JP6393581B2 - Radar apparatus and signal processing method - Google Patents
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Description
本発明は、物標の角度の導出処理に関する。 The present invention relates to a target angle derivation process.
一般的に、レーダ装置は物体からの反射波を受信し、その反射波のピーク信号に基づき、移動物標や静止物標を検出する。レーダ装置はこれらの物標のデータをデータ使用装置に出力する。データ使用装置は、例えば車両を制御する車両制御装置である。車両制御装置は、レーダ装置から取得した物標に関する情報を使用して車両の挙動を制御し、車両のユーザに対して安全で快適な走行を提供する。 Generally, a radar apparatus receives a reflected wave from an object and detects a moving target or a stationary target based on a peak signal of the reflected wave. The radar device outputs the data of these targets to the data using device. The data use device is, for example, a vehicle control device that controls a vehicle. The vehicle control device controls the behavior of the vehicle using information about the target acquired from the radar device, and provides safe and comfortable traveling for the user of the vehicle.
このようなレーダ装置を車両に取り付ける作業工程において、車両メーカー等の作業者は、レーダ装置の送信波の光軸のずれ角度を導出する試験を行う。レーダ装置は、ずれ角度が生じていると車両の左右方向における物標の角度を誤った角度で算出する。車両制御装置は、レーダ装置から誤った角度の情報を取得した場合、物標が実際に存在する位置とは異なる位置に基づき、車両を制御する可能性がある。そのため作業者が試験を実施することで、レーダ装置が物標の正確な角度を算出できるようにする。 In an operation process for attaching such a radar apparatus to a vehicle, an operator such as a vehicle manufacturer conducts a test for deriving a deviation angle of an optical axis of a transmission wave of the radar apparatus. The radar device calculates the angle of the target in the left-right direction of the vehicle as an incorrect angle if a deviation angle occurs. When the vehicle control apparatus acquires information on an incorrect angle from the radar apparatus, the vehicle control apparatus may control the vehicle based on a position different from the position where the target actually exists. For this reason, the operator performs a test so that the radar apparatus can calculate an accurate angle of the target.
レーダ装置は、取り付けられた車両の直進方向と同一方向に延びる光軸の角度を基準角度とし、その基準角度の位置に設けられた基準物標の角度を算出する。そしてレーダ装置が、実際に算出した基準物標の角度と、基準角度との差がずれ角度として導出される。 The radar apparatus uses the angle of the optical axis extending in the same direction as the straight traveling direction of the mounted vehicle as a reference angle, and calculates the angle of the reference target provided at the position of the reference angle. The difference between the reference target angle actually calculated by the radar apparatus and the reference angle is derived as a deviation angle.
ここで、従来技術として例えば次のような技術が開示されている。レーダ装置が複数の受信アンテナを備え、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）や、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）等の角度推定方式を用いて、物標の角度を算出し、その角度から物標の横位置を算出する。横位置は車両の位置に対する車幅方向の物標の距離である。そしてレーダ装置は、物標の横位置の移動速度である横速度を用いて軸ずれ角度を導出する。このようにレーダ装置が車両に取り付けられた後、車両の走行中に軸ずれ角度を導出する技術が特許文献１に開示されている。
Here, for example, the following techniques are disclosed as conventional techniques. Radar equipment has multiple receiving antennas, calculates the angle of the target using an angle estimation method such as ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques), MUSIC (Multiple Signal Classification), etc. The lateral position of the mark is calculated. The lateral position is the distance of the target in the vehicle width direction with respect to the position of the vehicle. Then, the radar apparatus derives the axis deviation angle using the lateral velocity that is the moving velocity of the lateral position of the target.
ところで、レーダ装置を車両に取り付ける際に行われるずれ角度の導出試験は、車両メーカーの工場内等の作業スペースの限られた場所で実施されることが多い。そのためレーダ装置を搭載した車両と基準物標との距離が比較的近くなり、ＥＳＰＲＩＴ等の角度推定方式を用いた場合、物標の角度が正確に算出できないことがある。その結果、レーダ装置は、ずれ角度の正確な値を導出できないことがある。 By the way, the deviation angle derivation test performed when the radar apparatus is attached to the vehicle is often performed in a limited work space such as a factory of a vehicle manufacturer. For this reason, the distance between the vehicle on which the radar apparatus is mounted and the reference target is relatively short, and when an angle estimation method such as ESPRIT is used, the target angle may not be accurately calculated. As a result, the radar apparatus may not be able to derive an accurate value of the deviation angle.
ＥＳＰＲＩＴ等の角度推定方式は、受信アンテナで受信される物標からの反射波に基づく受信信号の位相差と、受信信号の信号レベルとにより物標の角度を算出する方式である。物標から反射して受信アンテナに受信されるまでの反射波の距離が、比較的短い距離（例えば、３〜５ｍ）の場合、受信信号の信号レベルの変動は比較的大きくなる。このような信号レベルの変動により、レーダ装置は物標の角度を正確に算出できないことがある。したがってレーダ装置は、送信波の光軸のずれ角度を導出する処理において、受信信号の信号レベルをパラメータとするＥＳＰＲＩＴ等の角度推定方式では、物標の角度を精度よく算出できず、正確なずれ角度を導出できないことがあった。 The angle estimation method such as ESPRIT is a method for calculating the angle of the target based on the phase difference of the received signal based on the reflected wave from the target received by the receiving antenna and the signal level of the received signal. When the distance of the reflected wave reflected from the target and received by the receiving antenna is a relatively short distance (for example, 3 to 5 m), the fluctuation of the signal level of the received signal is relatively large. Due to such signal level fluctuations, the radar apparatus may not be able to accurately calculate the angle of the target. Therefore, the radar apparatus cannot accurately calculate the angle of the target with an angle estimation method such as ESPRIT using the signal level of the received signal as a parameter in the process of deriving the angle of deviation of the optical axis of the transmitted wave. Sometimes the angle could not be derived.
本発明では、送信波の光軸のずれ角度を正確に導出することを目的とする。 An object of the present invention is to accurately derive the deviation angle of the optical axis of a transmission wave.
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、送信波を出力する送信アンテナと、１本の第１アンテナと、該第１アンテナに並列に設けられたＬ本（Ｌ≧１）の第２アンテナ群と、該第２アンテナ群に並列に設けられ、前記第１アンテナが設けられた側とは異なる側に設けられたＭ本（Ｍ＝Ｎ−１−Ｌ,Ｍ≧１,Ｎ≧３）の第３アンテナ群とを有する受信アンテナと、前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナとの位相差により所定位置に設けられた基準物標の第１角度を算出し、前記第１アンテナの受信信号と、前記第３アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第２角度を算出する算出手段と、前記第１角度に基づき、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定する判定手段と、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第２角度を用いて前記送信波の光軸のずれ角度を導出する導出手段と、を備える。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記ずれ角度を導出するずれ角度導出モードと、前記物標の位置を検出する物標検出モードとのうちいずれかのモードを設定する設定手段と、前記ずれ角度導出モードが設定されている間に導出された前記ずれ角度を記憶する記憶手段と、前記物標検出モードが設定されている間に検出された前記物標の角度を前記ずれ角度を用いて調整する調整手段と、をさらに備える。
The invention according to
また、請求３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載のレーダ装置において、前記基準物標の距離に応じて、前記受信信号の位相を補正する補正手段を、さらに備える。
The radar apparatus according to
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のレーダ装置において、前記補正手段は、前記第１アンテナの受信信号の位相を基準の位相として、前記受信アンテナに含まれる他のアンテナの前記受信信号の位相を補正する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the radar apparatus according to the third aspect, the correcting means uses the phase of the received signal of the first antenna as a reference phase, and the other antenna included in the receiving antenna. Correct the phase of the received signal.
また、請求項５の発明は、 送信波を出力する送信アンテナと、１本の第１アンテナと、該第１アンテナに並列に設けられたＬ本（Ｌ≧１）の第２アンテナ群と、該第２アンテナ群に並列に設けられ、前記第１アンテナが設けられた側とは異なる側に設けられたＭ本（Ｍ＝Ｎ−１−Ｌ, Ｍ≧１,Ｎ≧３）の第３アンテナ群とを有する受信アンテナとを備えるレーダ装置の信号処理方法であって、前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナとの位相差により所定位置に設けられた基準物標の第１角度を算出し、前記第１アンテナの受信信号と、前記第３アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第２角度を算出する工程と、前記第１角度に基づき、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定する工程と、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第２角度を用いて前記送信波の光軸のずれ角度を導出する工程と、を備える。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a transmission antenna that outputs a transmission wave, one first antenna, and a group of L (L ≧ 1) second antennas provided in parallel to the first antenna, M (M = N-1-L, M ≧ 1, N ≧ 3) thirds provided in parallel to the second antenna group and provided on a side different from the side where the first antenna is provided. A radar apparatus signal processing method comprising: a receiving antenna having an antenna group, wherein the signal is received at a predetermined position by a phase difference between the received signal of the first antenna and at least one antenna of the second antenna group. A first angle of the provided reference target is calculated, and a first difference of the reference target is calculated based on a phase difference between a reception signal of the first antenna and a reception signal of at least one antenna of the third antenna group. Based on the step of calculating two angles and the first angle Determining whether or not the second angle is an angle caused by the folding of the phase; and when the second angle is not an angle caused by the folding of the phase, the light of the transmission wave using the second angle Deriving a shaft misalignment angle.
また、請求項６の発明は、送信波を出力する送信アンテナと、第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナ、第４アンテナの順序で並列に配置される複数本の受信アンテナと、前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナの受信信号との位相差により所定位置に設けられた基準物標の第３角度を算出し、前記第１アンテナの受信信号と、前記第３アンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第４角度を算出し、前記第１アンテナの受信信号と、前記第４アンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第５角度を算出する算出手段と、前記第３角度に基づき、前記第５角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定する判定手段と、前記第５角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第４角度と前記第５角度とを用いて前記送信波の光軸のずれ角度を導出する導出手段と、を備える。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a transmission antenna that outputs a transmission wave, a plurality of reception antennas arranged in parallel in the order of the first antenna, the second antenna, the third antenna, and the fourth antenna; A third angle of a reference target provided at a predetermined position is calculated based on a phase difference between a reception signal of one antenna and a reception signal of the second antenna, and the reception signal of the first antenna and the third antenna The fourth angle of the reference target is calculated from the phase difference with the received signal, and the fifth angle of the reference target is calculated from the phase difference between the received signal of the first antenna and the received signal of the fourth antenna. Calculating means for determining, based on the third angle, a determining means for determining whether the fifth angle is an angle caused by phase folding, and a case where the fifth angle is not an angle caused by phase folding. , The fourth angle and And a deriving means for deriving a deviation angle of the optical axis of the transmission wave by using the serial fifth angle.
本発明によれば、レーダ装置は、基準アンテナとのアンテナ間隔の異なる各受信アンテナの組み合わせのうち、アンテナ間隔が比較的狭い組み合わせを位相折り返し判定用として用い、アンテナ間隔が比較的広い組み合わせを角度の実測用として用いることで、位相折り返しがない状態の基準物標の角度を精度良く算出でき、正確なずれ角度を導出できる。 According to the present invention, the radar apparatus uses a combination of reception antennas having different antenna intervals from the reference antenna, a combination having a relatively small antenna interval for phase wrapping determination, and a combination having a relatively wide antenna interval as an angle. By using this for actual measurement, the angle of the reference target in a state where there is no phase wrapping can be accurately calculated, and an accurate deviation angle can be derived.
また本発明によれば、レーダ装置は、ずれ角度導出モードにおいて、ずれ角度を導出する作業スペースが限られる場合等、車両と基準物標との縦距離が比較的短い距離の場合であっても、正確なずれ角度を導出できる。その結果、レーダ装置は、物標検出モードにおいて検出された物標の角度を適正に調整できる。 Further, according to the present invention, the radar apparatus can be used even when the vertical distance between the vehicle and the reference target is a relatively short distance, such as when the work space for deriving the deviation angle is limited in the deviation angle derivation mode. An accurate deviation angle can be derived. As a result, the radar apparatus can appropriately adjust the angle of the target detected in the target detection mode.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１の実施の形態＞
＜１．システムブロック図＞
図１は、第１の実施形態に係る車両制御システム１０の構成を示す図である。車両制御システム１０は、例えば自動車などの車両に設けられている。また、車両の進行方向を「前方」、進行方向と逆方向を「後方」という。図に示すように、車両制御システム１０は、レーダ装置１と、車両制御装置２とを備えている。
<First Embodiment>
<1. System block diagram>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
本実施の形態のレーダ装置１は、例えば周波数変調した連続波であるＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いて、車両の周辺に存在する移動物標と静止物標とを含む物標を導出する。移動物標とはある速度で移動し、車両の速度とは異なる相対速度を有する物標である。また静止物標とは、車両の速度と略同一の相対速度を有する物標である。
The
またレーダ装置１は、物標から反射した反射波がレーダ装置１の受信アンテナに受信されるまでの縦距離（ｍ）、車両に対する物標の相対速度（ｋｍ／ｈ）、車両の左右方向（車幅方向）における物標の横距離（ｍ）などの「物標情報」を導出する。レーダ装置１は物標のパラメータである物標情報を車両制御装置２に出力する。なお横距離は、物標の角度に基づき導出される距離である。レーダ装置１は、物標の角度を後述する角度推定方式に基づき導出する。
The
車両制御装置２は車両のブレーキおよびスロットル等に接続され、レーダ装置１から出力された物標情報を取得して車両の挙動を制御する。そのため、車両制御装置２は、物標情報を使用するデータ使用装置であるともいえる。例えば車両制御装置２は、レーダ装置１から取得した物標情報を使用し、車両を減速させることで車両と車両の進行方向に存在する路上障害物との衝突を回避し、車両の乗員を保護する。これにより本実施の形態の車両制御システム１０は、衝突回避システムとして機能する。
The
また、車両制御装置２は、レーダ装置１に対して行われる送信波の光軸のずれ角度を導出する試験に関するモード（以下、「ずれ角度導出モード」という。）の設定要求信号をレーダ装置１に出力する。ずれ角度導出モードについては後述する。
Further, the
＜２．レーダ装置ブロック図＞
図２は、第１の実施の形態のレーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば車両のフロントグリル内に設けられ、車両外部に送信波を出力し物標からの反射波を受信する。またレーダ装置１は、送信部４と、受信部５と、信号処理装置６とを主に備える。
<2. Radar block diagram>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
送信部４は信号生成部４１と、発振器４２と、スイッチ４３とを備えている。信号生成部４１は三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器４２に供給する。発振器４２は、信号生成部４１で生成された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調し、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナＴＸに出力する。
The
スイッチ４３は、送信アンテナＴＸ１〜ＴＸ４のいずれかと、発振器４２とを接続する。スイッチ４３は後述する送信制御部６１の制御により所定のタイミング（例えば、5msecごと）に切り替えられる。その結果、送信波を出力する送信アンテナＴＸが、スイッチ４３によって切り替えられる。
The
送信アンテナＴＸは、送信信号に基づき送信波ＴＷを車両の外部に出力するアンテナである。送信アンテナ４０は４本の送信アンテナＴＸ１〜ＴＸ４で構成されている。送信アンテナＴＸ１〜ＴＸ４は送信波ＴＷ１〜ＴＷ４を出力し、スイッチ４３のスイッチングにより所定周期で切り替えられる。このように送信波ＴＷは、４本の送信アンテナのうちのいずれか１本の送信アンテナから出力され、スイッチ４３によるスイッチングにより順次出力される。
The transmission antenna TX is an antenna that outputs a transmission wave TW to the outside of the vehicle based on a transmission signal. The transmission antenna 40 is composed of four transmission antennas TX1 to TX4. The transmission antennas TX1 to TX4 output transmission waves TW1 to TW4 and are switched at a predetermined cycle by switching of the
４本の送信アンテナＴＸは、それぞれ異なる方向に送信波ＴＷを出力する。例えば、レーダ装置１を搭載した車両の車幅方向（左右方向）と、車両の高さ方向（上下方向）との２軸を用いてあらわすと、送信アンテナＴＸ１は、右斜め上方向に送信波ＴＷ１を出力し、送信アンテナＴＸ２は、左斜め上方向に送信波ＴＷ２を出力する。また送信アンテナＴＸ３は、右斜め下方向に送信波ＴＷ３を出力し、送信アンテナＴＸ４は、左斜め下方向に送信波ＴＷ４を出力する。
The four transmission antennas TX output transmission waves TW in different directions. For example, the transmission antenna TX1 transmits the transmission wave in the diagonally upward direction to the right when expressed using two axes of the vehicle width direction (left and right direction) of the vehicle on which the
受信部５は、アレーアンテナを形成する４本の受信アンテナＲＸと、４本の受信アンテナＲＸのそれぞれに接続された個別受信部５２とを備えている。各受信アンテナ５１は物標からの反射波ＲＷを受信し、各個別受信部５２は対応する受信アンテナＲＸで得られた受信信号を処理する。
The receiving
各個別受信部５２は、ミキサ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４とを備えている。受信アンテナＲＸで受信された反射波ＲＷから得られる受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ５３に送られる。ミキサ５３には送信部４の発振器４２からの送信信号が入力され、ミキサ５３において送信信号と受信信号とがそれぞれミキシングされる。
Each
これにより送信信号の周波数と、受信信号の周波数との差であるビート周波数を示すビート信号が生成される。ミキサ５３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタルの信号に変換された後に信号処理装置６に出力される。
Thereby, a beat signal indicating a beat frequency which is a difference between the frequency of the transmission signal and the frequency of the reception signal is generated. The beat signal generated by the
信号処理装置６は、ＣＰＵおよびメモリ６３などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置６は、演算の対象とする各種のデータや、データ処理部７が導出する物標情報等を、記憶装置であるメモリ６３に記憶する。メモリ６３は例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only memory）やフラッシュメモリ等であり、ずれ角度情報６０１を記憶する装置である。ずれ角度情報６０１は、物標の角度を調整する送信波の光軸のずれ角度の情報である。このずれ角度の情報については後述する。
The
信号処理装置６は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部６１、フーリエ変換部６２、および、データ処理部７を備えている。送信制御部６１は送信部４の信号生成部４１を制御し、スイッチ４３のスイッチングを制御する。
The
フーリエ変換部６２は、複数の個別受信部５２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。これによりフーリエ変換部６２は、複数の受信アンテナ５１のそれぞれの受信信号に係るビート信号を、周波数領域のデータである周波数スペクトラムに変換する。フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部７に出力される。
The
データ処理部７は、物標の検出に関し、２つのモードのうちいずれかのモードで処理を行う。一方のモードは物標の位置を検出する「物標検出モード」であり、他方のモードは送信波の光軸のずれ角度を導出する「ずれ角度導出モード」である。
The
物標検出モードは、ユーザが車両に乗車している場合に、車両の前方や後方を含む車両周囲に存在する物標を検出するときに設定されるモードである。ずれ角度導出モードは、車両メーカー等の作業者がレーダ装置１の送信波の光軸のずれ角度を導出する試験を実施するときに設定されるモードである。
The target detection mode is a mode set when detecting a target existing around the vehicle including the front and rear of the vehicle when the user is on the vehicle. The deviation angle deriving mode is a mode set when an operator such as a vehicle manufacturer performs a test for deriving the deviation angle of the optical axis of the transmission wave of the
データ処理部７は、設定部７０、物標検出部７１、物標出力部７２、角度算出部７３、判定部７４、導出部７５、および、調整部７６を備える。
The
設定部７０は、レーダ装置１のモード設定を行う。設定部７０は、データ処理部７が車両制御装置２から出力されたずれ角度導出モードの設定要求信号を受信すると、レーダ装置１のモードをずれ角度導出モードに設定する。設定部７０は、ずれ角度の導出処理が終了すると、レーダ装置１のモードをずれ角度導出モードから物標検出モードに切り替える。
The setting
このように設定部７０は、レーダ装置１が車両制御装置２からずれ角度導出信号を受信した場合にのみレーダ装置１のモードをずれ角度導出モードに設定し、それ以外のときは、レーダ装置１のモードを物標検出モードに設定する。
Thus, the setting
物標検出モードでは、物標検出部７１、および、物標出力部７２が物標の検出に関する処理を行う。
In the target detection mode, the
物標検出部７１は、フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムにおいて、所定の信号レベルを超える周波数ピーク信号のパラメータに基づき物標を検出する。周波数ピーク信号のパラメータの例は、受信信号の周波数、位相、および、信号レベル等である。
The
検出された物標の物標情報である角度は、例えばＥＳＰＲＩＴやＭＵＳＩＣ等の角度推定方式により算出される。ＥＳＰＲＩＴやＭＵＳＩＣは公知の角度演算方式であり、本実施形態では、４本の受信アンテナＲＸの受信信号の位相差と、受信信号の信号レベルとを用いて物標の角度が算出される。このように物標検出モードでは、ＥＳＰＲＩＴ等の受信信号の位相差と受信信号の信号レベルとを用いた角度推定方式を採用することで、同一周波数に存在する複数の物標をそれぞれの角度ごとに分離して検出できる。 The angle that is the target information of the detected target is calculated by an angle estimation method such as ESPRIT or MUSIC. ESPRIT and MUSIC are known angle calculation methods, and in this embodiment, the angle of the target is calculated using the phase difference of the received signals of the four receiving antennas RX and the signal level of the received signals. As described above, in the target detection mode, by adopting an angle estimation method using the phase difference of the received signal such as ESPRIT and the signal level of the received signal, a plurality of targets existing at the same frequency can be detected for each angle. Can be detected separately.
物標出力部７２は、物標検出部７１により検出された物標の物標情報を車両制御装置２に出力する。
The
次に、ずれ角度導出モードでは、角度算出部７３、判定部７４、導出部７５、および、調整部７６がずれ角度の導出に関する処理を行う。角度算出部７３は、それぞれが同一のアンテナ間隔（例えば、４ｍｍ）を有する４本の受信アンテナＲＸのうち例えば、受信アンテナＲＸ１を基準アンテナとし、基準アンテナである受信アンテナＲＸ１の受信信号と他の受信アンテナの受信信号との位相差により、基準物標の角度を算出する。基準物標は、基準角度の位置に設けられた物標である。基準角度は、車両の直進方向と同一方向に延びる送信波の光軸の理想の角度（例えば±０度）である。
Next, in the deviation angle derivation mode, the
角度算出部７３は、基準物標の角度を２つの受信アンテナＲＸの位相差に基づく公知の演算方式により算出する。すなわち、角度算出部７３は位相モノパルスの角度推定方式により基準物標の角度を算出する。
The
このようにずれ角度導出モードにおいて、角度算出部７３は、受信信号の信号レベルを用いることなく、受信信号の位相差により基準物標の角度を算出する。そのため算出される角度は、受信信号の信号レベルの変動の影響を受けない。また、ＥＳＰＲＩＴ等の角度演算方式は、アンテナ間隔が一定の受信アンテナの組み合わせの位相差から角度を算出するが、位相モノパルスの角度推定方式では、アンテナ間隔が比較的広い受信アンテナの組み合わせの位相差から基準物標の角度を算出できる。
In this way, in the deviation angle derivation mode, the
具体的には物標検出モードで使用されるＥＳＰＲＩＴの角度推定方式では、受信アンテナＲＸ１とＲＸ２との位相差、受信アンテナＲＸ２とＲＸ３との位相差、受信アンテナＲＸ３とＲＸ４との位相差というようにアンテナ間隔が一定の組み合わせの位相差を用いる。 Specifically, in the ESPRIT angle estimation method used in the target detection mode, the phase difference between the receiving antennas RX1 and RX2, the phase difference between the receiving antennas RX2 and RX3, the phase difference between the receiving antennas RX3 and RX4, and so on. A combination of phase differences with a constant antenna spacing is used.
これに対して、ずれ角度導出モードで使用される位相モノパルスの角度推定方式では、受信アンテナＲＸ１とＲＸ２との組み合わせ、受信アンテナＲＸ１とＲＸ３との組み合わせ、受信アンテナＲＸ１とＲＸ４との組み合わせというように、アンテナ間隔が比較的狭い（短い）組み合わせの位相差と、アンテナ間隔が比較的広い（長い）組み合わせの位相差とを用いることができる。 On the other hand, in the phase monopulse angle estimation method used in the deviation angle derivation mode, a combination of the receiving antennas RX1 and RX2, a combination of the receiving antennas RX1 and RX3, a combination of the receiving antennas RX1 and RX4, and so on. A phase difference of a combination with a relatively narrow (short) antenna interval and a phase difference of a combination with a relatively wide (long) antenna interval can be used.
角度算出部７３は、アンテナ間隔が比較的広い組み合わせの位相差により基準物標の角度を算出することで、精度よく角度を算出できる。これにより角度算出部７３は、ＥＳＰＲＩＴ等の角度推定方式のように同一周波数に存在する複数の物標を角度ごとに分離できないものの、位相モノパルスの角度推定方式により、１つの物標である基準物標の正確な角度を算出できる。
The
＜３．受信アンテナの構成＞
ここで、受信アンテナＲＸの具体的な構成について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は、受信アンテナＲＸの構成を示す図であり、各図に示される受信アンテナＲＸの構成は、同一の構成である。図３の４本の受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４の方向は、レーダ装置１を車両に取り付けた場合、伝送線路ＴＭが延伸する受信アンテナＲＸの長手方向が車両の高さ方向（上下方向）に対応する方向となり、長手方向に交差する短手方向が車両の車幅方向（左右方向）に対応する方向となる。
<3. Configuration of receiving antenna>
Here, a specific configuration of the reception antenna RX will be described with reference to FIGS. 3-5 is a figure which shows the structure of the receiving antenna RX, and the structure of the receiving antenna RX shown by each figure is the same structure. In the direction of the four receiving antennas RX1 to RX4 in FIG. 3, when the
そして受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４は、高さ方向において同一の高さで配置され、車幅方向において受信アンテナＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の順序で並列に配置される。受信アンテナＲＸは、給電口ＳＥには２本の伝送線路ＴＭが接続され、各伝送線路ＴＭにはアンテナ素子ＬＦが複数設けられている。アンテナ素子ＬＦは、反射波を受信して伝送線路ＴＭを介して給電口ＳＥに受信信号を伝達する。 The reception antennas RX1 to RX4 are arranged at the same height in the height direction, and are arranged in parallel in the order of the reception antennas RX1, RX2, RX3, RX4 in the vehicle width direction. In the reception antenna RX, two transmission lines TM are connected to the power feeding port SE, and each transmission line TM is provided with a plurality of antenna elements LF. The antenna element LF receives the reflected wave and transmits a reception signal to the power feeding port SE via the transmission line TM.
角度算出部７３は、受信アンテナＲＸ１の受信信号と、受信アンテナＲＸ４の受信信号との位相差により、基準物標の角度を算出する。以下では、受信アンテナＲＸ１とＲＸ４との受信信号の位相差により導出された基準物標の角度を「角度Ｃ」という。なお、この２つの受信アンテナは、ｄ１の間隔を有する。間隔ｄ１は、受信アンテナＲＸ１と他のアンテナとの間隔において最も広い間隔となる。
The
また角度算出部７３は、図４に示すように受信アンテナＲＸ１の受信信号と、受信アンテナＲＸ２の受信信号との位相差により、基準物標の角度を導出する。以下では、受信アンテナＲＸ１とＲＸ２との受信信号の位相差により導出された基準物標の角度を「角度Ａ」という。なお、この２つの受信アンテナは、ｄ２の間隔を有する。間隔ｄ２は、受信アンテナＲＸ１と他のアンテナとの間隔において最も狭い間隔となる。
Further, the
また角度算出部７３は、図５に示すように受信アンテナＲＸ１の受信信号と、受信アンテナＲＸ３の受信信号との位相差により、基準物標の角度を導出する。以下では、受信アンテナＲＸ１とＲＸ３との受信信号の位相差により導出された基準物標の角度を「角度Ｂ」という。なお、この２つの受信アンテナは、ｄ３の間隔を有する。間隔ｄ３は、受信アンテナＲＸ１と他のアンテナとの間隔において２番目に広い間隔となる。また、本実施の形態の受信アンテナＲＸの本数は４本なので、間隔ｄ３は、受信アンテナＲＸ１と他のアンテナとの間隔において２番目に狭い間隔ともいえる。
Further, the
図２に戻り、判定部７４は、角度Ａに基づいて角度Ｃが位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定する。すなわち、判定部７４は角度Ａを「判定角度」として用いる。判定角度は、基準物標の角度（例えば、角度Ｃ）が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定する場合に用いられる角度である。位相の折り返しは、２つの受信アンテナの受信信号の位相差が±１８０°の範囲外となった場合に発生する。この位相の折り返しにより実際に物標が存在する角度と異なる角度が算出される。位相の折り返しは、２つの受信アンテナのアンテナ間隔が広いほど発生する可能性が高い。アンテナ間隔が広いため、角度ごとに割り当てられる位相の割合が大きくなり、比較的小さい角度であっても位相差が±１８０°の範囲外となることがあるためである。
Returning to FIG. 2, the
したがって、最も広いアンテナ間隔の間隔ｄ１を有する受信アンテナＲＸ１とＲＸ４とが、位相折り返しの発生する角度が最も小さい角度の組み合わせとなる。この組み合わせにおける位相折り返し角度は、例えば±６度となる。そして、最も狭いアンテナ間隔の間隔ｄ２を有する受信アンテナＲＸ１とＲＸ２とが、位相折り返しの発生する角度が最も大きい角度の組み合わせとなる。この組み合わせにおける位相折り返し角度は、例えば±１８度となる。 Therefore, the receiving antennas RX1 and RX4 having the widest antenna interval d1 are a combination of angles with the smallest angle at which phase folding occurs. The phase folding angle in this combination is ± 6 degrees, for example. Then, the receiving antennas RX1 and RX2 having the narrowest antenna interval d2 are a combination of angles having the largest angle at which phase folding occurs. The phase folding angle in this combination is ± 18 degrees, for example.
そして、受信アンテナＲＸ１とＲＸ３との組み合わせにおける位相折り返し角度は、例えば±１２度となる。受信アンテナＲＸ１とＲＸ３との組み合わせは、２番目に広いアンテナ間隔の間隔ｄ３を有する組み合わせである。なお角度の±は、送信波の光軸の角度を±０度とし、車幅方向の右側を＋（プラス）の角度、左側を−（マイナス）の角度とするものである。 The phase folding angle in the combination of the receiving antennas RX1 and RX3 is, for example, ± 12 degrees. The combination of the receiving antennas RX1 and RX3 is a combination having the second largest antenna interval d3. The angle ± means that the angle of the optical axis of the transmission wave is ± 0 degrees, the right side in the vehicle width direction is the + (plus) angle, and the left side is the-(minus) angle.
判定部７４は、判定角度（例えば、角度Ａ）が、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度（例えば、角度Ｃ）の位相折り返し角度（以下、「第１折り返し角度」という。）の範囲内（例えば、±５度以内）か否かを判定する。上述のように受信アンテナＲＸ１とＲＸ４との組み合わせにおいて、位相折り返しの発生する角度は例えば±６度であるが、±１度の余裕を持たせた状態で判定が行われる。
The
角度Ａを算出する受信アンテナＲＸ１とＲＸ２とは、位相折り返し角度が最も大きい角度（例えば、±１８度）の組み合わせである。このように最も狭いアンテナ間隔を有する受信アンテナＲＸの組み合わせにより算出される角度を判定角度として用いることで、この組み合わせよりも広いアンテナ間隔を有する組み合わせで算出される角度が、位相折り返しにより生じた角度か否かが正確に判定される。 The receiving antennas RX1 and RX2 for calculating the angle A are combinations of angles having the largest phase folding angle (for example, ± 18 degrees). By using the angle calculated by the combination of the receiving antennas RX having the narrowest antenna interval as the determination angle in this way, the angle calculated by the combination having a wider antenna interval than this combination is the angle generated by the phase folding. Is accurately determined.
具体的には判定部７４は、角度Ａが第１折り返し角度の範囲内の場合、角度Ｃは位相折り返しにより生じた角度ではないと判定する。すなわち判定部７４は、角度Ｃが位相折り返しのない角度であると判定する。
Specifically, the
導出部７５は、角度Ｃが位相折り返しのない角度と判定された場合、角度Ｂと角度Ｃとを用いて「実測角度」を導出する。実測角度は、比較的広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度である。そのため実測角度は、レーダ装置１が算出する基準物標の角度のうち比較的精度の高い角度となる。
The deriving
そして導出部７５は、この実測角度と基準角度とに基づいて、送信波の光軸のずれ角度を導出する。ずれ角度の具体的な導出処理については後述する。
The deriving
調整部７６は、ずれ角度の導出後、物標検出モードが設定されている間に物標が検出された場合、その物標の角度をずれ角度を用いて調整する。ずれ角度を用いた物標の角度調整の具体的な処理については後述する。
When the target is detected while the target detection mode is set after the deviation angle is derived, the
以下、レーダ装置１のずれ角度導出モードの処理を含む各処理について、処理フローチャートを用いて説明する。
Hereinafter, each process including the process of the deviation angle derivation mode of the
＜４．処理フローチャート＞
＜４−１．モード設定＞
図６は、レーダ装置１のモード設定の処理フローチャートである。レーダ装置１は、車両制御装置２から出力されたずれ角度導出モードの設定要求信号を受信した場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、設定部７０はレーダ装置１のモードをずれ角度導出モードに設定する（ステップＳ１２）。設定部７０がレーダ装置１のモードをずれ角度導出モードに設定することで、角度算出部７３、判定部７４、および、導出部７５がずれ角度導出の処理を実行する（ステップＳ１３）。
<4. Processing flowchart>
<4-1. Mode setting>
FIG. 6 is a processing flowchart for mode setting of the
ここで、ずれ角度を導出する試験の具体例を図７用いて説明する。ずれ角度を導出する試験は、例えば車両メーカー等の工場内で作業者が行う試験である。図７に示すように直進ラインＣＬの方向には、基準物標となる試験機材Ｔ１が設けられている。直進ラインＣＬは、車両ＣＲの直進方向と同一方向に延びるラインであり、送信波の光軸の理想の角度（例えば±０度）を有するラインである。試験機材Ｔ１は鉄板であり、約５ｍの縦距離となる車両ＣＲの正面の位置に設けられている。 Here, a specific example of the test for deriving the deviation angle will be described with reference to FIG. The test for deriving the deviation angle is a test performed by an operator in a factory such as a vehicle manufacturer. As shown in FIG. 7, a test equipment T1 serving as a reference target is provided in the direction of the straight line CL. The rectilinear line CL is a line extending in the same direction as the rectilinear direction of the vehicle CR, and is a line having an ideal angle (for example, ± 0 degrees) of the optical axis of the transmission wave. The test equipment T1 is an iron plate, and is provided at a position in front of the vehicle CR having a longitudinal distance of about 5 m.
レーダ装置１の送信アンテナＴＸから出力される送信波ＴＷの光軸ＴＬと、直進ラインＣＬとが略重なる場合、車両ＣＲの正面の位置に設けられた試験機材Ｔ１からの反射波は、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４に略同位相で受信される。すなわち、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４は、試験機材Ｔ１からの反射波を略同位相の理想的な並行波として受信する。その結果、試験機材Ｔ１の角度は、車両ＣＲの正面の角度である基準角度（例えば、±０度）と同一角度となり、基準角度に対するずれ角度は生じない。
When the optical axis TL of the transmission wave TW output from the transmission antenna TX of the
しかしながら、レーダ装置１は、車両ＣＲに対する取り付け角度が傾いていることがある。図７では送信波ＴＷの光軸ＴＬは、直進ラインＣＬに対して、車幅方向の左側に傾いている。そのため、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４は、試験機材Ｔ１の反射点Ｐ１〜Ｐ４から直接波を受信する。その結果、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４の受信信号に位相差が生じ、試験機材Ｔ１の角度は基準角度と異なる角度となる。そして試験機材Ｔ１の角度と基準角度との差の角度が、ずれ角度となる。本試験ではレーダ装置１が、例えば位相モノパルスの角度演算方式を用いてずれ角度を導出する。
However, the
図６のステップＳ１１に戻り、レーダ装置１が車両制御装置２から出力されるずれ角度導出モードの設定要求信号を受信していない場合（ステップＳ１１でＮｏ）、設定部７０は、レーダ装置１のモードを物標検出モードに設定する（ステップＳ１４）。設定部７０が物標検出モードを設定した場合、物標検出部７１、および、物標出力部７２が、これまでに説明した物標の検出処理を実行する（ステップＳ１５）。
Returning to step S11 in FIG. 6, when the
＜４−２．ずれ角度の導出処理＞
次に、ステップＳ１３のずれ角度の導出処理について図８に用いて詳細に説明する。データ処理部７の角度算出部７３は、受信アンテナＲＸ１に対する各受信アンテナＲＸ２〜ＲＸ４の受信信号の位相差から角度Ａ、角度Ｂ、および、角度Ｃを算出する（ステップＳ１０１）。
<4-2. Deviation angle derivation process>
Next, the deviation angle derivation process in step S13 will be described in detail with reference to FIG. The
判定部７４は、角度Ａが第１折り返し角度（例えば、±５度）の範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０２）。角度Ａは、上述のように最も狭いアンテナ間隔の位相差により算出される角度である。
The
導出部７５は、角度Ａが第１折り返し角度の範囲内の場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度Ｃと、２番目に広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度Ｂとを実測角度として用いる。すなわち導出部７５は、角度Ｂと角度Ｃとを所定の割合で加重平均した値を実測角度として導出する。加重平均の割合は、例えば、角度Ｃ角度の割合を角度Ｂの割合よりも大きな割合とする。狭いアンテナ間隔を有する受信アンテナの組み合わせよりも、広いアンテナ間隔を有する受信アンテナの組み合わせのほうが、正確な角度を導出できるためである。ただし、１つの角度のみでは基準物標の実際の角度と異なる場合があるため、２つの角度を用いて実測角度が導出される。
When the angle A is within the range of the first folding angle (Yes in step S102), the deriving
そして導出部７５は、実測角度と基準角度との差の値をずれ角度として導出する（ステップＳ１０３）。
Then, the deriving
データ処理部７は、ずれ角度の導出処理を連続して所定回数（例えば、５０回）以上実行したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。導出部７５は、ずれ角度の導出処理が所定回数以上実行された場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、所定回数の処理で導出された全てのずれ角度の相加平均値を導出する（ステップＳ１０５）。そしてデータ処理部７は、導出された相加平均値を送信波の光軸ＴＬのずれ角度としてメモリ６３に記憶する（ステップＳ１０６）。
The
レーダ装置１のモードが物標検出モードに設定されている間に、物標検出部７１が物標を検出した場合、調整部７６はメモリ６３からずれ角度情報６０１を読み出して、その物標の角度をずれ角度情報６０１を用いて調整する。例えば、ずれ角度情報６０１が-１度の情報である場合に、物標の角度が＋５度で算出されたとき、調整部７６は物標の角度を＋４度に調整する。
When the
ステップＳ１０２に戻り、角度Ａが第１折り返し角度の範囲外の場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、データ処理部７は第１折り返し角度の範囲外となった回数が所定回数（例えば、５回）以上か否かを判断する（ステップＳ１０７）。第１折り返し角度の範囲外となった回数が５回以上の場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、データ処理部７は車両制御装置２にダイアグ信号を出力し（ステップＳ１０８）、ずれ角度の導出処理を中止する。第１折り返し角度の範囲外となる回数が所定回数以上となる場合、レーダ装置１の車両ＣＲへの取り付け角度が基準角度から大きくずれているものとして、処理が中止される。
Returning to step S102, when the angle A is outside the range of the first folding angle (No in step S102), the
なお、ステップＳ１０７において、第１折り返し角度の範囲外となった回数が５回未満の場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、データ処理部７は、最初のステップＳ１０１の処理に戻り、再びずれ角度の導出処理を実行する。
In step S107, if the number of times that the first folding angle is out of the range is less than 5 (No in step S107), the
ステップＳ１０４に戻り、ずれ角度の導出処理の処理回数が所定回数（例えば、５０回）未満の場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、データ処理部７は、最初のステップＳ１０１の処理に戻り、再びずれ角度の導出処理を実行する。
Returning to step S104, if the number of shift angle derivation processes is less than a predetermined number (for example, 50) (No in step S104), the
＜５．まとめ＞
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１では、設定部７０が送信波の光軸ＴＬのずれ角度を導出するモードを設定した場合に、角度算出部７３は角度Ａ、角度Ｂ、および、角度Ｃを算出する。そして判定部７４、最も狭いアンテナ間隔の位相差により算出される角度Ａを判定角度とする。判定部７４は判定角度に基づき、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度Ｃの位相折り返し判定を行う。次に導出部７５は、角度Ｃと、２番目に広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度Ｂとを所定割合で加重平均した実測角度を導出する。そして導出部７５は、実測角度と基準角度との差の値をずれ角度として導出する。
<5. Summary>
As described above, in the
データ処理部７は、ずれ角度の導出処理を所定回数以上行い、全処理のずれ角度の相加平均値をずれ角度情報６０１としてメモリ６３に記憶する。
The
そして、設定部７０が物標検出モードを設定し、物標検出部７１が物標の角度を算出した場合、調整部７６は、メモリ６３からずれ角度情報６０１を読み出し、ずれ角度情報６０１を用いて、物標の角度を調整する。物標出力部７２は、調整後の物標の角度を含む物標情報を車両制御装置２に出力する。
When the
このようにレーダ装置１は、基準アンテナ（ＲＸ１）とのアンテナ間隔の異なる各受信アンテナ（ＲＸ２〜ＲＸ４）の組み合わせのうち、アンテナ間隔が最も狭い組み合わせを位相折り返し判定用として用い、アンテナ間隔が最も広い組み合わせと、２番目に広い組み合わせとを基準物標の角度の実測用として用いることで、位相折り返しがない状態の基準物標の角度を精度良く算出でき、正確なずれ角度を導出できる。
As described above, the
またレーダ装置１は、２つの受信アンテナの位相差をパラメータとする位相モノパルスの角度推定方式により、受信信号の位相差を用いて物標の角度を算出することで、受信信号の振幅を用いる角度推定方式よりも、基準物標の角度を精度良く算出でき、正確なずれ角度を導出できる。
In addition, the
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のレーダ装置１ａのデータ処理部７は、第１の実施の形態で説明したずれ角度導出モードの試験における車両ＣＲと試験機材Ｔ１との縦距離をさらに短い距離とした場合の処理である。ずれ角度導出モードの試験は、第１の実施の形態でも説明したように車両メーカー等の工場内で行われるが、その作業スペースの関係上、非常に限られたスペースで実施されることがある。そのため、車両ＣＲと試験機材Ｔ１との縦距離がより短い距離（例えば、１ｍ）で実施されることがあり、車両ＣＲと試験機材Ｔ１との縦距離が短くなることに応じて、ずれ角度は大きくなる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. The
また、このような試験環境において、車両ＣＲに取り付けられたレーダ装置の取り付け角度がずれていた場合、取り付け角度のずれにより生じるずれ角度と、縦距離がより短いことによるずれ角度とが加算され、位相折り返しの判定で角度Ａが第１折り返し角度を大幅に超えて、試験が中止されるおそれがある。 Further, in such a test environment, when the mounting angle of the radar device mounted on the vehicle CR is shifted, a shift angle caused by a shift of the mounting angle and a shift angle due to a shorter vertical distance are added, In the determination of phase wrapping, the angle A greatly exceeds the first wrapping angle, and the test may be stopped.
第２の実施の形態では、このように縦距離がより短い距離となった場合でも、ずれ角度の導出試験を中止させることなく、正確なずれ角度を導出する処理について説明する。 In the second embodiment, a process for deriving an accurate shift angle without stopping the shift angle derivation test even when the vertical distance becomes a shorter distance will be described.
第２の実施の形態のレーダ装置１ａの構成および処理は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、車両ＣＲと基準物標との縦距離に応じた受信信号の位相調整が行われる点で、第１の実施の形態とは一部の処理が異なる。以下、図９〜図１２を用いて相違点を中心に説明する。
The configuration and processing of the
＜６．レーダ装置ブロック図＞
図９は、第２の実施の形態のレーダ装置１ａの構成を示す図である。レーダ装置１ａのデータ処理部７は、補正部７７を備える。補正部７７は、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４が受信した反射波に対応する受信信号の位相を補正する。
<6. Radar block diagram>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the
メモリ６３は位相補正マップ６０２を備える。位相補正マップ６０２は、補正部７７が受信信号の位相を調整する場合に用いる位相補正量を示すデータである。図１０は、位相補正マップ６０２の一例を示す図である。位相補正マップ６０２は、縦距離（ｍ）、送信アンテナ、受信アンテナ、および、位相補正量（°）の項目のデータを有する。各項目のデータについて順に説明する。
The
縦距離の項目は、車両ＣＲと基準物標である試験機材Ｔ１との距離のデータの項目である。すなわち位相補正マップ６０２には、縦距離に応じた位相補正量が設定されている。補正部７７は、試験機材Ｔ１の縦距離に応じた位相補正量を用いて受信信号の位相を補正する。具体的には補正部７７は、基準アンテナである受信アンテナＲＸ１の受信信号の位相を基準の位相として、他の受信アンテナの受信信号の位相を補正する。
The item of the longitudinal distance is an item of data on the distance between the vehicle CR and the test equipment T1 that is a reference target. That is, a phase correction amount corresponding to the vertical distance is set in the
送信アンテナの項目は、レーダ装置１ａに設けられた４本の送信アンテナＴＸ１〜ＴＸ４のデータの項目である。各送信アンテナＴＸは、上述のように送信波の送信方向がそれぞれ異なる。そのため、位相補正マップ６０２には、各送信アンテナＴＸの送信波に応じた位相補正量が設定されている。
The item of transmission antenna is a data item of four transmission antennas TX1 to TX4 provided in the
受信アンテナの項目は、レーダ装置１ａに設けられた４本の受信アンテナＲＸ１〜ＲＸ４のデータの項目である。上述のように受信アンテナＲＸ１の受信信号の位相が基準の位相となり、他の受信アンテナの受信信号の位相が補正される。そのため、位相補正マップ６０２では、例えば縦距離１．１ｍの送信アンテナＴＸ１において、受信アンテナＲＸ１の受信信号の位相補正量は「０°」となる。そして、受信アンテナＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の位相補正量は、「９．３°」、「２０．４°」、「３３．１°」となる。基準アンテナからのアンテナ間隔が広くなるほど、受信信号の位相補正量も大きくなる。
The item of the reception antenna is an item of data of the four reception antennas RX1 to RX4 provided in the
また、縦距離を１．１ｍよりも短い距離の１．０ｍとした場合、送信アンテナＴＸ１において、受信アンテナＲＸ１の受信信号の位相補正量は「０°」となり、受信アンテナＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の受信信号の位相補正量は、「１０．２°」、「２２．４°」、「３６．４°」となる。すなわち縦距離が短くなることで、各受信アンテナＲＸ２〜４の受信信号の位相補正量が大きくなっている。このように補正部７７は、試験機材Ｔ１の縦距離に応じて変化するずれ角度を基準角度に近づけるよう、受信信号の位相を補正する。
When the vertical distance is 1.0 m, which is shorter than 1.1 m, the phase correction amount of the received signal of the receiving antenna RX1 is “0 °” in the transmitting antenna TX1, and the receiving antennas RX2, RX3, RX4 The phase correction amount of the received signal is “10.2 °”, “22.4 °”, and “36.4 °”. That is, the amount of phase correction of the received signals of the receiving antennas RX2 to RX4 is increased by shortening the vertical distance. In this way, the
＜７．処理フローチャート＞
図１１は、第２実施の形態のずれ角度導出処理の処理フローチャートである。角度算出部７３が第１の実施の形態で説明した角度算出の処理（ステップＳ１０１）を実施する前に、物標検出部７１は各受信アンテナの受信信号に基づき基準物標である試験機材Ｔ１の縦距離を算出する（ステップＳ１００ａ）。物標検出部７１は、受信信号に係る周波数スペクトラムにおいて、所定の信号レベルを超える周波数ピーク信号の周波数に基づき、試験機材Ｔ１の縦距離を算出する。
<7. Processing flowchart>
FIG. 11 is a process flowchart of the deviation angle derivation process according to the second embodiment. Before the
補正部７７は、試験機材Ｔ１の縦距離、および、送信波ＴＷを出力した送信アンテナＴＸの種類に基づき、位相補正マップ６０２を用いて受信アンテナＲＸの受信信号の位相補正を行う（ステップＳ１００ｂ）。そして角度算出部７３は、位相補正後の受信信号の位相差により基準物標の角度Ａ、角度Ｂ、および、角度Ｃを算出する（ステップＳ１０１）。その後、ステップＳ１０２以降の処理が実行される。
The
これによりレーダ装置１ａは、ずれ角度導出モードにおいて、ずれ角度を導出する作業スペースが限られる場合等、車両ＣＲと基準物標との縦距離が比較的短い距離の場合であっても、正確なずれ角度を導出できる。その結果、レーダ装置１ａは、物標検出モードにおいて検出された物標の角度を適正に調整できる。
As a result, the
図１２は、第２の実施の形態のずれ角度を導出する試験の具体例を示す図である。図１２では、車両ＣＲと試験機材Ｔ１との縦距離が、図７に示した第１の実施の形態の試験機材Ｔ１の縦距離よりもより短い距離となっている。具体的には、試験機材Ｔ１は矢印ＡＲに示すように車両ＣＲに近い位置に設けられ、その縦距離は５ｍから１ｍに変化し、より短い距離となっている。 FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of a test for deriving a deviation angle according to the second embodiment. In FIG. 12, the vertical distance between the vehicle CR and the test equipment T1 is shorter than the vertical distance of the test equipment T1 according to the first embodiment shown in FIG. Specifically, the test equipment T1 is provided at a position close to the vehicle CR as indicated by an arrow AR, and its vertical distance changes from 5 m to 1 m, which is a shorter distance.
図１２において直進ラインＣＬに対する光軸ＴＬのずれ角度は、第１の実施の形態の図７のずれ角度と同一である。これに対して縦距離が短くなったことにより、受信アンテナＲＸ１とＲＸ２との位相差、受信アンテナＲＸ１とＲＸ３との位相差、および、受信アンテナＲＸ１とＲＸ４との位相差は、第１の実施の形態の図７で説明した受信アンテナＲＸ１と他の受信アンテナ（ＲＸ２〜ＲＸ４）の位相差よりも大きな位相差となっている。そのため試験機材Ｔ１は、車両ＣＲの正面に存在するにもかかわらず、レーダ装置１ａの取り付け角度によるずれ以上に大きなずれ角度が導出されることとなる。
In FIG. 12, the deviation angle of the optical axis TL with respect to the straight line CL is the same as the deviation angle of FIG. 7 of the first embodiment. On the other hand, since the vertical distance is shortened, the phase difference between the receiving antennas RX1 and RX2, the phase difference between the receiving antennas RX1 and RX3, and the phase difference between the receiving antennas RX1 and RX4 are the same as those in the first embodiment. The phase difference between the receiving antenna RX1 and the other receiving antennas (RX2 to RX4) described in FIG. Therefore, although the test equipment T1 exists in front of the vehicle CR, a larger shift angle than the shift due to the mounting angle of the
したがって補正部７７は、位相補正マップ６０２を用いて、受信信号の位相が時間的に早くなるように位相量の補正を行う。図１２の反射点Ｐ１１〜Ｐ１４から反射する反射波が、補正量ｒ１〜ｒ３だけ実際よりも時間的に早く受信アンテナＲＸ２〜ＲＸ４に到達したとするためである。これにより、反射点Ｐ１１〜Ｐ１４の反射波は、略理想的な並行波となり、基準物標の縦距離が短くなることよるずれ角度の増加を解消できる。すなわち、レーダ装置１ａは、基準物標の縦距離が変化しても受信信号の位相を補正することで、ずれ角度の変化を抑制できる。
Therefore, the
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. Below, such a modification is demonstrated. All the forms including the above-described embodiment and the form described below can be appropriately combined.
上記実施の形態では、導出部７５が角度Ｂと角度Ｃとを用いて実測角度を導出する説明を行った。これに対して、導出部７５は角度Ｃのみを用いて実測角度を導出してもよい。すなわち導出部７５は、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度のみを用いて実測角度を導出してもよい
上記実施の形態では、受信アンテナＲＸが４本の場合について説明した。これに対して、受信アンテナＲＸの本数は３本以上であれば他の本数であってもよい。
In the said embodiment, the derivation | leading-out
判定部７４は、受信アンテナＲＸが３本以上の場合、最も狭いアンテナ間隔の位相差により算出される角度のみを判定角度としてもよいし、最も狭いアンテナ間隔の１番目や、２番目、３番目以降の比較的狭いアンテナ間隔の位相差により算出される複数の角度の少なくともいずれか１つの角度を判定角度としてもよい。
When there are three or more receiving antennas RX, the
つまり判定部７４は、１本の基準アンテナである受信アンテナＲＸ１の受信信号と、この受信アンテナＲＸ１に並列に設けられたＬ本（Ｌ≧１）のアンテナ（第２アンテナ群）の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号との位相差により算出される角度を判定角度としてもよい。なお、Ｌの値は整数である。
That is, the
判定部７４は、例えば受信アンテナＲＸがＲＸ１〜ＲＸ３の３本の場合、角度Ａを判定角度として角度Ｂの位相折り返し判定を行う（図８のステップＳ１０２）。そして導出部７５は、角度Ａが第１折り返し判定角度の範囲内の場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、角度Ｂを実測角度として用い、この実測角度と基準角度の差の値であるずれ角度を導出する（ステップＳ１０３）。
For example, when there are three reception antennas RX1 to RX3, the
判定部７４は、受信アンテナＲＸが５本以上の場合、角度Ａのみを判定角度としてもよいし、角度Ａと他の角度とを含む複数の角度の少なくともいずれか１つの角度を判定角度としてもよい。ただし判定部７４は、比較的狭いアンテナ間隔の位相差により算出される角度を判定角度とする。判定部７４は、複数の角度が用いられる場合、それらの角度の平均（相加平均や加重平均等）の角度を判定角度とする。
When there are five or more receiving antennas RX, the
導出部７５は、受信アンテナＲＸが３本以上の場合、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度のみを実測角度として用いてもよいし、最も広いアンテナ間隔の１番目や、２番目、３番目以降の比較的広いアンテナ間隔の位相差により算出される複数の角度の少なくともいずれか１つの角度を実測角度として用いてもよい。
When there are three or more receiving antennas RX, the deriving
つまり導出部７５は、１本の基準アンテナである受信アンテナＲＸ１の受信信号と、第２アンテナ群に並列に設けられ、第１アンテナが設けられた側とは異なる側に設けられたＭ本（Ｍ＝Ｎ−１−Ｌ,Ｍ≧１,Ｎ≧３）のアンテナ（第３アンテナ群）の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号との位相差により算出される角度を実測角度として用いる。なお、Ｍ、Ｎの値は整数である。
That is, the
導出部７５は、受信アンテナＲＸが５本以上の場合、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度のみを実測角度として用いてもよいし、判定部７４が判定角度とした角度以外の複数の角度を実測角度として用いてもよい。すなわち、導出部７５は、最も広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度と他の角度とを含む複数の角度の少なくともいずれか１つの角度を実測角度として用いてもよい。ただし導出部７５は、比較的広いアンテナ間隔の位相差により算出される角度を実測角度として用いる。導出部７５は、複数の角度が用いられる場合、それらの角度の平均（相加平均や加重平均等）の角度を実測角度として用いる。
When the number of receiving antennas RX is five or more, the deriving
これによりレーダ装置１は、基準アンテナとのアンテナ間隔の異なる各受信アンテナの組み合わせのうち、アンテナ間隔が比較的狭い組み合わせを位相折り返し判定用として用い、アンテナ間隔が比較的広い組み合わせを角度の実測用として用いることで、位相折り返しがない状態の基準物標の角度を精度良く算出でき、正確なずれ角度を導出できる。またレーダ装置１は、ずれ角度導出モードにおいて、ずれ角度を導出する作業スペースが限られる場合等、車両ＣＲと基準物標との縦距離が比較的短い距離の場合であっても、正確なずれ角度を導出できる。その結果、レーダ装置１は、物標検出モードにおいて検出された物標の角度を適正に調整できる。
As a result, the
また上記各実施の形態では、受信アンテナＲＸ１を基準アンテナとして他の受信アンテナＲＸ２〜ＲＸ４の受信信号との位相差により角度を導出した。これに対して、受信アンテナＲＸ１とは異なる受信アンテナである受信アンテナＲＸ４を基準アンテナとしてもよい。ここで、基準アンテナとなる受信アンテナＲＸは、車幅方向において、左右のいずれか一方にのみ他の受信アンテナＲＸが並列に設けられる受信アンテナである。これは受信アンテナＲＸの本数が３本や５本以上の場合でも同じであり、左右いずれか一方にのみ他の受信アンテナＲＸが隣接する受信アンテナＲＸを基準アンテナとする。これによりレーダ装置１は、アンテナ間隔が最も広い組み合わせの位相差や、アンテナ間隔が比較的広い組み合わせの位相差により基準物標の角度を算出できる。
In each of the above embodiments, the angle is derived from the phase difference from the reception signals of the other reception antennas RX2 to RX4 using the reception antenna RX1 as a reference antenna. On the other hand, the receiving antenna RX4, which is a receiving antenna different from the receiving antenna RX1, may be used as the reference antenna. Here, the receiving antenna RX serving as the reference antenna is a receiving antenna in which other receiving antennas RX are provided in parallel only on either the left or right side in the vehicle width direction. This is the same even when the number of the receiving antennas RX is three or five or more, and the receiving antenna RX adjacent to the other receiving antenna RX only on either the left or right side is used as a reference antenna. Thereby, the
また上記第２の実施の形態では、図１０において位相補正マップ６０２の一例として縦距離１．０ｍと１．１ｍに応じた各送信アンテナＴＸと各受信アンテナＲＸとの位相補正量を示した。これに対して、位相補正マップ６０２には、他の縦距離に応じた位相補正量を設けてもよい。
In the second embodiment, the phase correction amounts of the transmitting antennas TX and the receiving antennas RX corresponding to the vertical distances of 1.0 m and 1.1 m are shown as an example of the
また上記第２の実施の形態では、レーダ装置１ａはステップＳ１００ａの縦距離の算出と、ステップＳ１００ｂの位相補正とを、ずれ角度が導出される毎回の処理で実行すると説明した。これに対してレーダ装置１ａは、ずれ角度を導出する最初（第１回目）の処理でのみステップＳ１００ａと１００ｂとの処理を実行して受信信号の位相補正をし、２回目以降の処理では、ステップＳ１００ａと１００ｂとの処理は行わず、ステップＳ１０１の処理から実行してもよい。
Further, in the second embodiment, it has been described that the
また上記各実施の形態では、レーダ装置１は車両の前部（例えばフロントバンパー内）に設けられると説明した。これに対してレーダ装置１は、車両外部に送信波を出力できる箇所であれば、車両の後部（例えばリアバンパー）、左側部（例えば、左ドアミラー）、および、右側部（例えば、右ドアミラー）の少なくともいずれか１ヶ所に設けてもよい。
In each of the above embodiments, the
また上記各実施の形態では、送信アンテナからの出力は、電波、超音波、光、および、レーザ等の物標情報を検出できる方法であればいずれを用いてもよい。 In each of the above embodiments, any output may be used from the transmission antenna as long as it can detect target information such as radio waves, ultrasonic waves, light, and lasers.
また上記各実施の形態では、レーダ装置１は車両以外に用いられてもよい。例えばレーダ装置１は、航空機および船舶等に用いられてもよい。
Moreover, in each said embodiment, the
また上記各実施の形態では、プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されると説明したが、これら機能のうちの一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また逆に、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。 Further, in each of the above embodiments, it has been described that various functions are realized in software by the arithmetic processing of the CPU according to the program. However, some of these functions are realized by an electrical hardware circuit. Also good. Conversely, some of the functions realized by the hardware circuit may be realized by software.
１ レーダ装置
２ 車両制御装置
１０ 車両制御システム
４１ 信号生成部
４２ 発振器
５１ 受信アンテナ
５２ 個別受信部
５３ ミキサ
５４ ＡＤ変換部
６１ 送信制御部
６２ フーリエ変換部
６３ メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
１本の第１アンテナと、該第１アンテナに並列に設けられたＬ本（Ｌ≧１）の第２アン
テナ群と、該第２アンテナ群に並列に設けられ、前記第１アンテナが設けられた側とは異
なる側に設けられたＭ本（Ｍ＝Ｎ−１−Ｌ,Ｍ≧１,Ｎ≧３）の第３アンテナ群とを有する
受信アンテナと、
前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナ群の少なくともいずれか１本のアン
テナとの位相差により所定位置に設けられた基準物標の第１角度を算出し、前記第１アン
テナの受信信号と、前記第３アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号
との位相差により前記基準物標の第２角度を算出する算出手段と、
前記第１角度に基づき、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定
する判定手段と、
前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第２角度を用い
て前記送信波の光軸のずれ角度を導出する導出手段と、
を備えるレーダ装置。
A transmission antenna that outputs a transmission wave;
One first antenna, L second antenna groups (L ≧ 1) provided in parallel to the first antenna, and provided in parallel to the second antenna group, the first antenna is provided. A receiving antenna having M (M = N-1-L, M ≧ 1, N ≧ 3) third antenna groups provided on a side different from the other side;
A first angle of a reference target provided at a predetermined position is calculated based on a phase difference between a reception signal of the first antenna and at least one antenna of the second antenna group, and reception of the first antenna Calculating means for calculating a second angle of the reference target based on a phase difference between the signal and a received signal of at least one antenna of the third antenna group;
Determining means for determining whether or not the second angle is an angle generated by folding of the phase based on the first angle;
Derivation means for deriving a deviation angle of the optical axis of the transmission wave using the second angle when the second angle is not an angle caused by the folding of the phase;
A radar apparatus comprising:
前記ずれ角度を導出するずれ角度導出モードと、物標の位置を検出する物標検出モードとのうちいずれかのモードを設定する設定手段と、
前記ずれ角度導出モードが設定されている間に導出された前記ずれ角度を記憶する記憶
手段と、
前記物標検出モードが設定されている間に検出された前記物標の角度を前記ずれ角度を
用いて調整する調整手段と、
をさらに備えること、
を特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
Setting means for setting any one of a deviation angle derivation mode for deriving the deviation angle and a target detection mode for detecting the position of the target;
Storage means for storing the deviation angle derived while the deviation angle derivation mode is set;
Adjusting means for adjusting the angle of the target detected while the target detection mode is set using the deviation angle;
Further comprising
A radar device characterized by the above.
前記基準物標の距離に応じて、前記受信信号の位相を補正する補正手段を、
さらに備えること、
を特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1 or 2,
Correction means for correcting the phase of the received signal according to the distance of the reference target,
Further preparation,
A radar device characterized by the above.
前記補正手段は、前記第１アンテナの受信信号の位相を基準の位相として、前記受信ア
ンテナに含まれる他のアンテナの前記受信信号の位相を補正すること、
を特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 3, wherein
The correction means corrects the phase of the reception signal of another antenna included in the reception antenna, using the phase of the reception signal of the first antenna as a reference phase.
A radar device characterized by the above.
けられたＬ本（Ｌ≧１）の第２アンテナ群と、該第２アンテナ群に並列に設けられ、前記
第１アンテナが設けられた側とは異なる側に設けられたＭ本（Ｍ＝Ｎ−１−Ｌ, Ｍ≧１,
Ｎ≧３）の第３アンテナ群とを有する受信アンテナとを備えるレーダ装置の信号処理方法
であって、
前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナ群の少なくともいずれか１本のアン
テナとの位相差により所定位置に設けられた基準物標の第１角度を算出し、前記第１アン
テナの受信信号と、前記第３アンテナ群の少なくともいずれか１本のアンテナの受信信号
との位相差により前記基準物標の第２角度を算出する工程と、
前記第１角度に基づき、前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定
する工程と、
前記第２角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第２角度を用い
て前記送信波の光軸のずれ角度を導出する工程と、
を備える信号処理方法。
A transmission antenna that outputs a transmission wave, one first antenna, L (L ≧ 1) second antenna groups provided in parallel to the first antenna, and provided in parallel to the second antenna group M (M = N-1-L, M ≧ 1, provided on a side different from the side on which the first antenna is provided)
A signal processing method of a radar apparatus comprising: a receiving antenna having a third antenna group with N ≧ 3),
A first angle of a reference target provided at a predetermined position is calculated based on a phase difference between a reception signal of the first antenna and at least one antenna of the second antenna group, and reception of the first antenna Calculating a second angle of the reference target from a phase difference between a signal and a received signal of at least one antenna of the third antenna group;
Determining, based on the first angle, whether the second angle is an angle produced by phase folding;
Deriving a deviation angle of the optical axis of the transmission wave using the second angle when the second angle is not an angle caused by the folding of the phase;
A signal processing method comprising:
第１アンテナ、第２アンテナ、第３アンテナ、第４アンテナの順序で並列に配置される
複数本の受信アンテナと、
前記第１アンテナの受信信号と、前記第２アンテナの受信信号との位相差により所定位
置に設けられた基準物標の第３角度を算出し、前記第１アンテナの受信信号と、前記第３
アンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第４角度を算出し、前記第１アンテ
ナの受信信号と、前記第４アンテナの受信信号との位相差により前記基準物標の第５角度
を算出する算出手段と、
前記第３角度に基づき、前記第５角度が位相の折り返しにより生じた角度か否かを判定
する判定手段と、
前記第５角度が位相の折り返しにより生じた角度ではない場合に、前記第４角度と前記
第５角度とを用いて前記送信波の光軸のずれ角度を導出する導出手段と、
を備えるレーダ装置。 A transmission antenna that outputs a transmission wave;
A plurality of receiving antennas arranged in parallel in the order of the first antenna, the second antenna, the third antenna, and the fourth antenna;
A third angle of a reference target provided at a predetermined position is calculated based on a phase difference between the reception signal of the first antenna and the reception signal of the second antenna, the reception signal of the first antenna, and the third
A fourth angle of the reference target is calculated based on a phase difference from the received signal of the antenna, and a fifth angle of the reference target is calculated based on a phase difference between the received signal of the first antenna and the received signal of the fourth antenna. Calculating means for calculating
Determining means for determining whether or not the fifth angle is an angle generated by folding of the phase based on the third angle;
A derivation means for deriving an optical axis shift angle of the transmission wave using the fourth angle and the fifth angle when the fifth angle is not an angle generated by the return of the phase;
A radar apparatus comprising:
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