WO2021019889A1 - レーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置 - Google Patents

レーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置 Download PDF

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Definitions

  • This disclosure relates to a radar communication system, an in-vehicle radar device, and a transmission device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the millimeter wave radar sensor 10 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the millimeter-wave radar sensor 10 includes a transmitting antenna 11, a receiving antenna 12, an RF (Radio Frequency) front end 13 connected to the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12, and an RF front end 13.
  • a digital signal processing unit (DSP) 14 connected to the antenna is provided.
  • DSP digital signal processing unit
  • the information extraction unit 24 acquires the Doppler frequency fd that is the basis of this determination. Then, the information extraction unit 24 extracts the information previously associated with the Doppler frequency fd from the storage device 25. The information extraction unit 24 outputs the information extracted from the storage device 25 to the notification device 33.
  • step ST4 determines that the relationship between the distance and the relative speed is out of the permissible range (step ST4; No). That is, the arithmetic processing unit 20 determines that it has detected a physically impossible movement.
  • the reflected wave RW determined to be No in step ST4 is the second reflected wave RW2. Based on this determination, the arithmetic processing unit 20 detects the roadside transmission device 5 (step ST8).
  • step ST9 the arithmetic processing unit 20 determines whether or not to continue the object detection operation by the radar communication system 100. If the detection operation is to be continued, the process proceeds to step ST1, and if the detection operation is not to be continued, the flowchart of FIG. 6 is terminated.

Abstract

路車間通信や車車間通信をより簡単な構成で実現することができるレーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置を提供する。レーダ通信システムは、車載レーダ装置と、車両の外側に配置される伝送装置と、を備える。車載レーダ装置は、車両の外側へ送信波を送信し、送信波に対する反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、ミリ波レーダセンサによって検出された物体と車両との物理的な関係が許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、物理的な関係が許容範囲から外れると、反射波の周波数特性に対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備える。伝送装置は、送信波を受信する受信部と、受信部によって受信された送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、変調信号を反射波の一部として送信する送信部と、を備える。

Description

レーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置
　本開示は、レーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置に関する。
　衝突事故防止のための運転支援装置において、車両の接近情報等を検知する手段として路車間通信技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－１８５０８４号公報
　運転支援装置を用いて路車間通信をする場合は、センサ類のほかに通信機器が必要となる。運転支援装置に通信機器を組み込むと、運転支援装置の構成がより複雑になる。
　本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、路車間通信や車車間通信をより簡単な構成で実現することができるレーダ通信システム、車載レーダ装置及び伝送装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係るレーダ通信システムは、車両に搭載される車載レーダ装置と、前記車両の外側に配置される伝送装置と、を備える。前記車載レーダ装置は、前記車両の外側へ送信波を送信し、前記送信波に対する反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備える。前記伝送装置は、前記送信波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号を前記反射波の一部として送信する送信部と、を備える。
　これによれば、レーダ通信システムは、ミリ波レーダセンサを用いて伝送装置から情報を取得することができる。車載レーダ装置は、伝送装置から情報を取得するための通信機器の付加を必要としない。これにより、レーダ通信システムは、より簡単な構成で、路車間通信を実現することができる。
　本開示の一態様に係る車載レーダ装置は、車両の外側へ送信波を送信し、送信波の反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備える。
　本開示の一態様に係る伝送装置は、車載レーダ装置が車両の外側へ送信する送信波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号を前記送信波に対する反射波の一部として送信する送信部と、を備える。
図１は、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システムの構成例を示す模式図である。 図２は、本開示の実施形態１に係る車載レーダ装置１の構成例を示すブロック図である。 図３は、ＦＭＣＷ方式による距離と相対速度との検出方法を説明するためのグラフである。 図４は、本開示の実施形態１に係るミリ波レーダセンサの構成例を示すブロック図である。 図５は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置の構成例を示すブロック図である。 図６は、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システムの動作例を示すフローチャートである。 図７は、本開示の実施形態１に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＝０の場合）を示す図である。 図８は、本開示の実施形態１に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＝０の場合）を示す図である。 図９は、本開示の実施形態１に係る物理的な関係の検出例（変形例）であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＝０の場合）を示す図である。 図１０は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置の構成例（変形例１）を示すブロック図である。 図１１は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置の構成例（変形例２）を示すブロック図である。 図１２は、本開示の実施形態２に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＞０、又は、相対速度＜０の場合）を示す図である。 図１３は、本開示の実施形態２に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＞０、又は、相対速度＜０の場合）を示す図である。 図１４は、本開示の実施形態３に係るレーダ通信システムの構成例を示す模式図である。
　以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
＜実施形態１＞
　まず、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システム１００の構成例を説明する。
　図１は、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システム１００の構成例を示す模式図である。図１に示すように、レーダ通信システム１００は、ミリ波帯の電波を使用する路車間通信システムであり、車両３に搭載される車載レーダ装置１と、車両３が通行する道路側に設置される路側伝送装置５（本開示の「伝送装置」の一例）と、を備える。ミリ波帯の電波とは、例えば、周波数が３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の電波のことを意味する。
　図２は、本開示の実施形態１に係る車載レーダ装置１の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、車載レーダ装置１は、ミリ波レーダセンサ１０と、ミリ波レーダセンサ１０から出力される信号に基づいて各種の演算処理を行う演算処理装置２０と、演算処理装置２０に接続された記憶装置２５と、演算処理装置２０から出力される信号に基づいて動作する警報装置３１と、演算処理装置２０から出力される信号に基づいて動作するブレーキアクチュエータ３２と、演算処理装置２０から出力される信号に基づいて動作する通知装置３３と、を備える。
　ミリ波レーダセンサ１０は、図１に示すように、車両３の前端部から進行方向前方の所定角度θの範囲内に向けて一定時間ごとに送信波ＴＷを送信し、車両３の進行方向前方に存在する物体から反射してくる反射波を受信することによって物体を検知する。例えば、車両３の進行方向前方に他車両（図示せず）が存在する場合、ミリ波レーダセンサ１０は、他車両の表面で送信波ＴＷが反射することにより発生する第１反射波ＲＷ１を受信することによって、物体の一例となる他車両を検知する。なお、本明細書では、ミリ波レーダセンサ１０が受信した反射波を、受信波と呼んでもよい。
　また、図１に示すように、車両３の進行方向前方に路側伝送装置５が配置されている場合、ミリ波レーダセンサ１０は、路側伝送装置５の表面で送信波ＴＷが反射することにより発生する第１反射波ＲＷ１を受信することによって、物体の一例となる路側伝送装置５を検知する。なお、後述するように、路側伝送装置５は、受信した送信波ＴＷの周波数を変調して変調信号を生成し、生成した変調信号を第２反射波ＲＷ２として送信する。ミリ波レーダセンサ１０は、反射波の一部として、第２反射波ＲＷ２も受信する。
　ミリ波レーダセンサ１０は、例えば、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）方式を用いて、車両３から物体までの距離と、車両３と物体との相対速度とをそれぞれ検出する。
　図３は、ＦＭＣＷ方式による距離と相対速度との検出方法を説明するためのグラフである。図３の横軸は時間を示し、図３の縦軸は周波数を示す。図３の実線は送信波ＴＷを示し、図３の破線は反射波ＲＷを示す。図３に示すように、ＦＭＣＷ方式による送信波ＴＷは、周波数が単調増加する信号と、周波数が単調減少する信号とが交互に繰り返されるチャープ信号である。送信波ＴＷに対する反射波ＲＷも、チャープ信号となる。チャープ信号において、周波数が単調増加する区間をアップ区間、周波数が単調減少する区間をダウン区間という。
　ミリ波レーダセンサ１０は、例えば三角波となるように周波数変調を施したミリ波帯域の連続したチャープ信号を送信波ＴＷとして送信するとともに、送信波ＴＷの送信方向から反射してくるチャープ信号を反射波ＲＷとして受信する。そして、ミリ波レーダセンサ１０は、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの周波数差で生じるビート信号の周波数を検出する。チャープ信号のアップ区間では、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの周波数差から、周波数Ｆｕｐのビート信号が得られる。チャープ信号のダウン区間では、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの周波数差から、周波数Ｆｄｎのビート信号が得られる。
　図３に示すように、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの間には遅延時間Δｔが生じる。下記の式（１）（２）に示すように、周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎは、遅延時間Δｔで生じる周波数差ｆｒと、ドップラー効果による周波数シフト（以下、ドップラー周波数）ｆｄとの和、又は、周波数差ｆｒとドップラー周波数ｆｄとの差となっている。なお、ドップラー周波数ｆｄは、本開示の「反射波の周波数特性」の一例である。
　Ｆｕｐ＝ｆｒ－ｆｄ　…（１）
　Ｆｄｎ＝ｆｒ＋ｆｄ　…（２）
　周波数差ｆｒと、ドップラー周波数ｆｄは、上記の式（１）（２）式から、下記の式（３）（４）で表すことができる。
　ｆｒ＝（Ｆｄｎ＋Ｆｕｐ）／２　…（３）
　ｆｄ＝（Ｆｄｎ－Ｆｕｐ）／２　…（４）
　周波数差ｆｒは、車両３から物体までの距離に比例する。ドップラー周波数ｆｄは、車両３と物体との相対速度に比例する。相対速度が０の場合、ドップラー周波数ｆｄは０となる。
　なお、本開示の実施形態において、速度検出方法は、例えば、ノコギリ波のｕｐあるいはｄｏｗｎチャープ区間を用い、チャープ信号間の位相変化に着目してドップラー速度を検出する方法であってもよい。
　図４は、本開示の実施形態１に係るミリ波レーダセンサ１０の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、ミリ波レーダセンサ１０は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２とに接続されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フロントエンド１３と、ＲＦフロントエンド１３に接続されるデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１４とを備える。
　ＲＦフロントエンド１３は、チャープ信号生成部１３１と、パワーアンプ（ＰＡ）１３２と、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１３３と、ミキサ回路１３４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３５と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１３６と、を備える。図３に示した送信波ＴＷは、チャープ信号生成部１３１で生成され、パワーアンプ１３２で増幅され、送信アンテナ１１から外界へ送信される。また、送信波ＴＷは、ミキサ回路１３４にも送信される。図１に示した第１反射波ＲＷ１と第２反射波ＲＷ２は、それぞれ、受信アンテナ１２で受信され、低ノイズアンプ１３３で増幅されてミキサ回路１３４に送信される。
　ミキサ回路１３４は、送信波ＴＷと第１反射波ＲＷ１とに基づいて第１ビート信号を生成する。また、ミキサ回路１３４は、送信波ＴＷと第２反射波ＲＷ２とに基づいて第２ビート信号を生成する。第１ビート信号と第２ビート信号は、それぞれ、ローパスフィルタ１３５を通してＡＤコンバータ１３６に送信され、アナログ信号からデジタル信号へ変換（以下、ＡＤ変換）される。ＡＤコンバータ１３６においてＡＤ変換された第１ビート信号及び第２ビート信号は、それぞれ、デジタル信号処理部１４へ送信される。
　デジタル信号処理部１４は、第１ビート信号及び第２ビート信号について、それぞれ、上記の式（１）から（４）に基づく演算処理を行う。デジタル信号処理部１４は、第１ビート信号から、車両３から物体（例えば、路側伝送装置５又は他車両）までの距離と、車両３と物体（例えば、路側伝送装置５又は他車両）との相対速度とを算出する。また、第２ビート信号から、車両３から路側伝送装置５までの距離と、車両３と路側伝送装置５との相対速度とが算出される。
　なお、距離及び相対速度は、本開示の「物理的な関係」の一例である。第１ビート信号から算出される距離及び相対速度は、本開示の「第１の物理的な関係」の一例である。第２ビート信号から算出される距離及び相対速度は、本開示の「第２の物理的な関係」の一例である。
　図２に示す演算処理装置２０は、ハードウェアとして、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）を有する。演算処理装置２０は、ＣＰＵが実行する機能部として、判定部２１と、余裕時間算出部２２と、車両制御部２３と、情報抽出部２４とを有する。
　判定部２１は、ミリ波レーダセンサ１０から出力された距離及び相対速度が、予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する。予め設定された許容範囲から外れる場合として、相対速度がゼロであるにも関わらず距離に一定以上の変動がある場合や、相対速度が一定以上あるにも関わらず距離の変動がゼロの場合などが例示される。
　余裕時間算出部２２は、判定部２１によって許容範囲内にある判定された距離及び相対速度の情報に基づいて、車両３が物体に衝突するまでの余裕時間を算出する。車両制御部２３は、余裕時間算出部２２によって算出された余裕時間が予め設定した第１の所定時間（例えば、３秒）以下になると、警報装置３１を動作させて、車両３の運転者に注意を喚起する。また、車両制御部２３は、余裕時間算出部２２によって算出された余裕時間が予め設定した第２の所定時間（例えば、１秒）以下になると、ブレーキアクチュエータ３２を動作させて車両３を減速し、物体との衝突を回避させる。
　情報抽出部２４は、判定部２１によって距離及び相対速度が許容範囲外にあると判定された場合に、この判定の根拠となるドップラー周波数ｆｄを取得する。そして、情報抽出部２４は、ドップラー周波数ｆｄに予め対応付けされた情報を記憶装置２５から抽出する。情報抽出部２４は、記憶装置２５から抽出した情報を通知装置３３に出力する。
　記憶装置２５は、ハードウェアとして、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等を有する。記憶装置は、ＣＰＵが実行する演算プログラム、演算プログラムによる演算結果及び各種情報を格納している。各種情報は、後述の表１に示すように、第２反射波ＲＷ２の周波数特性（例えば、第２ビート信号の周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎから算出されるドップラー周波数ｆｄ）に予め対応付けされた情報を含む。
　通知装置３３は、例えば、表示モニタ及びスピーカを有する。通知装置３３は、表示モニタ及びスピーカの少なくとも一部を、通知装置３３以外の他の車載装置と共有していてもよい。通知装置３３は、情報抽出部２４から送信されてきた情報を表示モニタに画像又は文字で表示したり、スピーカから音声で流したりして、車両３の運転者に情報を通知する。
　図５は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置５の構成例を示すブロック図である。
　図５に示すように、路側伝送装置５は、受信アンテナ５１（本開示の「受信部」の一例）と、ダウンコンバータ（ＤＣ）５２と、ミキサ回路５３と、変換周波数発生器５４と、送信情報生成部５５と、アップコンバータ（ＵＣ）５６と、ローカル信号発生器（ＬＯ）５７と、送信アンテナ５８（本開示の「送信部」の一例）と、を備える。ミキサ回路５３及び変換周波数発生器５４は、本開示の「変調信号生成部」の一例である。
　受信アンテナ５１は、車載レーダ装置１から送信されてくる送信波ＴＷを受信する。ダウンコンバータ５２は、受信アンテナ５１で受信された送信波ＴＷの周波数を低くする。送信情報生成部５５は、送信情報（本開示の「情報」の一例）を生成する。実施形態１に係る送信情報の一例を表１に示す。表１に示すように、路側伝送装置５の送信情報として、道路交通情報（渋滞、事故、天気、路面情報、その他）、設置物の位置情報、地図情報が例示される。送信情報生成部５５は、図示しない制御装置と有線又は無線で接続されており、制御装置から信号を受けて送信情報を生成する。送信情報は、第２反射波ＲＷ２の周波数特性（例えば、第２ビート信号の周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎから算出されるドップラー周波数ｆｄ）と１：１で対応付けされている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　変換周波数発生器５４は、送信情報生成部５５で生成された送信情報に基づいて、送信波ＴＷに混合される信号を発生させる。例えば、表１に示すように、送信情報が「前方異常なし」の場合、変換周波数発生器５４は、ドップラー周波数ｆｄを１００Ｈｚにするための変換周波数を有する信号を生成する。送信情報が「前方注意」の場合、変換周波数発生器５４は、ドップラー周波数ｆｄを２００Ｈｚにするための変換周波数を有する信号を生成する。送信情報が「止まれ」の場合、変換周波数発生器５４は、ドップラー周波数ｆｄを３００Ｈｚにするための変換周波数を有する信号を生成する。
　ミキサ回路５３は、ダウンコンバータ５２によって周波数が低減された送信波ＴＷの信号と、変換周波数発生器５４が発生した信号とを混合して、送信波ＴＷの周波数が変調された変調信号を生成する。
　アップコンバータ５６は、ミキサ回路５３で生成された変調信号の周波数を高くする。ローカル信号発生器５７は、ダウンコンバータ５２とアップコンバータ５６とにローカル信号（基準信号）を供給する。送信アンテナ５８は、アップコンバータ５６から出力された変調信号を第２反射波ＲＷ２として、車両３に向けて送信する。
　図１に示すように、車両３に搭載された車載レーダ装置１は、送信波ＴＷを送信すると、その反射波として、路側伝送装置５の表面で反射した第１反射波ＲＷ１と、路側伝送装置５から送信されてくる第２反射波ＲＷ２とを受信する。第１反射波ＲＷ１に対して第２反射波ＲＷ２の周波数は変調されている。車載レーダ装置１は、送信波ＴＷと第２反射波ＲＷ２との周波数差で生じる第２ビート信号の周波数を検出する。例えば、車載レーダ装置１は、第２ビート信号のアップ区間における周波数Ｆｕｐと、第２ビート信号のダウン区間における周波数Ｆｄｎとを検出する。車載レーダ装置１は、第２ビート信号の周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎを上記した式（４）に適用して、第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄを算出することができる。
　第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄは、第１反射波ＲＷ１のドップラー周波数ｆｄと比べて、送信情報に対応付けされた周波数の分だけ高い値となっている。
　また、第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄは、送信波ＴＷと第２反射波ＲＷ２とに基づいて算出される距離及び相対速度が予め設定された許容範囲から外れる値となるように、第１反射波ＲＷ１のドップラー周波数ｆｄと比べて十分に高い値となっている。つまり、後述の図６のステップＳＴ４で、距離と相対速度との関係が許容範囲外にあると判定されるように、第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄは、第１反射波ＲＷ１のドップラー周波数ｆｄと比べて十分に高い値となっている。
　次に、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システム１００の動作例を説明する。
　図６は、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システム１００の動作例を示すフローチャートである。図６において、ミリ波レーダセンサ１０は、車両３の前端部から進行方向前方の所定角度θの範囲内に向けて一定時間ごとに送信波ＴＷを送信する（ステップＳＴ１）。次に、ミリ波レーダセンサ１０は、反射波ＲＷを受信したか否かを判定する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２で反射波ＲＷを受信した判定された場合（ステップＳＴ２；Ｙｅｓ）は、ステップＳＴ３へ進む。ステップＳＴ２で反射波ＲＷを受信しないと判定された場合（ステップＳＴ２；Ｎｏ）は、ステップＳＴ７へ進む。
　ステップＳＴ３では、ミリ波レーダセンサ１０は、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの周波数差であるビート信号を生成し、ビート信号のアップ区間における周波数Ｆｕｐと、ビート信号のダウン区間における周波数Ｆｄｎとを算出する。次に、ミリ波レーダセンサ１０は、ビート信号の周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎから、送信波ＴＷに対する反射波ＲＷの遅延時間Δｔで生じる周波数差ｆｒと、ドップラー周波数ｆｄとを算出する。算出された周波数差ｆｒ及びドップラー周波数ｆｄは、演算処理装置２０に送信される。演算処理装置２０は、周波数差ｆｒ及びドップラー周波数ｆｄに基づいて、車両３と物体との距離と、車両３と物体との相対速度とを検出する。
　次に、演算処理装置２０は、検出値である距離及び相対速度が、予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
　図７及び図８は、本開示の実施形態１に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＝０の場合）を示す図である。図７は、距離及び相対速度が許容範囲内にある場合を示す。図８は、距離及び相対速度が許容範囲外にある場合を示す。図７及び図８において、左側のグラフは時刻Ｔのグラフを示し、右側のグラフは時刻ＴからΔＴだけ時間が経過した時刻Ｔ＋ΔＴのグラフを示している。
　図７及び図８に示すように、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける相対速度がそれぞれゼロ（０）の場合、路側伝送装置５に対して車両３は停止している。このため、図７に示すように、時刻Ｔにおける車両３と物体との距離Ｄｔと、時刻Ｔ＋ΔＴにおける車両３と物体との距離Ｄｔ＋ΔＤは、互いに同じ値となる。時刻Ｔにおける車両３と物体との相対速度Ｖｔと、時刻Ｔ＋ΔＴにおける車両３と物体との相対速度Ｖｔ＋ΔＶも、互いに同じ値となる。つまり、ΔＤ、ΔＶはそれぞれゼロである。このような場合、距離と相対速度とが矛盾しないので、演算処理装置２０は、距離及び相対速度が許容範囲内にあると判定する（ステップＳＴ４；Ｙｅｓ）。距離及び相対速度が許容範囲内にあると判定される反射波ＲＷは、第１反射波ＲＷ１である。この判定により、演算処理装置２０は、物体を検出する。
　次に、演算処理装置２０が物体との衝突までの余裕時間を算出する（ステップＳＴ５）。そして、演算処理装置２０は、算出した余裕時間が過ぎる前に車両を制御して、車両３が物体に衝突することを回避する（ステップＳＴ６）。この回避動作は、演算処理装置２０が、警報装置３１を動作させて車両３の運転者に注意を喚起したり、ブレーキアクチュエータ３２を動作させて車両３を減速させたりすることによって行う。その後、ステップＳＴ７へ進む。
　一方、図８に示すように、時刻Ｔ、時刻Ｔ＋ΔＴにおける実際の相対速度がそれぞれゼロであるにも関わらず、ΔＶがゼロではなく、ΔＶの絶対値が予め設定された値よりも大きい場合、距離と相対速度とが矛盾する。このような場合、演算処理装置２０は、距離と相対速度との関係が許容範囲外にあると判定する（ステップＳＴ４；Ｎｏ）。つまり、演算処理装置２０は、物理的にあり得ない動きを検知したと判定する。ステップＳＴ４で、Ｎｏと判定される反射波ＲＷは、第２反射波ＲＷ２である。この判定により、演算処理装置２０は、路側伝送装置５を検出する（ステップＳＴ８）。
　なお、車両１は、車両１に搭載されている速度計の情報から車速を検出することができる。速度計から演算処理装置２０（例えば、判定部２１）に、車速が出力されてもよい。演算処理装置２０は、車速に基づいて車両１が停止している否かを判定することができる。車両１が停止しているにも関わらず、ΔＶの絶対値が予め設定された値よりも大きい場合、演算処理装置２０は、距離と相対速度との関係が許容範囲外にあると判定してもよい。
　ステップＳＴ８の後、演算処理装置２０は、距離及び相対速度が許容範囲外にあると判定された反射波（つまり、第２反射波ＲＷ２）に予め対応づけられた情報を抽出する（ステップＳＴ９）。例えば、第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄが１００Ｈｚの場合、上記の表１に示したように、演算処理装置２０は１００Ｈｚに対応した「前方注意」の情報を記憶装置２５から抽出する。そして、演算処理装置２０は、記憶装置２５から抽出した「前方注意」の情報を通知装置３３に伝送する。
　通知装置３３は、演算処理装置２０から伝送されてきた情報を、車両３の運転者に向けて通知する。例えば、通知装置３３は、通知装置３３が有する表示モニタに情報を表示したり、通知装置３３が有するスピーカから情報を音声で流したりする。これにより、車両３の運転者は、路側伝送装置５から伝送されてきた送信情報を把握することができる。その後、ステップＳＴ９へ進む。
　ステップＳＴ９では、演算処理装置２０は、レーダ通信システム１００による物体の検出動作を継続するか否かを判断する。検出動作を継続する場合はステップＳＴ１へ進み、検出動作を継続しない場合は図６のフローチャートを終了する。
　以上説明したように、本開示の実施形態１に係るレーダ通信システム１００は、車両３に搭載される車載レーダ装置１と、車両３の外側に配置される路側伝送装置５と、を備える。車載レーダ装置１は、車両３の外側へ送信波ＴＷを送信し、送信波ＴＷに対する反射波ＲＷを受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサ１０と、ミリ波レーダセンサ１０によって検出された物体と車両３との物理的な関係（例えば、距離及び相対速度）が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部２１と、物理的な関係が許容範囲から外れると、反射波ＲＷの周波数特性に予め対応付けされた送信情報を抽出する情報抽出部２４と、を備える。路側伝送装置５は、送信波ＴＷを受信する受信アンテナ５１と、受信アンテナ５１によって受信された送信波ＴＷの周波数を予め設定された送信情報に対応付けて変調して変調信号を生成する変換周波数発生器５４及びミキサ回路５３と、変調信号を反射波ＲＷの一部として送信する送信アンテナ５８と、を備える。
　例えば、反射波ＲＷは、送信波ＴＷが路側伝送装置５の表面で反射することにより発生する第１反射波ＲＷ１と、路側伝送装置５の送信アンテナ５８から変調信号が送信されることにより発生する第２反射波ＲＷ２とを含む。物理的な関係は、送信波ＴＷと第１反射波ＲＷ１とに基づいて算出される第１の物理的な関係と、送信波ＴＷと第２反射波ＲＷ２とに基づいて算出される第２の物理的な関係とを含む。判定部２１は、第１の物理的な関係と第２の物理的な関係とについて、それぞれ許容範囲内にあるか否かを判定する。第２反射波ＲＷ２として送信される変調信号は、第２の物理的な関係が許容範囲から外れるように生成されている。
　これによれば、車載レーダ装置１は、判定部２１の判定結果に基づいて第１反射波ＲＷ１と第２反射波ＲＷ２とを区別することができる。車載レーダ装置１は、第２反射波ＲＷ２を受信することによって路側伝送装置５を検知することができる。車載レーダ装置１は、第２反射波ＲＷ２のドップラー周波数ｆｄを検出することによって、ドップラー周波数ｆｄに予め対応付けられた送信情報（例えば、表１に示したように、「前方異常なし」「前方注意」「止まれ」等の情報）を取得することができる。
　これにより、レーダ通信システム１００は、物体と車両との物理的な関係（例えば、距離及び相対速度）を測定するためのミリ波レーダセンサ１０を用いて、路側伝送装置５から送信情報を取得することができる。車載レーダ装置１は、路側伝送装置５から送信情報を取得するための通信機器の付加を必要としない。路側伝送装置５は、送信波ＴＷを受信し、物理的に矛盾した第２反射波ＲＷ２を車載レーダ装置１に送信することで、車載レーダ装置１に送信情報を伝達することができる。これにより、レーダ通信システム１００は、より簡単な構成で、路車間通信を実現することができる。
　なお、上記の実施形態１では、ミリ波レーダセンサ１０によって検出された物体と車両３との物理的な関係として、距離及び相対速度を例示した。そして、予め設定された許容範囲から外れる場合として、相対速度がゼロであるにも関わらず距離に一定以上の変動がある場合や、相対速度が一定以上あるにも関わらず距離の変動がゼロの場合を例示した。しかしながら、本開示の実施形態において、物理的な関係は、距離及び相対速度に限定されるものではない。
　例えば、本開示の実施形態において、物理的な関係は相対速度のみでもよい。この場合、物理的な関係が予め設定された許容範囲から外れる場合として、車両３や他車両の走行性能から計算してありえないほど高い値の相対速度が検出される場合が挙げられる。このような態様であっても、レーダ通信システム１００は、路側伝送装置５からの送信情報を、ミリ波レーダセンサ１０を用いて受信することができる。
（変形例）
　上記の実施形態１では、時刻Ｔ、時刻Ｔ＋ΔＴにおける実際の相対速度がそれぞれゼロであるにも関わらず、ΔＶがゼロではなく、ΔＶの絶対値が予め設定された値よりも大きい場合、演算処理装置２０は、距離と相対速度との関係が許容範囲外にあると判定する（ステップＳＴ４；Ｎｏ）ことを説明した。しかしながら、本開示の実施形態において、距離と相対速度との関係を判断する材料は、ΔＶに限定されない。距離と相対速度との関係を判断する材料はΔＤであってもよい。
　図９は、本開示の実施形態１に係る物理的な関係の検出例（変形例）であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＝０の場合）を示す図である。図９に示すように、時刻Ｔ、時刻Ｔ＋ΔＴにおける相対速度がそれぞれゼロであるにも関わらず、ΔＤがゼロではなく、予め設定された値よりも大きい場合、距離と相対速度とが矛盾する。このような場合、演算処理装置２０は、距離と相対速度との関係が許容範囲外にあると判定してもよい（ステップＳＴ４；Ｎｏ）。この判定により、演算処理装置２０は、路側伝送装置５を検出してもよい（ステップＳＴ８）。
　図１０は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置５Ａの構成例（変形例１）を示すブロック図である。図１０に示すように、路側伝送装置５Ａは、上記の路側伝送装置５の構成からミキサ回路５３、変換周波数発生器５４を除くとともに、ダウンコンバータ５２とアップコンバータ（ＵＣ）５６との間に遅延器５９を配置した構成を備える。また、路側伝送装置５Ａでは、送信情報生成部５５から遅延器５９に送信情報が供給される。これによれば、遅延器５９は、ダウンコンバータ５２から出力される信号を遅延させることができる。遅延器５９は、送信情報に基づいてΔＤが予め設定された値よりも大きい値となるように信号を遅延させることができる。
　また、本開示の実施形態では、上記の図５と図１０とを合わせてもよい。図１１は、本開示の実施形態１に係る路側伝送装置５Ｂの構成例（変形例２）を示すブロック図である。図１１に示すように、路側伝送装置５Ｂは、上記の路側伝送装置５、５Ａを合わせた構成を備える。これによれば、演算処理装置２０は、距離と相対速度との関係を、ΔＶとΔＤの一方又は両方に基づいて判断することができる。
＜実施形態２＞
　上記の実施形態１では、図７及び図８に示したように、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける相対速度がそれぞれゼロの場合（すなわち、路側伝送装置５に対して車両３が停止している場合）を説明した。しかしながら、レーダ通信システム１００において、路側伝送装置５から送信情報が伝送される車両３は停止状態に限定されない。レーダ通信システム１００において、路側伝送装置５から送信情報が伝送される車両３は走行状態にあってもよい。この場合も、レーダ通信システム１００は、例えば図６に示したフローチャートに従って動作する。
　図１２及び図１３は、本開示の実施形態２に係る物理的な関係の検出例であり、時刻Ｔと、時刻Ｔ＋ΔＴとにおける距離及び相対速度（相対速度＞０、又は、相対速度＜０の場合）を示す図である。図１２は、距離と相対速度との関係が許容範囲内にある場合を示す。図１３は、距離及び相対速度が許容範囲外にある場合を示す。図１２及び図１３において、左側のグラフは時刻Ｔのグラフを示し、右側のグラフは時刻Ｔ＋ΔＴのグラフを示している。
　図１２及び図１３に示すように、時刻Ｔ、時刻Ｔ＋ΔＴにおける相対速度がそれぞれマイナス（－）の場合、車両３は路側伝送装置５に接近する方向へ移動している。このため、図１２に示すように、時刻Ｔにおける車両３と物体との距離Ｄｔよりも、時刻Ｔ＋ΔＴにおける車両３と物体との距離Ｄｔ＋ΔＤは小さい値となる。つまり、ΔＤはマイナスである。また、ΔＤの絶対値である｜ΔＤ｜は、距離と相対速度とが矛盾しない値となっている。このような場合、演算処理装置２０は、距離及び相対速度が許容範囲内にあると判定する（図６のステップＳＴ４；Ｙｅｓ）。
　一方、図１３に示すように、時刻Ｔ、時刻Ｔ＋ΔＴにおける相対速度がそれぞれマイナスであるにも関わらず、ΔＤがマイナスではなく、例えばゼロの場合、距離と相対速度とが矛盾する。このような場合、演算処理装置２０は、距離及び相対速度が許容範囲外にあると判定する（図６のステップＳＴ４；Ｎｏ）。
　以上説明した第２実施形態においても、車載レーダ装置１は、路側伝送装置５から送信情報を取得するための通信機器の付加を必要としない。このため、第２実施形態においても、レーダ通信システム１００は、より簡単な構成で、路車間通信を実現することができる。
＜実施形態３＞
　上記の実施形態１、２では、路側伝送装置５から車両３へ情報の伝送処理が行われる、路車間通信について説明した。しかしながら、本開示に係るレーダ通信システムは路車間通信に限定されない。本開示に係るレーダ通信システムは、車両同士の間で通信が行われる車車間通信にも適用してよい。
　図１４は、本開示の実施形態３に係るレーダ通信システム２００の構成例を示す模式図である。図１４に示すように、レーダ通信システム２００は、車車間通信システムであり、車両３に搭載される車載レーダ装置１と、車両３に搭載される車載伝送装置５Ｃ（本開示の「伝送装置」の一例）と、を備える。車載伝送装置５Ｃは、図５に示した路側伝送装置５と同じ構成を有する。
　車載レーダ装置１のミリ波レーダセンサ１０は、車両３の前端部に取り付けられている。車載伝送装置５Ｃの受信アンテナ５１及び送信アンテナ５８は、車両３の後端部に取り付けられている。これにより、車両３として、自車両３－１と、自車両３－１の進行方向前方に位置する他車両３－２とが存在する場合に、自車両３－１に搭載された車載レーダ装置１は、他車両３－２に搭載された車載伝送装置５Ｃに対して、送信波ＴＷの送信と、第１反射波ＲＷ１及び第２反射波ＲＷ２の受信とを行うことができる。
　実施形態３に係る送信情報の一例を表２に示す。表２に示すように、車載伝送装置５Ｃの送信情報として、車両制御情報（加速、減速、車線変更、その他）が例示される。例えば、送信情報生成部５５は、車両３のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）等と有線又は無線で接続されており、ＥＣＵ等からの信号を受けて送信情報を生成する。第３実施形態においても、送信情報は、第２反射波ＲＷ２の周波数特性（例えば、第２ビート信号の周波数Ｆｕｐ、Ｆｄｎから算出されるドップラー周波数ｆｄ）と１：１で対応付けされている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上説明したように、本開示の実施形態３に係るレーダ通信システム２００は、自車両３－１に搭載される車載レーダ装置１と、他車両３－２に搭載される車載伝送装置５Ｃと、を備える。自車両３－１に搭載される車載レーダ装置１は、車両３の進行方向前方へ送信波ＴＷを送信し、送信波ＴＷに対する反射波ＲＷを受信することによって他車両３－２を検知するミリ波レーダセンサ１０と、ミリ波レーダセンサ１０によって検出された他車両３－２と自車両３－１との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部２１と、物理的な関係が許容範囲から外れると、反射波ＲＷの周波数特性に予め対応付けされた送信情報を抽出する情報抽出部２４と、を備える。他車両３－２に搭載される車載伝送装置５Ｃは、送信波ＴＷを受信する受信アンテナ５１と、受信アンテナ５１によって受信された送信波ＴＷの周波数を予め設定された送信情報に対応付けて変調して変調信号を生成する変換周波数発生器５４及びミキサ回路５３と、変調信号を反射波ＲＷの一部（例えば、第２反射波ＲＷ２）として送信する送信アンテナ５８と、を備える。
　これによれば、レーダ通信システム２００は、ミリ波レーダセンサ１０を用いて車載伝送装置５Ｃからの送信情報（例えば、表２に示したように、「加速」「減速」「進路変更」等の情報）を取得することができる。車載レーダ装置１は、車載伝送装置５Ｃから送信情報を取得するための通信機器の付加を必要としない。これにより、レーダ通信システム２００は、より簡単な構成で、車車間通信を実現することができる。
（その他の実施形態）
　上記のように、本開示は実施形態１から３によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。上述した実施形態１から３の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。実施形態１から３を任意に組み合わせてもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
　なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）車両に搭載される車載レーダ装置と、
　前記車両の外側に配置される伝送装置と、を備え、　前記車載レーダ装置は、
　前記車両の外側へ送信波を送信し、前記送信波に対する反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、
　前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
　前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備え、
　前記伝送装置は、
　前記送信波を受信する受信部と、
　前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、
　前記変調信号を前記反射波の一部として送信する送信部と、を備えるレーダ通信システム。
（２）前記反射波は、
　前記送信波が前記伝送装置の表面で反射することにより発生する第１反射波と、
　前記変調信号が前記送信部から送信されることにより発生する第２反射波とを含み、
　前記物理的な関係は、
　前記送信波と前記第１反射波とに基づいて算出される第１の物理的な関係と、
　前記送信波と前記第２反射波とに基づいて算出される第２の物理的な関係とを含み、
　前記判定部は、前記第１の物理的な関係と前記第２の物理的な関係とについて、それぞれ前記許容範囲内にあるか否かを判定する、
前記（１に記載のレーダ通信システム。
（３）前記変調信号生成部は、前記第２の物理的な関係が前記許容範囲から外れるように前記変調信号を生成する、
前記（２）に記載のレーダ通信システム。
（４）前記物理的な関係とは、
　前記車両から前記物体までの距離と、前記車両と前記物体との相対速度と、の関係である、
前記（１）から（３）のいずれか１項に記載のレーダ通信システム。
（５）前記伝送装置は、前記車両が通行する道路側に設置された路側伝送装置である、前記（１）から（４）のいずれか１項に記載のレーダ通信システム。
（６）前記物体は、前記車両の進行方向前方に位置する他車両であり、
　前記伝送装置は、前記他車両に搭載された車載伝送装置である、
前記（１）から（４）のいずれか１項に記載のレーダ通信システム。
（７）車両の外側へ送信波を送信し、送信波の反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、
　前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
　前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備える車載レーダ装置。
（８）車載レーダ装置が車両の外側へ送信する送信波を受信する受信部と、
　前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、
　前記変調信号を前記送信波に対する反射波の一部として送信する送信部と、を備える伝送装置。
１　車載レーダ装置
３　車両
３－１　自車両３－２　他車両
５、５Ａ、５Ｂ　路側伝送装置
５Ｃ　車載伝送装置
１０　ミリ波レーダセンサ
１１、５８　送信アンテナ
１２、５１　受信アンテナ
１３　ＲＦフロントエンド
１４　デジタル信号処理部
２０　演算処理装置
２１　判定部
２２　余裕時間算出部
２３　車両制御部
２４　情報抽出部
２５　記憶装置
３１　警報装置
３２　ブレーキアクチュエータ
３３　通知装置
５２　ダウンコンバータ
５３　ミキサ回路
５４　変換周波数発生器
５５　送信情報生成部
５６　アップコンバータ
５７　ローカル信号発生器
１００　レーダ通信システム
１３１　チャープ信号生成部
１３２　パワーアンプ
１３３　低ノイズアンプ
１３４　ミキサ回路
１３５　ローパスフィルタ
１３６　ＡＤコンバータ
２００　レーダ通信システム
ｆｄ　ドップラー周波数
Ｆｄｎ　周波数
ｆｒ　周波数差
Ｆｕｐ　周波数
ＲＷ　反射波
ＲＷ１　第１反射波
ＲＷ２　第２反射波
ＴＷ　送信波

Claims (8)

  1. 　車両に搭載される車載レーダ装置と、
    　前記車両の外側に配置される伝送装置と、を備え、
    　前記車載レーダ装置は、
    　前記車両の外側へ送信波を送信し、前記送信波に対する反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、
    　前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
    　前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備え、
    　前記伝送装置は、
    　前記送信波を受信する受信部と、
    　前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、
    　前記変調信号を前記反射波の一部として送信する送信部と、を備えるレーダ通信システム。
  2. 　前記反射波は、
    　前記送信波が前記伝送装置の表面で反射することにより発生する第１反射波と、
    　前記変調信号が前記送信部から送信されることにより発生する第２反射波とを含み、
    　前記物理的な関係は、
    　前記送信波と前記第１反射波とに基づいて算出される第１の物理的な関係と、
    　前記送信波と前記第２反射波とに基づいて算出される第２の物理的な関係とを含み、
    　前記判定部は、前記第１の物理的な関係と前記第２の物理的な関係とについて、それぞれ前記許容範囲内にあるか否かを判定する、請求項１に記載のレーダ通信システム。
  3. 　前記変調信号生成部は、前記第２の物理的な関係が前記許容範囲から外れるように前記変調信号を生成する、請求項２に記載のレーダ通信システム。
  4. 　前記物理的な関係とは、
    　前記車両から前記物体までの距離と、前記車両と前記物体との相対速度と、の関係である、請求項１に記載のレーダ通信システム。
  5. 　前記伝送装置は、前記車両が通行する道路側に設置された路側伝送装置である、請求項１に記載のレーダ通信システム。
  6. 　前記物体は、前記車両の進行方向前方に位置する他車両であり、
    　前記伝送装置は、前記他車両に搭載された車載伝送装置である、請求項１に記載のレーダ通信システム。
  7. 　車両の外側へ送信波を送信し、送信波の反射波を受信することによって物体を検知するミリ波レーダセンサと、
    　前記ミリ波レーダセンサによって検出された物体と前記車両との物理的な関係が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
    　前記物理的な関係が前記許容範囲から外れると、前記反射波の周波数特性に予め対応付けされた情報を抽出する情報抽出部と、を備える車載レーダ装置。
  8. 　車載レーダ装置が車両の外側へ送信する送信波を受信する受信部と、
    　前記受信部によって受信された前記送信波の周波数特性を予め設定された情報に対応付けて変調することによって、変調信号を生成する変調信号生成部と、
    　前記変調信号を前記送信波に対する反射波の一部として送信する送信部と、を備える伝送装置。
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