JP4591507B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ミリ波を用いた車載用のレーダ装置、特に、所定角範囲内でビーム方向を走査し、受信信号からターゲットを検知するレーダ装置に関するものである。

従来、ミリ波を利用した車載用のレーダ装置が各種考案されており、これらのレーダ装置のなかには、所定の走査角範囲内でアンテナを走査しながら送信ビームを送信し、ターゲットに反射した受信信号でターゲットを検知する角度走査型レーダ装置がある。

しかしながら、角度走査型レーダ装置では、送信ビームの送信範囲は扇形となるため、自車から遠距離であるほど検知範囲が広くなり、自車近傍では検知範囲が狭くなってしまう。

これを解決する角度走査型レーダ装置として、特許文献１には、それぞれに少しずつ指向方向が異なる複数のアンテナを配設し、送受信に利用するアンテナの組み合わせを変化させることで、遠距離、近距離、を設定するものが開示されている。具体的には、このレーダ装置は、隣接する複数のアンテナを用いて送信ビーム幅を狭めることで遠距離での方位分解能を向上させ、このような遠距離探知で利用するアンテナよりも少ないアンテナ数で送信ビーム幅を広げることにより近距離での検知範囲を広くさせている。

特開平８−３３４５５７号公報

しかしながら、従来の一般的な角度走査型レーダ装置は、走査角範囲外のターゲットを検知することが出来なかった。例えば、最外角（走査角範囲の端部）で検知された受信信号のピークが、その角度方向に存在するターゲットによるものであるのか、範囲外に存在するターゲットによるものであるかを識別することは困難であった。

また、特許文献１に記載のレーダ装置は、複数のアンテナを用いなければならず、これらを用いて送信ビーム制御を行う場合、制御用のスイッチ群とこれらスイッチ群を制御するための複雑な制御処理を行わなければならない。さらに、遠距離の検知と近距離の検知で利用するアンテナが異なるので、それぞれに異なる動作制御を行わなければならない。

したがって、本発明の目的は、１つのアンテナで遠距離の検知と近距離の広角検知とを実現するレーダ装置を提供することにある。

この発明は、アンテナから外部に送信する送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、所定走査角範囲内で送信ビームを走査するビーム走査手段と、送信ビームがターゲットに反射してアンテナで得られる受信信号からターゲットを検知する受信検知手段と、を備えたレーダ装置において、走査角範囲の中心方向から少なくとも一方端に向かってＸ°の方位角にあるターゲットに対して、Ｘ°の方位角に送信される送信ビームに対する受信信号強度が、Ｘ°の方位角より走査角範囲の中心方向側にある少なくとも１つの送信ビームに対する受信信号強度より低くなるように設定され、ターゲットに対して複数の送信ビームが重複して存在する状態に設定され、且つ、複数の送信ビームに対して、送信ビームの中心でターゲットを捉える送信ビームによる受信信号強度が、送信ビームの中心が走査角範囲の中心方向側にずれてターゲットを捉える送信ビームによる受信信号強度より弱くなるように、設定されていることを特徴としている。

この構成では、或る走査角（方位角）Ｘ°方向に存在するターゲットに対して走査角Ｘ°方向の送信ビームによる受信信号の強度よりも走査角範囲の中心方向側の少なくとも１つの走査角方向の送信ビームによる受信信号の強度が高くなる設定を、各走査角に対して行う。これにより、ターゲットの走査角（方位角）よりも受信信号強度のピークが現れる走査角の方が走査角範囲の中心方向側になる。

また、この発明のレーダ装置は、Ｘ°の方位角に送信される送信ビームに対する受信信号強度を、Ｘ°の方位角より走査角範囲の中心方向側にある、Ｘ°の方位角に送信される送信ビームに隣接する送信ビームに対する受信信号強度より低くなるように設定することを特徴としている。

この構成では、或る走査角（方位角）Ｘ°方向に存在するターゲットに対して走査角Ｘ°方向の送信ビームによる受信信号の強度よりも走査角範囲の中心方向側に隣接する走査角方向の送信ビームによる受信信号の強度が高くなる設定を、各走査角に対して行う。これにより、ターゲットの走査角（方位角）に対して、走査角範囲の中心方向側に隣接する方位角に受信信号強度のピークが現れる。

また、この発明のレーダ装置は、送信ビーム形成手段で、走査角範囲の中心方向のアンテナ利得に対して、一方端へ向かって徐々に各走査角方向のアンテナ利得が低くなるように設定することを特徴としている。

この構成では、或る走査角方向にターゲットが存在する場合に、当該走査角方向よりも走査角範囲の中心方向側の走査角方向に送信される送信ビームよる受信信号が、ターゲットが存在する走査角方向に送信される送信ビームによる受信信号よりも大きくなる。

また、この発明のレーダ装置は、送信ビーム形成手段で、走査角範囲の中心方向から一方端へ向かって徐々に各走査角方向の送信ビームの幅を広くすることを特徴としている。

この構成では、送信ビームの強度を一方端方向に向かって弱くせずともアンテナのみの特性で送信波のビーム方向強度に分布を持たせることができる。さらに、より方端側のビームほど、より広い範囲からの受信信号が得られる。これにより、ターゲットの走査角（方位角）よりも受信信号のピークが現れる走査角の方が走査角範囲の中心方向側になる。

また、この発明のレーダ装置は、受信検知手段で、走査角範囲の中心方向の受信信号強度に対して、一方端へ向かって徐々に受信信号強度が低くなるように、各走査角方向の受信信号強度を補正することを特徴としている。

この構成では、前述の各構成のように送信ビームを制御するのではなく、受信信号を制御する。これにより、前述の送信ビームを制御した場合と同様の結果が得られる。なお、送信ビームの制御に加えて受信信号の制御を行うことも可能であり、これを行うことにより、さらに走査角方向毎の違いが明確にさせられる。

また、この発明のレーダ装置は、ターゲットの方位角と受信信号強度との対応表または関係式が記憶された記憶手段を備え、受信検知手段で、受信信号強度が極大となる走査角を検出し、該検出した走査角を対応表または関係式に適用してターゲットの方位角を検知することを特徴としている。

この構成では、受信信号強度の極大（ピーク）の走査角と、その場合のターゲットの方位角とが予め関連付けされることで、得られた受信信号強度の走査角分布から受信信号強度のピークを検出すれば、ターゲットの方位角が検知される。

また、この発明のレーダ装置は、受信検知手段で、各送信ビームによる受信信号強度を補間して受信信号強度の極大を検出することを特徴としている。

この構成では、走査角分解能により離散的に現れる各走査角方向の受信信号を補間して（例えば、所定の連続関数等に置き換えて）、ピークを検出することで、より正確なピーク位置が得られる。

この発明によれば、ターゲットの存在する実際の走査角（方位角）よりも受信信号強度のピークが、走査角範囲の中心側に現れることにより、走査角範囲の端部および端部付近では、走査角範囲よりも外側に存在するターゲットによる受信信号強度のピークが走査角範囲内に現れる。これにより、実際に送信ビームを送信する走査角範囲よりも外側のターゲットを検知することができる。

また、この発明によれば、走査角範囲の端部ほど送信ビームに広がりを持たせることにより、走査角範囲の端部から外側へより離れた位置のターゲットを検知することができる。

また、この発明によれば、受信信号強度を制御することでも、走査角範囲の端部および端部付近では、走査角範囲よりも外側に存在するターゲットによる受信信号のピークが走査角範囲内に現れる。これにより、実際に送信ビームを送信する走査角範囲よりも外側のターゲットを検知することができる。

また、この発明によれば、走査角範囲の内外に依らず、ターゲットの走査角と受信信号強度のピークの走査角とを関連付けしておくことで、受信信号強度のピークから容易にターゲットの走査角すなわち方位を検知することができる。

また、この発明によれば、各走査角の受信信号強度を補間することで、離散的に現れる受信信号強度が連続的になり、受信信号強度の走査角分布が、より緻密になる。このような受信信号強度の走査角分布によりピークが検知されると、さらに正確にターゲットの方位を検知することができる。

第１の実施形態のレーダ装置の構成を示す概略構成図である。 各走査角方向の送信ビームによる受信信号強度の分布を示す模式図である。 方位角（走査角）と相対アンテナゲインとの関係を示すアンテナゲインパターン図である。 送信ビームを図３に示す分布にした場合における受信信号強度のピーク方位角とターゲット方位角との関係図である。 ０°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 ５°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 １０°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 １５°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 第２の実施形態における、方位角と相対アンテナゲインとの関係を示すアンテナゲインパターン図である。 送信ビームを図９に示す分布にした場合における受信信号強度のピーク方位角とターゲット方位角との関係図である。 ０°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 ５°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 １０°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 １５°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 ２０°方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム方位角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。 第３の実施形態のレーダ装置の概略構成図である。 第３の実施形態のレーダ装置の他の構成を示す概略構成図である。 受信信号強度を２次関数で近似して補間する場合の概念図である。

本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置について図１〜図８を参照して説明する。なお、本実施形態では、レーダ装置として自動車に装着したＦＭ−ＣＷレーダ装置を例に説明する。
図１は本実施形態のレーダ装置の構成を示す概略構成図である。
本実施形態のレーダ装置は、制御部１、ＶＣＯ２、カプラ３、サーキュレータ４、アンテナ５、ミキサ６、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７、Ａ／Ｄ変換部８、アンテナ走査機構９、データ処理部１０を備える。データ処理部１０はＦＦＴ処理部１１、ピーク検出部１２、ターゲット検知部１３を備える。

制御部１は送信信号を変調する変調信号のディジタルデータを順次生成して、このディジタルデータに基づく制御電圧をＶＣＯ２に出力する。ＶＣＯ２は制御部１より入力される制御電圧に応じて発振周波数を変化させる。これにより、ＶＣＯ２の発振周波数を例えば三角波状に連続してＦＭ変調させる。カプラ３は、ＦＭ変調された送信信号をサーキュレータ４側へ伝送するとともに、所定の分配比で送信信号の一部をローカル信号としてミキサ６へ与える。サーキュレータ４は、送信信号をアンテナ５側へ伝送し、また、アンテナ５からの受信信号をミキサ６へ与える。アンテナ５は、ＶＣＯ２のＦＭ変調された連続波の送信信号を所定の広がりをもつ送信ビームとして送信する。また、アンテナ５は、アンテナ走査機構９により送信ビームの方向を所定の走査角度範囲に亘って周期的に変化させ、送信ビームのスキャンを行う。なお、以下の説明では、ビーム走査を自車から水平方向に沿って行う例を示し、前記走査角は方位角に相当する。この際、各送信ビームの放射方向の中心の角度ピッチ、すなわち走査角の分解能は予め設定されており、さらに、走査角毎の送信ビーム強度の分布も予め設定されている。

図２は各走査角方向の送信ビームによる受信信号強度の分布を示す模式図であり、（Ａ）が全体図、（Ｂ）が部分拡大図である。図２において、５０１，５０２Ｒ〜５０５Ｒ，５０２Ｌ〜５０５Ｌは送信ビーム形状および該送信ビームより得られる受信信号強度分布の形状を示す。ここで、送信ビームによる受信信号強度とは、それぞれ方位角方向（走査角方向）において、自車から同じ距離にあるターゲットに送信ビームを送信して得られる受信信号強度を示す。

図３は方位角（走査角）と相対アンテナゲインとの関係を示すアンテナゲインパターン図である。ここで、方位角は、アンテナ５の走査角範囲の中心方向を０°方向とし、この０°方向との成す角を示す。また、方位角は、自車から放射方向へ向かって見た場合の右側方向を角度が＋となる方向とし、左側方向を角度が−となる方向としたものである。

送信ビームは、走査角範囲の中心方向の送信ビームによる受信信号強度が、他の走査角方向の送信ビームによる受信信号強度よりも強くなるように設定されており、走査角範囲の中心方向から端部方向にかけて徐々に送信ビームによる受信信号強度が弱くなるように設定されている。例えば、図２に示すように、放射方向に向かって右側の領域では、中心方向の送信ビームの受信強度５０１に対して、中心方向から端部にかけて各走査角方向の受信強度５０２Ｒ，５０３Ｒ，５０４Ｒ，５０５Ｒが順に弱くなる設定がなされている。また、放射方向に向かって左側の領域では、中心方向の送信ビームの受信強度５０１に対して、中心方向から端部にかけて各走査角方向の受信強度５０２Ｌ，５０３Ｌ，５０４Ｌ，５０５Ｌが順に弱くなる設定がなされている。

そして、隣り合う送信ビーム同士では、例えば、Ｘ°方向にターゲットが存在し、走査角度ピッチがｙ°である場合に、Ｘ°方向に送信された送信ビームによるＸ°方向の受信信号強度よりも、中心側に隣り合うＸ°−ｙ°方向に送信された送信ビームによるＸ°方向の受信信号強度の方が強くなるように設定されている。例えば、図２に示すように、送信ビーム５０５Ｒの中心方向にターゲットとなる他車１００が存在する場合、送信ビーム５０５Ｒによるこの送信ビームの中心方向の受信強度５５１Ｒよりも、送信ビーム５０４Ｒによる送信ビーム５０５Ｒの中心方向での受信信号強度５４２Ｒのほうが強くなるように設定されている。

これを、具体的に示すのが図３であり、図３の場合、走査角分解能は１°である。図３の設定では、＋１°方向のターゲットに対して、＋１°方向を中心方向とする送信ビームによる受信信号強度よりも、０°方向を中心とする送信ビームによる受信信号強度の方が高く設定されている。この関係（分布）は、走査角範囲の中心（０°方向）から端部である＋１５°方向まで走査角が増加しても同じに設定されている。そして、走査角範囲の一方端である＋１５°方向のターゲットに対して、＋１５°方向を中心方向とする送信ビームによる受信信号強度よりも、＋１４°方向を中心とする送信信号による受信信号強度の方が高く設定されている。なお、図３の設定では、＋角度方向（右側方向）の走査角に対する分布を示したが、−角度方向（左側方向）の走査角に対する分布も同様である。そして、このような＋角度方向の分布と−角度方向の分布とは完全に同じものでなくてもよく、さらには、一方方向（＋角度方向または−角度方向）のみであってもよい。

このような設定を用いることで、図４に示すような受信信号強度のピーク走査角とターゲット方位角との関係を得ることができる。
図４は受信信号強度のピーク走査角とターゲット方位角との関係図である。
これにより、受信信号強度のピーク走査角は、中心方向（０°方向）を除いて、ターゲット方位角から中心方向（０°方向）へ１°ずれた関係となる。

このように設定された送信ビームは、ターゲットに反射して、同方向からの反射信号としてアンテナ５で受信される。アンテナ５は受信信号をサーキュレータ４に出力し、サーキュレータ４は受信信号をミキサ６に伝送する。

ミキサ６は、カプラ３からのローカル信号とサーキュレータ４からの受信信号とをミキシングしてＩＦビート信号を出力する。ＬＰＦ７はＩＦビート信号のうち不要な高周波成分を除去し、Ａ／Ｄ変換部８はその信号をサンプリングデータ列に変換してデータ処理部１０のＦＦＴ処理部１１へ与える。

ＦＦＴ処理部１１は、Ａ／Ｄ変換部８により変換されたサンプリングデータ列をＦＦＴ処理し、ピーク検出部１２に与える。ピーク検出部１２は、ＦＦＴ処理されたデータに対して閾値処理を行うことで各走査角方向の受信信号強度を検出して、ターゲット検知部１３に与える。ターゲット検知部１３は、次に示す方法で各走査角方向の受信信号強度の分布からターゲットの方位角を検知する。この際、ターゲット検知部１３は既知のＦＭ−ＣＷの手法により自車からターゲットまでの相対距離および相対速度を検出する。

図５〜図８は、各方位角方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム走査角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。これら図５〜図８の結果は図３に示す送信ビームのパターンを送信受信の両方に用いた場合について示したものである。ここで、図５はターゲットが０°方向（走査角範囲の中心方向）に存在する場合を示し、図６はターゲットが＋５°方向に存在する場合を示す。図７はターゲットが＋１０°方向に存在する場合を示し、図８はターゲットが＋１５°方向に存在する場合を示す。

ターゲット検知部１３は、送信ビームを少なくとも１スキャンさせた結果が得られると、ピーク検出部１２で検出された受信信号強度を用いて、受信信号強度の走査角分布を検出する。データ処理部１０には、図５〜図８に示すような、ターゲットの方位角とこれに対応する受信信号強度の走査角分布とが関連付けして予め記憶されるか、図４に示すようなターゲット方位角と受信信号強度の極大値の走査角との関係が予め記憶されている。そして、ターゲット検知部１３は、今回のスキャンにより得られる受信信号強度の走査角分布から極大の受信信号強度を取る走査角方向を検出し、前記記憶された受信信号強度が極大値となる走査角とターゲットの方位角との関係（図４）を読み出し、これら検出結果と記憶情報とを比較する。そして、ターゲット検知部１３は比較結果に基づいてターゲット方位角を検出する。例えば、図７に示すような送信ビーム方位角度が９°のときに極大を有する受信信号強度分布が得られれば、１０°方向にターゲットが存在すると検知し、図８に示すような送信ビーム方位角度が１４°のときに極大を有する受信信号強度分布が得られれば、１５°方向にターゲットが存在すると検知する。

このように、本実施形態では、受信信号強度分布の極大を示す走査角に対して、ターゲットが存在する方位角は、１°だけ中心から離れる側の方位角（走査角）となる。この関係を利用することで、走査角範囲外の方位角１６°の位置に存在するターゲットは、受信信号強度の極大が１５°に現れる場合に検知することができる。したがって、実際に送信ビームを走査する角度範囲よりも外側のターゲットをも検知することができる。すなわち、本実施形態の前述の構成を用いることで、近距離の探知可能な方位を広く取ることができる。

この際、前述のように送信ビームの受信信号強度は、走査角範囲の端部ほど低く設定されているので、端部方向では、自車から遠距離に存在するターゲットを検知することはできないが、近距離に存在するターゲットを検知することはできる。

一方、走査角範囲の中心部では、従来と略同じ受信信号強度を設定することができるので、中心部では自車から遠距離に存在するターゲットに関しては従来通りに検知することができる。

この結果、走査角範囲の中心方向付近に存在する他車を遠距離まで正確に検知するとともに、自車近傍においては広い範囲で他車を検知することができ、急な割り込みを行う他車等を確実に且つ早期に検知することができる。

なお、前述の説明では、走査角方向の受信信号強度の極大からターゲットの方位角を検知した。しかしながら、図５〜図８に示すようなターゲットの方位角と受信信号強度の分布パターンとを関連付けして記憶しておくことで、検出した受信信号強度の分布パターンと、記憶しておいた受信信号強度の分布パターンとを比較して、ターゲットの方位角を検知することも可能である。このような分布パターンを用いた方法では、ターゲットの方位角毎に異なる分布パターンが得られるので、ターゲットの方位角を一義的に決定することができる。

次に、第２の実施形態に係るレーダ装置について図９〜図１５を参照して説明する。
本実施形態のレーダ装置は、第１の実施形態に示したレーダ装置と同じ構成であり、送信ビームの制御方法とこれに伴うピーク検出方法が異なるものである。このため、各構成要素の説明は省略し、送信ビームの制御方法およびピーク検出方法のみを、以下に説明する。

図９は、本実施形態における、方位角と相対アンテナゲインとの関係を示すアンテナゲインパターン図である。ここで、方位角および走査角は、アンテナ５の走査角範囲の中心方向を０°方向とし、この０°方向のとの成す角を示す。また、方位角は、自車から放射方向へ向かって見た場合の右手方向を角度が＋となる方向とし、左手方向を角度が−となる方向としたものである。また、走査角分解能は１°である。

送信ビームは、走査角範囲の中心方向の送信ビームによる受信強度が、他の走査角方向の送信ビームによる受信強度よりも強くなるように設定されており、走査角範囲の中心方向から端部方向にかけて徐々に送信ビームによる受信信号強度が弱くなるように設定されている。また、送信ビームは、走査角範囲の中心方向から端部方向にかけて徐々に送信ビーム幅が広くなるように設定されている。

例えば、図９の例では、０°方向の送信ビームのビーム幅は約±３°で約６°程度であるが、走査角が大きくなるほどビーム幅が広くなり、走査角範囲の端である＋１５°方向の送信ビームのビーム幅は２０°以上に広がる。これにより、＋１５°方向の送信ビームは方位角が＋２５°に存在するターゲットでも反射されて、受信信号が得られる。

このような設定を用いることで、図１０に示すような受信信号強度のピーク走査角とターゲット方位角との関係を得ることができる。
図１０は、送信ビームを図９に示す分布にした場合における受信信号強度のピーク走査角とターゲット方位角との関係図である。
図１０に示すように、受信信号強度のピーク走査角は、０°方向を除いて、ほぼターゲット方位角から中心方向（０°方向）へずれた関係となる。例えば、ターゲット方位角が５°の場合には受信信号強度のピーク走査角は４°となり、ターゲット方位角が２０°の場合には受信信号強度のピーク走査角は１３°となる。そして、受信信号強度のピーク走査角が１５°であれば、ターゲット方位角は２２°となる。このように、本実施形態の送信ビームの制御方法を用いることで、実際に送信ビームを±１５°でスキャンしただけで、略±２２°の範囲に存在するターゲットの方位を検出することが可能である。

一方、図１１〜図１５は、各方位角方向にターゲットが存在する場合における、送信ビーム走査角とこれに対応する受信信号強度の関係を示した図である。これら図１１〜図１５の結果は図９に示す送信ビームのパターンを送信受信の両方に用いた場合について示したものである。ここで、図１１はターゲットが０°方向（走査角範囲の中心方向）に存在する場合を示し、図１２はターゲットが＋５°方向に存在する場合を示す。図１３はターゲットが＋１０°方向に存在する場合を示し、図１４はターゲットが＋１５°方向に存在する場合を示す。また、図１５はターゲットが＋２０°方向に存在する場合を示す。

本実施形態のレーダ装置において、データ処理部１０には図１１〜図１５に示すようなターゲットの方位角とこれに対応する受信信号強度の走査角分布とが関連付けして予め記憶されるか、図１０に示すようなターゲット方位角と受信信号強度の極大値の走査角との関係が予め記憶されている。そして、ターゲット検知部１３は、今回のスキャンにより得られる受信信号強度の走査角分布から極大の受信信号強度を取る走査角方向を検出し、前記記憶された受信信号強度が極大値となる走査角とターゲット方位角との関係（図４）を読み出し、これら検出結果と記憶情報とを比較する。そして、ターゲット検知部１３は比較結果に基づいてターゲット方位角を検出する。例えば、図１３に示すような送信ビーム走査角が８°のときに極大を有する受信信号強度分布が得られれば、１０°方向にターゲットが存在すると検知し、図１４に示すような送信ビーム走査角が１１°のときに極大を有する受信信号強度分布が得られれば、１５°方向にターゲットが存在すると検知する。さらには、図１５に示すような送信ビーム走査角が１３°のときに極大を有する受信信号強度分布が得られれば、２０°方向にターゲットが存在すると検知する。

このように、本実施形態では、受信信号強度分布の極大を示す方位角に対して、ターゲットが存在する方位角は中心から離れる側に存在する。これにより、図１５の場合のように、実際に送信ビームを走査する角度範囲よりも外側のターゲットをも検知することができる。すなわち、本実施形態の前述の構成を用いることで、近距離の探知可能な方位を広く取ることができる。そして、本実施形態では走査角範囲の端ほど送信ビーム幅をすることで、第１の実施形態に示した方法よりも、さらに広範囲を検知することができる。

一方、走査角範囲の中心部では、従来および第１の実施形態と略同じ送信ビーム幅を設定することで、中心部では自車から遠距離に存在するターゲットに関しては従来通りに検知することができる。

この結果、走査角範囲の中心方向付近に存在する他車を遠距離まで正確に検知するとともに、自車近傍においては、より一層広い範囲で他車を検知することができ、急な割り込みを行う他車等を確実に且つさらに早期に検知することができる。

なお、前述の説明では、受信信号強度が極大となる走査角からターゲットの方位角を検知した。しかしながら、図１１〜図１５に示すようなターゲット方位角と受信信号強度の走査角分布パターンとを関連付けして記憶しておくことで、検出した受信信号強度の走査角分布パターンと、記憶しておいた受信信号強度の分布パターンとを比較して、ターゲットの方位角を検知することができる。このような分布パターンを用いた方法では、ターゲットの方位角毎に異なる分布パターンが得られるので、ターゲットの方位角を一義的に決定することができる。

次に、第３の実施形態に係るレーダ装置について図１６、図１７を参照して説明する。
図１６は本実施形態のレーダ装置の概略構成図である。本実施形態のレーダ装置は、第１の実施形態の図１に示したレーダ装置に対して、ミキサ６とＬＰＦ７との間にＶＧＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１５が設置されたものであり、他の構成は同じである。

ＶＧＡ１５はゲインをコントロールすることが可能な増幅器である。ＶＧＡ１５にはアンテナ走査機構９から送信ビームの走査角情報が与えられ、ＶＧＡ１５は、この走査角情報に基づいてミキサ６から出力されるＩＦビート信号の増幅率を変化させる。これにより、送信ビームの強度制御を行わなくても、図３に示したような方位角に対する相対アンテナゲインの制御を行うことができる。このようにゲイン調整されたＩＦビート信号は、第１の実施形態と同様に、ＬＰＦ７を介してＡ／Ｄ変換部８でディジタル変換されてデータ処理部１０に与えられる。データ処理部１０は、第１の実施形態に示したように入力データを処理してターゲットを検知する。

このような構成とすることで、送信ビームの走査角による強度制御を行うことなく、走査角範囲の中心方向付近に存在する他車を遠距離まで正確に検知するとともに、自車近傍においては広い範囲で他車を検知することができる。

なお、図１６ではミキサ６とＬＰＦ７との間にＶＧＡ１５を設置する構成を示したが、図１７に示すように、ＶＧＡ１５を用いず、データ処理部１０のＦＦＴ処理部１１とピーク検出部１２との間に、レベル補正部１４を設置してもよい。

図１７は本実施形態のレーダ装置の他の構成を示す概略構成図である。
この構成の場合、走査角方向による強度制御が行われていない送信ビームによるＩＦビート信号を得て、ＦＦＴ処理を行う。レベル補正部１４は、ＦＦＴ処理されたデータを、制御部１から入力される送信ビームの走査角情報に基づいてレベル補正する。これにより、送信ビームの強度制御を行わなくても、図３に示したような方位角に対する相対アンテナゲインの制御を行うことができる。

このように、送信ビーム強度の走査角による制御に限らず、受信系の各回路素子で、受信信号や受信データの強度を調整・補正することで、走査角範囲の中心方向付近に存在する他車を遠距離まで正確に検知するとともに、自車近傍においては広い範囲で他車を検知することができる。

なお、本実施形態の前述の説明では、送信ビーム強度の走査角による制御を行わない場合を示したが、送信ビーム強度の走査角制御を行った状態で受信信号および受信データの調整・補正を行ってもよい。

また、前述の各実施形態では受信強度が最も大きくなる方位角を走査角範囲の中心となるように配置した例を示したが、レーダ装置の設置位置や設置数に対応させて、走査角範囲の中心以外の方位の受信信号強度が最も大きくなるように設定してもよい。例えば、車両の前面の両側に２つのレーダを設置する場合、左側のレーダでは走査角範囲の中心より右側の方位の受信信号強度が最大となるように設定し、右側のレーダでは走査角範囲の中心より左側の方位の受信信号強度が最大となるように設定する。
さらに、第３の実施形態に示した方法では、レーダの受信信号強度分布はレベル補正部１４で補正が可能であり、条件に応じてこの補正を異ならせることが可能である。従って、例えば、車両の舵角に応じて走査角範囲の受信強度最大点を切り替えて、ターゲットの検知可能範囲を随時変更することが可能となる。

また、前述の各実施形態では、走査角度ピッチに基づく離散的な受信信号強度の実測値からピークの走査角を検知したが、得られた受信信号強度の分布を補間処理してピークの走査角を検知してもよい。
例えば、図１８は受信信号強度を２次関数で近似して補間する場合の概念図であり、この場合、近似式により表される受信信号強度曲線からピークの走査角を検知する。ここで、検知されるピークの走査角は、近似式により表される曲線から得られるピークとなる角に最も近い走査角が採用される。そして、このように検知された走査角を用いて、前述の第１の実施形態に示した方法でターゲットの方位角を検知する。このような方法を用いることで、走査角毎の受信信号強度のバラツキを補正することができ、より適正なピークの走査角を検知することができる。なお、補間方法としては、前述の２次関数による近似の他に、他の関数での近似や、スムージング（移動平均）や、受信信号強度とこれに対応する走査角による点を複数取得して重心を求める方法等を用いることもできる。

１−制御部
２−ＶＣＯ
３−カプラ
４−サーキュレータ
５−アンテナ
６−ミキサ
７−ＬＰＦ
８−Ａ／Ｄ変換部
９−アンテナ走査機構
１０−データ処理部
１１−ＦＦＴ処理部
１２−ピーク検出部
１３−ターゲット検知部
１４−データ補正部
１５−ＶＧＡ

Claims (7)

1. アンテナから外部に送信する送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、
   所定走査角範囲内で送信ビームを走査するビーム走査手段と、
   前記送信ビームがターゲットに反射して前記アンテナで得られる受信信号から前記ターゲットを検知する受信検知手段と、を備えたレーダ装置において、
   前記走査角範囲の中心方向から少なくとも一方端に向かってＸ°の方位角にあるターゲットに対して、前記Ｘ°の方位角に送信される送信ビームに対する受信信号強度が、前記Ｘ°の方位角より前記走査角範囲の中心方向側にある少なくとも１つの送信ビームに対する受信信号強度より低くなるように設定され、
   前記ターゲットに対して複数の前記送信ビームが重複して存在する状態に設定され、且つ、前記複数の送信ビームに対して、前記送信ビームの中心でターゲットを捉える送信ビームによる受信信号強度が、前記送信ビームの中心が前記走査角範囲の中心方向側にずれてターゲットを捉える送信ビームによる受信信号強度より弱くなるように、設定されていることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記Ｘ°の方位角に送信される送信ビームに対する受信信号強度が、前記Ｘ°の方位角より前記走査角範囲の中心方向側にある、前記送信ビームに隣接する送信ビームに対する受信信号強度より低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記送信ビーム形成手段は、
   前記走査角範囲の中心方向のアンテナ利得に対して、前記一方端へ向かって徐々に各走査角方向のアンテナ利得が低くなるように設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記送信ビーム形成手段は、
   前記走査角範囲の中心方向から前記一方端へ向かって徐々に各走査角方向の送信ビームの幅を広くすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレーダ装置。
5. 前記受信検知手段は、
   前記走査角範囲の中心方向の受信信号強度に対して、前記一方端へ向かって徐々に受信信号強度が低くなるように、各走査角方向の受信信号強度を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーダ装置。
6. 前記ターゲットの方位角と前記受信信号強度との対応表または関係式が記憶された記憶手段を備え、
   前記受信検知手段は、
   受信信号強度が極大となる走査角を検出し、該検出した走査角を前記対応表または関係式に適用して、前記ターゲットの方位角を検知する請求項１〜５のいずれかに記載のレーダ装置。
7. 前記受信検知手段は、各送信ビームによる受信信号強度を補間して、前記受信信号強度の極大を検出する請求項１〜６のいずれかに記載のレーダ装置。

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