特許 7497241 レーダ検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-31

(45)【発行日】2024-06-10

(54)【発明の名称】レーダ検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/40 20060101AFI20240603BHJP

   G01S 13/931 20200101ALI20240603BHJP

   G01S 3/48 20060101ALI20240603BHJP

【ＦＩ】

G01S7/40 130

G01S13/931

G01S3/48

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020126517

(22)【出願日】2020-07-27

(65)【公開番号】P2022023522

(43)【公開日】2022-02-08

【審査請求日】2023-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】大久保 巌謙

(72)【発明者】

【氏名】内田 宏章

(72)【発明者】

【氏名】井上 雅仁

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３３１３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６８１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９９／０３４２３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／１２４３５２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １７／９５

Ｇ０１Ｓ ３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されたレーダモジュールと、
前記レーダモジュールから送信された電波の、前記レーダモジュールを起点とした照射軸の位置を検出する照射軸検出部と、
第１地点と第２地点とにそれぞれ設置され、前記レーダモジュールから送信された電波を受信する一対のアンテナと、を備え、
前記照射軸検出部は、前記第１地点と前記第２地点との間における前記レーダモジュールから送信された電波の位相差を検出する位相差検出部を有し、
前記位相差検出部は、前記一対のアンテナを左右方向に移動しながら受信した電波を処理して前記第１地点と前記第２地点との間における位相差が０となる位置を検出し、
前記照射軸検出部は、前記位相差検出部により検出された位相差が０となる位置での前記アンテナ同士を結ぶ線分の垂直２等分線を前記照射軸の位置とすることを特徴とするレーダ検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーダ検出装置において、
前記一対のアンテナを、互いに所定距離あけて一体に連結する連結部をさらに備えることを特徴とするレーダ検出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のレーダ検出器において、
前記位相差検出部は、前記第１地点と前記第２地点との間における位相差が０となる位置での出力値が所定値となるように構成された位相回転素子を有することを特徴とするレーダ検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーダモジュールから送信された電波の照射軸（ビーム軸）の理想的な方位である照射軸の位置を検出するレーダ検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両にレーダモジュールを搭載する場合、予め、レーダモジュールから送信された電波をターゲットに照射して照射軸の調整作業（エイミング）が必要となるが、その前提として、照射軸とターゲットとの位置関係を把握する必要がある。この点に関し、車両の平面視画像を撮影し、その平面視画像に基づいて照射軸（ビーム軸）の位置を検出するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－３３１３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、車両に取り付けられるレーダモジュールは、エンブレムやバンパーの内側に配置されるため、組付誤差を直接的に検出することが困難である。この点、上記特許文献１記載の装置では、レーダモジュールの車両への組付誤差を考慮することなく、レーダモジュールが車両の正規の位置に取り付けられていることを前提として照射軸の位置を検出する。このため、照射軸の位置を正確に検出することができず、エイミングを精度よく行うことが難しい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様であるレーダ検出装置は、車両に搭載されたレーダモジュールと、レーダモジュールから送信された電波の、レーダモジュールを起点とした照射軸（ビーム軸）の理想的な方位である照射軸の位置を検出する照射軸検出部と、第１地点と第２地点とにそれぞれ設置され、レーダモジュールから送信された電波を受信する一対のアンテナと、を備える。照射軸検出部は、第１地点と第２地点との間におけるレーダモジュールから送信された電波の位相差を検出する位相差検出部を有し、位相差検出部は、一対のアンテナを左右方向に移動しながら受信した電波を処理して第１地点と第２地点との間における位相差が０となる位置を検出し、照射軸検出部は、位相差検出部により検出された位相差が０となる位置でのアンテナ同士を結ぶ線分の垂直２等分線を前記照射軸の位置とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、レーダモジュールから送信された電波の照射軸（ビーム軸）の理想的な方位である照射軸の位置を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係るレーダ検出装置に用いられるレーダモジュールとターゲットとの位置関係を示す平面図。

【図2】本発明の実施形態に係るレーダ検出装置による照射軸の検出原理を説明する図。

【図3】図１のレーダモジュールから送信される所定周波数の電波の波形の一例を示す図。

【図4】本発明の実施形態に係るレーダ検出装置を構成するレーダ制御装置の要部構成を示すブロック図。

【図5】図４のコントローラの一部である位相差検出回路の概略構成を示す回路図。

【図6】本発明の実施形態に係るレーダ検出方法による動作の一例を概略的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図６を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るレーダ検出装置は、車両に搭載されたレーダモジュールから送信された電波の照射軸、すなわちレーダモジュールを起点として延びる照射軸の位置を検出するように構成される。電波の照射軸の位置が検出されると、その照射軸に直交するように電波を反射するリフレクタ、すなわちターゲットを精度よく配置することができる。その結果、レーダモジュールから送信された電波をターゲットに照射して行う照射軸の調整作業（エイミング）を精度よく行うことができる。

【0009】

図１は、本発明の実施形態に係るレーダ検出装置に用いられるレーダモジュール１とターゲット２との位置関係を示す平面図であり、エイミングを行う状況を示す図である。エイミングは、例えば車両３の製造工場等でレーダモジュール１が車両３に取り付けられたときに行われる。以下では、図示のように車両３を基準として前後方向（車両長さ方向）および左右方向（車幅方向）を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。

【0010】

図１に示すように、レーダモジュール１は、車両３の最前部の左右方向中央部に配置され、車両３の前方の図示しない他の車両や障害物（検出対象物と呼ぶ）の有無および検出対象物までの距離を測定するために用いられる。より詳しくは、レーダモジュール１は、例えばミリ波レーダである。レーダモジュール１は、車両３の前方に向けて電波を送信する送信機と、検出対象物で反射した電波を受信する受信機とを有する。

【0011】

電波は、レーダモジュール１の送信機から直線状に延びる照射軸１０に沿って送信される。レーダモジュール１を左右方向中央部に設けた場合、照射軸１０は、例えば車両３の進行方向と平行（前方）に、換言すると、車両３の左右方向に延びる前面３ａあるいは左右の車輪３Ｌ，３Ｒの中心を結ぶ軸線ＣＬ０に対し直交する方向に延在する。

【0012】

ターゲット２は、支持部材２１に取り付けられ、ターゲット２の後面に、レーダモジュール１からの電波が入射する入射面２ａが設けられる。支持部材２１は、ベース部材２２により床面から支持される。ベース部材２２は、例えば車両３の前面３ａから所定距離離れて配置された左右方向に延在するレール２３に沿って、左右方向に移動可能に設けられる。具体的には、ベース部材２２の底部には、レール２３上を回転しながら移動する車輪が設けられる。車輪は、電動モータ等のアクチュエータにより駆動され、これによりベース部材２２がレール２３に沿って移動し、ターゲット２を左右方向に移動することができる。

【0013】

支持部材２１は、図示しない昇降機構を介してベース部材２２に支持される。昇降機構は、例えばボールねじを駆動する電動モータ等のアクチュエータを有する。これにより、ボールねじがアクチュエータにより駆動され、ターゲット２を上下方向に移動することができる。すなわち、ターゲット２は、レーダモジュール１に対して上下方向および左右方向に相対移動可能であり、これにより、図示のように入射面２ａが照射軸１０と直交する姿勢にて、ターゲット２を照射軸１０上の目標位置に配置することができる。

【0014】

アクチュエータの動力によりターゲット２を移動することに代えて、作業員が手動でターゲット２を移動して、レーダモジュール１に対するターゲット２の相対位置を調整するようにしてもよい。すなわち、作業員が照射軸１０上の目標位置にターゲット２を移動した後、その目標位置にターゲット２を固定するようにしてもよい。アクチュエータを用いるか否かに拘わらず、ターゲット２の目標位置を把握するためには、照射軸１０の位置を検出する必要がある。照射軸１０の位置検出は以下のように行われる。

【0015】

図２は、本発明の実施形態に係るレーダ検出装置による照射軸１０の検出原理を説明する図である。なお、図２には、車両３の前面３ａよりも前方の空間が疑似的に示される。図２に示すように、車両３の前方には、左右一対の受信アンテナ３１，３２が配置される。受信アンテナ３１，３２は、例えば支持部材２１の左右両端部に、上下方向の高さが互いに等しく、かつ、左右方向に互いに所定距離Ｌ０だけ互いに離間した状態で取り付けられる。より詳しくは、受信アンテナ３１，３２の中間にターゲット２が位置するように受信アンテナ３１，３２が取り付けられる。

【0016】

これにより、受信アンテナ３１，３２は、左右方向に互いに所定距離Ｌ０だけ離間した状態で、図２の矢印ＬＲに示すように左右方向に互いに一体となって移動可能であり、かつ、上下方向にも互いに一体となって移動可能である。なお、一対の受信アンテナ３１，３２を、支持部材２１によって連結する代わりに、ターゲット２を支持する部材とは別の連結部材によって互いに連結するようにしてもよい。したがって、受信アンテナ３１，３２とターゲット２とを別々に移動するようにしてもよい。

【0017】

図３は、レーダモジュール１から送信される所定周波数の電波の波形の一例を示す図である。図３の横軸はレーダモジュール１からの距離、縦軸は振幅である。図３に示すように、電波は、振幅Ａ、波長λのｓｉｎ波形によって表される。図２は、レーダモジュール１から送信される電波が、レーダモジュール１を中心として放射状に広がる複数の同心円によって示される。なお、径方向に隣り合う複数の同心円（例えばＣ１，Ｃ２）は、互いに位相が同一であることを示しており、複数の同心円間の距離が波長λに相当する。

【0018】

図２に示すように、受信アンテナ３１，３２が互いに同一位相に位置するとき、照射軸１０（点線）は、受信アンテナ３１，３２同士を結ぶ線分Ｌ１の中間地点においてに線分Ｌ１と直交する。すなわち、線分Ｌ１の垂直二等分線が照射軸１０となる。

【0019】

したがって、互いに連結された一対の受信アンテナ３１，３２を左右方向に移動しながら、各受信アンテナ３１，３２が受信した電波に基づいて受信アンテナ３１，３２が互いに同一位相に位置するか否かを判定するように構成すれば、照射軸１０の平面視の位置（左右方向の位置）を検出することができる。また、同様に、一対の受信アンテナ３１，３２を上下方向に移動しながら、各受信アンテナ３１，３２が受信した電波に基づいて受信アンテナ３１，３２が互いに同一位相に位置するか否かを判定するように構成すれば、照射軸１０の側面視の位置（上下方向の位置）を検出することができる。このような判定は、レーダ制御装置によって行われる。

【0020】

図４は、レーダ制御装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示すように、レーダ制御装置は、コントローラ３０と、コントローラ３０にそれぞれ接続された一対の受信アンテナ３１，３２と、報知部３３とを有する。報知部３３は、ディスプレイやインジケータ等の表示部、またはスピーカ等の音声出力部によって構成され、所定の状態を作業員に報知する。なお、図示は省略するが、レーダ制御装置にはレーダモジュール１も接続され、レーダ制御装置により、エイミングを行う場合のレーダモジュール１の動作が制御される。

【0021】

コントローラ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭおよびその他の周辺回路を有する演算処理装置を含んで構成されるコンピュータである。コントローラ３０は、受信アンテナ３１，３２からの信号に基づいて処理の処理を実行し、報知部３３に制御信号を出力する。コントローラ３０は、受信アンテナ３１，３２が受信した電波の位相差を検出する位相差検出回路を有する。

【0022】

図５は、位相差検出回路４０の概略構成を示す回路図である。図５に示すように、受信アンテナ３１，３２により受信された信号は、それぞれ増幅器４１，４２で増幅された後、混合器４３，４４に入力される。混合器４３，４４にはオシレータ４５からの信号が入力され、受信アンテナ３１，３２から出力された所定周波数（レーダモジュール１が使用するミリ波の周波数、例えば７６ＧＨｚ～７７ＧＨｚ）の信号は混合器４３，４４で所定周波数（レーダモジュール１の占有周波数帯域幅を表現できる周波数）の信号に変換される。なお、ここでは、混合器４３，４４を用いて周波数の変換（ダウンコンバート）を行っているが、これは、後段の混合器４８を入手しやすい部品で構成した場合の周波数制限によるものである。よって、受信アンテナ３１，３２から信号周波数がそのまま処理できる場合は、周波数の変換（ダウンコンバート）は必須とはならない。

【0023】

混合器４３，４４から出力された信号は、位相調整回路４６，４７を介して混合器４８に入力される。位相調整回路４６，４７は、受信アンテナ３１，３２からコントローラ３０に入力される信号における、各部品やケーブル等の個体差によるずれを補正するための回路である。位相調整回路４６を介して混合器４８に入力される信号を信号１、位相調整回路４７を介して混合器４８に入力される信号を信号２とし、さらに信号１，２の周波数をそれぞれｆ１，ｆ２、振幅をＡ１，Ａ２、位相をφ，ψとすると、次式(I),(II)が成り立つ。
信号１＝A1・sin(2π・f1・t＋φ)＝A1・sin（ω1・t＋ψ） ・・(I)
信号２＝A2・sin(2π・f2・t＋φ)＝A2・sin（ω2・t＋ψ） ・・(II)

【0024】

混合器４８は、次式(III)で示すように、上式(I),(II)の信号１，２を乗算して信号の積を出力する。
A1・A2・sin（ω1・t＋φ）・sin（ω2・t＋φ）
＝A1・A2／2・cos（ω1・t－ω2・t＋φ－ψ）
－A1・A2／2・cos（ω1・ｔ＋ω2・ｔ＋φ＋ψ） ・・(III)

【0025】

上式(III)より、周波数としてｆ１＋ｆ２およびｆ１－ｆ２が得られる。これらｆ１＋ｆ２およびｆ１－ｆ２の一方であるｆ１－ｆ２を、フィルタ回路等を用いて出力すると、次式(IV)を得ることができる。
A1・A2／2・cos(ω1・t－ω2・t＋φ－ψ) ・・(IV)

【0026】

信号１の周波数と信号２の周波数とが等しく、信号１の位相がφ、信号２の位相がψであると仮定すると、上式(IV)は次式(V)のようになる。
A1・A2／2・cos(φ－ψ) ・・(V)

【0027】

これにより、受信アンテナ３１，３２で受信された電波の位相差が電圧値に変換されて出力され、同位相（位相差０）のときに出力値が最大となり、逆位相のときに最小となる。なお、上式(V)が成立するのは、二つの受信アンテナ３１，３２で受信された電波の周波数が等しいときであるが、周波数の変動するＦＭＣＷレーダを測定する場合、その成立条件は、二つの受信アンテナ３１，３２と電波放射源との距離が互いに等しいときであり、出力値が最大となるときでもある。距離が互いに等しいとき以外には、周波数が一致しないために、得られる位相差に誤差が含まれるが、その誤差がエイミング誤差の許容範囲内であれば、利用できる場合がある。なお、混合器４８に入力される信号の強度が低いと、正しい位相差を出力することができない。このため、混合器４３，４４から出力された信号の強度（受信強度）が所定値以上であるときに、混合器４８で位相差の検出が行われるように構成される。

【0028】

コントローラ３０は、以上のようにして求められた位相差の出力値を報知部３３に出力する。報知部３３は、この出力値を例えば表示によって作業員に報知する。これにより、作業員は、受信アンテナ３１，３２により受信された電波の位相が同一（位相差０）となる受信アンテナ３１，３２の位置を把握することができる。その結果、受信アンテナ３１，３２を結んだ線分Ｌ１（図２）の垂直二等分線である照射軸１０の位置を特定することが可能となる。

【0029】

以上をまとめると、本実施形態に係るレーダ検出方法は以下のように行われる。なお、以下では、作業員が手動で受信アンテナ３１，３２を移動し、二次元方向（水平位置と垂直位置）でエイミングを行う場合を想定する。二次元方向のうちどちらか一方（水平位置もしくは垂直位置）のみのエイミングを行うことで十分な場合もある。

【0030】

まず、レーダモジュール１から電波を送信させながら、作業員が、図６に示すように一対の受信アンテナ３１，３２を左右方向（矢印ＬＲ）に平行移動する。このとき、コントローラ３０は、受信アンテナ３１，３２が受信した信号に基づいて、受信波形の位相差を検出するとともに、位相差に応じた信号を報知部３３に出力する。この場合、例えば図６の状態Ａ（点線）では、受信アンテナ３１，３２による受信波形の位相が互いに異なるため、位相差に応じた信号の出力値は小さい。一方、図６の状態Ｂ（実線）では、受信波形の位相が同一（位相差０）になるため、出力値は最大となる。

【0031】

作業員は、報知部３３から出力値が最大である旨の情報が出力されると、受信アンテナ３１，３２の移動をやめて、受信アンテナ３１，３２をその位置に固定する。次いで、作業員は、受信アンテナ３１，３２の左右方向の位置を固定したまま、受信アンテナ３１，３２を上下方向に移動する。そして、報知部３３から出力値が最大である旨の情報が出力されると、受信アンテナ３１，３２の移動をやめて、受信アンテナ３１，３２をその位置に固定する。このときのレーダモジュール１から一対の受信アンテナ３１，３２の中間位置に向かう線が照射軸１０に相当し、これにより照射軸１０の位置を検出することができる。

【0032】

その後、ターゲット２が照射軸１０上の目標位置に固定された状態で、レーダモジュール１からターゲット２に電波が照射されて、調整作業（エイミング）が行われる。

【0033】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係るレーダ検出装置は、車両３に搭載されたレーダモジュール１と、レーダモジュール１から送信された電波のレーダモジュール１を起点とした照射軸１０の位置を検出するコントローラ３０と、を備える（図１，４）。コントローラ３０は、受信アンテナ３１が位置する第１地点と受信アンテナ３２が位置する第２地点との間における位相差を検出する位相差検出回路４０を有し、位相差検出回路４０により検出された位相差に基づいて照射軸１０の位置を検出する（図５）。これにより照射軸１０の位置を正確に検出することが可能となり、レーダモジュール１から送信された電波をターゲット２に照射して行う調整作業（エイミング）を、精度よく行うことができる。

【0034】

（２）レーダ検出装置は、互いに異なる地点にそれぞれ設置され、レーダモジュール１から送信された電波を受信する一対のアンテナ３１，３２をさらに備える（図４）。位相差検出回路４０は、一対の受信アンテナ３１，３２によって受信された電波を処理して位相差を算出する。これにより、一対の受信アンテナ３１，３２による電波の位相差を容易に検出することができ、照射軸の位置、すなわちターゲット２の目標位置を容易に求めることができる。

【0035】

（３）一対の受信アンテナ３１，３２を、互いに所定距離Ｌ０あけて一体に連結する連結部（例えば支持部材２１）をさらに有する（図２）。これにより、一対の受信アンテナ３１，３２間の距離を一定に保ったまま受信アンテナ３１，３２を移動することができ、一対の受信アンテナ３１，３２により受信された電波の位相差を精度よく検出することができる。

【0036】

なお、レーダモジュールは、仕様によって周波数帯域や変調方法、パルスの長さなどが異なり、車載レーダで多用されるＦＭＣＷ方式では周波数が常に変動する。これに加え、レーダモジュールと検出器とは非同期に構成される。したがって、位相差を利用した測角では推定角度に波長が必要となるため、予測できない周波数の変動は推定角度の誤差要因となる。よって、レーダの種類によらず誤差の少ない照射軸（ビーム軸）の理想的な方位である照射軸の位置を検出する構成が望まれるが、本実施形態によればそのような構成を容易に実現可能である。

【0037】

以上の説明では、信号の出力が最大値となる位置を求めるようにしたが、最大値付近では出力値の変化量が少ないため、計測誤差が生じやすい。また、上式(V)より明らかなように、最大値の位置を基準にすると、左右いずれにずれた場合にも出力値は低下するため、どちらに移動したら最大値の位置に近づくかは、受信アンテナの移動を伴わない限り判断できない。この問題を解決するためには、位相差が０のときの出力が最大値以外、例えば出力が０となる方が扱いやすい。

【0038】

この場合、出力を変更するための手段として、以下のようなものが考えられる。例えば混合器の入力段に位相調整回路を設け、受信アンテナ３１，３２からの信号周波数の位相差が０のときに、出力信号が任意の値（例えば０）となるように構成する。あるいは、混合器の出力段に位相調整回路を設け、受信アンテナ３１，３２からの信号周波数の位相差が０のときに、出力信号が任意の値（例えば０）となるように構成する。あるいは、混合器にＩＱミキサを利用し、その出力である直交したＩＱから任意の値（例えば０）となるように構成する。すなわち、上述したように種々の方式で、位相差が０となる位置での出力が任意の値となるように位相回転素子を設けることが考えられる。以上の構成により、電波の位相差が０のときでも、出力を任意の値（例えば０）にすることができ、受信アンテナの移動すべき方向を一意的に判断することができる。なお、上述した混合器（ミキサ）に関し、二つの信号の位相差を検出できるなら、他の方式（位相検出器や乗算器を用いた方式や、その他の方式、例えばＡＤ変換後にデジタル処理にて位相差を検出する方式）であってもよい。

【0039】

なお、上記実施形態では、車両３の最前部の左右方向中央部に搭載されたレーダモジュール１を起点とした照射軸１０の位置を検出するようにしたが、車両３の他の位置に搭載されたレーダモジュールを起点とした照射軸の位置検出も上述したのと同様に行うことができる。上記実施形態では、位相差検出回路４０により一対の受信アンテナ３１，３２によって受信された電波を処理して位相差を算出するようにしたが、位相差検出部の構成は上述したものに限らない。レーダモジュールから送信された電波の第１地点と第２地点との間の位相差に基づいてレーダモジュールの照射軸を検出するのであれば、照射軸検出部の構成はいかなるものでもよい。上記実施形態では、支持部材２１を介して一対の受信アンテナ３１，３２を互いに所定距離Ｌ０あけて一体に連結するようにしたが、連結部の構成は上述したものに限らない。

【0040】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0041】

１ レーダモジュール、２ ターゲット、１０ 照射軸、２１ 支持部材、３０ コントローラ、３１，３２ 受信アンテナ、４０ 位相差検出回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】