特表 2024-533158 レーダシステムおよび、結合された車体部品と車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】レーダシステムおよび、結合された車体部品と車両

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/03 20060101AFI20240905BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

G01S7/03 230

H01Q1/32 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513919

(86)(22)【出願日】2022-09-02

(85)【翻訳文提出日】2024-04-25

(86)【国際出願番号】 EP2022074503

(87)【国際公開番号】W WO2023031422

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】2109245

(32)【優先日】2021-09-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520365252

【氏名又は名称】コンパニー プラスチック オムニウム エスウ

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＰＡＧＮＩＥ ＰＬＡＳＴＩＣ ＯＭＮＩＵＭ ＳＥ

【住所又は居所原語表記】１９ ｂｏｕｌｅｖａｒｄ Ｊｕｌｅｓ Ｃａｒｔｅｒｅｔ， ６９００７ Ｌｙｏｎ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100106091

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 直都

(74)【代理人】

【識別番号】100199369

【弁理士】

【氏名又は名称】玉井 尚之

(74)【代理人】

【識別番号】100228175

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充紀

(72)【発明者】

【氏名】バンスラン マチュー

(72)【発明者】

【氏名】ジロット フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】ロシュブラーヴ ロラン

(72)【発明者】

【氏名】スタブロ フレデリック

【テーマコード（参考）】

5J046

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J046AA04

5J046AA12

5J046MA09

5J070AB24

5J070AC02

5J070AC06

5J070AD05

5J070AE09

5J070AF03

(57)【要約】

【課題】所定の周波数範囲で電磁波を送受信するように構成された電子ユニット（９００）と、第１のメタサーフェス（５００ａ）が位置する第１の電磁波反射空洞（４００ａ）を含む第１の指向性アンテナ（３００ａ）と、第２のメタサーフェス（５００ｂ）が位置する第２の電磁波反射空洞（４００ａ）を含む第２の指向性アンテナ（３００ｂ）と、を有する自動車用のレーダシステム（２００）。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

－所定の周波数範囲で電磁波を送受信するように構成された電子ユニット（９００）と、
－第１のメタサーフェス（５００ａ）が位置する第１の電磁波反射空洞（４００ａ）を含む第１の指向性アンテナ（３００ａ）であって、第１の導波管（７００ａ）を介して前記電子ユニット（９００）に接続されるように構成され、前記電子ユニット（９００）から送信されて前記第１の導波管（７００ａ）を介して伝播された電磁波を第１の所定の方向に伝送し、および／または、前記第１の所定の方向から受信した電磁波を前記第１の導波管（７００ａ）を介して前記電子ユニット（９００）に向けて伝播するように構成された、第１のアンテナ（３００ａ）と、
－第２のメタサーフェス（５００ｂ）が位置する第２の電磁波反射空洞（４００ｂ）を含む第２の指向性アンテナ（３００ｂ）であって、第２の導波管（７００ｂ）を介して前記電子ユニット（９００）に接続されるように構成され、前記電子ユニット（９００）から送信されて前記第２の導波管（７００ｂ）を介して伝播された電磁波を第２の所定の方向に伝送し、および／または、前記第２の所定の方向から受信した電磁波を前記第２の導波管（７００ｂ）を介して前記電子ユニット（９００）に向けて伝播するように構成された、第２のアンテナ（３００ｂ）と、
を備えている自動車（１）用のレーダシステム（２００）。

【請求項2】

前記第１のアンテナ（３００ａ）、いわゆる送信アンテナが、前記電子ユニット（９００）から出て前記第１の導波管（７００ａ）を介して第１の所定の方向に伝播される電磁波を送信するように構成され、前記第２のアンテナ（３００ｂ）、いわゆる受信アンテナが、前記送信アンテナ（３００ａ）から送信されて障害物によって第２の所定の方向に反射される電磁波を受信し、前記受信した電磁波を前記第２の導波管（７００ｂ）を介して前記電子ユニット（９００）に向けて伝播するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項3】

前記第１の所定の方向が、送信中心軸（Ｄ３００ａ）を中心とする送信コーン（Ｃ３００ａ）に対応し、前記第２の所定の方向が、受信中心軸（Ｄ３００ｂ）を中心とする受信コーン（Ｃ３００ｂ）に対応する、請求項２に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項4】

前記送信中心軸（Ｄ３００ａ）と前記受信中心軸（Ｄ３００ｂ）との間の方位角の差が３０°未満である、請求項３に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項5】

前記送信中心軸（Ｄ３００ａ）と水平方向との間および前記受信中心軸（Ｄ３００ｂ）と水平方向との間の仰角の差が５°未満であり、特に０°に等しい、請求項３または４に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項6】

前記送信コーン（Ｃ３００ａ）および前記受信コーン（Ｃ３００ｂ）の断面が細長い形状、特に横長の形状であり、前記アンテナ（３００ａ、３００ｂ）は、一方では、前記細長い形状の長軸と水平方向との角度差から形成されるアンテナのトリム角が３０°未満、特に５°未満になるように、他方では、前記第１のアンテナ（３００ａ）および前記第２のアンテナ（３００ｂ）のトリム角の角度差が３０°未満、特に５°未満になるように配置される、請求項３から５のいずれか一項に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項7】

所定の周波数範囲が６０ＧＨｚより大きく、特に７５～８０ＧＨｚであり、特に７７ＧＨｚである、先行請求項のいずれか一項に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項8】

前記第１のアンテナ（３００ａ）および前記第２のアンテナ（３００ｂ）が、プラスチック材料からなる壁を含む車体部品（１００）に配置されるように構成される、先行請求項のいずれか一項に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項9】

前記電子ユニット（９００）が前記車体部品（１００）から離れて位置するように構成される、請求項８に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項10】

－前記電子ユニット（９００）から送信される電磁波を所定の一方向に送信するように構成された送信アンテナ（３００ａ）と、
－前記送信アンテナ（３００ａ）から送信されて障害物により反射された電磁波を受信し、前記反射された受信電磁波を前記電子ユニット（９００）に向けて伝播するように構成された、第１の受信アンテナ（３００ｂ）および第２の受信アンテナ（３００ｂ’）を含み、
前記送信アンテナ（３００ａ）および前記受信アンテナ（３００ｂ、３００ｂ’）が、プラスチック材料からなる壁を含む車体部品（１００）、特にバンパに配置される、
先行請求項のいずれか一項に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項11】

前記車体部品（１００）が車幅に沿って延在し、前記アンテナ（３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’）が、前記車体部品（１００）の異なる領域に配置され、様々な前記領域が車幅に沿って互いにオフセットされており、前記送信アンテナ（３００ａ）が、前記受信アンテナ（３００ｂ、３００ｂ’）に結合される領域に対して中央の領域に配置される、請求項１０に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項12】

前記第１の受信アンテナ（３００ｂ）が、車両の進行方向（Ｘ）に対して５°未満、特に０°である方位角をなす第１の受信コーンを受信中心軸（Ｄ３００ｂ）を中心として画定し、前記第２の受信アンテナ（３００ｂ’）が、車両の進行方向（Ｘ）に対して２０°より大きく、特に４０°である方位角をなす第２の受信コーンを受信中心軸（Ｄ３００ｂ’）を中心として画定し、前記送信アンテナ（３００ａ）が、車両の進行方向（Ｘ）に対して０°～１０°の方位角をなす送信コーンを送信中心軸（Ｄ３００ａ）を中心として画定する、請求項１０または１１に記載のレーダシステム（２００）。

【請求項13】

先行請求項のいずれか一項に記載のレーダシステム（２００）を含む車体部品（１００）。

【請求項14】

プラスチック材料からなる少なくとも１つの壁と、第１の導波管（７００ａ）を介して電子ユニット（９００）に接続され、前記電子ユニット（９００）から送信された電磁波を所定の方向に送信するように構成された送信アンテナ（３００ａ）と、第２の導波管（７００ｂ）を介して前記電子ユニット（９００）に接続される受信アンテナ（３００ｂ）とを含み、前記受信アンテナ（３００ｂ）が、前記送信アンテナ（３００ａ）から送信されて障害物により反射された電磁波を受信し、前記反射された受信電磁波を前記電子ユニット（９００）に向けて伝播するように構成され、前記送信アンテナ（３００ａ）および前記受信アンテナ（３００ｂ）が、プラスチック材料からなる壁の背後に配置される、請求項１３に記載の車体部品（１００）。

【請求項15】

前記送信アンテナ（３００ａ）と受信アンテナ（３００ｂ）が、前記車体部品（１００）の均質な領域に配置される、請求項１４に記載の車体部品（１００）。

【請求項16】

前記車体部品（１００）が、車両、特にエンジン付き陸上車両のフロントバンパであり、前記バンパの中央領域に配置されて受信コーンの中心軸（Ｄ３００ｂ）が車両の進行方向（Ｘ）に沿って配向された、第１の受信アンテナ（３００ｂ）と、前記バンパの側面領域に配置されて受信コーンの中心軸（Ｄ３００ｂ’）が車両の進行方向（Ｘ）に対して３０°より大きい方位角に沿って配向された、第２の受信アンテナ（３００ｂ’）とを含み、送信アンテナ（３００ａ）が、中央領域と側面領域との間にある中間領域に配置され、送信コーンの中心軸（Ｄ３００ａ）が、車両の進行方向（Ｘ）に対して０°～３０°の方位角をなす、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の車体部品（１００）。

【請求項17】

前記アンテナ（３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’）が細長い形状を有し、各アンテナ（３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’）の長さがアンテナ間で異なりうる、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の車体部品（１００）。

【請求項18】

先行請求項のいずれか一項に記載の車体部品（１００）を含む、エンジン付き陸上車両（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に障害物を検知するために、所望の方向に電磁波を送信および／または受信するためのレーダシステムを備えた自動車、たとえば自動車両の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のフロントバンパおよびリヤバンパに一般に配置されるレーダタイプの装置を備えた自動車が知られている。これらのレーダ装置は、駐車アシストに用いられる一方で、運転アシスト、たとえば、英語の略号ＡＣＣ（「Adaptative Cruise Control」（追従型クルーズコントロール））としてよく知られた、交通量に応じて車両の速度を調整する用途で使用されており、こうした用途では、レーダ装置が、このレーダ搭載車両の前にいる車両の速度と距離を検知する。このようなレーダは特に、交通量および／または道路上の障害物に応じて車両の速度を調整する役割を果たしている。レーダは、レーダ搭載車両に先行する物体の速度と距離を検知し、特に安全な車間距離を維持する。

【0003】

一般に、自動車産業のレーダ用途における重要な一分野は、たとえば駐車操作アシストシステム、後退アシストシステム等の装備品、または歩行者保護設備、もしくはこの種の他のシステムのために、車両の周りの周辺全体を検知可能にするレーダモジュールの組み込みがますます進んでいる車両の車体の分野である。しかしながら、これらの様々なレーダは、検知フィールド（距離の長短、正面検知か側面検知か．．．）や、それらの用途（駐車、自動運転．．．）、またメーカーによってもタイプが異なるので、レーダを利用可能にする車両の各種装備品（ブレーキ、ステアリング、ヘッドライト、音響または視覚的警報装置．．．）とは無関係に各々により提供されるデータを、最適に連結することができない。

【0004】

そのため、車両の周辺環境をよりよく特徴づけるために、自動車メーカーは、一方では車両の周囲のモニタリング容積の大きさを改善し、他方では、装置から送られる情報の処理解像度を改善可能にする装置を必要としている。これは、車両が最適に、すなわち、より高い精度でより迅速に車両環境と相互作用し、それによって特に事故を回避し、運転を容易にし、自動で走行するようにするためである。

【0005】

車両を中心とする周辺の容積検知（３Ｄ）を増すために、自動車メーカーは所与の面積に割り当てるレーダ数を増やそうとしている。

【0006】

しかし、使用するレーダ数の増加はコストの増加につながる。

【0007】

さらに、レーダ数を増やすと多数の無線周波数エリアを連続供給する必要があり、多大なエネルギーを消費するので、特に自動運転車および／または電気自動車にとっては非常にマイナスである。

【0008】

また、レーダを多少小型化できるといっても、利用可能な面積が限られていることや（車体部品のサイズを大きくすることはできない）、他の装備品の存在が原因で、所与の面積に割り当てるレーダ数を増やすことは実現が困難でありうるが、これは、互いに干渉し合わないようにするために各レーダ間の最低距離を保つ必要があるだけになおさらである。

【0009】

レーダにより障害物の所与の位置および速度に関する追加情報を得るには、たとえば車両を囲む物体（環境または障害物）を認識してそれらの軌道を追跡し、そこから、できる限り完全な画像を構成可能にする高い空間分解能を特に有する装置が求められる。

【0010】

そのため、車両は、ＬＩＤＡＲやカメラ等のレーダを補う相補的な装置を搭載されることが多くなっている。

【0011】

空間分解能は、細部を識別するための観察装置の能力を表すものである。空間分解能は、特に、隣接する２地点を正確に識別されるように、それら２地点を分離すべき最短距離によって特徴づけられる。

【0012】

あるレーダの場合、この分解能距離は、観察のために使用される電波の波長と観察装置の開口部の大きさとの比に応じて決定される。したがって、空間分解能を高める、すなわち分解能距離を短縮するには、波長を短くすること（電波の周波数を高くすること）および／または観察装置の開口部を大きくすることが必要である。実際、空間分解能Ｒは次の式により特徴づけられる。

【0013】

【数1】

【0014】

ここで、ｃは光の速度、Ｌは観察装置とターゲットとの間の距離、ｆはレーダの周波数、０は観察装置の開口部である。

【0015】

今日、たとえば２４ＧＨｚではなく７７ＧＨｚのより高い周波数で動作するレーダの使用が求められているのはそうした理由からである。

【0016】

また、その反対に、現在のレーダは小型化されているので、それらの開口部が小さくされ、したがって分解能が低くなっている。

【0017】

加えて、車体部品に搭載されるレーダが直面する一つの問題は、レーダの配置に関するものである。なぜなら、レーダを搭載する車体部品が変形した場合でも（衝撃、熱膨張．．．）、レーダがその機能を正確に果たすようにするために、レーダの完全さを確保することが重要であるからである。したがって、レーダ機能の使用期間全体にわたってレーダの適切な配置（送信／受信方向の保持）を保証しなければならない。

【0018】

したがって、検知装置のコストやエネルギー消費を制限しながら、車両の周囲にある物体の位置と速度を提供するとともに、より適切な到達域と空間分解能を得られる解決方法を提供しなければならない。これによって、車両の周囲の物体または人の検知を改善し、自動運転車、特に、消費を最大限制限することが必要な電気車両への当該システムの設置を容易にすることができる。

【発明の概要】

【0019】

このため、本発明は、自動車用のレーダシステムを目的とし、このシステムは、
－所定の周波数範囲で電磁波を送受信するように構成された電子ユニットと、
－第１のメタサーフェスが位置する第１の電磁波反射空洞を含む第１の指向性アンテナであって、第１の導波管を介して電子ユニットに接続されるように構成され、電子ユニットから送信されて第１の導波管を介して伝播された電磁波を第１の所定の方向に伝送し、および／または、第１の所定の方向から受信した電磁波を第１の導波管を介して電子ユニットに向けて伝播するように構成された、第１のアンテナと、
－第２のメタサーフェスが位置する第２の電磁波反射空洞を含む第２の指向性アンテナであって、第２の導波管を介して電子ユニットに接続されるように構成され、送受信機から送信されて第２の導波管を介して伝播された電磁波を第２の所定の方向に伝送し、および／または、第２の所定の方向から受信した電磁波を第２の導波管を介して電子ユニットに向けて伝播するように構成された、第２のアンテナと、
を有する。

【0020】

本発明の別の特徴によれば、第１のアンテナ、いわゆる送信アンテナが、電子ユニットから出て第１の導波管を介して第１の所定の方向に伝播される電磁波を送信するように構成され、第２のアンテナ、いわゆる受信アンテナが、送信アンテナから送信されて障害物によって第２の所定の方向に反射される電磁波を受信し、受信した電磁波を第２の導波管を介して電子ユニットに向けて伝播するように構成されている。

【0021】

本発明の別の特徴によれば、第１の所定の方向が、送信中心軸を中心とする送信コーンに対応し、第２の所定の方向が、受信中心軸を中心とする受信コーンに対応する。

【0022】

本発明の付加的な特徴によれば、送信中心軸と受信中心軸との間の方位角の差が３０°未満である。

【0023】

本発明の別の付加的な特徴によれば、送信中心軸と水平方向との間および受信中心軸と水平方向との間の仰角の差が５°未満であり、特に０°に等しい。

【0024】

本発明の別の特徴によれば、送信コーンおよび受信コーンの断面が細長い形状、特に横長の形状であり、アンテナは、一方では、細長い形状の長軸と水平方向との角度差から形成されるアンテナのトリム角が３０°未満、特に５°未満になるように、他方では、第１のアンテナおよび第２のアンテナのトリム角の角度差が３０°未満、特に５°未満になるように配置される。

【0025】

本発明の付加的な特徴によれば、所定の周波数範囲が６０ＧＨｚより大きく、特に７５～８０ＧＨｚであり、特に７７ＧＨｚである。所定の周波数範囲は、同様に１２０～１６０ＧＨｚであり、特に１４０ＧＨｚとすることができる。

【0026】

本発明の付加的な特徴によれば、第１および第２のアンテナが、プラスチック材料からなる壁を含む車体部品に配置されるように構成される。

【0027】

本発明の別の特徴によれば、電子ユニットが車体部品から離れて位置するように構成される。

【0028】

本発明の付加的な特徴によれば、レーダシステムは、
－電子ユニットから送信される電磁波を所定の一方向に送信するように構成された送信アンテナと、
－送信アンテナから送信されて障害物により反射された電磁波を受信し、反射された受信電磁波を電子ユニットに向けて伝播するように構成された、第１および第２の受信アンテナを含み、送信アンテナおよび受信アンテナが、プラスチック材料からなる壁を含む車体部品、特にバンパに配置される。

【0029】

本発明の別の特徴によれば、車体部品が車幅に沿って延在し、アンテナが、車体部品の異なる領域に配置され、様々な領域が車幅に沿って互いにオフセットされており、送信アンテナが、受信アンテナに結合される領域に対して中央の領域に配置される。

【0030】

本発明の付加的な特徴によれば、第１の受信アンテナが、車両の進行方向に対して５°未満、特に０°である方位角をなす第１の受信コーンを受信中心軸を中心として画定し、第２の受信アンテナが、車両の進行方向に対して２０°より大きく、特に４０°である方位角をなす第２の受信コーンを受信中心軸を中心として画定し、送信アンテナが、車両の進行方向に対して０°～１０°の方位角をなす送信コーンを送信中心軸を中心として画定する。

【0031】

本発明は、また、上記のようなレーダシステムを含む車体部品に関する。

【0032】

本発明の付加的な特徴によれば、プラスチック材料からなる少なくとも１つの壁と、第１の導波管を介して電子ユニットに接続され、電子ユニットから送信された電磁波を所定の方向に送信するように構成された送信アンテナと、第２の導波管を介して電子ユニットに接続される受信アンテナとを含み、この受信アンテナが、送信アンテナから送信されて障害物により反射された電磁波を受信し、反射された受信電磁波を電子ユニットに向けて伝播するように構成され、送信および受信アンテナが、プラスチック材料からなる壁の背後に配置される。

【0033】

本発明の別の特徴によれば、送信および受信アンテナが、車体部品の均質な領域に配置される。均質な領域は、厚さが一定で同じ材料または複数の同じ材料層から構成された領域に対応し、各層の厚さが同じである。

【0034】

本発明の付加的な特徴によれば、車体部品が、車両、特にエンジン付き陸上車両のフロントバンパであり、バンパの中央領域に配置されて受信コーンの中心軸が車両の進行方向に沿って配向された、第１の受信アンテナと、バンパの側面領域に配置されて受信コーンの中心軸が車両の進行方向に対して３０°より大きい方位角に沿って配向された、第２の受信アンテナとを含み、送信アンテナが、中央領域と側面領域との間にある中間領域に配置され、送信コーンの中心軸が、車両の進行方向に対して０°～３０°の方位角をなす。

【0035】

本発明の付加的な特徴によれば、アンテナは細長い形状を有し、各アンテナの長さがアンテナ間で異なりうる。少なくとも１つのアンテナの長さは、他のアンテナの長さとは異なっている。

【0036】

本発明は、また、上記のような車体部品を含むエンジン付き陸上車両に関する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

本発明は、単に例として挙げられ、添付図面に関してなされた以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。

【図1】本発明の１つの実施形態によるレーダシステムを示す図である。

【図2】図１のレーダシステムの２個のアンテナを示す斜視図である。

【図3】車体部品の背面に配置された２個のアンテナを示す上面図である。

【図4】車体部品に配置されたアンテナの側面図である。

【図5】車体部品に配置された２個のアンテナのＹＺ面への投影図である。

【図6】３個のアンテナを有するレーダシステムを含む車体部品の上面図である。

【図7】本発明によるレーダシステムを含む自動車の斜視図である。

【図8】本発明によるレーダシステムを含む自動車の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

これらの図では、同じ要素には同じ参照符号を付している。

【0039】

以下の実施形態は例である。この説明では１つまたは複数の実施形態を参照しているが、これは必ずしも、各参照符号が同じ実施形態に関与することや、あるいは、単一の実施形態だけに特徴が適用されることを意味するものではない。各実施形態の単純な特徴を組み合わせたり互いに入れ替えたりして別の実施形態を提供することも同様に可能である。

【0040】

この説明では、たとえば第１の要素または第２の要素、ならびに第１のパラメータおよび第２のパラメータ、あるいはまた第１の基準および第２の基準等のように、幾つかの要素またはパラメータに通し番号をつけている。この場合、これは、同じではないが類似した要素またはパラメータまたは基準を区別して名付けるための簡略な通し番号付けである。このような通し番号付けは、一つの要素、パラメータまたは基準が他に対して優先することを意味するものではないし、こうした名称は、本説明の範囲を逸脱することなく互いに容易に入れ替え可能である。この通し番号付けはまた、例えば、そのような基準を評価するための時系列的な順序を意味するものではない。

【0041】

他方で、この説明の範囲では、車両に関連する３面体ＸＹＺに対して方向付けがなされるものとし、Ｘ軸は車両の通常の進行方向、Ｙ軸は車両の横軸に対応し、Ｚ軸は、車両が平らな面におかれているときの重力の反対方向に対応する。その場合、ＸＹ面が水平面を形成し、Ｚ軸は垂直方向に対応する。任意の一つの方向Ｄに対して、その方位角は、ＸＹ面に上記方向を投影したものとＸ軸とからなる角度であり、その仰角は、ＸＺ面に上記方向を投影したものとＸ軸とからなる角度である。Ｘ軸は、方位角（ＸＹ面）および仰角（ＸＺ面）に対して値０°に対応する。

【0042】

本発明は、自動車、特に自動車両用のレーダシステムに関するが、しかし、本発明はまた、特に陸上または空を飛ぶ他のタイプの自動車にも適用することができる。図１は、本発明の一つの実施形態によるレーダシステム２００を示す図である。レーダシステム２００は、所定の周波数範囲で電磁波を送信するように構成された第１の送信機９３１と、所定の周波数範囲で電磁波を受信するように構成された第１の受信機９３２とを含む。所定の周波数範囲は、６０ＧＨｚより大きい値に対応し、特に７５～８０ＧＨｚであって、たとえば自動車のレーダ装置の標準値の７７ＧＨｚである。周波数は、１２０～１６０ＧＨｚ、特に１４０ＧＨｚもまた可能である。電子ユニット９００は、送信機９３１と受信機９３２とを制御するように構成された電子制御装置９４０を同様に含む。

【0043】

レーダシステム２００はまた、電磁波を反射する第１の反射空洞４００ａを含む第１の指向性アンテナ３００ａを備え、この空洞に第１のメタサーフェス５００ａが配置されている。反射空洞４００ａは一つの容積に対応し、この容積の境界で電磁波を反射するように構成される。反射面は、たとえば金属面から構成される。反射空洞４００ａは、また、所定の方向に電磁波を送信および／または受信可能にするために車体部品の正面に配置された非反射部分を含む。所定の方向は、図２に示したように、第１の中心軸Ｄ３００ａを中心とする送信および／または受信コーンＣ３００ａに対応する。第１の中心軸Ｄ３００ａは、たとえば、メタサーフェスおよび／または第１の指向性アンテナ３００ａの出力面から形成される平面に対して垂直な方向に延在する（第１の指向性アンテナ３００ａは、たとえば平行六面体の形状であり、出力面は平行六面体の１つの面に対応する）。送信および／または受信コーンＣ３００ａの形状は、特にメタサーフェス５００ａの形状に依存する。細長い形状、たとえば長方形のメタサーフェス５００ａでは、送信および／または受信コーンＣ３００ａがたとえば同様に細長い形状、たとえば楕円形または横長形状の断面を有し、その長軸がメタサーフェス５００ａの縦軸に対応する。電子制御装置５５０ａは、たとえばメタサーフェス５００ａに結合されて電子ユニット９００の電子制御装置９４０に接続される。

【0044】

第１のアンテナ３００ａは、第１の導波管７００ａを介して電子ユニット９００に接続される。第１の導波管７００ａにより、電子ユニット９００の送信機９３１から送信された電磁波を第１のアンテナ３００ａに向けて伝播し、および／または、第１のアンテナ３００ａが受信した電磁波を電子ユニット９００の受信機９３２に向けて伝播することができる。

【0045】

レーダシステム２００はまた、第２の中心軸Ｄ３００ｂを中心とする第２の送信および／または受信コーンＣ３００ｂに対応する第２の所定の方向を持つ、第２の指向性アンテナ３００ｂを含む（図２参照）。第２のアンテナ３００ｂは、第２の電磁波反射空洞４００ｂを有し、この空洞に第２のメタサーフェス５００ｂが配置されている。電子制御装置５５０ｂは、たとえばメタサーフェス５００ｂに結合され、電子ユニット９００の電子制御装置９４０に接続される。第２のアンテナ３００ｂの構成要素は、第１のアンテナ３００ａの構成要素と同種のものにすることができる。２個のアンテナ３００ａと３００ｂを同じにできるので、生産を規格化し、それによってコスト削減が可能である。

【0046】

しかし、第２のアンテナ３００ｂは、第１のアンテナ３００ａとは異なる寸法にしてもよい。さらに、特に方位角の方向における第１のアンテナ３００ａと第２のアンテナ３００ｂの配向は、第１および第２の所定の方向を異なるものにすることができるように違っていてもよい。

【0047】

第２のアンテナ３００ｂは、第２の導波管７００ｂを介して電子ユニット９００に接続される。第２の導波管７００ｂによって、電子ユニット９００の送信機９３１から送信された電磁波を第２のアンテナ３００ｂに向けて伝播し、および／または、第２のアンテナ３００ｂが受信した電磁波を電子ユニット９００の受信機９３２に向けて伝播することができる。

【0048】

図２に示したように、アンテナ３００ａと３００ｂは、メタサーフェス５００ａ、５００ｂの形状に対応する細長い形状を有することができ、アンテナに結合される送信および／または受信コーンＣ３００ａ、Ｃ３００ｂは、その長軸がアンテナ３００ａ、３００ｂの縦軸に対応し、メタサーフェス５００ａ、５００ｂの大きい方の寸法に比例する横長形状の断面をたとえば有する。送信角度および／または受信角度はたとえば８０°～１１０°であり、特に、横長形状の長軸に沿って約９０°（中心軸Ｄ３００ａ、Ｄ３００ｂに対して±４５°）で、横長形状の短軸に沿って約２０°（中心軸Ｄ３００ａ、Ｄ３００ｂに対して±１０°）である。

【0049】

第１のアンテナ３００ａが送信アンテナで第２のアンテナ３００ｂが受信アンテナの場合、第１の中心軸Ｄ３００ａと第２の中心軸Ｄ３００ｂとの間の角度差（方向Ｄ３００ａとＤ３００ｂにより画定される平面で測定したもの）は、好ましくは約３０°に等しいものとし、これにより損失を制限してレーダの検知範囲を最大化する。

【0050】

特に図３の上面図に投影図として示したように、自動車両等の自動車１、特にフロントバンパまたはラジエーターグリル等のフロント車体部品１００に設置する場合、第１の中心軸Ｄ３００ａの方位角α１と第２の中心軸Ｄ３００ｂの方位角α２との角度差Δαは、検知を最適化するように好ましくは３０°以下であり、たとえば３０°に等しい。

【0051】

必要な到達域がそれほど大きくない側面検知の場合、第１の中心軸Ｄ３００ａと第２の中心軸Ｄ３００ｂとの方位角の差Δαが３０°より大きく、特に４０°のものを使用可能である。

【0052】

自動車の場合にはたとえば橋または歩道の検知といった関与的でない検知を制限するために、図４の投影図で示したように、第１または第２の中心軸Ｄ３００ａ、Ｄ３００ｂの仰角βは１０°未満（水平方向に対して±５°）であり、好ましくは５°未満（水平方向に対して±２．５°）である。

【0053】

さらに、同じく関与的でない検知を制限するために、特に図５の正面投影図で示したように、水平方向とアンテナＹ１またはＹ２の長手方向（アンテナに結合される送信または受信コーンの断面の長軸に対応する）の間のトリム角ｙ１またはｙ２が３０°未満であり、特に５°未満である。アンテナ３００ａ、３００ｂのトリム角は、検知範囲を最大にするようにほぼ等しくなるように選択される。２個のアンテナ３００ａ、３００ｂのトリム角の差は、たとえば３０°未満であり、特に５°未満となる。

【0054】

アンテナ３００ａ、３００ｂは、電磁波の妨害反射を制限するように、好ましくは車体部品１００の均質な領域すなわち成分が均質で厚みが一定の領域の背面に置かれる。こうした理由から、２個の車体部品１００の間にまたがってアンテナを置くことは、できれば回避する。

【0055】

第１のアンテナ３００ａは、電磁波の送信専用に使用される送信アンテナとすることができ、第２のアンテナ３００ｂは、電磁波の受信専用に使用される受信アンテナとすることができる。この場合、送信と受信を連続させることが可能であり、これによって連続的な検知が得られる。そのとき、受信アンテナ３００ｂは、送信アンテナ３００ａから送信されて送信アンテナ３００ａの送信コーンＣ３００ａに位置する障害物により受信アンテナ３００ｂの受信コーンＣ３００ｂに向けて反射された電磁波を検知するように構成される。

【0056】

この場合、第１のアンテナ３００ａの長手方向Ｙ１と第２のアンテナ３００ｂの長手方向Ｙ２との間のトリム角の差は好ましくは３０°未満であり、特に１０°未満であって、たとえば０°であり、これによって送信と受信との間の損失を制限し、検知範囲を最大化する。

【0057】

アンテナ３００ａ、３００ｂ、特にメタサーフェス５００ａ、５００ｂは、潜在的な妨害反射を制限するために、同様に車体部品１００の内面付近に配置される。

【0058】

異なる配向を有する同一のレーダシステム２００の第１のアンテナ３００ａと第２のアンテナ３００ｂとを使用することによって、単一アンテナの使用に比べて同様に検知範囲を広げることができる。

【0059】

さらに、レーダシステム２００の構成によって、車体部品１００における損失あるいは反射リスクを制限するように、車体部品１００の内面のできるだけ近くにアンテナ３００ａ、３００ｂを配置することができ、その一方で、電子ユニット９００は、車体部品１００に対する衝撃から電子ユニットを保護するために、車体部品１００からさらに後方に配置することができる。しかしながら、導波管７００ａ、７００ｂにおける電磁波の伝播時の損失あるいは減衰を制限するように、電子ユニット９００とアンテナ３００ａ、３００ｂとの距離を、たとえば５００ｍｍ未満に制限することが可能である。

【0060】

図６～８に示した特定の実施形態によれば、レーダシステム２００は、自動車１のフロントバンパ１００の片側に配置された１個の送信アンテナ３００ａと２個の受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’とを含んでいる。アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’は、たとえばバンパ１００の外皮の背後に固定される。電子ユニット９００は、衝撃時に保護されるように、たとえばバンパ１００からさらに後方に配置される。送信アンテナ３００ａと第１の受信アンテナ３００ｂは、たとえばバンパ１００の正面部分、すなわち、車両１の移動方向Ｘに対してほぼ垂直に配向されて車両１のヘッドライトの間にあるバンパ部分に位置し、その一方で、第２の受信アンテナ３００ｂ’は、バンパ１００の側面部分、ここでは左部分に配置され、その配向が正面部分とは異なっており、たとえば、図７、図８の実施例で車両１のヘッドライトにより画定される領域をサイド側に超えている。バンパの側面部分は、車両１の進行方向Ｘとたとえば４５°未満の角度をなしている。

【0061】

送信アンテナ３００ａは、横方向すなわちＹ軸方向に２個の受信アンテナ３００ｂと３００ｂ’との間に配置される。そのため、アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’は、車体部品１００の異なる領域に配置され、各領域が車幅すなわちＹ軸に沿って互いにオフセットされており、送信アンテナ３００ａは、受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’に結合される領域に対して中央の領域に配置されるので、これによって、レーダシステム２００のために大きな検知フィールドが得られる。図８に示したように、第１の受信アンテナ３００ｂの受信コーンの中心軸Ｄ３００ｂは、方位角で車両の進行方向Ｘにほぼ対応する方向に配向され、車両１の前にある障害物５０の正面検知を実現することができるように、方位角とＸ方向との角度差はたとえば５°未満であって、特に０°に等しい。

【0062】

中心軸Ｄ３００ｂの仰角は水平方向とほぼ一致し、中心軸Ｄ３００ｂと水平方向（ＸＹ面）との角度差は特に５°未満である。送信アンテナ３００ａは、第１の受信アンテナ３００ｂとほぼ同じ配向を有することができ、あるいは第２の受信アンテナ３００ｂ’の側に方位角を角度的にオフセットすることができる。送信アンテナ３００ａの送信コーンの中心軸Ｄ３００ａと第１の受信アンテナ３００ｂの受信コーンの中心軸Ｄ３００ｂとの間の方位角の角度差Δα１は、車両１の正面方向Ｘにおける検知範囲を最適化するように、たとえば３０°未満であり、たとえば２０°である。送信アンテナ３００ａの送信コーンＣ３００ａの中心軸Ｄ３００ａの仰角は、水平方向とほぼ一体化され、中心軸Ｄ３００ａの仰角は特に５°未満であり、たとえば０°に等しい。第２の受信アンテナ３００ｂ’は、検知フィールドを広げて車両１の側にある障害物５０を検知可能にするために第１の受信アンテナ３００ｂとは方位角の配向が異なる。第２の受信アンテナ３００ｂ’の受信コーンの中心軸Ｄ３００ｂ’と送信アンテナ３００ａの中心軸Ｄ３００ａとの間の方位角の差Δα２は、たとえば３０°より大きく、たとえば約４０°であり、これによってレーダシステム２００の検知フィールドが広がる。第２の受信アンテナ３００ｂ’の受信コーンの中心軸Ｄ３００ｂ’の仰角は、水平方向とほぼ一致し、中心軸Ｄ３００ｂ’と水平方向との角度は特に５°未満であり、たとえば０°に等しい。

【0063】

バンパ１００におけるアンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’の高度位置に関して、アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’は、好ましくは、バンパビームとそのアブソーバの最も高い地点を通る水平面の上か、あるいは、バンパビームとそのアブソーバの最も低い地点を通る水平面の下に配置される。

【0064】

図６の実施例では、第１の受信アンテナ３００ｂが、送信アンテナ３００ａと第２の受信アンテナ３００ｂ’（双方のアンテナの長さは同じでもよい）とを上回る長さを有している。アンテナの長さがより長ければ、より大きい寸法のメタサーフェスに対応し、より大きな開口部が得られるので、したがって空間分解能が改善され、たとえば１００ｍの長い距離にある２個の異なる要素を識別することができる。そのため、より大きい寸法の第１の受信アンテナ３００ｂは、車両１の進行方向Ｘに対応する正面方向における空間分解能を高めることができる。第２の受信アンテナ３００ｂ’の受信コーンは、第１の受信アンテナ３００ｂの受信コーンとの重なり領域を含むことができる。このような重なりによって、特に受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’のいずれかの誤動作を検知可能になる。さらに、このような重なりによって、送信アンテナ３００ａと２個の受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’とを含むレーダシステム２００全体によりカバーされる検知フィールド内で移動する障害物を追跡することができる。

【0065】

したがって、動作時に、送信アンテナ３００ａはその送信コーンで電磁波を送信する。この電磁波は、図８に示したように、他の車両あるいは歩行者または市街地の固定要素などの障害物５０により反射されて、車両１の前にある障害物に対しては第１の受信アンテナ３００ｂの受信コーンに向けて、車両１の左側にある障害物に対しては第２の受信アンテナ３００ｂ’の受信コーンに向けて送り返される。

【0066】

他方で、アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’は、送信アンテナ３００ａが電磁波を受信可能になるように、またその逆に受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’が電磁波を送信するように再構成することができる。そのため、たとえば送信アンテナ３００ａの誤動作の場合、第１の受信アンテナ３００ｂを送信アンテナとして再構成し、第２の受信アンテナ３００ｂ’との組み合わせにより検知機能を保持できるようにすることが可能である。しかし、そうした場合、検知は劣化し、検知範囲および／または検知フィールドは、たとえば初期の構成に比べて狭まる。

【0067】

レーダシステム２００は、同様に、たとえば車両１の右側の検知を可能にするように、より多数の受信アンテナを含むことができる。レーダシステム２００は、また、複数の送信アンテナを含むことができる。図７と図８の事例では、レーダシステム２００が、フロントバンパ１００の左側にある第１の送信アンテナ３００ａと、フロントバンパ１００の右側にある第２の送信アンテナ３００ｃと、送信アンテナ３００ａの両側にある２個の受信アンテナ３００ｂ、３００ｂ’と、アンテナ３００ｃの両側にある２個のアンテナ３００ｄ、３００ｄ’との６個のアンテナを含み、アンテナ３００ｃ、３００ｄ、３００ｄ’は、たとえば車両１の中心面ＸＺに対してアンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’と対称に位置する。このようなレーダシステム２００によって、フロントバンパ１００の周囲にたとえば１８０°、さらには２００°の検知フィールドを持つことができる。さらに、各アンテナに共通の電子ユニット９００を使用することで、各アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’、３００ｃ、３００ｄ、３００ｄ’の検知フィールド内で移動する物体または人の追跡を実現できる。共通電子ユニット９００の使用によって、同様に、検知における待ち時間（ｌａｔｅｎｃｅｓ）を最大限制限することができる。

【0068】

さらに、レーダシステム２００は、また、複数の電子ユニット９００を含むことができ、アンテナ３００ａ、３００ｂを様々な電子ユニット９００に接続可能である。記載された実施形態では、１個の電子ユニット９００が単一の送信機９３１と単一の受信機９３２を含んでいる。

【0069】

本発明は、また、上記のようなレーダシステム２００を含む車体部品１００に関する。車体部品１００は、プラスチック材料からなる後部壁を含み、この壁に１つまたは複数のアンテナが置かれて固定される。好ましくは、プラスチック材料からなる壁は、電磁波の伝送を妨害しないように均質である。均質とは、ここでは、同一アンテナの前に存在する壁に対して、厚さがほぼ一定であり、同じ材料または複数の同じ材料層が用いられ、壁が中空でない（空気流入グリッドのような透かしがない）ことを意味する。同じ理由で、アンテナ３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’、３００ｃ、３００ｄ、３００ｄ’は、様々な車体部品１００の間にまたがってではなく、好ましくは単一の車体部品１００の背後に置かれる。同様に好ましくは、アンテナの正面にあるプラスチック材料の壁の曲率が小さくされ、曲率半径は、平面でありうるアンテナと湾曲した車体部品との間に生じる可能性のあるスペースを制限するように、たとえば５００ｍｍより大きい。車体部品１００は複数のプラスチックコンポーネントから構成可能であり、車体部品１００の各コンポーネントにアンテナを配分することができる。たとえばフロントバンパの場合、中央ガードの背後に１個のアンテナを置き、フェンダ側にあるバンパクリップの背後に別のアンテナを置くことができる。電子ユニット９００はまた、車体部品１００に固定可能であるが、しかし、必ずしもプラスチック材料の壁に当接させる必要はない。

【0070】

車体部品１００は、フロントバンパとすることができるが、リヤバンパ、フェンダ、サイドドア、リヤハッチ、センターピラー、フロントピラー、リヤピラー、フェンダガード、フロントルーフフレーム、リヤルーフフレーム、あるいは、レーダシステム２００から送信される電磁波を伝播可能にするプラスチック材料の壁を含む他のあらゆる車体部品１００であってもよい。

【0071】

本発明は、また、上記のような車体部品１００を含む自動車１、特に自動車両に関する。自動車１は、この車両１全体の周囲にある障害物を検知可能にするように、様々なレーダシステム１を含む様々な車体部品１００を含むことができる。

【0072】

車体部品１００は、フロントバンパ、リヤバンパ、フェンダ、サイドドア、リヤハッチ、センターピラー、フロントピラー、リヤピラー、フェンダガード、フロントルーフフレーム、リヤルーフフレーム、あるいは、レーダシステム２００から送信される電磁波を伝播可能にするプラスチック材料の壁を含む他のあらゆる車体部品１００の中から選択可能である。

【0073】

車両１は、また、この車両１全体の周囲にある障害物を検知可能にするために、アンテナ３００ａ、３００ｂが車両１の様々な車体部品１００に配分された様々なレーダシステム１を含むことができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 車両
５０ 障害物
１００ 車体部品
２００ レーダシステム
３００ａ、３００ｂ、３００ｂ’ 指向性アンテナ
４００ａ、４００ｂ 反射空洞
５００ａ、５００ｂ メタサーフェス
５５０ａ、５５０ｂ 結合されるメタサーフェスの電子制御装置
７００ａ、７００ｂ 導波管
９００ 電子ユニット
９３１ 第１の送信機
９３２ 第１の受信機
９４０ 電子制御装置
Ｃ３００ａ、Ｃ３００ｂ 結合される指向性アンテナの送信および／または受信コーン
Ｄ３００ａ、Ｄ３００ｂ、Ｄ３００ｂ’ 結合される指向性アンテナの送信および／または受信中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】