JP2007108028A

JP2007108028A - 車載レーダ装置

Info

Publication number: JP2007108028A
Application number: JP2005299587A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Matsuoka; 克治松岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-26
Also published as: US7486222B2; DE102006022830A1; US20070085728A1

Abstract

【課題】車両側レドーム表面に付着する汚れを車両側レドームとレーダとの位置関係によらず確実に検出できる確実に検出できる車載レーダ装置を提供する。
【解決手段】車両に取り付けられた車両側レドーム１００内に送信手段、受信手段を含む電波式レーダ２００を収容すると共に、車両側レドームを通してレーダからの電波を送受信し、対象物までの距離、相対速度を計測する車載レーダ装置において、車両側レドーム１００とレーダ２００との間に配置され、車両側レドーム表面の付着物からの反射波をレーダの受信手段に導く反射板３００等の誘導手段と、この誘導手段によって受信された反射波の信号レベルに基づいて、車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載レーダ装置に関するものであり、反射波の信号レベルに基づいて車両側レドーム表面に付着した汚れを検出できるようにした車載レーダ装置に関するものである。

車両に取り付けられた車両側レドームの表面からの反射波の信号レベルに基づいて、車両側レドーム表面に付着した汚れを判定する従来の手法として、特許文献１に示されるように、周波数変調レーダ（ＦＭレーダ）装置において、ビート信号の低周波成分を低域通過フィルタで抽出し、抽出した低周波成分をＡ／Ｄ変換器でＡＤ変換し、高速フーリエ変換器で高速フーリエ変換を施して、レーダレドームに汚れが付着していない状態での低周波成分の記憶された周波数スペクトルデータと入力された低周波成分の周波数スペクトルデータを比較し、車両側レドーム表面に汚れが付着したことを検出することが行われている。

特開平１０−２８２２２９号公報

一般に電波式レーダは、光学式レーダに比べて、その媒体の特性から、車両側のレドーム内に搭載することができ、車両デザインを損ねないという利点がある。
このため、レーダの前面に車両側のデザインを損ねないように斜めに車両側レドームが配置されるケースが多く、このような場合、車両側レドーム表面に付着した雪等の汚れからの反射波は、入射角と反射角が等しくなるように反射されるため、車両側レドームの角度によっては、受信されないことになり、付着物の検出ができないことがある。

また、レーダレドームあるいは車両側レドームへの付着物からの反射以外の至近距離からの反射成分として、高周波回路内部での送受信間漏れや送受アンテナ間漏れ等が存在する。これらの成分のレベルは、ミキシングする送信波成分（ＬＯ波）との位相関係によって決まるため、個体差や温度によってレベルが変化してしまう。
そのため、例えば、温度特性を考慮して、判定基準値のマップを設ける等の方法もあるが、個々の調整を必要とし、調整コストの増大につながってしまう。

あるいは、至近距離からの反射成分のレベルを常時学習しておき、その学習値からの変化量に基づいて、付着物の有無を判定する方法がある。
しかしながら、例えば、夜間の駐車中に車両側レドーム表面に汚れが付着し、翌日の朝にエンジン起動したような場合においては、汚れが付着した状態から学習することになるので、変化量が検出できず、付着物があることを判定できない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、車両側レドーム表面に付着する汚れを車両側レドームとレーダとの位置関係によらず確実に検出できる車載レーダ装置を提供することを目的とする。

この発明による車載レーダ装置は、車両に取り付けられた車両側レドーム内に送信手段、受信手段を含む電波式レーダを収容すると共に、上記車両側レドームを通して上記レーダからの電波を送受信し、対象物までの距離、相対速度を計測する車載レーダ装置において、上記車両側レドームとレーダとの間に配置され、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記レーダの受信手段に導く誘導手段と、この誘導手段によって受信された反射波の信号レベルに基づいて、上記車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段とを備えたものである。

この発明による車載レーダ装置によれば、車両側レドームが斜めに取り付けられているような場合においても、車両側レドーム表面に付着した汚れを確実に検出することができる。

実施の形態１．
実施の形態１における車載レーダ装置は、図1（ａ）に示すように、車両に取り付けられた車両側レドーム１００と、この車両側レドーム１００内に収容され、車両側レドームを通して電波を送受信し、対象物までの距離、相対速度を計測する電波式レーダ２００と、
車両側レドーム１００とレーダ２００との間に配置され、車両側レドーム表面の付着物からの反射波をレーダの受信手段に導く誘導手段である反射板３００とで構成されている。
図中、Ａはレーダ１００からの送信波の経路、Ｂは車両側レドーム１００の表面に付着した汚れからの反射波の経路、Ｃは反射板３００からレーダ１００への反射波の経路を示している。
なお、車両側レドーム１００は、レーダ２００の前面の筐体を兼ねるレーダレドーム４００の前面に位置するように、車両側前面グリル５００の一部を切り欠いて取り付けられる。（図1（ｂ）（ｃ））

電波式レーダ２００は、図２に示すように、制御部２０１と、変調用信号を生成する電圧発生回路２０２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０３と、分配器２０４と、送信用スイッチ２０５と、サーキュレータ２０６と、送受信共用アンテナ２０７と、ミキサ２０８と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０９と、増幅器２１０と、Ａ／Ｄ変換器２１１と、メモリ２１２と、信号処理部２１３と、アンテナ方向制御部２１４とで構成されている。

まず、送信動作について説明する。（図３参照）
制御部２０１によりタイミングなどを制御された電圧発生回路２０２が、時間的に三角波状に変化する図３（ａ）の電圧を発生し、電圧制御発振器２０３に印加する。電圧制御発振器２０３は、印加された電圧に応じて、周波数が時間的に変化する周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）を生成し、分配器２０４へ出力する。このＦＭＣＷについて、時間に対する電圧変化を図３（ｂ）に、時間に対する周波数変化を図３（ｃ）に示す。分配器２０４は入力されたＦＭＣＷの一部を送信信号として、送信用スイッチ２０５へ出力し、残りをローカル信号としてミキサ２０８へ出力する。送信用スイッチ２０５では、入力されたＦＭＣＷをパルス変調し、サーキュレータ２０６を経て、送受信共用アンテナ２０７へ出力する。送受信共用アンテナ２０７は、入力された送信信号を送信波として車両側レドーム１００を通して空間に放射する。

次に受信動作について説明する。（図４参照）
送受信共用アンテナ２０７から放射された電波は、図４に示すようにＴｇだけ出力されるパルス波となり、対象までの距離Ｒに対応する遅延時間τをもって、車両側レドーム１００を通して送受信共用アンテナ２０７に入力される。その後、ミキサ２０８により電圧制御発振器２０３からのＦＭＣＷとミキシングされ、ビート信号を出力する。得られたビート信号はバンドパスフィルタ２０９を通過し、増幅器２１０により増幅されて、各距離ゲート毎にＡ／Ｄ変換器２１１に入力されてデジタル信号に変換され、メモリ２１２へ出力される。メモリ２１２は、制御部２０１によって、アップフェーズ(時間につれて周波数が高くなる変調期間)、ダウンフェーズ(時間につれて周波数が低くなる変調期間)の観測期間が終了すると、記録したＡ／Ｄ値を読み出し可能とする。

信号処理部２１３は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、あるいはCPUとDSP(Digital Signal Processor)で構成され、制御部２０１によってアップフェーズ、あるいはダウンフェーズの観測期間が終了した時点で、アップフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値、あるいは、ダウンフェーズにおけるビート信号のＡ／Ｄ値を入力し、目標の距離・速度・方位角を算出し、その結果を他の装置（車両の運動制御装置や表示装置など）へ出力する（通常計測モード）。

なお、上記動作は、制御部２０１によってアンテナ方向制御部２１４が送受信共用アンテナ２０７の向きを変えながら、すなわち、図５に示すように、レーダ２００の送受信共用アンテナ２０７から放射される電波ビームの方向（例えば８方向）が変わりながら実施される。

また、本実施の形態では電波ビームの方向を変えながら送信する例を示したが、複数のビームを同時に送信あるいはスイッチにて切り替える構成にしてもよい。

次に車両側レドーム１００の汚れ検出方法について説明する。
図１に示すように、車両側レドーム１００に汚れ１０１が付着した場合、汚れ面からの反射波は、車両側レドーム１００とレーダ２００との間に配置された反射板３００により反射されて、レーダ１００の送受信共用アンテナ２０７へ入力される。
一方、車両側レドーム１００に汚れが付着していない場合には、送信波は車両側レドーム１００を透過して放射され、車両側レドーム１００からの反射はほとんど存在しない。

図６及び図７は、周波数変調レーダにおける送受信波の周波数とビート信号の周波数の関係について、相対速度の異なる場合を示すタイミングチャートである。
一般に、周波数変調レーダの場合、図６，図７に示すように、受信波と送信波成分（ＬＯ波）がミキシングされ、その周波数差成分がビート信号ｆｂ１，ｆｂ２として生成される。
車両側レドーム１００に付着した汚れ１０１からの反射波は、送信してから極めて短い時間で受信されるので、図７に示すように、その受信波は、送信波の変調周波数とほぼ等しい周波数を有している。
よって、ビート信号ｆｂ１，ｆｂ２として、反射波の強度およびミキシングする送信波成分（ＬＯ波）との位相関係によって決まるほぼ直流成分のみの信号が生成される。
従って、図８に示すように、至近距離に相当する距離ゲートに着目した場合、汚れがない場合のＡ／Ｄ値と、汚れがある場合のＡ／Ｄ値とでは、汚れそのものからの反射によってその直流成分のレベルが異なることになるので、そのレベルの違いを検出することによって、汚れ付着を判定することができる。

次にレーダ２００の信号処理部２１３にて実施される信号処理について、図８にフローチャートを示す。
以下それぞれのステップについて説明する。
Ｓ１００１：制御ビーム方向が所定の方向かどうかを判定し、所定のビームでない時にはＳ１００２へ、所定のビームの時は、Ｓ１００４へ進む。
Ｓ１００２：各距離ゲート毎に、アップフェーズ・ダウンフェーズのＡ／Ｄ値を読み込む（通常計測モード）。
Ｓ１００３：読み込んだＡ／Ｄ値をもとに、該ビームにおける距離・相対速度・受信レベルを算出する。
Ｓ１００４：汚れ検出処理を実行（汚れ検出モード）。
Ｓ１００５：全てのビームについて処理が終了したかどうかを判定し、終了していれば、Ｓ１００６へ進み、終了していなければ、Ｓ１００１へ戻る。
Ｓ１００６：各ビームにおける距離・相対速度・受信レベルから、対象の距離・相対速度・方位角を算出する。

次に、図１０
1129248107960_1
に示す汚れ検出モードのフローチャートついて説明する。この汚れ検出モードは反射波の信号レベルに基づいて、車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段として機能する。
以下それぞれのステップについて説明する。
Ｓ１１０１：全てのビームにおいて、至近距離（例えば、１０ｍ以下）を検出していないかどうかがチェックされ、１つでも至近距離を検出している場合には、処理を終え、全てのビームについて、至近距離を検出していない場合には、Ｓ１１０２へ進む。
至近距離に実際に物体を検出している場合には、その相対速度によっては、至近距離ゲートのＡ／Ｄ値が変化してしまい、汚れの誤判定をまねく恐れがあるため、至近距離検出状態では、汚れ判定を行わないようにする。
Ｓ１１０２：至近距離ゲート（例えば、最小距離ゲート）におけるＡ／Ｄ値を読み込む。
Ｓ１１０３：汚れフラグがＯＮの場合には、Ｓ１１０８へ進み、ＯＦＦの場合はＳ１１０４へ進む。
Ｓ１１０４：今回入力したＡ／Ｄ値と所定値との差の絶対値：Ｘを算出し、予め設定した汚れ判定閾値と比較する。Ｘが汚れ判定閾値よりも大きい場合には、Ｓ１１０５へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１１０６へ進む。
Ｓ１１０５：汚れフラグをＯＮにする。
Ｓ１１０６：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ１１０７：今回入力したＡ／Ｄ値と所定値との差の絶対値：Ｘを算出し、予め設定した汚れ復帰閾値と比較する。Ｘが汚れ復帰閾値以下の場合には、Ｓ１１０８へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１１０９へ進む。
Ｓ１１０８：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ１１０９：汚れフラグをＯＮにする。

以上より、本実施の形態１によれば、車両側レドーム１００の表面に付着した汚れ１０１からの反射波をレーダ２００の受信アンテナ２０７にて受信できるように車両側レドーム１００とレーダ２００との間に誘導手段として反射板３００を配置することにより、車両側レドーム１００が斜めに取り付けられているような場合においても、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１を確実に検出することができる。

なお、本実施の形態１について試験結果の一例を示すと、車両側レドーム１００の表面に汚れ１０１がない状態において上記Ａ／Ｄ値と所定値との差分が１０〜２０である場合、汚れ（水膜）１０１がある状態で、かつ反射板３００を設けないときには、上記Ａ／Ｄ値と所定値との差分が５０〜１００であるのに対し、汚れ（水膜）１０１がある状態で、かつ反射板３００を設けたときには、上記Ａ／Ｄ値と所定値との差分が２００〜３００となり、反射板３００を設けない場合に比べて３〜４倍の差分値が得られた。

また、汚れの付着判定に予め設定した閾値を設けることにより、汚れ付着がない場合のレベル変化（ノイズ等によるもの）による誤判定を防止することができる。
さらに、特定のビーム方向のみに影響を与えるように誘導手段である反射板３００を設けているので、例えば、特定の方向をビーム照射範囲の一番端の方向とすることにより、通常の計測モードに影響を与えない。

なお、本実施の形態１では、レーダ方式として、ＦＭパルス方式を例にあげて説明したが、他のレーダ方式においても、至近距離からの反射レベルを利用することにより、同様の効果が得られる。

また、図２１に示すように、反射板３００を設置し、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を、レーダ２００の受信アンテナの指向性方向と平行に受信アンテナ方向へ反射させてもよい。
この場合、受信アンテナの指向性も考慮しているので、より効率よく汚れ１０１からの反射波を受信することができる。

また、本実施の形態１では、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるように、反射板３００を使用することを例にあげたが、同様に車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように導くものであれば、どのような形態の誘導手段でもよい。

例えば、図２２に示すように、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるようにする誘導手段として、反射鏡３０１を用いてもよい。

また、例えば、図２３に示すように、給電点を全反射とした平面アレイアンテナ３０２を用いてもよい。
給電点を全反射とし、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波が受信アンテナ方向へ反射するように、予め各素子の位相を調整しておくことで、受信アンテナにて受信することができる。
これにより、誘導手段を薄く形成することができ、配置の自由度が増し、かつ容易になる。
さらに、レーダ１００の前面の遮蔽を防ぐことができる。

また、平面アレイアンテナ３０２の給電点を、スイッチにて全反射と終端（例えば５０Ω）を切り替えるようにしておけば、複数ビームを送信する場合において、特定のビームを送信する場合にのみ、全反射とすることができ、それにより、特定のビーム方向のみ車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信することができる。

また、例えば、図２４に示すように、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるようにする誘導手段として、リフレクトアレイ３０３を用いてもよい。
リフレクトアレイ３０３は、金属素子を平面上に配置したもので、その大きさ及び形を素子毎に変えることにより、到来電波を所望の方向へ反射できるものである。
これにより、誘導手段を薄く形成することができ、配置の自由度が増し、かつ容易になる。
さらに、レーダ１００の前面の遮蔽を防ぐことができる。

また、例えば、図２５に示すように、誘電体レンズ３０４を用いて、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるように屈折させてもよい。

同様に、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を、受信アンテナの指向性方向と平行に受信アンテナ方向へ屈折させれば、より効率よく受信することができる。

さらに、図２６に示すように、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるように導波管３０５を用いて、導くこともできる。
この場合、伝搬損失が小さくなるため、より効率よく、汚れからの反射波を受信することができる。

同様に、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように誘電体導波路を用いてもよい。

実施の形態２．
図１１は実施の形態２による車載レーダ装置を示す概略構成図である。本実施の形態２におけるレーダ２００の構成は、図２と同じである。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。

実施の形態１においては、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信アンテナにて受信できるように、誘導手段として反射板３００を配置したが、反射板の配置位置は車両側レドームの傾きとレーダとの距離によって決まり、例えば、図１２のような場合には、汚れ１０１からの反射波は反射板３００により、経路Ｃを経るので、受信アンテナで受信されない。
予め反射板の配置角度を受信アンテナに反射波を導くように設定する方法も考えられるが、車両側レドームとレーダとの位置関係が軽微な衝撃等で変化した場合には、やはり受信アンテナで受信されないことになる。

この問題を解決するため、本実施の形態２では、車両側レドーム表面の付着物からの反射波を受信アンテナにて受信できるように、送信波を挟んで互いに対向して配置された誘導手段を設ける。
具体的には、図１１に示すように、車両側レドーム１００とレーダ２００との間に上下に反射板３０１ａ，３０１ｂを配置する。
この場合、汚れ１０１からの反射波は反射板３０１ａにより、経路Ｃを経るが、上方に配置した反射板３０１ｂにて再び反射し、経路Ｄを経てレーダ１００の受信アンテナにて受信される。
これにより、車両側レドーム１００に汚れ１０１が付着した場合には、汚れ面からの反射波は、上下に配置された反射板３０１ａ，３０１ｂにより反射されて、最終的に受信アンテナへ入力される。車両側レドーム１００に汚れが付着していない場合には、送信波は車両側レドーム１００を透過して放射されるので、車両側レドーム１００からの反射はほとんど存在しない。

なお、本実施の形態では、上下に反射板３０１ａ，３０１ｂを配置する例を挙げたが、図１３に示すように円筒状の反射手段３０６を設けても同様に車両側レドーム１００の汚れ１０１からの反射波を受信アンテナへ導くことができる。

次に、レーダ１００の信号処理部２１３にて実施される汚れ検出処理について説明する。この汚れ検出処理は反射波の信号レベルに基づいて、車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段として機能する。
信号処理フローチャートは、図９と同様である。ここでは、汚れ検出処理について説明する。図１４に汚れ検出処理のフローチャートを示す。以下それぞれのステップについて説明する。
Ｓ１５０１：全てのビームにおいて、至近距離（例えば、１０ｍ以下）を検出していないかどうかがチェックされ、１つでも至近距離を検出している場合には、処理を終え、全てのビームについて、至近距離を検出していない場合には、Ｓ１５０２へ進む。
至近距離に実際に物体を検出している場合には、その相対速度によっては、至近距離ゲートのＡ／Ｄ値が変化してしまい、汚れの誤判定をまねく恐れがあるため、至近距離検出状態では、汚れ判定を行わないようにする。
Ｓ１５０２：至近距離ゲート（例えば、最小距離ゲート）におけるＡ／Ｄ値を読み込む。
Ｓ１５０３：汚れフラグがＯＮの場合には、Ｓ１５１１へ進み、ＯＦＦの場合はＳ１５０４へ進む。
Ｓ１５０４：Ａ／Ｄ学習値を更新する。例えば、過去のＡ／Ｄ値を用いて移動平均値を算出する。
Ｓ１５０５：今回入力したＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値：Ｘを算出し、予め設定した汚れ判定閾値と比較する。Ｘが汚れ判定閾値よりも大きい場合には、Ｓ１５０６へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１５０７へ進む。
Ｓ１５０６：汚れ判定カウンタをアップする。
Ｓ１５０７：汚れ判定カウンタをクリアする。
Ｓ１５０８：汚れ判定カウンタの値が予め設定した汚れ判定カウンタ閾値より大きければ、Ｓ１５０９へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１５１０へ進む。
Ｓ１５０９：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ１５１０：汚れフラグをＯＮにする。
Ｓ１５１１：今回入力したＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ学習値との差の絶対値：Ｘを算出し、予め設定した汚れ復帰閾値と比較する。Ｘが汚れ復帰閾値以下の場合には、Ｓ１５１２へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１５１３へ進む。
Ｓ１５１２：汚れ復帰カウンタをアップする。
Ｓ１５１３：汚れ復帰カウンタをクリアする。
Ｓ１５１４：汚れ復帰カウンタの値が予め設定した汚れ復帰カウンタ閾値より大きければ、Ｓ１５１５へ進み、それ以外の場合には、Ｓ１５１６へ進む。
Ｓ１５１５：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ１５１６：汚れフラグをＯＮにする。

以上より、本実施の形態によれば、車両側レドーム１００とレーダ２００との位置関係によらず、確実に車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１を検出することができる。
また、汚れ付着判定を反射レベルの学習値をもとに行うので、汚れが付着していない状況にて反射レベルが温度変化や経年変化により変化しても、誤判定することを防止することができる。

さらに、汚れ検出カウンタの値が所定値より大きい場合、すなわち反射レベルの変化が所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を行うので、雨天時に車両側レドーム表面に雨滴が付着し、瞬時的に反射レベルが変化しても、それによる誤判定を防止することができる。

実施の形態３．
図１５は実施の形態３による車載レーダ装置を示す概略構成図である。
実施の形態１では、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように、反射板３００を使用したが、本実施の形態では、図１５に示すように、車両側レドーム表面の付着物からの反射波をその到来方向へ反射させるようにコーナリフレクタ３０７を配置する。
レーダ２００からの送信波は、経路Ａを経て、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１により反射し、経路Ｂを経て、コーナリフレクタ３０７により、経路Ｃへ反射される。さらに、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１により、再び反射し、経路Ｄを経て、レーダ２００の受信アンテナにて受信される。
これにより、車両側レドーム１００に汚れ１０１が付着した場合には、汚れ面からの反射波は、コーナリフレクタ３０７により反射されて、最終的に受信アンテナへ入力される。車両側レドーム１００に汚れが付着していない場合には、送信波は車両側レドーム１００を透過して放射されるので、車両側レドーム１００からの反射はほとんど存在しない。

図１６にコーナリフレクタ３０７の設置位置（上面視）を示す。この例では、図５に示す例えば左端のビーム（#0）が送信され、経路Ａを経て、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１により反射し、経路Ｂを経て、コーナリフレクタ３０７により、車両側レドームに向かう経路Ｃへ反射される。さらに、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１により、再び反射し、経路Ｄを経て、受信アンテナにて受信される。
一方、例えば、図５に示す右端のビーム（#7）に関しては、図１７に示すように、経路Ａを経て、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１により反射し、経路Ｂを経てレーダ方向へ反射されるが、その方向にはコーナリフレクタ３０７が存在しないため、受信アンテナにて受信されない。

よって、左端のビーム（#0）と右端のビーム（#7）に注目した場合、車両側レドーム表面に汚れが付着していない時には、至近距離に相当する距離ゲートのＡ／Ｄ値はほぼ同じような値をとるが、車両側レドーム表面に汚れが付着している時には、配置されたコーナリフレクタの影響により、左端のビーム（#0）におけるＡ／Ｄ値のみが変化し、右端のビーム（#7）におけるＡ／Ｄ値との差分が増大する。
従って、左端のビーム（#0）と右端のビーム（#7）の至近距離に相当する距離ゲートのＡ／Ｄ値を監視し、その差分が所定のレベル以上の場合に汚れが付着したと判定することができる。

次にレーダ２００の信号処理部２１３にて実施される信号処理について、図１８にフローチャートを示す。以下それぞれのステップについて説明する。
Ｓ１９０１：各距離ゲート毎に、アップフェーズ・ダウンフェーズのＡ／Ｄ値を読み込む。
Ｓ１９０２：読み込んだＡ／Ｄ値をもとに、該ビームにおける距離・相対速度・受信レベルを算出する。
Ｓ１９０３：全てのビームについて処理が終了したかどうかを判定し、終了していれば、Ｓ１９０４へ進み、終了していなければ、Ｓ１９０１へ戻る。
Ｓ１９０４：各ビームにおける距離・相対速度・受信レベルから、対象の距離・相対速度・方位角を算出する。
Ｓ１９０５：汚れ検出処理を実行。

次に、汚れ検出処理について説明する。図１９に汚れ検出処理のフローチャートを示す。この汚れ検出処理は反射波の信号レベルに基づいて、車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段として機能する。
以下それぞれのステップについて説明する。
Ｓ２００１：全てのビームにおいて、至近距離（例えば、１０ｍ以下）を検出していないかどうかをチェックし、１つでも至近距離を検出している場合には、処理を終え、全てのビームについて、至近距離を検出していない場合には、Ｓ２００２へ進む。
至近距離に実際に物体を検出している場合には、その相対速度によっては、至近距離ゲートのA/D値が変化してしまい、汚れの誤判定をまねく恐れがあるため、至近距離検出状態では、汚れ判定を行わないようにする。
Ｓ２００２：左端ビームにおける至近距離でのＡ／Ｄ値と右端ビームにおける至近距離でのＡ／Ｄ値との差分（△X）を算出する。
Ｓ２００３：汚れフラグがＯＮの場合には、Ｓ２００７へ進み、ＯＦＦの場合はＳ２００４へ進む。
Ｓ２００４：Ｓ２００２にて算出された△Xを汚れ判定閾値と比較する。△Xが汚れ判定閾値よりも大きい場合には、Ｓ２００５へ進み、それ以外の場合には、Ｓ２００６へ進む。
Ｓ２００５：汚れ判定カウンタをアップする。
Ｓ２００６：汚れ判定カウンタをクリアする。
Ｓ２００７：汚れ判定カウンタの値が予め設定した汚れ判定カウンタ閾値より大きければ、Ｓ２００８へ進み、それ以外の場合には、Ｓ２００９へ進む。
Ｓ２００８：汚れフラグをＯＮにする。
Ｓ２００９：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ２０１０：Ｓ２００２にて算出された△Xを汚れ復帰閾値と比較する。△Xが汚れ復帰閾値以下の場合には、Ｓ２０１１へ進み、それ以外の場合には、Ｓ２０１２へ進む。
Ｓ２０１１：汚れ復帰カウンタをアップする。
Ｓ２０１２：汚れ復帰カウンタをクリアする。
Ｓ２０１３：汚れ復帰カウンタの値が予め設定した汚れ復帰カウンタ閾値より大きければ、Ｓ２０１４へ進み、それ以外の場合には、Ｓ２０１５へ進む。
Ｓ２０１４：汚れフラグをＯＦＦにする。
Ｓ２０１５：汚れフラグをＯＮにする。

以上より、本実施の形態によれば、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波をその到来方向へ反射させ、最終的に受信アンテナにて受信できるように車両側レドーム１００とレーダ２００との間にコーナリフレクタ３０７を配置することにより、車両側レドーム表面に付着した汚れを確実に検出することができる。

また、車両側レドーム１００の汚れのない状態での反射レベルに対する汚れ１０１のある状態での反射レベルの割合は、本実施の形態３による場合の方が、実施の形態１の汚れからの反射波を受信アンテナ方向へ反射させる場合に比べて大きくなる。
例えば、汚れのない車両側レドーム表面での反射係数を０．１、汚れが付着した車両側レドーム表面での反射係数を０．５と仮定すると、
実施の形態１のように反射波を受信アンテナ方向へ反射させる場合では、汚れのない状態での反射レベルに対する汚れのある状態での反射レベルの割合は、
０．５／０．１＝５
になるのに対し、本実施の形態３のようにコーナリフレクタ３０７により反射波をその到来方向へ反射させる場合では、汚れのない状態での反射レベルに対する汚れのある状態での反射レベルの割合は車両側レドーム表面にて２回反射するので、
０．５^２／０．１^２＝２５
となり、実施の形態１の場合に比べて５倍となる。
したがって、より確実に汚れを検出することができる。

さらに、車両側レドーム表面の付着物からの反射波を特定のビーム方向のみ受信アンテナにて受信できるように反射させる誘導手段を車両側レドーム１００とレーダ２００との間に配置し、特定のビーム方向とそれ以外のビーム方向における車両側レドーム表面の付着物からの反射レベルに基づいて、車両側レドーム表面の付着物の有無を判定するようにしたので、温度特性を考慮して、判定基準値のマップを設ける等の個々の調整を必要とせず、調整コストの増大を招かない上、車両側レドーム表面の付着物による反射特性の経年変化にも対応できる。
また、実施の形態２に示した反射成分のレベルを学習する方式でも検出できなかった、エンジン起動時に既に汚れが付着した場合でも、汚れを検出することができる。

さらに、上記の効果に加え、汚れの付着判定に予め設定した閾値を設けることにより、汚れ付着がない場合のレベル変化（ノイズ等によるもの）による誤判定を防止することができる。

さらに、上記の効果に加え、反射レベルの変化が所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を行うので、雨天時に車両側レドーム表面に雨滴が付着し、瞬時的に反射レベルが変化しても、それによる誤判定を防止することができる。

なお、本実施の形態３では、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波をその到来方向へ反射させ、最終的に受信アンテナにて受信できるように、図２０のようなコーナリフレクタ３０７を使用することを例に挙げた。
コーナリフレクタ３０７は、３つの直角二等辺三角形をそれぞれ垂直になるように組み合わせたもので、到来電波を同一方向へ反射させる性質を有する。この性質により、誘導手段を配置するための調整が容易となる。コーナリフレクタ３０７は複数用いてもよい。
同様に車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波をその到来方向へ反射させ、最終的に受信アンテナにて受信できるものであれば、どのような形態の誘導手段でもよい。

例えば、図２７に示すように、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波をその到来方向へ反射させ、受信アンテナにて受信できるようにする誘導手段として、反射鏡３０８を用いてもよい。

また、例えば、図２８に示すような給電点を全反射とした平面アレーアンテナ３０９を用いてもよい。
この場合、アレーアンテナ３０９の各素子の位相調整を予めしておくことで、車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波をその到来方向へ反射させることができる。
これにより、誘導手段を薄く形成することができ、配置の自由度が増し、かつ容易になる。
さらに、レーダの前面の遮蔽を防ぐことができる。

また、平面アレイアンテナ３０９の給電点を、スイッチにて全反射と終端（例えば５０Ω）を切り替えるようにしておけば、複数ビームを送信する場合において、特定のビームを送信する場合にのみ、全反射とすることができ、それにより、特定のビーム方向のみ車両側レドーム表面に付着した汚れ１０１からの反射波を受信することができる。

また、例えば、図２９に示すように、リフレクトアレイ３１０を用いてもよい。
これにより、誘導手段を薄く形成することができ、配置の自由度が増し、かつ容易になる。
さらに、レーダ１００の前面の遮蔽を防ぐことができる。

また、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように導く誘導手段を車両側レドームと一体構造にしてもよい。
例えば、図３０に示すように、車両側レドーム１００とリフレクトアレイ３１０を一体構造にする。
これにより、誘導手段の配置位置の調整が不要となる。

また、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように導く誘導手段をレーダと一体構造にしてもよい。
例えば、図３１に示すように、レーダ２００とリフレクタ３１１を一体構造にする。
これにより、誘導手段の配置位置の調整が不要となる。

また、車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波を受信アンテナにて受信できるように導く誘導手段を車両側レドームおよびレーダ装置と一体構造にしてもよい。
例えば、図３２に示すように、車両側レドーム１００およびレーダ２００とリフレクトアレイ３１０を一体構造にする。
これにより、誘導手段の設置位置の調整が不要となる。

また、本実施の形態３では、特定のビーム方向として、左端のビームを、それ以外のビーム方向として、右端のビームを用いる例をあげたが、一方のビームのみ車両側レドーム表面に付着した汚れからの反射波をその到来方向へ反射させるという条件を満足できれば、それぞれ他のビームを用いても良い。

この発明の実施の形態１による車載レーダ装置を示す概略構成図である。実施の形態１におけるレーダの構成を示すブロック図である。実施の形態１におけるレーダの送信動作を説明するための図である。実施の形態１におけるレーダの受信動作を説明するための図である。実施の形態１におけるレーダのアンテナ方向制御を説明するための図である。実施の形態１の周波数変調レーダの動作を説明するための図である。実施の形態１の周波数変調レーダの動作を説明するための図である。実施の形態１における汚れ検出方法を説明するための図である。実施の形態１における信号処理フローチャートである。実施の形態１における汚れ検出処理のフローチャートである。実施の形態２による車載レーダ装置を示す概略構成図である。実施の形態２における汚れ検出方法を説明するための図である。実施の形態２における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態２の汚れ検出処理のフローチャートである。実施の形態３による車載レーダ装置を示す概略構成図である。実施の形態３における汚れ検出方法を説明するための図である。実施の形態３における汚れ検出方法を説明するための図である。実施の形態３における信号処理フローチャートである。実施の形態３における汚れ検出処理のフローチャートである。実施の形態３に用いるコーナリフレクタの概観図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態１における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。実施の形態３における誘導手段の異なる例を示す説明図である。

符号の説明

１００車両側レドーム
１０１汚れ
２００レーダ
２０１制御部
２０２電圧発生回路
２０３電圧制御発振器（ＶＣＯ）
２０４分配器
２０５送信用スイッチサーキュレータ２０６と、
２０６サーキュレータ
２０７送受信共用アンテナ
２０８ミキサ
２０９バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２１０増幅器
２１１Ａ／Ｄ変換器
２１２メモリ
２１３信号処理部
２１４アンテナ方向制御部
３００反射板
３０１ａ，３０１ｂ反射板
３０２平面アレイアンテナ
３０３リフレクトアレイ
３０４誘電体レンズ
３０５導波管
３０６円筒状の反射手段
３０７コーナリフレクタ
３０８反射鏡
３０９平面アレーアンテナ
３１０リフレクトアレイ
３１１リフレクタ

Claims

車両に取り付けられた車両側レドーム内に送信手段、受信手段を含む電波式レーダを収容すると共に、上記車両側レドームを通して上記レーダからの電波を送受信し、対象物までの距離、相対速度を計測する車載レーダ装置において、
上記車両側レドームとレーダとの間に配置され、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記レーダの受信手段に導く誘導手段と、
この誘導手段によって受信された反射波の信号レベルに基づいて、上記車両側レドーム表面の付着物の有無を判定する付着物判定手段とを備えた
ことを特徴とする車載レーダ装置。
上記誘導手段は、特定のビーム方向のみの反射波を上記受信手段に導くことを特徴とする請求項１記載の車載レーダ装置。
上記付着物判定手段は、上記誘導手段によって反射された反射波の信号レベルと所定レベルとを比較し、その差分の絶対値が所定値以上の場合にレベル変化があることを検知するレベル変化検知手段を有し、このレベル変化検知手段によりレベル変化があったことを検知した場合、上記車両側レドーム表面に付着物が存在すると判定することを特徴とする請求項１または２記載の車載レーダ装置。
上記反射波の信号レベルと比較される所定レベルは、前回までの反射レベルの学習値であることを特徴とする請求項３記載の車載レーダ装置。
上記付着物判定手段は、上記レベル変化検知手段によりレベル変化があった判定された状態が所定時間継続した場合に、上記車両側レドームの表面に付着物が存在すると判定することを特徴とする請求項３または４記載の車載レーダ装置。
上記付着物判定手段は、特定のビーム方向とそれ以外のビーム方向における反射波の信号レベルに基づいて、上記車両側レドーム表面の付着物の有無を判定することを特徴とする請求項２記載の車載レーダ装置。
上記付着物判定手段は、特定のビーム方向とそれ以外のビーム方向における反射波の信号レベルの差分の絶対値が所定値以上の場合、上記車両側レドーム表面に付着物が存在すると判定することを特徴とする請求項６記載の車載レーダ装置。
上記付着物判定手段は、特定のビーム方向とそれ以外のビーム方向における反射波の信号レベルの差分の絶対値が所定値以上の状態が所定時間継続した場合に、上記車両側レドーム表面に付着物が存在すると判定することを特徴とする請求項６記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記受信手段のある方向へ反射させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を受信アンテナの指向性方向と平行となるように上記受信手段のある方向へ反射させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、反射鏡であることを特徴とする請求項９または１０記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、給電点を全反射とした平面アレイアンテナであることを特徴とする請求項９または１０記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、給電点をスイッチにて全反射あるいは終端となるように切り替え可能な平面アレイアンテナであることを特徴とする請求項９または１０記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、リフレクトアレイであることを特徴とする請求項９または１０に記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記受信手段のある方向へ屈折させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を受信アンテナの指向性方向と平行となるように上記受信手段のある方向へ屈折させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、誘電体レンズであることを特徴とする請求項１５または１６記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記送信手段により送信された送信波を挟んで互いに対向して配置され、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記受信手段のある方向へ導くことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波をその到来方向へ反射させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、反射鏡であることを特徴とする請求項１９記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、単数または複数のコーナリフレクタであることを特徴とする請求項１９記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、給電点を全反射とした平面アレイアンテナであることを特徴とする請求項１９記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、給電点をスイッチにて全反射あるいは終端となるように切り替え可能な平面アレイアンテナであることを特徴とする請求項１９記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、リフレクトアレイであることを特徴とする請求項１９記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記受信手段のある方向へ導波管を用いて導くことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドーム表面の付着物からの反射波を上記受信手段のある方向へ誘電体導波路を用いて導くことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドームと一体構造となることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上位誘導手段は、上記レーダと一体構造となることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。
上記誘導手段は、上記車両側レドームおよびレーダと一体構造となることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一つに記載の車載レーダ装置。