JP5135317B2 - 車載レーダ装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車載レーダ装置、及びプログラムに関する。

従来より、車載レーダとして、ミリ波帯域の電磁波を掃射し、自車周辺の車両や、障害物などの距離や、相対速度などを測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図２２は、車載レーダによる、電磁波の伝播を説明するための地上伝播モデルを示す概念図である。図２２において、車載レーダの送信アンテナ１０から掃射された電磁波は、経路ｒ１を伝播して、送信アンテナ１０から距離Ｒ１の位置にある、例えば、前方の車両や、障害物などに相当する反射点１２で反射され、経路ｒ１を伝播して送信アンテナ１０とほぼ近似的な位置に配置されている、または、送信アンテナ１０と共用している受信アンテナ１１に入射する。車載レーダは、受信した電磁波の位相差等より反射点１２である前方の車両や、障害物などまでの距離、相対速度を測定するようになっている。

特開２００６−２７５８４０号公報

ところで、上述した車載レーダでは、実際には、図２２に示す地上伝播モデルに示すように、電磁波が経路ｒ１で伝播する場合に加えて、経路ｒ２を通って反射点１１（地面）で反射され、経路ｒ３を辿る伝播経路も存在する。このため、反射点１２においては、複数の経路から伝播された電磁波が合成され、さらに、反射点１２から反射された合成波は、再び、ｒ１を伝播する経路に加えて、ｒ３、そしてｒ２を伝播する経路で伝播されることから、受信アンテナ１１においては、少なくとも２度以上の合成が成された電磁波が入射される。該合成された電磁波が受信アンテナ１１に入射されることになる。なお、反射点１１までの距離はｄ１、反射点１１から反射点１２までの距離はｄ２、送信アンテナ１０＆受信アンテナ１１から反射点１２までの距離はＲ１である。また、送信アンテナ１０＆受信アンテナ１１の高さはｈ１、反射点１２の高さはｈ２であり、通常、ｈ１＝ｈ２である。また、経路ｒ２、ｒ３の地面に対する入射角はθ２である。

ここで、図２２に示す地上伝播モデルを用いてアンテナ−反射点間での電磁波の減衰特性について説明する。図２３は、自由空間伝播減衰、及び間接波を含む伝播減衰の計算例を示す図である。通常、電磁波は、送受信間距離Ｒ１に従って、指数関数的に減衰する。例えば、経路ｒ１を伝播経路とする電磁波（直接波）は、数式（１）で示す式においてＲ＝Ｒ１として指数関数的に減衰し、図２３の破線で示す減衰特性となる。

一方、経路ｒ２、ｒ３を伝播経路とする電磁波（間接波）を含む場合には、数式（２）で示す式においてｒ４（ｒ２＋ｒ３＝ｒ４)の要素が含まれ、その結果として、減衰特性が上下に変動し、山部と谷部とを形成するような、「打ち消し合う」箇所と、「強め合う」箇所とが、上記数式（１）で表される軌跡（破線）に沿って出現する、図２３の実線で示す減衰特性となる。

これにより、車載レーダの受信アンテナ１１において、各経路から到達した電磁波は、それぞれの伝播距離が異なることから、到達点において双方の電磁波に位相差及び振幅差が生じる。この位相差及び振幅差が生じた直接波と反射波との合成によって、受信信号が劣化する現象は、路面マルチパスフェージングと呼ばれている。

ミリ波帯域の車載レーダにおいて、路面マルチパスフェージングは、測定障害を引き起こす１つの重大な要因である。車載レーダにおける路面マルチパスフェージングを考察する際には、上述した図２２に示すような地上伝播モデルを用いる。以下では、車載レーダにおいて、受信アンテナ１１ｏｒレーダで観測される（伝播経路ｒ１に対する）電力減衰特性によって、路面マルチパスフェージングの影響を考察する。

ミリ波帯域の車載レーダの路面マルチパスフェージングには、一般的な通信とは異なるいくつかの限定的な条件がある。すなわち、
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。

図２４は、地上伝播モデルにおける、アンテナ及び反射点の高さと送受信間距離に対する電力減衰量との関係を示す概念図である。このシミュレーションでは、路面はコンクリート等で構成される路面として、反射壁は完全な平面導体として算出している。

図２４に示すように、アンテナの高さｈ１及び反射点の高さｈ２をｈＡとした場合、破線で示す減衰特性となる。また、車載レーダで用いられる、アンテナの高さｈ１及び反射点の高さｈ２をｈＢとした場合、実線で示す減衰特性となる。すなわち、車載レーダで用いられる、アンテナ及び反射点の高さｈ１、ｈ２が送受信間距離に対して非常に低いｈＢとした場合には、ｈＡとした場合に比べ、直接波及び間接波の両経路の伝播距離の差が小さいため、前述したように、非常に高域な「強め合う」箇所、「打ち消し合う」箇所が発生することが分かる。更に、送受信間距離Ｒ１が大きくなるほど（遠方に行くほど）、その「打ち消し合う」箇所の電力減衰量が大となり、スパンも広域化する傾向を示すことが分かる。

より具体的には、楕円で囲んだ部分において、二点鎖線で示す最低検知精度より電力減衰量が下回るため、受信電波を検知することが不可能となる。特に、送受信間距離がＲＡ程度の位置では、幅の広いスパンで検知が不可能となる。

図２５は、地上伝播モデルにおける、アンテナ及び反射点の高さと送受信間距離に対する入射角θ２及び反射係数との関係を示す概念図である。図２５に示すように、送受信間距離Ｒ１が大となるほど、入射角度θ２が大となり、地面の反射係数が大となってほぼ全反射になる。

すなわち、アンテナ及び反射点の高さｈ１、ｈ２を、車載レーダで用いられるｈＢとした場合には、ｈＡとした場合に比べ、送受信間距離が大となるほど、入射角度θ２、反射係数とも急峻に大となり、送受信間距離Ｒ１がＲＢを超えると、入射電力がほぼ無損失で反射される。このため、図２４に示す「打ち消し合う」箇所（谷部分）では、受信電力がほぼ０（ｍＷ）となる傾向が見られる。つまり、アンテナ及び反射点の高さｈ１、ｈ２が比較的低くなる、車載レーダでは、非常に大きく路面マルチパスフェージングの影響を受けることを示している。

上述したように、車載レーダにおいて、測定障害が発生する確率が高い箇所は、電力減衰特性の谷部に相当する「打ち消し合う」位置であり、受信電力値が車載レーダの最低検知精度を下回ると、反射波信号を検出できなくなり、該当距離の対象物（車両や、障害物など）を検知できなくなるという問題がある。しかも、車載レーダ使用条件下では、検知が求められる数十ｍから百数十ｍの送受信間距離において、その振幅スパンが広く、更に、レベルの低下量も多い。従って、この影響は、車載レーダにとって非常に重大な問題となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、路面マルチパスフェージングによる影響を抑制し、これを要因とする測定障害を大幅に低減することができる車載レーダ装置、及びプログラムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、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である。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、送信波を生成する送信波生成手段と、前記送信波生成手段からの送信波を分配する分配手段と、前記分配手段からの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、前記分配手段からの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、前記受信アンテナにより受信された、前記垂直偏波された送信波に対応する反射波、及び前記水平偏波された送信波に対応する反射波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である。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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、前記受信手段は、前記垂直偏波受信アンテナにより受信される垂直偏波された受信信号と前記水平偏波受信アンテナにより受信される水平偏波された受信信号とを合成する合成手段を備えることを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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である。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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により受信された、前記偏波された送信波に対応する反射波、及び前記水平偏波受信アンテナにより受信された、前記偏波された送信波に対応する反射波を合成して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である。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

本発明は、上記の発明において、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。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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、前記送信波を分配する分配機能と、前記分配機能により分配された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、前記分配機能により分配された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、前記受信機能により受信された、前記垂直偏波された送信波に対応する反射波、及び前記水平偏波された送信波に対応する反射波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である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、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により受信された、前記偏波された送信波に対応する反射波、及び前記水平偏波受信アンテナにより受信された、前記偏波された送信波に対応する反射波を合成して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である。

この発明によれば、路面マルチパスフェージングによる影響を抑制し、これを要因とする測定障害を大幅に低減することができるという利点が得られる。

誘電体の面上で生じる電磁波の反射特性、及び透過特性を説明するための概念図である。 垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）との反射特性を、入射角に対する反射係数の変化として表す概念図である。 垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）との入射角に対する反射量と反射位相（反射波の位相）の変化を一覧にした図である。 ミリ波帯域車載レーダの環境下における路面の反射係数を示す概念図である。 電界方向（偏波）の反射特性の相違による路面マルチパスフェージングの補完を説明するための概念図である。 本発明の第１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。 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。 本第１実施形態による、偏波選択方式を用いた他の車載レーダの構成を示すブロック図である。 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。 本第１実施形態による車載レーダの電力減衰特性を示す概念図である。 本発明の第２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。 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。 本第２実施形態による、偏波選択方式を用いた他の車載レーダの構成を示すブロック図である。 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。 本第２実施形態による車載レーダの電力減衰特性を示す概念図である。 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。 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。 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。 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。 本第４実施形態による車載レーダの他の構成を示すブロック図である。 本第４実施形態による車載レーダの他の構成を示すブロック図である。 車載レーダによる、電磁波の伝播を説明するための地上伝播モデルを示す概念図である。 自由空間伝播減衰、及び間接波を含む伝播減衰の計算例を示す図である。 地上伝播モデルにおける、アンテナ及び反射点の高さと送受信間距離に対する電力減衰量との関係を示す概念図である。 地上伝播モデルにおける、アンテナ及び反射点の高さと送受信間距離に対する入射角θ２及び反射係数との関係を示す概念図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

Ａ．発明の原理
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。

図１（ａ）、（ｂ）は、誘電体の面上で生じる電磁波の反射特性、及び透過特性を説明するための概念図である。図１（ａ）、（ｂ）において、ｘ軸は、媒質Ａと媒質Ｂとの境界を示している。媒質Ａは空気に相当し、媒質Ｂは路面である誘電体に相当する。

垂直偏波（ＴＭ）は、路面に対して電界方向が垂直である電磁波であり、この場合、図１（ａ）に示すように、入射角θ２で媒質Ｂに入射した電磁波は、入射角θ２と等しい反射角θ２で反射されるとともに、透過角θｔで媒質Ｂに透過する。一方、水平偏波（ＴＥ）は、路面に対して電界方向が水平である電磁波であり、この場合、図１（ｂ）に示すように、入射角θ２で媒質Ｂに入射した電磁波は、入射角θ２と等しい反射角θ２で反射されるとともに、透過角θｔで媒質Ｂに透過する。

図２は、垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）との反射特性を、入射角に対する反射係数の変化として表す概念図である。縦軸は反射係数Γ、横軸は入射角θ２である。垂直偏波（ＴＭ）の場合、入射角θ２が大きくなるほど、反射係数Γが正方向に増大し、水平偏波（ＴＥ）の場合、入射角θ２が大きくなるほど、反射係数Γが負方向に増大する。また、反射係数Γ＝０を境界にして反射波に位相反転が生じることを示している。そして、図２において、破線の楕円で囲んだ入射角θ２が８０（ｄｅｇ）〜９０（ｄｅｇ）の領域が主に車載レーダで使用される領域であることを示している。

図３は、上述した垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）との入射角に対する反射量と反射位相（反射波の位相）の変化を一覧にした図である。入射角θ２が０（ｄｅｇ）のとき、垂直偏波（ＴＭ）及び水平偏波（ＴＥ）の反射量は、同じであり、垂直偏波（ＴＭ）及び水平偏波（ＴＥ）の反射位相は、πだけ位相反転が生じる。

次に、入射角θ２が０（ｄｅｇ）より大きく、θ２ｂ（≒７０（ｄｅｇ）未満。厳密には、反射係数が０となるときの入射角）未満のとき、垂直偏波（ＴＭ）の反射量が０に向かっていき、水平偏波（ＴＥ）の反射量が−１に向かっていく。このとき、反射位相は、双方とも、πだけ位相反転が生じる。

同様に、入射角θ２がθ２ｂ（≒７０（ｄｅｇ）未満。厳密には、反射係数が０となるときの入射角）のとき、垂直偏波（ＴＭ）の反射量が無反射となり、水平偏波（ＴＥ）の反射量はそのまま−１に向かっていく。このとき、垂直偏波（ＴＭ）は、反射係数が０であるために、反射波が存在しない。水平偏波（ＴＥ）の反射位相は、やはりπだけ位相反転が生じる。

次に、入射角θ２がθ２ｂ（≒７０（ｄｅｇ）未満。厳密には、反射係数が０となるときの入射角）より大きく、９０（ｄｅｇ）未満のとき、垂直偏波（ＴＭ）の反射量が１に向かっていき、水平偏波（ＴＥ）の反射量が−１に向かっていく。このとき、垂直偏波（ＴＭ）の反射位相は、反射係数Γ＝０の境界を越えたので、同位相となり、水平偏波（ＴＥ）の反射位相は、πだけ位相反転が生じる。

そして、入射角θ２≒９０（ｄｅｇ）のとき、垂直偏波（ＴＭ）及び水平偏波（ＴＥ）の反射量は、ほぼ全反射と近似でき、垂直偏波（ＴＭ）の反射位相は同位相となり、水平偏波（ＴＥ）の反射位相は、πだけ位相反転が生じたままとなる。

つまり、入射角θ２がθ２ｂ（≒７０（ｄｅｇ）未満。厳密には、反射係数が０となるときの入射角）までは、垂直偏波（ＴＭ）及び水平偏波（ＴＥ）の双方の反射波はπだけ位相変化を生じ、θ２ｂ（≒７０（ｄｅｇ））を超える辺りから、水平偏波（ＴＥ）の反射波がπだけ位相変化するのに対して、垂直偏波（ＴＭ）の反射波は同位相になる。つまり、垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）とでは、車載レーダで使用される領域（入射角θ２が８０（ｄｅｇ）〜９０（ｄｅｇ）の領域）において、それぞれの反射波の位相が異なることが分かる。

図４は、ミリ波帯域車載レーダの環境下における路面の反射係数を示す概念図である。図４には、前述した地上伝播モデルにおける、直接波の伝播距離に対する、間接波の入射角θ２と水平偏波（ＴＥ）及び垂直偏波（ＴＭ）での反射係数を示している。ミリ波帯域車載レーダによる前方車両及び後方車両の検知範囲は、数十ｍから百数十ｍまでの範囲である。また、一般的な車載レーダ（のアンテナ）の設置箇所は、フロントまたはリアエンドであり、概して数十ｃｍの高さに設置される。

この条件を適用して、車両レーダの使用域での間接波の路面入射角を算出すると、ほとんど入射角θ２＞８０（ｄｅｇ）の範囲に収まる。すなわち、この条件では、図４に示すように、入射角θ２≒９０（ｄｅｇ）での反射係数として扱うことができる。したがって、反射量は、双方の偏波ともほぼ等価であり、位相だけがπだけ異なる反射波が合波ポイント（図２２の受信アンテナ１１）に到達することになる。

図５は、電界方向（偏波）の反射特性の相違による路面マルチパスフェージングの補完を説明するための概念図である。前述した地上伝播モデルにおいて、ミリ波帯域車載レーダの使用環境（路面：コンクリート、車載レーダ（アンテナ）高さｈ１及び反射壁（対象物）の高さｈ２：数十ｃｍ）を適用し、垂直偏波（ＴＭ）と水平偏波（ＴＥ）とが入射して伝播した際の直接波の伝播距離に対する電力減衰特性を算出する。

図５には、垂直偏波（ＴＭ）が伝播したときの合波ポイント（図２２の受信アンテナ１１）での電力減衰量（一点鎖線）、水平偏波（ＴＥ）が伝播したときの合波ポイント（図２２の受信アンテナ１１）での電力減衰量（実線）、直接波が伝播したときの合波ポイント（図２２の受信アンテナ１１）での電力減衰量（破線）が示されている。

垂直偏波（ＴＭ）及び水平偏波（ＴＥ）の間接波の振幅は、上述したようにほぼ等価であり、πだけ位相差が生じている。したがって、双方の「強め合う」箇所の最大値が観測される距離と双方の「打ち消し合う」箇所の最小値が観測される距離とが一致し、さらに、双方の「強め合う」箇所の最大値と自由伝播減衰との電力差がほぼ一定に増幅されている。

この関係を用いることで、電力を「弱め合う」箇所（測定障害が発生する箇所）を補完し、電力を「強め合う」箇所を選択、または合成（２度の重ね合わせ）することで、自由空間伝播損失に対して、図５の下部の点線で示すように、ゲインΔＧａｉｎの改善（増加）が見られ、路面マルチパスフェージングによる影響を低減し、受信感度の向上が期待できる。

Ｂ．第１実施形態
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６は、本発明の第１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。図において、Ａ／Ｄ２０は、アナログ送信信号をデジタル送信信号に変換し、送信機２１に供給する。送信機２１は、デジタル送信信号を変調して高周波信号を生成し、給電部２２に供給する。給電部２２は、高周波信号をスイッチ回路２３に供給する。スイッチ回路２３は、後述する比較器３６からの指示（制御信号）に従って、送信側垂直偏波用アンテナ２４と送信側水平偏波用アンテナ２５とを交互に切り替えて、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のいずれか一方から高周波信号を掃射する。

送信アンテナ（Ｔｘ）は、送信側垂直偏波用アンテナ２４と送信側水平偏波用アンテナ２５とからなる。送信側垂直偏波用アンテナ２４は、高周波信号を垂直偏波として掃射し、送信側水平偏波用アンテナ２５は、高周波信号を水平偏波として掃射する。

受信アレーアンテナ（Ｒｘ）は、斜め偏波用アンテナ、または円（楕円）偏波用アンテナ（以下、斜めor円偏波用アンテナ）３０−１〜３０−ｎからなる。なお、複数のアンテナ素子（アレーアンテナ）を用いるのは、対象物の方位などを検出するためであり、１つだけ装備する構成であっても、本発明の目的、作用、効果を得ることは可能である。

また、斜めor円偏波用アンテナ３０−１〜３０−ｎを用いるのは、当該アンテナ素子によれば、反射した垂直偏波信号及び水平偏波信号の双方を受信できるためである。これにより、送信側または受信側のいずれかが単一偏波のアンテナ装備となる。このため、それぞれの偏波用のアンテナを装備するのに比べ、省スペースで簡易的な構成とすることが可能となる。但し、電力効率の観点では、それぞれの偏波用のアンテナを装備する場合に比べ、受信電力は、１／√２以下に低下する。

アレー受信機３１−１〜３１−ｎは、それぞれの斜めor円偏波用アンテナ３０−１〜３０−ｎが受信した反射波（垂直偏波、または水平偏波）を受信し、給電部３２に供給する。なお、本第１実施形態では、ある時刻においては、上述した送信アンテナ（Ｔｘ）からは、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のいずれか一方から高周波信号が掃射される。したがって、斜めor円偏波用アンテナ３０−１〜３０−ｎでは、ある時刻においては、垂直偏波、または水平偏波のいずれか一方のみを受信することになる。

給電部３２は、受信した反射波（垂直偏波、または水平偏波）を受信機３３に供給する。受信機３３は、受信した反射波（垂直偏波、または水平偏波）を中間周波信号に変換し、Ａ／Ｄ３４に供給する。Ａ／Ｄ３４は、中間周波信号をデジタル信号に変換する。メモリ３５は、受信した反射波（垂直偏波、または水平偏波）、すなわち受信信号を記憶する。より具体的には、受信信号として採用された反射波の受信信号（少なくとも受信レベル）を保持する。比較器３６は、メモリ３５に記憶されている、直前に採用された受信信号と送信アンテナ切替後に受信した反射波の受信信号とを比較し、受信レベルが大である方の反射波に対応する偏波（垂直偏波、または水平偏波）の受信信号を採用すべく（取り込むべく）、Ａ／Ｄ３４に指示するとともに、スイッチ回路２３に送信アンテナの切り替えを指示する。

次に、本第１実施形態（偏波選択方式［２偏波×単一偏波］）の動作について説明する。
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）。

次に、比較器３６により、受信信号が検知可能か、すなわち受信強度が最低検知精度以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、受信信号が検知可能である場合には、スイッチ回路２３を制御し、送信アンテナを切り替える（ステップＳ１４）。この場合、初期設定で送信側垂直偏波用アンテナ２４が選択されているので、送信側水平偏波用アンテナ２５に切り替える。切り替えた送信側水平偏波用アンテナ２５からは、水平偏波された高周波信号が掃射される。

次に、送信アンテナからの偏波（この場合、水平偏波）の反射波を、斜めor円偏波用アンテナ３０−１〜３０−ｎで受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ１５）。次に、比較器３６により、メモリ３５から判断値として、直前に採用された受信信号を呼び出し（ステップＳ１６）、該直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後に受信された反射波の偏波（水平偏波）の受信信号より大であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後の偏波（水平偏波）の受信信号より大である場合には、直前に採用された偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ１８）。

一方、直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後に受信された偏波（水平偏波）の受信信号より大でない場合には、切替直後に受信された偏波（水平偏波）の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ１９）。

いずれの場合も、その後、ステップＳ１２に戻り、受信信号が検知可能である間、送信側垂直偏波用アンテナ２４と送信側水平偏波用アンテナ２５とを交互に切り替えながら、受信レベルの大きい方の偏波の受信信号を選択的に採用するという動作を繰り返す。

また、受信信号が検知可能でない場合（ステップＳ１３のＮＯ）には、スイッチ回路２３により送信アンテナを切り替え（ステップＳ２０）、送信アンテナからの偏波の反射波を、斜めor円偏波用アンテナ３０−１〜３０−ｎで受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ２１）。次に、切り替えた偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ２２）。

例えば、直前の偏波が垂直偏波であった場合、すなわち送信側垂直偏波用アンテナ２４に切り替えられていた場合に、その受信信号が検知できなければ、送信側水平偏波用アンテナ２５に切り替え、水平偏波の受信信号を採用する。一方、直前の偏波が水平偏波であった場合、すなわち送信側水平偏波用アンテナ２５に切り替えられていた場合に、その受信信号が検知できなければ、送信側垂直偏波用アンテナ２４に切り替え、垂直偏波の受信信号を採用する。

その後、ステップＳ１２に戻り、受信信号が検知可能であれば、ステップＳ１２〜Ｓ１９の動作を繰り返し、受信信号が検知不能であれば、ステップＳ２０〜Ｓ２２の動作を繰り返す。

次に、本発明の第１実施形態による、他の車載レーダについて説明する。
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８は、本第１実施形態による、偏波選択方式を用いた他の車載レーダの構成を示すブロック図である。なお、図６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。図において、受信アレーアンテナ（Ｒｘ）は、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎと、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎからなる。なお、複数のアンテナ素子（アレーアンテナ）を用いるのは、対象物の方位などを検出するためであり、それぞれの偏波用に１つだけ装備する構成であっても、本発明の目的、作用、効果を得ることは可能である。

受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎは、反射した垂直偏波信号を受信し、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎは、反射した水平偏波信号を受信する。どちらのアレーアンテナを用いるかは、送信側のスイッチ回路２３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を切り替えるタイミングで同期させ、比較器３６からの指示に従って、スイッチ回路４５にて選択的に切り替えられる。より具体的には、送信側垂直偏波用アンテナ２４が選択された場合には、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎが選択され、送信側水平偏波用アンテナ２５が選択された場合には、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎが選択されるようになっている。

アレー受信機４２−１〜４２−ｎは、それぞれの受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎが受信した反射波（垂直偏波）を受信し、給電部４４−１に供給する。アレー受信機４３−１〜４３−ｎは、それぞれの受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎが受信した反射波（水平偏波）を受信し、給電部４４−２に供給する。

給電部４４−１は、受信した反射波（垂直偏波）をスイッチ回路４５に供給する。給電部４４−２は、受信した反射波（水平偏波）をスイッチ回路４５に供給する。スイッチ回路４５は、比較器３６からの指示に従って、給電部４４−１、または給電部４４−２のいずれか一方に選択的に切り替えて、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎが受信した反射波（垂直偏波）、または受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎが受信した反射波（水平偏波）のいずれか一方（送信側と同じ偏波）を受信機３３に供給する。

次に、本第１実施形態による、他の車載レーダの動作について説明する。
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）。

例えば、送信側垂直偏波用アンテナ２４と受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎとの組み合わせ、すなわち垂直偏波を選択して初期設定とする。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、同様に初期設定した受信側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Ｓ３１）、メモリ３５に保存する（ステップＳ３２）。

次に、比較器３６により、受信信号が検知可能か、すなわち受信強度が最低検知精度以上であるか否かを判定し（ステップＳ３３）、受信信号が検知可能である場合には、スイッチ回路２３、４５を制御し、送受信アンテナを切り替える（ステップＳ３４）。この場合、初期設定で送信側垂直偏波用アンテナ２４と受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎとが選択されているので、送信側水平偏波用アンテナ２５と受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎとの組み合わせに切り替える。切り替えた送信側水平偏波用アンテナ２５からは、水平偏波された高周波信号が掃射される。

次に、送信アンテナからの偏波（この場合、水平偏波）の反射波を、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎで受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ３５）。次に、比較器３６により、メモリ３５から判断値として、直前に採用された受信信号を呼び出し（ステップＳ３６）、該直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後に受信された反射波の偏波（水平偏波）の受信信号より大であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。そして、直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後の偏波（水平偏波）の受信信号より大である場合には、直前に採用された偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ３８）。

一方、直前に採用された偏波（垂直偏波）の受信信号が、切替直後に受信された偏波（水平偏波）の受信信号より大でない場合には、切替直後に受信された偏波（水平偏波）の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ３９）。

いずれの場合も、その後、ステップＳ３２に戻り、受信信号が検知可能である間、送信側垂直偏波用アンテナ２４、及び受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎの組み合わせと、送信側水平偏波用アンテナ２５、及び受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎの組み合わせとを交互に切り替えながら、受信レベルの大きい方の偏波の受信信号を選択的に採用するという動作を繰り返す。

また、受信信号が検知可能でない場合（ステップＳ３３のＮＯ）には、送受信アンテナの組み合わせを切り替え（ステップＳ４０）、切り替えた送信アンテナからの偏波の反射波を、対応する受信アンテナで受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ４１）。次に、切り替えた偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ４２）。

例えば、直前の偏波が垂直偏波であった場合、すなわち送信側垂直偏波用アンテナ２４、及び受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎの組み合わせに切り替えられていた場合に、その受信信号が検知できなければ、送信側水平偏波用アンテナ２５、及び受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎの組み合わせに切り替え、水平偏波の受信信号を採用する。一方、直前の偏波が水平偏波であった場合、すなわち送信側水平偏波用アンテナ２５、及び受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎの組み合わせに切り替えられていた場合に、その受信信号が検知できなければ、送信側垂直偏波用アンテナ２４、及び受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎの組み合わせに切り替え、垂直偏波の受信信号を採用する。

その後、ステップＳ３２に戻り、受信信号が検知可能であれば、ステップＳ３２〜Ｓ３９の動作を繰り返し、受信信号が検知不能であれば、ステップＳ４０〜Ｓ４２の動作を繰り返す。

図１０は、本第１実施形態による車載レーダの電力減衰特性を示す概念図である。縦軸は電力減衰量、横軸は送受信間距離Ｒ１である。実線は、単一偏波の使用時、すなわち従来技術での伝播減衰特性である。前述したように、単一偏波の場合には、減衰特性が上下に変動し、山部と谷部とを形成するような、「打ち消し合う」箇所と、「強め合う」箇所とが、破線で示す自由空間の伝播減衰特性に沿って出現する。

これに対して、本第１実施形態によれば、図６に示す構成（偏波選択方式［２偏波×単一偏波］）では、二点鎖線で示す減衰特性となるため、点線の楕円で囲んだ、単一偏波では極端に減衰量が大となる、「打ち消し合う」箇所（谷部）が補完され、自由空間の伝播減衰特性より利得が向上する。また、図８に示す構成（偏波選択方式［２偏波×２偏波］）では、一点鎖線で示す減衰特性となるため、単一偏波では極端に減衰量が大となる、「打ち消し合う」箇所（谷部）が補完され、自由空間の伝播減衰特性より利得が向上し、さらに、図６に示す構成（偏波選択方式［２偏波×単一偏波］）より利得が向上する。ゆえに、本第１実施形態によれば、路面マルチパスフェージングによる影響を大幅に低減、もしくは抑制し、受信感度の向上を達成できる。

Ｃ．第２実施形態
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１１は、本発明の第２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６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。図１１において、分配部５０は、給電部２２から供給される高周波信号を、送信側垂直偏波用アンテナ２４、及び送信側水平偏波用アンテナ２５の双方に分配し、送信側垂直偏波用アンテナ２４、及び送信側水平偏波用アンテナ２５の双方から同時に掃射させる。

なお、本偏波合成方式［２偏波×単一偏波］は、前述した偏波選択方式［２偏波×単一偏波］と同様に、送信側または受信側のいずれかが単一偏波のアンテナ装備となるため、省スペースで簡易的な構成とすることが可能となるが、電力効率の観点では、それぞれの偏波用のアンテナを装備する場合に比べ、受信電力は、１／√２以下に低下する。

次に、本第２実施形態による、車載レーダの動作について説明する。
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。

次に、本第２実施形態による、他の車載レーダの動作について説明する。
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１３は、本第２実施形態による、偏波合成方式を用いた他の車載レーダの構成を示すブロック図である。なお、図８、または図１１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。なお、複数のアンテナ素子（アレーアンテナ）を用いるのは、対象物の方位などを検出するためであり、それぞれの偏波用に１つだけ装備する構成であっても、本発明の目的、作用、効果を得ることは可能である。合成部６０は、給電部４４−１、４４−２を介して、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（垂直偏波）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（垂直偏波）とを合成する。

次に、本第２実施形態による、他の車載レーダの動作について説明する。
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）。

そして、受信側では、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎで受信した反射波（水平偏波）の受信信号を入力し（ステップＳ６３）、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎで受信した反射波（垂直偏波）の受信信号を入力し（ステップＳ６４）、合成部６０により受信した両反射波（垂直偏波、及び水平偏波）の受信信号を合成する（ステップＳ６５）。

図１５は、本第２実施形態による車載レーダの電力減衰特性を示す概念図である。縦軸は電力減衰量、横軸は送受信間距離Ｒ１である。実線は、単一偏波の使用時、すなわち従来技術での伝播減衰特性である。前述したように、単一偏波の場合には、減衰特性が上下に変動し、山部と谷部とを形成するような、「打ち消し合う」箇所と、「強め合う」箇所とが、破線で示す自由空間の伝播減衰特性に沿って出現する。

これに対して、本第２実施形態によれば、図１１に示す構成（偏波合成方式［２偏波×単一偏波］）では、分配により１／２の電力損失があるため、二点鎖線で示す減衰特性となり、自由空間の伝播減衰特性よりやや低い利得となるが、点線の楕円で囲んだ、単一偏波では極端に減衰量が大となる、「打ち消し合う」箇所（谷部）が補完され、単一偏波の伝播減衰特性より利得が向上する。また、図１３に示す構成（偏波合成方式［２偏波×２偏波］）では、一点鎖線で示す減衰特性となるため、偏波合成方式［２偏波×単一偏波］と同様に、自由空間の伝播減衰特性よりやや低いか、ほぼ同等の利得となり、単一偏波では極端に減衰量が大となる、「打ち消し合う」箇所（谷部）が補完され、単一偏波の伝播減衰特性より利得が向上し、さらに、図６に示す構成（偏波選択方式［２偏波×単一偏波］）よりも、距離に対し、安定的に受信電力を得ることができる。ゆえに、本第２実施形態によれば、路面マルチパスフェージングによる影響を抑制し、これを要因とする測定障害を大幅に低減することができる。

Ｄ．第３実施形態
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。

送信側斜めｏｒ円偏波用アンテナ７０は、斜め偏波、または円偏波のいずれか一方のみを送信する。受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎは、反射した垂直偏波信号を受信し、受信側水平偏波用アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎは、反射した水平偏波信号を受信する。

どちらのアレーアンテナを用いるかは、比較器３６からの指示に従って、スイッチ回路４５を所定のタイミングで交互に切り替える。より具体的には、比較器３６は、メモリ３５に記憶されている、直前に採用された受信信号と受信アンテナ切替後に受信した反射波の受信信号とを比較し、受信レベルが大である方の反射波に対応する偏波（垂直偏波、または水平偏波）の受信信号を採用すべく（取り込むべく）、Ａ／Ｄ３４に指示するとともに、スイッチ回路４５に受信アンテナの切り替えを指示する。

次に、本第３実施形態の動作について説明する。
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、比較器３６により、受信信号が検知可能か、すなわち受信強度が最低検知精度以上であるか否かを判定し（ステップＳ７３）、受信信号が検知可能である場合には、スイッチ回路４５を制御し、受信アンテナを切り替える（ステップＳ７４）。初期設定で垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎが選択されている場合には、水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎに切り替え、初期設定で水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎが選択されている場合には、垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎに切り替える。

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、切り替えた受信アンテナ（例えば、水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎ）で受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ７５）。次に、比較器３６により、メモリ３５から判断値として、直前に採用された受信信号を呼び出し（ステップＳ７６）、該直前に採用された偏波の受信信号が、切替直後に受信された反射波の偏波の受信信号より大であるか否かを判定する（ステップＳ７７）。そして、直前に採用された偏波の受信信号が、切替直後の偏波の受信信号より大である場合には、直前に採用された偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ７８）。

一方、直前に採用された偏波の受信信号が、切替直後に受信された偏波の受信信号より大でない場合には、切替直後に受信された偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ７９）。

いずれの場合も、その後、ステップＳ７２に戻り、受信信号が検知可能である間、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎと、受信側水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎとを交互に切り替えながら、受信レベルの大きい方の偏波の受信信号を選択的に採用するという動作を繰り返す。

また、受信信号が検知可能でない場合（ステップＳ７３のＮＯ）には、スイッチ回路４５により受信アンテナを切り替え（ステップＳ８０）、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、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎ、受信側水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎのいずれか切り替えられた方で受信し、該受信信号を入力する（ステップＳ８１）。次に、切り替えた受信アンテナで受信した偏波の受信信号を対象物からの反射波として採用する（ステップＳ８２）。

例えば、直前の偏波が受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎで受信された場合に、その受信信号が検知できなければ、受信側水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎに切り替え、該受信側水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎで受信した受信信号を採用する。一方、直前の偏波が受信側水平偏波アレーアンテナ４１−１〜４１−ｎで受信された場合に、その受信信号が検知できなければ、受信側垂直偏波アレーアンテナ４０−１〜４０−ｎに切り替え、該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を採用する。

その後、ステップＳ７２に戻り、受信信号が検知可能であれば、ステップＳ７２〜Ｓ７９の動作を繰り返し、受信信号が検知不能であれば、ステップＳ８０〜Ｓ８２の動作を繰り返す。

このように、本第３実施形態では、偏波選択方式［単一偏波×２偏波］の構成をとっているが、アンテナに可逆性が成立することから、前述した第１実施形態の『選択方式⇒２偏波×単一偏波（図６）』の性能と等価に扱える。

Ｅ．第４実施形態
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。

次に、本第４実施形態による、車載レーダの動作について説明する。
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）。

このように、本第４実施形態では、偏波合成方式［単一偏波×２偏波］の構成をとっているが、アンテナに可逆性が成立することから、前述した第２実施形態の『合成方式⇒２偏波×単一偏波（図１１）』の性能と等価に扱える。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
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。

上記第１〜第２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偏波毎に単一アンテナ素子／偏波毎に複数アンテナ素子の組合せとする以外に、偏波毎に単一アンテナ素子／偏波毎に単一アンテナ素子，偏波毎に複数アンテナ素子／偏波毎に単一アンテナ素子，偏波毎に複数アンテナ素子／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。
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。

例えば、図２０は、第４の実施形態による、単一偏波×２偏波による偏波合成方式で、送信アンテナを複数アンテナ素子（アレーアンテナ）とし、受信アンテナを２偏波の単一素子とした車載レーダの構成を示すブロック図である。図２０において、車載レーダには、上述した図１８に示す構成に対して、送信側に送信側斜めｏｒ円偏波用アレーアンテナ７０−１〜７０−ｎ、アレー送信機７１−１〜７１−ｎを設け、受信側に受信側垂直偏波アンテナ４０と受信側水平偏波アンテナ４１とを設けている。

また、図２１は、第４の実施形態による、単一偏波×２偏波による偏波合成方式で、送信アンテナを複数アンテナ素子（アレーアンテナ）とし、受信アンテナを偏波毎に複数アンテナ素子（アレーアンテナ）にした車載レーダの構成を示すブロック図である。図２１において、車載レーダには、上述した図１８に示す構成に対して、送信側に送信側斜めｏｒ円偏波用アレーアンテナ７０−１〜７０−ｎ、アレー送信機７１−１〜７１−Ｎを設けている。受信側については、図１８と同様に、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とを設けている。
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。

２０ Ａ／Ｄ
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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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