーム BeamHmを利用可能な全周波数帯域で変調したパルス信号で形成し、垂直方向走査用のビーム BeamVnを、前記利用可能な全周波数帯域 FOを分割した部分周波数帯域 F1〜F5でそれぞれ変調したノルス信号で形成したものである。すなわち、前述の第 1の実施形態における三角波変調信号の周波数帯域を、パルス信号を構成する周波数帯域に置き換えたものである。

[0076] このような処理の一例を、図 13を参照に説明する。

まず、レーダ装置は、利用可能な全周波数帯域 FOを用いたパルス信号にて送信信号を形成し、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamHlを放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamHlに対する受信ビーム BeamHlに基づきターゲット検知を行う。レーダ装置は、ターゲットが検知されていないことを識別すると、移相処理を変化させて、ビーム方向を走査し、送信ビーム BeamH2を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH2に対する受信ビーム BeamH2に基づきターゲット検知を行う。

[0077] レーダ装置は、ターゲットを検知すると、相対速度および距離等を算出するとともに

、 BeamHmよりも周波数帯域の狭い部分周波数変調帯域 F1〜F5による垂直方向の送信ビーム BeamVl〜BeamV5を順次放射して、反射信号を受信し、垂直方向のターゲット検知を行う。レーダ装置は、この垂直方向のビーム走査によりターゲットの垂直方向位置、相対速度および距離等を算出する。レーダ装置は、これらの結果からターゲットの相対速度、距離、水平方向位置および垂直方向位置等を算出する [0078] つぎに、レーダ装置は、垂直方向走査を一巡させると、水平走査に戻り、移相処理により所定の水平方向に送信ビーム BeamH3を放射する。レーダ装置は、送信ビーム BeamH3に対する受信ビーム BeamH3に基づきターゲット検知を行う。レーダ装置は、ターゲットが検知されていないことを識別すると、移相処理を変化させて、ビーム方向を走査し、送信ビーム BeamH4を放射する。レーダ装置は、送信ビーム Bea mH4に対する受信ビーム BeamH4に基づきターゲット検知を行う。そして、レーダ装置は、このような水平方向走査を順次行いながら、ターゲットを検知すると垂直方向走査を挿入して、ターゲットの詳細な検知を行う。

[0079] このようなパルス信号では、パルス信号に成形されるパルス波の周波数帯域が広いほど距離分解能が高くなるので、前述の FMCW方式と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態の方式は、第 1の実施形態のみでなぐ第 2、第 3の実施形態に対してち適用することがでさる。

[0080] ところで、前述の各実施形態では、水平方向のビーム走査に可変移相器を用いた例を示したが、図 14に示すようなアンテナ装置の構成を用いても良、。

図 14はアンテナ装置 1の他の構成を示すブロック図である。

図 14 (A)は 2アンテナ型で各アンテナをスィッチ回路で切り替えて受信信号を取得するアンテナ装置のブロック図であり、図 14 (B)は 1アンテナ型でアンテナ群を機械的に揺動させる構造のアンテナ装置のブロック図である。

[0081] (1) 2アンテナ型

図 14 (A)に示すアンテナ装置は、それぞれが導波管型漏れ波アンテナであるアンテナ 11A〜1 IIからなり受信のみを行うアンテナ 10、スィッチ回路 15A〜15D、受信部 16、送信部 17、送信アンテナ 18を備える。

[0082] アンテナ 10は、送信を行わず、受信のみを行う点以外は前述の実施形態に示したアンテナと同じであるので、説明は省略する。

[0083] スィッチ回路 15Aは、レーダ装置力もの受信アンテナ選択信号に従い、アンテナ 1

1A、 11B, 11Cのいずれかをスィッチ回路 15Dに導通させる。スィッチ回路 15Bは、レーダ装置力もの受信アンテナ選択信号に従い、アンテナ 11D、 HE, 11Fのいずれかをスィッチ回路 15Dに導通させる。スィッチ回路 15Cは、レーダ装置からの受信アンテナ選択信号に従い、アンテナ 11G、 11H, 111のいずれかをスィッチ回路 15D に導通させる。スィッチ回路 15Dは、レーダ装置力もの受信アンテナ選択信号に従い、スィッチ回路 15A, 15B, 15Cのいずれかを受信部 16に導通させる。

[0084] 受信部 16は、送信部 17から得られる送信タイミングに応じて、スィッチ回路 15Dから入力される受信信号を取得し、レーダ装置のサーキユレータに出力する。送信部 1 7は、レーダ装置からの送信信号を送信アンテナ 18に出力するとともに、この送信信号またはタイミング信号を受信部 16に与える。送信アンテナ 18は送信部 17からの送信信号を外部に放射する。なお、受信部 16で送信信号を取得する場合には、受信部 16でビート信号を生成し、信号処理部に出力することができる。

[0085] このような 2アンテナの構成であっても、前述の各実施形態に示したターゲットの検知方法を適用することができる。

[0086] (2) 1アンテナ機械揺動型

図 14 (B)に示すアンテナ装置は、それぞれが導波管型漏れ波アンテナであるアンテナ 11A〜： L IIからなるアンテナ 10、分岐回路 13、送受信部 14、揺動機構 20を備える。

[0087] 本方式のアンテナ装置は、各アンテナ 11A〜1 IIに対して同じ送信信号を与え、揺動機構 20により、アンテナ 10の正面方向を水平方向に回動させることにより、送受信ビームを形成するものである。このような構成であっても、前述の各実施形態に示したターゲットの検知方法を適用することができる。

[0088] さらに、水平方向の走査に対しては、他の機械式スキャン方式を用いても良い。

[0089] また、前述の各実施形態では、進行波アンテナとして、導波管型漏れ波アンテナを例に説明したが、他の進行波アンテナ、例えば、マイクロストリップ漏れ波アンテナ、 NRD漏れ波アンテナ、非共振導波管スロットアンテナ、非共振マイクロストリップパッチアンテナ等を用いても良い。

[0090] また、前述の各実施形態では、 FMCW方式やパルスドッブラ方式を例に示したが、 2周波 CW等の複数の周波数を利用する他の方式を用いても良、。 [0091] 次に、第 5の実施形態に係るレーダシステムについて図 15を参照して説明する。図 15は本実施形態のレーダシステムの主要部の構成を示すブロック図である。

[0092] レーダシステムは、レーダ装置 500、測位装置 501、地図情報取得装置、および制御部 505を備え、例えば、自動車に搭載されている。

[0093] レーダ装置 500はアンテナ 1を備え、前述の各実施形態に示した構成力もなる。測位装置 501は、測位用アンテナ 501を備え、例えば、 GPSシステムによる測位を行う。地図情報取得装置 504は、地図情報を記憶する手段を備え地図情報を記憶している。また、地図情報取得装置 504は無線ネットワーク用アンテナ 503を備え、外部力供給される地図情報を取得して記憶する。

[0094] 制御部 505は、レーダ装置 500で得られたターゲット検知情報と、測位装置 502で得られた自車の測位情報 (位置情報)と、を取得し、ターゲットの位置や絶対速度等を算出する。また、制御部 505は、地図情報取得装置 504に記憶されている地図情報を、ターゲット位置に適用し、ターゲットが道路上の歩道橋や標識等の固定物であるかどうかを検出する。この際、レーダ装置 500でターゲットの垂直方向の位置が正確に検出されていることにより、ターゲットの道路上における高さを正確に検出し、タ一ゲットの種類 (歩道橋等)を正確に識別することができる。

[0095] これにより、検知したターゲットが他車である力、歩道橋等の路上に存在するものであるかを簡単且つ正確に識別することができ、より安全な運転の補助を行うことができる

Claims

請求の範囲

[1] 連続的に周波数変調された探知信号を放射して該探知信号に基づく反射信号を受信するアンテナと、

前記探知信号を生成して前記アンテナに与えるとともに、該アンテナからの受信信号を用いて、所定の第 1方向に沿ったターゲットの検知を行うターゲット検知手段と、を備えたレーダ装置において、

前記アンテナは前記第 1方向に垂直な第 2方向に対して信号伝送方向が平行で、周波数毎に前記第 2方向に対して異なる角度で探知信号を放射する進行波アンテナであり、

前記ターゲット検知手段は、第 1周波数帯域で探知信号を連続変調して前記第 1 方向に沿ったターゲット検知を行う第 1検知処理と、前記第 1周波数帯域を分割してなる複数の第 2周波数帯域毎で探知信号を連続変調してターゲット検知を行う第 2検知処理とを組み合わせてターゲットの検知を行うことを特徴とするレーダ装置。

[2] 前記ターゲット検知手段は、前記第 1検知処理を継続して行い、該第 1検知処理によりターゲットが検知されると、該ターゲットが検知された方向に対する前記第 2検知処理を挿入する請求項 1に記載のレーダ装置。

[3] 前記第 1検知処理と前記第 2検知処理とを交互に行う請求項 1に記載のレーダ装置。

[4] 前記ターゲット検知手段は、前記第 2検知処理を継続して行ヽ、該第 2検知処理により特定方向にターゲットが検知されると、該特定方向に対する前記第 1検知処理を行う請求項 1に記載のレーダ装置。

[5] 請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載のレーダ装置と、

自身の位置を測定する測位装置と、

前記自身の位置周囲の地図情報を取得する地図情報取得装置と、を備えたレーダシステム。