JP5135317B2 - 車載レーダ装置、及びプログラム - Google Patents
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Description
a.送信&受信アンテナの高さが送受信間距離に対して非常に低い位置に設置される。
b.検知を実施する範囲(数十mから百数十m)では、地面への入射角θ2(図22参照)が概して80(deg)以上となる。
上記限定的な条件は、路面マルチパスフェージングの影響を受けてしまう大きな要素である。
まず、本発明の原理について説明する。
車載レーダの使用環境下における路面のほぼ全ての材質は、アスファルト、またはコンクリート等の誘電体で構成されている。誘電体の面上で生じる電磁波の反射は、入射角θ2、及び電界方向(TM=Transverse Magnetic:垂直偏波、TE=Transverse Electric:水平偏波)に応じて、その反射損失量、及び位相が異なる特性を有する。本発明では、この異なる特性を用いている。
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
本第1実施形態は、上述したように、垂直偏波(TM)及び水平偏波(TE)の間接波の電力が「強め合う」箇所を選択する偏波選択方式を採用することを特徴とする。本第1実施形態による車載レーダは、送信側に2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の送信アンテナを備え、受信側に双方の偏波(垂直偏波、及び水平偏波)を受信可能な受信アンテナを備え、送信側で2つの偏波(垂直偏波、または水平偏波)の送信信号を交互に送信し、受信側で受信レベルの大きい偏波(垂直偏波、または水平偏波)の受信信号を採用するものである。以下、これを偏波選択方式[2偏波×単一偏波]という。
図7は、本第1実施形態による車載レーダ(偏波選択方式[2偏波×単一偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信側垂直偏波用アンテナ24、または送信側水平偏波用アンテナ25のいずれか一方を選択して初期設定とする(ステップS10)。例えば、送信側垂直偏波用アンテナ24を選択する。送信側垂直偏波用アンテナ24からは、垂直偏波された高周波信号が掃射される。次に、初期設定した送信アンテナからの偏波(この場合、垂直偏波)の反射波を、斜めor円偏波用アンテナ30−1〜30−nで受信し、該受信信号を入力し(ステップS11)、メモリ35に保存する(ステップS12)。
本発明の第1実施形態による、他の車載レーダは、送信側に2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の送信アンテナを備え、受信側にも2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の受信アンテナを備え、任意の時刻において、送信側で2つの偏波(垂直偏波、または水平偏波)のいずれか一方を送信し、受信側でも送信される偏波に対応する反射波(垂直偏波、または水平偏波)を受信する。この場合、それぞれの偏波用の受信アンテナを装備するので、受信アンテナによる受信電力の低下はない。以下、これを偏波選択方式[2偏波×2偏波]という。
図9は、本第1実施形態による、他の車載レーダ(偏波選択方式[2偏波×2偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信側、及び受信側の双方で、送信側垂直偏波用アンテナ24、または送信側水平偏波用アンテナ25と、受信側垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−n、または受信側水平偏波用アレーアンテナ41−1〜41−nとのいずれか一方の組み合わせを選択して初期設定とする(ステップS30)。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本第2実施形態は、上述したように、垂直偏波(TM)及び水平偏波(TE)を受信する偏波合成方式を採用することを特徴とする。本第2実施形態による車載レーダは、送信側に2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の送信アンテナを備え、受信側に双方の偏波(垂直偏波、及び水平偏波)を受信可能な受信アンテナを備え、送信側で2つの偏波(垂直偏波、または水平偏波)を同時に送信し、受信側で2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)を受信する。以下、これを偏波合成方式[2偏波×単一偏波]という。
図12は、本第2実施形態による車載レーダ(偏波合成方式[2偏波×単一偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信側では、分配部50により高周波信号を分配し(ステップS50)、送信側水平偏波用アンテナ25から水平偏波した高周波信号を掃射し(ステップS51)、送信側垂直偏波用アンテナ24から垂直偏波した高周波信号を掃射する(ステップS52)。そして、受信側では、斜めor円偏波用アンテナ30−1〜30−nにより受信した反射波(垂直偏波、及び水平偏波)の受信信号を入力する(ステップS53)。斜めor円偏波用アンテナ30−1〜30−nは、垂直偏波、及び水平偏波の双方を受信できる。
本第2実施形態による、他の車載レーダは、送信側に2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の送信アンテナを備え、受信側にも2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)用の受信アンテナを備え、送信側で2つの偏波(垂直偏波、及び水平偏波)の双方を同時に送信し、受信側でも送信される偏波に対応する反射波の双方(垂直偏波、及び水平偏波)を受信して合成する。この場合、それぞれの偏波用の受信アンテナを装備するので、受信アンテナによる受信電力の低下はない。以下、これを偏波合成方式[2偏波×2偏波]という。
図14は、本第2実施形態による、他の車載レーダ(偏波合成方式[2偏波×2偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信側では、分配部50により高周波信号を分配し(ステップS60)、送信側水平偏波用アンテナ25から水平偏波した高周波信号を掃射し(ステップS61)、送信側垂直偏波用アンテナ24から垂直偏波した高周波信号を掃射する(ステップS62)。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図16は、本第3実施形態による、偏波選択方式を用いた車載レーダの構成を示すブロック図である。なお、図6、または図8に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第3実施形態では、アンテナに『可逆性』が成立することを利用して、送信アンテナを単一偏波アンテナである、垂直偏波された送信波と水平偏波された送信波との双方の偏波を送信可能な斜めor円偏波用アンテナ70とし、受信アンテナを複数偏波アンテナ(2偏波)である垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−n、水平偏波アレーアンテナ41−1〜41−nとしている。すなわち、本第4実施形態では、アンテナの『可逆性』を利用して、偏波選択方式[単一偏波×2偏波]を採用している。
図17は、本第3実施形態による車載レーダ(偏波選択方式[単一偏波×2偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−n、水平偏波アレーアンテナ41−1〜41−nのいずれか一方のアレーアンテナを選択して初期設定とする(ステップS70)。例えば、垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−nとする。送信側斜めor円偏波用アンテナ70からは、斜め偏波または円偏波された高周波信号が掃射される。次に、送信側斜めor円偏波用アンテナ70から送信された偏波信号の反射波を、初期設定した受信アンテナ(例えば、垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−n)で受信し、該受信信号を入力し(ステップS71)、メモリ35に保存する(ステップS72)。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図18は、本第4実施形態による、偏波合成方式を用いた車載レーダの構成を示すブロック図である。なお、図8、図11、または図16に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第4実施形態では、上述した第3実施形態と同様に、アンテナに『可逆性』が成立することを利用して、送信アンテナを単一偏波アンテナである、垂直偏波された送信波と水平偏波された送信波との双方の偏波を送信可能な斜めor円偏波用アンテナ70とし、受信アンテナを複数偏波アンテナ(2偏波)である垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−n、水平偏波アレーアンテナ41−1〜41−nとする。合成部60は、受信側垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−nで受信した受信信号と受信側水平偏波用アレーアンテナ41−1〜41−nで受信した受信信号とを合成した後、給電部32以降に供給する。すなわち、本第4実施形態では、偏波合成方式[単一偏波×2偏波]を採用している。
図19は、本第4実施形態による車載レーダ(偏波合成方式[単一偏波×2偏波])の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信側では、送信側斜めor円偏波用アンテナ70から斜めor円偏波した高周波信号を送信する(ステップS90)。受信側では、垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−nで受信した、斜めor円偏波された反射波の受信信号を入力し(ステップS91)、水平偏波アレーアンテナ41−1〜41−nで受信した、斜めor円偏波された反射波の受信信号を入力する(ステップS92)。そして、合成部60が、垂直偏波アレーアンテナ40−1〜40−nの受信信号と、水平偏波アレーアンテナ41−1〜41−nの受信信号とを合成する(ステップS93)。
例えば、上記第1〜第4の各実施形態においては、送信アンテナを単一アンテナ素子とし、受信アンテナを複数アンテナ素子(アレーアンテナ)として、説明したが、勿論、この構成に限られるものではない。
また、上記第3〜第4の各実施形態において、送信アンテナ/受信アンテナの組合せを、各実施形態において説明した単一アンテナ素子/偏波毎に複数アンテナ素子の組合せとする以外に、単一アンテナ素子/偏波毎に単一アンテナ素子、複数アンテナ素子/偏波毎に単一アンテナ素子、複数アンテナ素子/偏波毎に複数アンテナ素子のいずれの組合せとしても、本発明の目的、作用、効果は達成可能である。
もちろん、上述の様に、送信アンテナ/受信アンテナの組合せを、単一アンテナ素子/偏波毎に単一アンテナ素子としても、本発明の本発明の目的、作用、効果は達成可能である。
21 送信機
22 給電部
23 スイッチ回路
24 送信側垂直偏波用アンテナ
25 送信側水平偏波用アンテナ
30−1〜30−n 斜めor円偏波用アンテナ
31−1〜31−n アレー受信機
32 給電部
33 受信機
34 A/D
40−1〜40−n 受信用垂直偏波アレーアンテナ
41−1〜41−n 受信用水平偏波アレーアンテナ
42−1〜42−n アレー受信機
43−1〜43−n アレー受信機
44−1〜44−2 給電部
45 スイッチ回路
50 分配部
60 合成部
70 送信側斜めor円偏波用アンテナ
71−1〜71−n アレー送信機
Claims (15)
- 送信波を生成する送信波生成手段と、
前記送信波を垂直偏波して送信する垂直偏波送信アンテナと、
前記送信波を水平偏波して送信する水平偏波送信アンテナと、
対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記垂直偏波送信アンテナと前記水平偏波送信アンテナとを交互に切り替えて、前記送
信波生成手段により生成された送信波を供給することにより、前記垂直偏波された送信波
、または前記水平偏波された送信波のいずれか一方を交互に送信させる切替制御手段と、
前記切替制御手段による切替前後に前記受信アンテナにより受信された反射波の受信レ
ベルに基づいて、前記垂直偏波された送信波に対応する反射波、または前記水平偏波され
た送信波に対応する反射波のいずれか一方を受信信号として取り込む受信手段と
を備えることを特徴とする車載レーダ装置。 - 前記垂直偏波送信アンテナと前記水平偏波送信アンテナとを切り替える度に、前記受信
手段により取り込まれた受信信号を保持する保持手段を更に備え、
前記受信手段は、
前記保持手段に保持されている受信信号と、前記垂直偏波送信アンテナと前記水平偏波
送信アンテナとが前記切替制御手段により切り替えられた後に前記受信アンテナにより受
信された受信信号とを比較し、受信レベルが大である方の受信信号を取り込むことを特徴
とする請求項1に記載の車載レーダ装置。 - 前記切替制御手段は、
前記受信アンテナにより反射波が受信されたことが検知されない場合、前記垂直偏波送
信アンテナと前記水平偏波送信アンテナとを切り替え、
前記受信手段は、
前記切替制御手段による切替後に前記受信アンテナにより受信された反射波を、受信信
号として取り込むことを特徴とする請求項1または2に記載の車載レーダ装置。 - 前記受信アンテナは、
前記対象物からの垂直偏波された反射波と前記対象物からの水平偏波された反射波との
双方の偏波を受信可能な受信アンテナであることを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載の車載レーダ装置。 - 前記受信アンテナは、
前記対象物からの斜め偏波された反射波を受信する斜め偏波受信アンテナであることを
特徴とする請求項4に記載の車載レーダ装置。 - 前記受信アンテナは、
前記対象物からの円偏波された反射波を受信する円偏波受信アンテナであることを特徴
とする請求項4に記載の車載レーダ装置。 - 前記受信アンテナは、
前記対象物からの垂直偏波された反射波を受信する垂直偏波受信アンテナと、
前記対象物からの水平偏波された反射波を受信する水平偏波受信アンテナとからなり、
前記切替制御手段は、
前記垂直偏波送信アンテナと前記水平偏波送信アンテナとの切替動作に同期させて、前
記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波受信アンテナとを切り替えることを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の車載レーダ装置。 - 送信波を生成する送信波生成手段と、
前記送信波を偏波して送信する送信アンテナと、
対象物から垂直偏波された反射波を受信する垂直偏波受信アンテナと、
前記対象物から水平偏波された反射波を受信する水平偏波受信アンテナと、
前記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波受信アンテナとを交互に切り替えて前記対象
物からの反射波を交互に受信させる切替制御手段と、
前記切替制御手段による切替前後に、前記垂直偏波受信アンテナまたは前記水平偏波受
信アンテナにより受信された反射波の受信レベルに基づいて、いずれか一方を受信信号と
して取り込む受信手段と
を備えることを特徴とする車載レーダ装置。 - 前記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波受信アンテナとを切り替える度に、前記受信
手段により取り込まれた受信信号を保持する保持手段を更に備え、
前記受信手段は、
前記保持手段に保持されている受信信号と、前記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波
受信アンテナとが前記切替制御手段により切り替えられた後に、前記垂直偏波受信アンテ
ナまたは前記水平偏波受信アンテナのいずれか一方により受信された受信信号とを比較し
、受信レベルが大である方の受信信号を取り込むことを特徴とする請求項8に記載の車載レーダ装置。 - 前記切替制御手段は、
前記垂直偏波受信アンテナまたは前記水平偏波受信アンテナにより反射波が受信された
ことが検知されない場合、前記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波受信アンテナとを切
り替え、
前記受信手段は、
前記切替制御手段による切替後に前記垂直偏波受信アンテナまたは前記水平偏波受信ア
ンテナのいずれか一方により受信された反射波を、受信信号として取り込むことを特徴と
する請求項8または9に記載の車載レーダ装置。 - 前記送信アンテナは、
垂直偏波された送信波と水平偏波された送信波との双方の偏波を送信可能な送信アンテ
ナであることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の車載レーダ装置。 - 前記送信アンテナは、前記送信波を斜め偏波して送信する斜め偏波送信アンテナである
ことを特徴とする請求項11に記載の車載レーダ装置。 - 前記送信アンテナは、前記送信波を円偏波して送信する円偏波送信アンテナであること
を特徴とする請求項11に記載の車載レーダ装置。 - 車載レーダ装置の動作を制御するコンピュータに、
送信波を生成する送信波生成機能、
前記送信波を垂直偏波送信アンテナから垂直偏波して送信する垂直偏波送信機能、
前記送信波を水平偏波送信アンテナから水平偏波して送信する水平偏波送信機能、
対象物からの反射波を受信アンテナにより受信する受信機能、
前記垂直偏波送信アンテナと前記水平偏波送信アンテナとを交互に切り替えて、前記送
信波生成機能により生成された送信波を供給することにより、前記垂直偏波された送信波
、または前記水平偏波された送信波のいずれか一方を交互に送信させる切替制御機能、
前記切替制御機能による切替前後に前記受信アンテナにより受信された反射波の受信レ
ベルに基づいて、前記垂直偏波された送信波に対応する反射波、または前記水平偏波され
た送信波に対応する反射波のいずれか一方を受信信号として取り込む受信機能
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 車載レーダ装置の動作を制御するコンピュータに、
送信波を生成する送信波生成機能、
前記送信波を送信アンテナから偏波して送信する偏波送信機能、
対象物からの垂直偏波された反射波を垂直偏波受信アンテナにより受信する垂直偏波受
信機能、
前記対象物から水平偏波された反射波を水平偏波受信アンテナにより受信する水平偏波
受信機能、
前記垂直偏波受信アンテナと前記水平偏波受信アンテナとを交互に切り替えて前記対象
物からの反射波を交互に受信させる切替制御機能、
前記切替制御機能による切替前後に、前記垂直偏波受信アンテナまたは前記水平偏波受
信アンテナにより受信された反射波の受信レベルに基づいて、いずれか一方を受信信号と
して取り込む受信機能
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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