JP2003066139A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化を抑えつつ、物体の角度を正確
に計測する。 【解決手段】 受信ビーム軸の向きが互いに異なる三つ
の受信アンテナを設け、受信ビーム軸が隣り合っている
第一及び第二の受信アンテナからの信号の和信号（Su
m）及び差信号（Diff）を生成する。そして、第三の受
信アンテナＤの受信ビーム軸が向いている方向θｄを基
準として、物体の方位が第一及び第二の受信アンテナの
受信ビーム軸側の右側か反対の左側かを判断し、左側の
領域Ｂに物体が存在すると判断した場合には、受信ビー
ム軸がθｄ方向を向いている第三の受信アンテナによる
受信信号（Ｄ）と差信号（Diff）との比率から物体の方
位を求め、右側の領域Ｃに物体が存在すると判断した場
合には、和信号（Sum）と差信号（Diff）との比率から
物体の方位を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信アンテナと複
数の受信アンテナとを有し、物体の方位を計測するレー
ダ装置、これを備えた車両走行制御装置及び車両用警報
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、レーダ装置では、車や障害物
等に電波を放射し、これらの物体からの反射波を受信し
て、電波の伝播時間や反射波の強弱、周波数のドップラ
ーシフトなどを検出し、その結果から物体までの距離や
相対速度を計測している。レーダ装置の応用分野は広い
が、自動車に搭載し、前方車両までの車間距離を計測す
るレーダ装置の開発が近年盛んである。

【０００３】以上のようなレーダ装置において、物体ま
での距離や相対速度の計測にはいくつかの方式がある。
電子情報通信学会誌1996年10月号pp977-981の「自動車
用ミリ波レーダの開発動向」には、例えば、２つの周波
数を切換える２周波CW（Continuous Wave）方式や、送
信周波数に三角変調を施すＦＭＣＷ（Frequency Modula
ted Continuous Wave）方式や、パルス波を送信してパ
ルス波の往復時間から距離を計測するパルス方式などの
各種方式が記載されている。例えば、２周波CW方式やＦ
ＭＣＷ方式では、受信した信号にFFT処理（Fast Fourie
r Transform）を施し、得られた周波数スペクトルのピ
ーク信号の周波数・位相・振幅情報から、物体までの距
離や相対速度や方位角度を計測する。

【０００４】ところで、以上の方式では、角度の計測が
正確に得られないことがある。このため、これを解決し
ようとするものとして、特開平11-125672号公報や特開
平2000-230974号公報に記載されているものがある。

【０００５】特開平11-125672号公報に記載の技術は、
受信アンテナと和信号や差信号を生成するハイブリッド
回路との間に、信号処理部からの指示信号で位相を変化
させる移相器を設け、移相器による位相変化量だけ方位
角をズラして検出し、２つ以上の物体がFMCWレーダの信
号処理部から見て左右同一角度にならないようにして、
物体の方位角を正確に検出できるようにし、レーダの測
角性能の向上を図るものである。また、特開平2000-230
974号公報に記載の技術は、多数の受信アンテナを設
け、多数の受信アンテナのうち、ある間隔d1で配置され
た２つのアンテナで受信された信号の位相差から物体の
方位角を算出して、これを第1予測方位とし、間隔d1と
異なる間隔d2で配置された別のアンテナ間で受信された
信号の位相差からも物体の方位を算出して、これを第2
の予測方位とし、第1予測方位と第２予測方位とを比較
して、両者が一致したときの方位を検出方位とするもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11-125672号公報の技術及び特開平2000-230974号公報の
技術は、いずれも角度を正確に計測するという点では優
れているものの、装置が大型化してしまうという問題点
がある。具体的には、特開平11-125672号公報の技術で
は、ミリ波帯の高周波域での移相器を製作することが現
状では極めて困難で、仮に製作できたとしても非常に大
きなものになり、結果として、装置全体が大きくなって
しまう。また、特開平2000-230974号公報では、４以上
の多数の受信アンテナを必要とし、しかも、各受信アン
テナ相互間に、一定の間隔を設ける必要するため装置全
体が大きくなってしまう。このようなレーダ装置の大型
化は、特に、自動車への搭載を考慮した場合、極めて好
ましくない。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目し、装置の大型化を抑えつつ、物体の角度を正確に
計測することができるレーダ装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のレーダ装置は、外部へ電波を放射する送信アンテナ
と、該電波の物体からの反射波を受信する受信アンテナ
とを備え、該物体の方位を計測するレーダ装置におい
て、前記受信アンテナとして、受信ビーム軸の向きが互
いに異なる三つの受信アンテナを有すると共に、三つの
受信アンテナのうち、受信ビーム軸が隣り合っている二
つの受信アンテナ（以下、該二つの受信アンテナの一方
を第一の受信アンテナ、他方を第二の受信アンテナと
し、残りの受信アンテナを第三の受信アンテナとする）
からの信号の和信号及び差信号を生成する和・差信号生
成手段と、前記和・差信号生成手段で生成された和信号
及び差信号に基づいて前記物体の方位を求める第一の方
位算出手段と、前記和・差信号生成手段で生成された和
信号又は差信号、及び前記第三の受信アンテナからの信
号に基づいて前記物体の方位を求める第二の方位算出手
段と、前記第一の方位算出手段で求めた前記物体の方位
と前記第二の方位算出手段で求めた前記物体の方位との
うち、少なくとも一方の方位を用いて、該物体の方位が
前記第三の受信アンテナの受信ビーム軸を基準として前
記第一及び前記第二の受信アンテナの受信ビーム軸側か
否かを判断し、該物体の方位角度が該第一及び第二の受
信アンテナの受信ビーム軸側であると判断した場合に
は、前記第一の方位算出手段で求められた方位を前記物
体の方位とし、該物体の方位が該第一及び第二の受信ア
ンテナの受信ビーム軸側でないと判断した場合には、前
記第二の方位算出手段で求められた方位を前記物体の方
位とする判断手段と、を有することを特徴とするもので
ある。

【０００９】ここで、前記送信アンテナとしては、前記
第一の受信アンテナ及び前記第二の受信アンテナを用い
てもよい。

【００１０】また、前記目的を達成するための他のレー
ダ装置は、外部へ電波を放射する送信アンテナと、該電
波の物体からの反射波を受信する受信アンテナとを備
え、該物体の方位を計測するレーダ装置において、前記
受信アンテナとして、受信ビーム軸の向きが互いに異な
る三つの受信アンテナを有すると共に、前記送信アンテ
ナとして、三つの前記受信アンテナのうち、受信ビーム
軸が隣り合っている二つの受信アンテナ（以下、該二つ
の受信アンテナの一方を第一の受信アンテナ、他方を第
二の受信アンテナとし、残りの受信アンテナを第三の受
信アンテナとする）が用いられ、前記第一の受信アンテ
ナ及び前記第二の受信アンテナからの信号の和信号及び
／又は差信号を生成する信号生成手段と、前記第三の受
信アンテナからの信号、前記和信号及び／又は差信号の
うち、いずれか二つの信号に基づいて前記物体の方位を
求める方位算出手段と、を有することを特徴とするもの
である。

【００１１】なお、以上の各レーダ装置は、前記第一の
受信アンテナ、前記第二の受信アンテナ、前記第三の受
信アンテナのうち、少なくとも一つの受信アンテナから
の信号に基づいて、前記物体に対する相対速度及び相対
距離を求める速度・距離算出手段を備えていることが好
ましい。

【００１２】また、本願が提案する車両走行制御装置
は、前記速度・距離算出手段を備えている前記レーダ装
置と、前記レーダ装置による計測結果に基づいて、車両
の速度を制御する車速調節手段に対して指示を与える制
御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

【００１３】また、本願が提案する車両用警報装置は、
前記速度・距離算出手段を備えている前記レーダ装置
と、前記レーダ装置による計測結果に基づいて、警報を
発する警報手段と、を備えていることを特徴とするもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る各種実施形態について説明する。

【００１５】まず、図１〜図１０を用いて、本発明に係
るレーダ装置の第一の実施形態について説明する。

【００１６】本実施形態のレーダ装置は、ホモダイン方
式の２周波ＣＷ（Continuous Wave）レーダ装置で、図1
に示すように、変調信号を出力する変調器１９と、変調
器１９からの変調信号に基づく発振周波数で高周波信号
を発振する発振器１８と、発振器1８から発振された高
周波信号に基づいて高周波電波信号を放射する送信アン
テナ１０と、送信アンテナ１０が放射した電波の物体か
らの反射波を受信する三つの受信アンテナ１１，１４，
１６と、第一の受信アンテナ１１からの信号と第二の受
信アンテナ１４からの信号との和信号及び差信号を生成
するハイブリット回路（和・差信号生成手段）１３と、
ハイブリット回路１３からの和信号及び差信号、第三の
受信アンテナ１６からの信号のそれぞれと発振器１８か
らの高周波信号とをミキシングするミキサ１２，１５，
１７と、各ミキサ１２，１５，１７からの信号をそれぞ
れ増幅して変調処理を施すアナログ回路２０と、アナロ
グ回路２０からのアナログ信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄコンバータ２１と、Ａ／Ｄコンバータ２１か
らのディジタル信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform）処理を施して物体までの距離や相対速度や方
位角度を求めて出力する信号処理部（第一の方位算出手
段、第二の方位算出手段、判断手段）２２と、を備えて
いる。

【００１７】送信アンテナ１０の送信ビーム軸は、この
レータ装置の主計測方位であるレーダ軸方向を向いてい
る。第一の受信アンテナ（Ａ）１１、第二の受信アンテ
ナ（Ｂ）１４、第三の受信アンテナ（Ｄ）１６の受信電
力パターンは、図８に示すように、水平面内において、
それぞれ、Ａパターン、Ｂパターン、Ｃパターンのよう
になり、それぞれの受信ビーム軸は、レーダ軸方向に対
して、θａ、θｂ、θｄの角度を成している。なお、同
図では、レーダ軸方向を０°とし、このレーダ軸方向を
基準にして、各受信ビーム軸の水平面内の方位角度を示
している。また、和信号及び差信号を生成するための信
号を受信する第一の受信アンテナ（Ａ）１１の受信ビー
ム軸の方位と第二の受信アンテナ（Ｂ）１４の方位と
は、レーダ軸方向を基準にして対称で、言い換えると、
θａ＝−θｂ（＜−θｄ）である。

【００１８】本実施形態のように、２周波ＣＷレーダ装
置の場合、発振器１８は、変調器１８からの変調信号に
基づいて、図２に示すように、２つの周波数F1,F2を時
間的に切換えながら、これらの周波数F1,F2の信号を送
信アンテナ１０へ送り、送信アンテナ１０がこの周波数
F1,F2の信号を放射する。各受信アンテナ１１，１４，
１６で受信された受信信号のうち、第一の受信アンテナ
（Ａ）１１及び第二の受信アンテナ（Ｂ）１４からの受
信アンテナからの信号は、ハイブリット回路１３に入力
し、そこで、これらの信号の和信号（Sum=A+B）及び差
信号（Dif=A-B）が生成され、それぞれミキサ１２，１
５へ送られる。一方、第三の受信アンテナ１６（Ｄ）か
らの受信号は、直接ミキサ１７へ送られる。発振器１８
が出力する高周波信号の一部は、方向性結合器を介して
分岐され、これら３つのミキサ１２，１５，１７へ供給
され、そこで、発振器１８からの信号と受信信号とがミ
キシングされて、アナログ回路２０へ送られる。アナロ
グ回路２０では、３つのミキサ１２，１５，１７から、
ミキシングの結果生成された３つのビート信号それぞれ
を増幅し、変調タイミングに合わせた復調を施す。これ
らの増幅と復調処理を施された３つのビート信号は、Ａ
／Ｄコンバータ２１でディジタル信号に変換され、信号
処理部２２へ送られる。本実施形態のように、直接ベー
スバンドに変換するホモダイン方式の２周波ＣＷレーダ
装置の場合、３つのミキサ１２，１５，１７から出力さ
れる３つのビート信号は、ドップラー周波数となる。信
号処理部２２では、ディジタル化された信号をFFT処理
して周波数軸上で解析し、各ビート信号の周波数スペク
トラムを得る。このときの周波数帯域は、レーダで計測
する相対速度の範囲であり、例えば、送信周波数が76GH
zで、計測する相対速度が０〜±180Km/hの場合、全周波
数帯域は０〜約25.3kHzとなる。ここで、信号処理部２
２で得られる周波数スペクトラムの例を図３に示す。２
周波ＣＷ方式の場合、FFT処理で得られる周波数が、す
なわちドップラー周波数となり、物体の相対速度に比例
する。物体の相対速度Ｖとドップラー周波数ｆｄの関係
は以下の（数１）で表される。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、fcは送信周波数、ｃは光速であ
る。

【００２１】2周波ＣＷ方式の場合、２つの送信周波数F
1,F2のそれぞれの反射波に対してFFT処理による周波数
解析が行われる。前方に物体が存在し、反射波がある場
合はその物体の相対速度に相当する周波数成分にピーク
信号が表われる。本実施形態では、信号処理部２２が、
和信号が入力するミキサ１２からの信号から、２つの送
信周波数F1,F2のそれぞれに対するピーク信号を検出し
てパワースペクトルを計測し、２つのパワースペクトル
の位相差から、相対距離（Range）を以下の（数２）で
算出する。

【００２２】

【数２】

【００２３】ここで、Ψは周波数F1，F2の２つのパワー
スペクトルの位相差である。

【００２４】また、相対速度（Rate）は、前述した（数
１）を変形した（数３）で算出できる。

【００２５】

【数３】

【００２６】ところで、図８を用いて前述した第一の受
信アンテナ１１の受信電力パターンＡと第二の受信アン
テナ１４の受信電力パターンＢとの和、つまり、ハイブ
リット回路１３で生成された和信号（Sum=A+B）の電力
パターンＳｕｍ、及び、受信電力パターンＡと受信電力
パターンＢとの差、つまり、ハイブリット回路１３で生
成された差信号（Dif=A-B）の電力パターンＤｉｆｆ
は、それぞれ、図９に示すようになる。

【００２７】また、和信号（Sum）、差信号（Diff）、
及び第三の受信アンテナ（Ｄ）１６の受信信号に関する
周波数解析結果は、それぞれ、図４〜図６のようにな
る。これらの図において、ピーク信号の周波数が物体の
相対速度に対応することになる。したがって、和信号
（Sum）、差信号（Diff）、及び第三の受信アンテナ
（Ｄ）１６の受信信号のいずれを用いても、物体の相対
速度等を求めることができる。このため、本実施形態で
は、和信号が入力するミキサ１２からの信号に基づい
て、相対速度等を求めたが、例えば、第三の受信アンテ
ナ１６の受信信号が入力するミキサ１７からの信号に基
づいても、同様に、相対速度等を求めることができる。

【００２８】次に、物体の方位計測について説明する。

【００２９】ここで、図７に示すように、レーダ装置３
０の前方であって、レーダ軸方向に対して角度θ1方向
に、先行車両等の物体３１が存在するとする。この場
合、各受信アンテナ（Ａ）（Ｂ）（Ｄ）で受信される信
号の電力は、図８に示すように、それぞれP1a、P1b、P1
dとなる。また、ハイブリッド回路１３から出力され
る、和信号の受信電力及び差信号の受信電力は、図９に
示すように、それぞれ、P1sum、P1diffとなる。各受信
アンテナ１１，１４，１６の受信電力パターンは一定で
あること、及び、和信号の電力P1sum、差信号の電力P1d
iff、第三のアンテナ１６の受信電力P1dが、物体の相対
速度に相当する周波数帯のピーク信号の大きさとして計
測されることから、相互の受信電力の比率から方位角を
特定できる。例えば、和信号の電力P1sumと差信号の電
力P1diffとの比率から、和信号の電力P1sumと第三のア
ンテナ１６の受信電力P1dとの比率から、又は、差信号P
1diffと第三のアンテナ１６の受信電力P1dとの比率か
ら、電力物体３１の方位角θ1を取得することができ
る。つまり、いずれのパラメータ（信号電力）を用いる
かにより、一つの物体の方位角に関する計測結果を複数
得ることができる。そこで、本実施形態では、計測方位
全領域を複数の分割し、各領域毎に、どのパラメータを
用いて求めた方位角を採用するかを予め定めておき、複
数の領域のうちの特定の領域に物体が存在する場合に
は、この特定の領域に対して予め定められたパラメータ
を用いて物体の方位を求めるようにしている。

【００３０】具体的には、図９に示すように、水平面内
において、受信アンテナ（Ｄ）１６の受信電力が最大と
なる方位角θｄと、差信号（Diff）の電力が非常に小さ
くなる方位角であって方位角θｄ側（左側）の方位角θ
ｅとを分岐点として、計測方位全領域を三つの領域Ａ,
Ｂ,Ｃに分割している。

【００３１】その上で、物体がＡ領域（≦θｅ）に存在
する場合には、受信アンテナ（Ｄ）１６の受信電力はこ
の領域で比較的大きいものの、和信号電力及び差信号電
力が極めて小さく、受信アンテナ（Ｄ）１６の受信電力
と和信号電力又は差信号電力との比率から物体の方位角
を正確に求めることが難しいので、Ａ領域内に物体が存
在することのみを提示する。

【００３２】また、物体がＢ領域（＞θｅ,≦θｄ）に
存在する場合には、この領域で信号電力が最も大きい受
信アンテナ（Ｄ）１６の受信電力と、この領域で次に信
号電力が大きい差信号電力との比率から物体の方位角を
求める。

【００３３】また、物体がＡ領域（≧θｄ）に存在する
場合には、この領域で信号電力が最も大きい和信号電力
と、この領域で比較的大きい差信号電力との比率から物
体の方位角を求める。

【００３４】ここで、本実施形態におけるレーダ装置
で、物体の方位を計測する際の動作について、図１０に
示すフローチャートに従って説明する。

【００３５】まず、レーダ装置の送信アンテナ１０から
電波を送信する（ステップ１００）。レーダ装置の前方
に車両等の物体が存在する場合には、この物体で電波が
反射して、これを受信アンテナ１１，１４，１６が受信
する。受信信号は、前述したように、ハイブリット回路
１３やミキサ１２，１５，１７を通って加工されてか
ら、Ａ／Ｄコンバータ２１でディジタル信号に変換され
て信号処理部２２へ送られる（ステップ１０１）。信号
処理部２２は、和信号（Sum）、差信号（Diff）、及び
第三の受信アンテナ（Ｄ）１６の受信信号に対して、そ
れぞれ、ＦＦＴ演算処理を施し（ステップ１０２）、こ
の処理で得られた周波数スペクトラムから各信号の電力
を求める（ステップ１０３）。信号処理部２２は、次
に、和信号の電力Ｐ１sunと差信号の電力Ｐ１diffとの
比率（Ｐ１diff／Ｐ１sun）と、この比率と物体の方位
角度との関係について予め登録しておいたデータベース
とを用いて、物体の仮の方位角度を求める（ステップ１
０４）。続いて、第三の受信アンテナ（Ｄ）１６の受信
信号に、和信号及び差信号に現れないピーク信号がある
か否かを判断し（ステップ１０５）、ピーク信号があれ
Ａ領域に物体が存在する、言い換えると、θｅ以下に領
域に物体が存在する旨を出力する（ステップ１０６）。

【００３６】また、ステップ１０５において、第三の受
信アンテナ（Ｄ）１６の受信信号に、和信号及び差信号
に現れないピーク信号がないと判断された場合には、ス
テップ１０４で求めた方位角がＢ領域か否か、言い換え
ると、この方位角がθｄ以下か否かを判断し（ステップ
１０７）、θｄ以下（＝Ｂ領域）であれば、受信アンテ
ナ（Ｄ）１６の受信電力と差信号電力との比率と、この
比率と物体の方位角度との関係について予め登録してお
いたデータベースとを用いて、物体の方位角度を求め、
この方位角度を出力する（ステップ１０８）。

【００３７】また、ステップ１０７において、ステップ
１０４で求めた方位角度がθｄを超える（＝Ｃ領域）と
判断された場合には、ステップ１０４で求めた方位角度
を出力する。

【００３８】以上のように、本実施形態では、三つの受
信アンテナ１１，１４，１６を設け、計測方位全領域を
複数の領域に分割し、各領域毎に、この領域で信号強度
の比較的強い信号を用いて方位角度を求めるように予め
定めておき、特定の領域に物体が存在する場合には、そ
の領域に対して予め定められている信号を用いて方位角
度を求めているので、物体の方位を正確に計測すること
ができる。しかも、本実施形態では、受信アンテナとし
ては、三つしか用いておらず、これらの受信アンテナ相
互間に、一定以上の間隔を確保する必要もないので、装
置の大型化を抑えることもできる。

【００３９】なお、本実施形態では、和信号電力と差信
号電力との比率から物体の仮の方位角度を求め（ステッ
プ１０４）、この結果から物体がどの領域にあるかを判
断しているが、これは、和信号特性及び差信号特性が主
計測方位（０°）を中心にほぼ均等で、主計測方位に基
準にして物体の方位角度を求める場合には、最も広い領
域に渡って正確に方位角度を求められるからである。し
たがって、例えば、第一及び第二の受信アンテナ１１，
１２の受信ビーム軸をいずれも左向き向け、和信号特性
及び差信号特性が主計測方位に対してほぼ均等にならな
いようにし、且つ、第三の受信アンテナ１６の受信ビー
ム軸を主計測方位に向けた場合には、この第三の受信ア
ンテナ１６の受信信号の電力と和信号電力又は差信号電
力との比率から物体の仮方位角度を求めるようにすると
よい。

【００４０】また、仮方位角度に関して、和信号電力と
差信号電力との比率とから求めると共に、第三の受信ア
ンテナ１６の受信信号の電力と差信号電力との比率とか
ら求め、和信号電力と差信号電力との比率とから求めた
仮方位角度がＣ領域である場合には、この仮方位角度を
最終的な方位角度として出力し、第三の受信アンテナ１
６の受信信号の電力と差信号電力との比率とから求めた
仮方位角度がＢ領域である場合には、この仮方位角度を
最終的な方位角度として出力するようにしてもよい。

【００４１】すなわち、仮方位角度を求めるために用い
る信号は、各受信アンテナの向き等に応じて、適宜設定
する必要がある。

【００４２】また、以上では、計測方位全領域を三つの
領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割したが、より細かく分けてもよ
く、例えば、和信号の電力が非常に小さくなる方位角で
あって最も方位角が大きい方位を分岐点として、Ｃ領域
をさらに２分割し、この分岐点よりも方位角度が大きい
領域をＤ領域とし、このＤ領域内に物体が存在する場合
には、このＤ領域内に物体が存在することのみを提示す
るようにしてもよい。また、本実施形態では、差信号電
力の最も小さくなる方位角度であって最も左向きの方位
角度θｅをＡ領域とＢ領域との分岐点としたが、和信号
電力の最も小さくなる方位角度であって最も左向きの方
位角度をＡ領域とＢ領域との分岐点としてもよい。この
場合、Ｂ領域内の物体の最終的な方位を求めるために用
いる信号電力は、以上の実施形態と同様に、受信アンテ
ナ（Ｄ）１６の受信電力と差信号電力とを用いてもよい
が、差信号の換わりに和信号を用いてもよい。

【００４３】次に、図１１及び図１２を用いて、レーダ
装置の第二の実施形態について説明する。

【００４４】本実施形態のレーダ装置は、第一の実施形
態において各アンテナ１０，１１，１４，１６のビーム
軸をすべて水平方向に向けているのに対して、第三の受
信アンテナのビーム軸を水平方向に対して、上向きに角
度φだけ傾けたものである。なお、φの値としては、車
両搭載用のレーダ装置では２°程度が好ましい。

【００４５】この実施形態のレーダ装置では、レーダ軸
方向（水平面に対して０°、垂直面に対して０°）を含
む垂直面内における、第1の受信アンテナの受信信号と
第二の受信アンテナの受信信号との和信号（Sum）の電
力パターン、及び、第三の受信アンテナの受信電力パタ
ーンは、図１１に示すようになっている。

【００４６】ここで、図１２に示すように、電波を反射
する歩道橋や陸橋等の物体４０が、水平面に対してφ２
の方向に存在するとする。この場合、和信号の電力はP2
sumとなり、第受信アンテナ（Ｄ）の受信電力はP2dとな
る。前述したように、各々のアンテナパ電力ターンは固
定であることから、各信号の電力の比率から物体４０の
垂直面内の角度を算出することができる。この場合、和
信号の電力P2sumと、第三の受信アンテナ（Ｄ）の受信
電力P2dとの比率から、物体の垂直面内の角度を求め
る。

【００４７】なお、本実施形態においても、第一の実施
形態と同様に、第三の受信アンテナは、水平面内におい
て、レーダ軸方向に対してθｄ傾いており、水平面内で
の物体の方位計測に関しては、第一の実施形態と同様に
行われる。また、本実施形態では、第三の受信アンテナ
のビーム軸のみを水平面に対して傾けたが，第１の受信
アンテナのビーム軸及び／又は第二の受信アンテナのビ
ーム軸も水平面に対してそれぞれ異なる角度に傾け、垂
直面内の計測方位全領域を複数の領域に分割し、各領域
毎に、この領域で信号強度の比較的強い信号を用いて方
位角度を求めるようにしてもよい。

【００４８】次に、図１３を用いて、レーダ装置の第三
の実施形態について説明する。

【００４９】本実施形態のレーダ装置は、第一の実施形
態における送信専用アンテナ１０を用いず、二つのアン
テナ５２，５３を送信アンテナ兼受信アンテナにしたも
のである。すなわち、本実施形態では、第一の実施形態
と同様に、三つの受信アンテナ５２，５３，１６を用い
ると共に、三つの受信アンテナのうち、第一及び第二の
受信アンテナ５２，５３を送信アンテナとしても用いる
ようにしたものである。

【００５０】本実施形態では、第一及び第二の受信アン
テナ５２，５３を送信アンテナとしても用いることがで
きるように、ハイブリット回路１３とミキサ１３との間
に３ポートタイプのサーキュレータ５１を設け、発振器
１８からの信号をハイブリット回路１３を介して第一及
び第二の送受信アンテナ５２，５３に送れるようにする
と共に、ハイブリット回路１３からの和信号（Sum）を
ミキサ１３へ送れるようにしている。

【００５１】第一の送受信アンテナ５２、第二の送受信
アンテナ５３、第三の受信アンテナ１６のそれぞれのビ
ーム軸は、第一の実施形態における、第一の受信アンテ
ナ１１、第二の受信アンテナ１４、第三の受信アンテナ
１６と同じで、水平面内において、レータ軸方向に対し
て、θａ、θｂ、θｄの角度を成している。このため、
送信電力パターンは、第一の実施形態の和信号の電力パ
ターンと同じになり、結果として、送信ビーム軸は、第
一の実施形態と同様に、レーダ軸方向に向くことにな
る。

【００５２】また、本実施形態において、ミキサ１２，
１５，１７以降の処理は、第一の実施形態と同様に行わ
れる。

【００５３】したがって、本実施形態においても、第一
の実施形態と同様に、計測方位全領域を複数の領域に分
割し、各領域毎に、この領域で信号強度の比較的強い信
号を用いて方位角度を求めるようにしているので、物体
の方位を正確に計測することができる。しかも、本実施
形態では、送信アンテナと受信アンテナの兼用化を図
り、送信アンテナと受信アンテナの総数を三つにしたの
で、第一の実施形態よりも、装置の大型化を抑えること
もできる。

【００５４】次に、図１４及び図１５を用いて、レーダ
装置の第三の実施形態について説明する。

【００５５】以上の実施形態は、いずれも２周波ＣＷ方
式のレーダ装置であるが、本実施形態のレーダ装置は、
送信周波数に三角変調を施すＦＭＣＷ（Frequency Modu
lated Continuous Wave）方式のレーダ装置である。な
お、本実施形態の場合、各回路内での処理は第一の実施
形態と異なるが、各回路やアンテナ自体の存在は第一の
実施形態と同様なので、便宜上、第一の実施形態を示す
図１を用いて、以下の説明を行う。

【００５６】ＦＭＣＷ方式のレーダ装置の場合、図１４
に示すような三角波の変調信号を施して送信アンテナ１
０から送信する。送信アンテナ１０から送信された電波
は、前方の車両等の物体で反射され、これを各受信アン
テナ１１，１４，１６で受信する。各受信信号は、発振
器１８からの信号とミキサ１２，１５，１７で掛け合わ
され、それらのビート信号が得られる。直接ベースバン
ドに変換するホモダイン方式の場合、ミキサからの出力
は、図１４に示すようなビート周波数が得られる。受信
側では、得られたビート周波数をアナログ回路部２０で
増幅し、Ａ／Ｄコンバータ２１でＡ／Ｄ変換する。Ａ／
Ｄ変換で得られたディジタルのサンプルデータは、信号
処理部２２で信号処理され、距離・速度・角度が求めら
れる。

【００５７】ＦＭＣＷ方式の場合、図１４に示すような
FFT処理の結果が得られ、物体からの反射信号がピーク
信号として表われる。ＦＭＣＷ方式の場合、FFT処理の
結果の周波数軸は、物体までの距離に比例する。相対距
離（Range）及び相対速度（Rate）は、送信三角波に対
する上り区間と下り区間の周波数スペクトルを計測し
て、以下の（数４）で算出する。

【００５８】

【数４】

【００５９】ここで、fb+は三角波の上り勾配の時の受
信周波数であり、fb-は三角波の下り勾配の時の受信周
波数である。また、送信三角波の周波数変移幅をΔF、
三角波の繰返し周期をfmとしている。なお、λは送信信
号の波長であり、ｃは光速である。

【００６０】また、物体の方位計測は、第一の実施形態
と同様に、三つの受信アンテナ１１，１４，１６が設け
られている場合、ＦＭＣＷ方式の場合の方向計測も、第
一の実施形態と同様に行われる。

【００６１】なお、ここでは、第一の実施形態に対して
ＦＭＣＷ方式を適用した例について説明したが、第二及
び第三の実施形態に対しても、ＦＭＣＷ方式を適用して
もよいことは言うまでもない。

【００６２】次に、以上で説明した各レーダ装置の車両
への搭載例について、図１６を用いて説明する。

【００６３】本実施形態の車両は、エンジン１００と、
車輪１０１と、エンジン１００の出力を各車輪１０１，
１０１，…に伝える駆動系１０２と、各車輪１０１，１
０１，…に制動力を加える制動系（車速調節手段）１１
０と、各種センサ等からの信号等が入力するコンピュー
タ１２０と、各種情報を表示する表示装置１２１と、各
種情報を音声出力するスピーカ１２１と、を有してい
る。制動系１１０は、各車輪１０１，１０１，…に設け
られているブレーキディスク１１１，１１１，…と、ブ
レーキペダル１１２と、ブレーキペダル１１２にかかる
付加力を増大させるアクティブブレーキブースタ１１３
と、アクティブブレーキブースタ１１３の動作量に応じ
て油圧を発生させるブレーキマスタシリンダ１１４と、
ブレーキマスタシリンダ１１４により発生した油圧を分
配する油圧分配ユニット１１５と、この油圧分配ユニッ
ト１１５により分配された油圧で動作してブレーキディ
スク１１１，１１１，…との間に摩擦力を発生させるブ
レーキキャリパ１１６，１１６，…と、を備えている。

【００６４】以上で説明した各レーダ装置１４０は、車
体１３０の前方に取り付けられている。

【００６５】このレーダ装置１４０による計測結果は、
コンピュータ１２０に送られ、そこで、自車両と物体と
の相対関係等の分析がなされる。この分析の結果、計測
の結果得られた相対距離に対して、予め定められている
前方の特定角度範囲内に物体が存在し、且つ、計測の結
果得られた相対距離が、相対速度との関係で予め定めら
れている距離未満である場合は、コンピュータ（制御手
段）１２０は、アクティブブレーキブースタ（車速調節
手段）１１３に制動指令を出力すると共に、フューエル
インジェクション（車速調節手段）１０９に対して燃料
カット指令を出力する。アクティブブレーキブースタ１
１３は、制動指令を受信すると、ブレーキペダル１１２
の操作の有無に関わらずに動作して、ブレーキマスタシ
リンダ１１４を駆動させる。この結果、ブレーキキャリ
パ１１６が駆動して、制動力が発生する。また、フュー
エルインジェクション１０９は、燃焼カット指令を受信
すると、図示されていないアクセルペダルの操作の有無
に関わらずに、エンジン１００への燃料噴射を中止す
る。

【００６６】コンピュータ１２０は、この場合、自車両
と物体との相対位置関係を表示装置（警報手段）１２１
に表示させると共に、運転者に警報を発する意味で、例
えば、画面全体を赤色点滅させる。さらに、コンピュー
タ１２０は、スピーカ（警報手段）１２２から音声によ
る警報を発生させる。

【００６７】その後、計測の結果得られた相対距離に対
して、予め定められている前方の特定角度範囲内に物体
が存在しなくなるか、又は、計測の結果得られた相対距
離が、相対速度との関係で予め定められている距離以上
になると、コンピュータ１２０は、アクティブブレーキ
ブースタ１１３への制動指令を解除すると共に、フュー
エルインジェクション１０９への燃料カット指令を解除
する。

【００６８】なお、ここでは、音声と画像との両方で警
報を発生させているが、どちらか一方のみでもよい。ま
た、ここでは、制動系と燃料制御系との両方に対して、
制御指令を出力しているが、制動系のみに制御指令を出
力するようにしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、互いに受信ビーム軸の
向きが異なる三つの受信アンテナを設け、計測方位全領
域を複数の領域に分割し、各領域毎に、この領域で信号
強度の比較的強い信号を用いて方位角度を求めているの
で、物体の方位を正確に計測することができる。しか
も、本発明では、受信アンテナとしては、三つしか用い
ておらず、これらの受信アンテナ相互間に、一定以上の
間隔を確保する必要もないので、装置の大型化を抑える
こともできる。

【００７０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態におけるレーダ装
置の構成を示す回路ブロック図である。

【図２】２周波ＣＷ方式の変調信号の例を示す説明図で
ある。

【図３】２周波ＣＷ方式の周波数スペクトルの例を示す
説明図である。

【図４】本発明に係る第一の実施形態における第一の受
信アンテナと第二の受信アンテナからの信号の和信号の
周波数スペクトルの例を示す説明図である。

【図５】本発明に係る第一の実施形態における第一の受
信アンテナと第二の受信アンテナからの信号の差信号の
周波数スペクトルの例を示す説明図である。

【図６】本発明に係る第一の実施形態における第三の受
信アンテナからの信号の周波数スペクトルの例を示す説
明図である。

【図７】本発明に係る第一の実施形態における各アンテ
ナからの受信信号の電力パターンの例を示す説明図であ
る。

【図８】本発明に係る第一の実施形態における各アンテ
ナの信号電力と水平面内の角度との関係を示すグラフで
ある。

【図９】本発明に係る第一の実施形態における和信号の
電力、差信号の電力、第三の受信アンテナの受信信号の
電力と、水平面内の角度との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明に係る第一の実施形態における方位計
測処理の内容を示すフローチャートである。

【図１１】本発明に係る第二の実施形態における和信号
及び第三の受信アンテナの受信信号の電力と垂直面内の
角度との関係を示すグラフである。

【図１２】本発明に係る第二の実施形態における各アン
テナからの信号の電力パターンの例を示す説明図であ
る。

【図１３】本発明に係る第三の実施形態におけるレーダ
装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図１４】ＦＭＣＷ方式の変調信号の例を示す説明図で
ある。

【図１５】ＦＭＣＷ方式の周波数スペクトルの例を示す
説明図である。

【図１６】本発明に係る各実施形態のレーダ装置を搭載
した車両の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…送信アンテナ、１１…第一の受信アンテナ
（Ａ）、１２，１５，１７…ミキサ、１３…ハイブリッ
ド回路、１４…第二の受信アンテナ（Ｂ）、１６…第三
の受信アンテナ（Ｄ）、１８…発振器、１９…変調器、
２０…アナログ回路部、２１…Ａ／Ｄコンバータ、２２
…信号処理部、３０…レーダ装置、３１，４０…物体、
５１…サーキュレータ、５２…第一の送受信アンテナ、
５３…第二の送受信アンテナ、１００…エンジン、１０
１…車輪、１０９…フーエルインジェクション、１１１
…ブレーキディスク、１１２…ブレーキペダル、１１３
…アクティブブレーキブースタ、１１４…ブレーキマス
タシリンダ、１１６…ブレーキキャリパ、１２０…コン
ピュータ、１２１…表示装置、１２２…スピーカ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部へ電波を放射する送信アンテナと、該
   電波の物体からの反射波を受信する受信アンテナとを備
   え、該物体の方位を計測するレーダ装置において、 前記受信アンテナとして、受信ビーム軸の向きが互いに
   異なる三つの受信アンテナを有すると共に、 三つの受信アンテナのうち、受信ビーム軸が隣り合って
   いる二つの受信アンテナ（以下、該二つの受信アンテナ
   の一方を第一の受信アンテナ、他方を第二の受信アンテ
   ナとし、残りの受信アンテナを第三の受信アンテナとす
   る）からの信号の和信号及び差信号を生成する和・差信
   号生成手段と、 前記和・差信号生成手段で生成された和信号及び差信号
   に基づいて前記物体の方位を求める第一の方位算出手段
   と、 前記和・差信号生成手段で生成された和信号又は差信
   号、及び前記第三の受信アンテナからの信号に基づいて
   前記物体の方位を求める第二の方位算出手段と、 前記第一の方位算出手段で求めた前記物体の方位と前記
   第二の方位算出手段で求めた前記物体の方位とのうち、
   少なくとも一方の方位を用いて、該物体の方位が前記第
   三の受信アンテナの受信ビーム軸を基準として前記第一
   及び前記第二の受信アンテナの受信ビーム軸側か否かを
   判断し、該物体の方位角度が該第一及び第二の受信アン
   テナの受信ビーム軸側であると判断した場合には、前記
   第一の方位算出手段で求められた方位を前記物体の方位
   とし、該物体の方位が該第一及び第二の受信アンテナの
   受信ビーム軸側でないと判断した場合には、前記第二の
   方位算出手段で求められた方位を前記物体の方位とする
   判断手段と、 を有することを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のレーダ装置において、 物体の方位角度を計測する主要な方位角度として予め定
   めた主計測方位が、前記第一の受信アンテナの受信ビー
   ム軸と前記第二の受信アンテナの受信ビーム軸との間に
   ある場合には、前記判断手段は、前記第一の方位算出手
   段で求めた前記物体の方位を用いて、該物体の方位が前
   記第三の受信アンテナの受信ビーム軸を基準として前記
   第一及び前記第二の受信アンテナの受信ビーム軸側か否
   かの判断を行う、 ことを特徴とするレーダ装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のレーダ装置において、 前記主計測方位は、前記送信アンテナの送信ビーム軸上
   である、 ことを特徴とするレーダ装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載のレ
   ーダ装置において、 前記送信アンテナの送信ビーム軸、前記第一の受信アン
   テナの受信ビーム軸、前記第二の受信アンテナの受信ビ
   ーム軸、前記第三の受信アンテナの受信ビーム軸は、い
   ずれも同一平面上に有する、 ことを特徴とするレーダ装置。
5. 【請求項５】請求項１から３のいずれか一項に記載のレ
   ーダ装置において、 前記第三の受信アンテナの受信ビーム軸は、前記第一の
   受信アンテナの受信ビーム軸及び前記第二の受信アンテ
   ナの受信ビーム軸を含む平面に対して、一定の角度を成
   している、 ことを特徴とするレーダ装置。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれか一項に記載のレ
   ーダ装置において、 前記送信アンテナとして、前記第一の受信アンテナ及び
   前記第二の受信アンテナが用いられている、 ことを特徴とするレーダ装置。
7. 【請求項７】外部へ電波を放射する送信アンテナと、該
   電波の物体からの反射波を受信する受信アンテナとを備
   え、該物体の方位を計測するレーダ装置において、 前記受信アンテナとして、受信ビーム軸の向きが互いに
   異なる三つの受信アンテナを有すると共に、 前記送信アンテナとして、三つの前記受信アンテナのう
   ち、受信ビーム軸が隣り合っている二つの受信アンテナ
   （以下、該二つの受信アンテナの一方を第一の受信アン
   テナ、他方を第二の受信アンテナとし、残りの受信アン
   テナを第三の受信アンテナとする）が用いられ、 前記第一の受信アンテナ及び前記第二の受信アンテナか
   らの信号の和信号及び／又は差信号を生成する信号生成
   手段と、 前記第三の受信アンテナからの信号、前記和信号及び／
   又は差信号のうち、いずれか二つの信号に基づいて前記
   物体の方位を求める方位算出手段と、 を有することを特徴とするレーダ装置。
8. 【請求項８】請求項１から７のいずれか一項に記載のレ
   ーダ装置において、 前記第一の受信アンテナ、前記第二の受信アンテナ、前
   記第三の受信アンテナのうち、少なくとも一つの受信ア
   ンテナからの信号に基づいて、前記物体に対する相対速
   度及び相対距離を求める速度・距離算出手段を備えてい
   る、 ことを特徴とするレーダ装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載のレーダ装置と、 前記レーダ装置による計測結果に基づいて、車両の速度
   を制御する車速調節手段に対して指示を与える制御手段
   と、 を備えていることを特徴とする車両走行制御装置。
10. 【請求項１０】請求項８に記載のレーダ装置と、 前記レーダ装置による計測結果に基づいて、警報を発す
    る警報手段と、 を備えていることを特徴とする車両用警報装置。