JP6487208B2 - レーダ装置、及びカバー部材 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置、及びレーダ装置に用いられるカバー部材に関する。

探査波を送受信した結果に基づいて、その探査波を反射した物標を検出するレーダ装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたレーダ装置においては、探査波の送受信面を覆うように、探査波の送受信面と対向配置されるカバー部材が設けられている。

さらに、特許文献１に記載されたカバー部材は、互いに平行な面を有した平板状の部材であり、探査波の送受信面に対して規定された角度（３度）の傾きを有するように配置されている。

特開２００９−１０３４５６号公報

一般的にカバー部材は、探査波を透過する材料にて形成されているが、探査波の一部は反射される。すなわち、カバー部材においては、探査波の送受信面と対向する第１の面と、その第１の面とは反対側の面である第２の面との両方にて探査波が反射される。

そして、特許文献１に記載されたカバー部材は、第１の面と第２の面とが平行に形成されているため、第１の面での反射波と、第２の面での反射波とは同一の方向へと向かう。同一の方向へと向かう反射波（以下、反射ノイズと称す）は、干渉によって強め合う可能性がある。その強められた反射ノイズが、送受信面へと向かったり、送受信面にて更に反射されたりすると、レーダ装置自身から送信された探査波と更に干渉する可能性があり、レーダ装置における物標の検出精度が低下するという課題が生じる。

つまり、従来の技術では、反射ノイズによる干渉の影響が大きくなりやすいという課題があった。
そこで、本発明は、レーダ装置において、反射ノイズによる干渉の影響を低減することを目的とする。

本発明の一側面は、送信手段（１２）と、受信手段（１４）と、物標検出手段（１０，１６，１８）と、カバー部材（２０，５０）とを備えたレーダ装置（１，３）に関する。
送信手段は、探査波を送信する。受信手段は、到来波を受信する。物標検出手段は、送信手段で探査波を送信し、受信手段で到来波を受信した結果に基づいて、到来波の発生源となる物標を検出する。

カバー部材は、送信手段及び受信手段のうちの少なくとも一方を覆うように、送信手段及び受信手段のうちの少なくとも一方と対向配置される。このカバー部材は、第１の面（２６，５６）と、第２の面（２８，５８）とを備える。

第１の面は、送信手段及び受信手段のうちの少なくとも一方と対向する面である。第２の面は、第１の面とは反対側の面であり、第１の面とは非平行な面である。
このようなカバー部材は、第１の面と第２の面とが非平行であるため、第１の面にて反射された第１反射波と、第２の面にて反射された第２反射波とが同一の方向へと向かうことを低減できる。

これにより、第１反射波と第２反射波とが強められた状態で、レーダ装置自身から送信された探査波と干渉することを低減できる。すなわち、本発明のレーダ装置によれば、反射ノイズによる干渉の影響を低減できる。

さらに言えば、本発明のレーダ装置によれば、物標の検出精度が低下することを抑制できる。
本発明の一側面は、レーダ装置に用いられるカバー部材としてなされていてもよい。

なお、「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明が適用されたレーダ装置の配置位置を示す説明図である。 第１実施形態におけるレーダ装置の概略構成を示す説明図である。 第１実施形態における送信対向面における曲率半径の一例の効果を示すグラフである。 第２実施形態におけるレーダ装置の概略構成を示す説明図である。 第２実施形態における送信対向面の傾き角を説明する説明図である。 第２実施形態における送信対向面における傾き角の一例の効果を示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第一実施形態］
〈レーダ装置〉
図１に示すように、レーダ装置１は、四輪自動車８０の前方部分（例えば、フロントグリル）に搭載されている。

レーダ装置１は、ミリ波帯の電磁波からなる探査波（レーダ波）を送信し、その探査波の反射波である到来波を受信した結果に基づいて、探査波を反射した各物標を検出する。
なお、ここで言う物標とは、到来波の発生源であり、道路上に存在する物体や、その道路の周辺に存在する建築物を含むものである。ここで言う物体には、例えば、自動車や路側物、信号機、歩行者などを含む。

レーダ装置１は、図２に示すように、四輪自動車８０に設けられたバンパ６にて前面が覆われている。このバンパ６は、レーダ装置１からの探査波が通過可能に形成されている。

レーダ装置１は、送信部１０と、送信アンテナ部１２と、受信アンテナ部１４と、受信部１６と、信号処理部１８と、カバー部材２０とを備えている。
送信部１０は、信号処理部１８からの信号に従って探査波を生成する。送信部１０によって生成される探査波は、パルス波であっても良いし、連続波であっても良い。連続波は、周波数変調されていても良い。周波数変調を実行する場合は、時間軸に沿って周波数が
漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を有するように実行しても良い。つまり、レーダ装置１は、パルスレーダとして構成されていてもよいし、ＣＷレーダとして構成されていてもよいし、ＦＭＣＷレーダとして構成されていてもよいし、その他の方式のレーダとして構成されていてもよい。

送信アンテナ部１２は、送信部１０にて生成された探査波を放射する。本実施形態における送信アンテナ部１２は、単数のアンテナ素子から構成されていてもよいし、複数のアンテナ素子から構成されていてもよい。

受信アンテナ部１４は、到来波を受信する。ここで言う「到来波」には、送信アンテナ部１２から放射されて、物標にて反射された探査波の反射波を含む。
本実施形態における受信アンテナ部１４は、単数のアンテナ素子から構成されていてもよいし、複数のアンテナ素子から構成されていてもよい。そして、本実施形態における受信アンテナ部１４は、四輪自動車８０の車高方向（即ち、垂直方向）に沿って、送信アンテナ部１２よりも上側に設置されている。

受信部１６は、受信アンテナ部１４にて受信した到来波に、物標の検出に必要となる前処理を実行する。ここでの前処理には、到来波をサンプリングすることや、到来波からノイズを除去することなどを含む。

信号処理部１８は、周知のマイクロコンピュータを少なくとも１つ備えている。この信号処理部１８では、受信部１６にて前処理を実行した到来波と、送信部１０にて生成した探査波とに基づく周知の処理により、物標を検出すると共に、少なくとも、その物標までの距離を計測する。

なお、レーダ装置１がＦＭＣＷレーダとして構成されている場合には、信号処理部１８は、受信部１６からのデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理等を実行する演算処理装置（例えば、ＤＳＰ）を少なくとも１つ備えていてもよい。
＜カバー部材＞
カバー部材２０は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４を覆う、いわゆるレドームである。このカバー部材２０は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４と対向配置される。本実施形態におけるカバー部材２０は、ミリ波帯の電磁波（即ち、探査波）を透過する材料にて形成されている。

カバー部材２０は、矩形の板状に形成されたカバー中心部２２と、カバー中心部２２の周縁から同一の方向に向けて立設された壁部２４とを備えている。
カバー中心部２２には、第１の面２６と、第２の面２８とが形成されている。第１の面２６は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４と対向する面である。第２の面２８は、第１の面２６とは反対側の面である。

第１の面２６には、送信対向面３０と、受信対向面３２とが形成されている。送信対向面３０は、送信アンテナ部１２と対向する面である。受信対向面３２は、受信アンテナ部１４と対向する面である。すなわち、四輪自動車８０の車高方向（即ち、垂直方向）に沿って上側に受信対向面３２が、下側に送信対向面３０が形成されている。

その送信対向面３０は、送信対向面３０から第２の面２８までの四輪自動車８０の全長方向（即ち、水平方向）に沿った厚みが、垂直方向に沿って上端に近いほど薄く、垂直方向に沿って下端に近いほど厚くなるように形成されている。

具体的には、送信対向面３０は、規定された曲率半径で、垂直方向に沿って湾曲した曲
面に形成されている。送信対向面３０の曲率半径は、実験やシミュレーションの結果に基づいて、カバー部材２０を通過した探査波が、送信対向面３０及び第２の面２８にて屈折されて、規定された検知範囲へと照射されるように決定すればよい。さらに、送信対向面３０の曲率半径は、カバー部材２０による探査波の反射波が、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４へと向かうことが低減するように決定すればよい。

送信対向面３０の曲率半径は、例えば、１２０［ｍｍ］〜１８０［ｍｍ］の範囲内であってもよい。この理由は、図３に示すように、本発明の発明者らがシミュレーションを行った結果、送信対向面３０の曲率半径が、１２０［ｍｍ］〜１８０［ｍｍ］の範囲内であれば、カバー部材２０を通過した探査波が検知範囲へと照射され、かつ、カバー部材２０での反射波による探査波への干渉を所望の範囲内に抑制できるとの知見が得られたためである。

さらに、受信対向面３２は、送信対向面３０に連続する面であり、送信対向面３０とは非平行な面である。その受信対向面３２は、受信対向面３２から第２の面２８までの水平方向に沿った厚みが、垂直方向に沿って上端に近いほど厚く、垂直方向に沿って下端に近いほど薄くなるように形成されている。

具体的に、受信対向面３２は、設定された曲率半径で、垂直方向に沿って湾曲した曲面に形成されている。なお、その受信対向面３２の曲率半径は、実験やシミュレーションの結果に基づいて、カバー部材２０によるレーダ装置１への探査波の反射が少なくなるように、または、物標の検知範囲外からの到来波がレーダ装置１へと向かうことが少なくなるように決定すればよい。

第２の面２８は、第１の面２６とは非平行な平面に形成されている。本実施形態における第２の面２８は、垂直方向に沿って平行な平板状に形成されている。
なお、本実施形態におけるカバー部材２０の第１の面２６及び第２の面２８は、四輪自動車８０の車幅方向に沿った断面が均一となるように形成されている。
＜第１実施形態の作用・効果＞
レーダ装置１は、送信アンテナ部１２から探査波を放射する。

この探査波は、カバー部材２０の送信対向面３０ひいては第１の面２６にて屈折され、さらに、第２の面２８にて屈折される。その第２の面２８から放射された探査波は、バンパ６を通過し、四輪自動車８０の前方の検知範囲に到達する。そして、検知範囲に存在する物標に反射された反射波は、到来波として受信アンテナ部１４にて受信される。

レーダ装置１の信号処理部１８では、この受信した到来波と、送信部１０にて生成した探査波とに基づいて、到来波の発生源となった各物標を検出すると共に、各物標までの距離を求める。なお、受信アンテナ部１４を構成するアンテナ素子が複数である場合には、信号処理部１８は、各物標が存在する方位を求めても良い。さらに、レーダ装置１がＦＭＣＷレーダとして構成されている場合には、信号処理部１８は、各物標までの距離を計測することに加えて、各物標との相対速度を求めても良い。

ところで、レーダ装置１からの探査波は、カバー部材２０の第１の面２６及び第２の面２８にて反射される。この第１の面２６及び第２の面２８にて反射された反射波は、ノイズとして、探査波と干渉するおそれがある。

しかしながら、カバー部材２０においては、第１の面２６と第２の面２８とが非平行となるように形成されている。このため、第１の面２６にて反射された第１反射ノイズと、第２の面２８にて反射された第２反射ノイズとが同一の方向へと向かうことを低減できる
。

特に、送信対向面３０は、垂直方向に沿って上端に近いほど、四輪自動車８０の全長方向（即ち、水平方向）の厚みが薄く、垂直方向に沿って下端に近いほど、水平方向の厚みが厚くなる曲面に形成されている。このため、送信対向面３０においては、垂直方向に沿って下端に近いほど、探査波の反射波を、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４とは異なる方向へと向かわせることができる。

これらのことから、第１反射ノイズと第２反射ノイズとが強められた状態で、レーダ装置１自身から送信された探査波と干渉することを低減できる。すなわち、レーダ装置１によれば、反射ノイズによる干渉の影響を低減できる。

さらに言えば、このように反射ノイズによる探査波への干渉の影響を低減することで、レーダ装置１における、物標の検出精度が低下することを抑制できる。
［第二実施形態］
第二実施形態のレーダ装置は、第一実施形態のレーダ装置１とは、主として、カバー部材の構造が異なる。このため、本実施形態においては、第一実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略し、第一実施形態とは異なるカバー部材を中心に説明する。

レーダ装置３は、図４に示すように、送信部１０と、送信アンテナ部１２と、受信アンテナ部１４と、受信部１６と、信号処理部１８と、カバー部材５０とを備えている。
＜カバー部材＞
カバー部材５０は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４を覆う、いわゆるレドームである。このカバー部材５０は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４と対向配置される。本実施形態におけるカバー部材５０は、探査波を透過する材料にて形成されている。

カバー部材５０は、矩形の板状に形成されたカバー中心部５２と、カバー中心部５２の周縁から同一の方向に向けて立設された壁部５４とを備えている。
カバー中心部５２には、第１の面５６と、第２の面５８とが形成されている。第１の面５６は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４と対向する面である。第２の面５８は、第１の面５６とは反対側の面である。

第１の面５６には、送信対向面６０と、受信対向面６２とが形成されている。送信対向面６０は、送信アンテナ部１２と対向する面である。受信対向面６２は、受信アンテナ部１４と対向する面である。すなわち、四輪自動車８０の車高方向（即ち、垂直方向）に沿って上側に受信対向面６２が、下側に送信対向面６０が形成されている。

その送信対向面６０は、送信対向面６０から第２の面５８までの四輪自動車８０の全長方向（即ち、水平方向）に沿った厚みが、垂直方向に沿って上端に近いほど薄く、垂直方向に沿って下端に近いほど厚くなるように形成されている。具体的には、送信対向面６０は、垂直方向に沿った軸に対して傾きを有した平板状に形成されている。

なお、垂直方向に沿った軸に対する送信対向面６０の傾き角θは、カバー部材５０による探査波の反射波が、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４へと向かうことが低減するように決定すればよい。さらに、送信対向面６０の傾き角θは、実験やシミュレーションの結果に基づいて、カバー部材５０を通過した探査波が、送信対向面６０及び第２の面５８にて屈折されて、検知範囲へと照射されるように決定すればよい。

具体的には、図５に示すように、水平方向に沿った軸に対する探査波の放射角θｔが検知範囲内となるように、下記（１）式に基づいて、送信対向面６０の傾き角θを求めればよい。

ただし、（１）式における符号εは、カバー部材５０の誘電率である。
送信対向面６０の傾き角θは、例えば、８度〜１２度の範囲であってもよい。この理由は、図６に示すように、本発明の発明者らが実験を行った結果、送信対向面６０の傾き角θが８度〜１２度の範囲内であれば、カバー部材５０を通過した探査波が検知範囲へと照射され、かつ、カバー部材５０での反射波による探査波への干渉を、所望の範囲内に抑制できるとの知見が得られたためである。

受信対向面６２は、送信対向面６０から連続する面であり、かつ、送信対向面６０とは非平行な平面に形成されている。
その受信対向面６２は、垂直方向に沿って上端に近いほど、水平方向の厚みが厚く、垂直方向に沿って下端に近いほど、水平方向の厚みが薄くなるように形成されている。具体的には、受信対向面６２は、垂直方向に沿った軸に対して傾きを有した平板状に形成されている。その受信対向面６２の傾き角は、実験やシミュレーションの結果に基づいて、カバー部材５０によるレーダ装置３への探査波の反射が少なくなるように、又は、物標の検知範囲外からの到来波がレーダ装置３へと向かうことが少なくなるように決定されればよい。

第２の面５８は、第１の面５６とは非平行な平面に形成されている。本実施形態における第２の面５８は、垂直方向に沿って平行な平板状に形成されている。
なお、本実施形態におけるカバー部材５０の第１の面５６及び第２の面５８は、四輪自動車８０の車幅方向に沿った断面が均一となるように形成されている。
［第二実施形態の効果］
本実施形態におけるカバー部材５０においても、第１実施形態におけるカバー部材２０と同様、第１反射ノイズと第２反射ノイズとが強められた状態で、レーダ装置１自身から送信された探査波と干渉することを低減できる。すなわち、レーダ装置３によれば、反射ノイズによる干渉の影響を低減できる。

さらに言えば、このように反射ノイズによる探査波への干渉の影響を低減することで、レーダ装置３における、物標の検出精度が低下することを抑制できる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記第１実施形態のカバー部材２０においては、送信対向面３０及び受信対向面３２の双方を曲面としていたが、本発明のカバー部材においては、送信対向面及び受信対向面は、少なくとも一方が曲面であればよい。また、上記第２実施形態のカバー部材５０においては、送信対向面６０及び受信対向面６２の双方を平面としていたが、本発明のカバー部材においては、送信対向面及び受信対向面は、少なくとも一方が平面であればよい。

すなわち、本発明のカバー部材において、送信対向面及び受信対向面は、第２の面と非平行であれば、曲面であっても平面であってもよい。
また、上記実施形態においては、レーダ装置１，３の配置場所を四輪自動車８０の前方部分としていたが、本発明におけるレーダ装置の配置場所は、これに限るものではない。すなわち、レーダ装置の配置場所は、四輪自動車８０の側面部分であっても良いし、四輪自動車８０の後方部分であっても良いし、その他の場所であっても良い。

上記第１実施形態及び第２実施形態においては、レーダ装置１，３の前面をバンパ６にて覆っていたが、本発明においては、バンパ６が省略されていてもよい。すなわち、レーダ装置１，３の前面は、バンパ６で覆われていなくともよい。

さらに言えば、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、レーダ装置１，３を四輪自動車８０に搭載していたが、本発明におけるレーダ装置の搭載対象は、四輪自動車８０に限るものではなく、二輪自動車や軽車両、船舶、航空機などの移動体であれば、どのようなものであってもよい。

なお、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、ミリ波帯の電磁波を探査波としていたが、本発明における探査波は、光波であってもよい。すなわち、本発明のレーダ装置は、レーザレーダ装置であってもよい。

また、本発明における探査波は、超音波や音波であっても良い。すなわち、本発明のレーダ装置は、いわゆるソナーであってもよい。
ところで、上記第１実施形態及び第２実施形態のカバー部材２０，５０においては、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４の双方を覆うように、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４の双方と対向配置されていたが、本発明のカバー部材２０，５０は、送信アンテナ部１２及び受信アンテナ部１４のうちの一方を覆うように構成されていてもよい。

なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。

１，３…レーダ装置 ６…バンパ １０…送信部 １２…送信アンテナ部 １４…受信アンテナ部 １６…受信部 １８…信号処理部 ２０，５０…カバー部材 ２２，５２…カバー中心部 ２４，５４…壁部 ２６，５６…第１の面 ２８，５８…第２の面 ３０，６０…送信対向面 ３２，６２…受信対向面 ８０…四輪自動車

Claims (6)

1. レーダ装置（１，３）であって、
   探査波を送信する送信手段（１２）と、
   到来波を受信する受信手段（１４）と、
   前記送信手段で探査波を送信し、前記受信手段で到来波を受信した結果に基づいて、前記到来波の発生源となる物標を検出する物標検出手段（１０，１６，１８）と、
   前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方を覆うように、前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方と対向配置されるカバー部材（２０，５０）と、
   を備え、
   前記カバー部材は、
   前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方と対向する第１の面（２６，５６）と、
   前記第１の面とは反対側の面であり、前記第１の面とは非平行な面である第２の面（２８，５８）と、
   を備え、
   前記第１の面は、
   前記送信手段と対向する送信対向面（３０，６０）と、
   前記受信手段と対向する受信対向面（３２，６２）と、
   を備え、
   前記送信対向面と前記受信対向面とは、非平行であり、
   前記送信対向面は、曲面であり、
   前記送信対向面の曲率半径は、前記カバー部材による探査波の反射波が、前記送信手段及び前記受信手段へと向かうことが低減される大きさに形成され、
   当該レーダ装置は、移動体に搭載されるものであり、
   前記送信手段は、前記移動体の垂直方向に沿って前記受信手段よりも下側に配置され、
   前記送信対向面から前記第２の面までの厚みは、前記移動体の垂直方向に沿って下側ほど厚い
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 請求項１に記載のレーダ装置であって、
   前記送信対向面の曲率半径は１２０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲内に形成されることを特徴とするレーダ装置。
3. 前記送信対向面及び前記受信対向面のうちの少なくとも一方は、
   曲面である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記送信対向面及び前記受信対向面のうちの少なくとも一方は、
   平面である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
5. 探査波を送信する送信手段（１２）と、到来波を受信する受信手段（１４）と、前記送信手段で探査波を送信し、前記受信手段で到来波を受信した結果に基づいて、前記到来波の発生源となる物標を検出する物標検出手段（１０，１６，１８）とを有し、移動体に搭載され、前記送信手段は、前記移動体の垂直方向に沿って前記受信手段よりも下側に配置されたレーダ装置（１，３）における、前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方を覆うように、前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方と対向配置されるカバー部材（２０，５０）であって、
   前記送信手段及び前記受信手段のうちの少なくとも一方と対向する第１の面（２６，５６）と、
   前記第１の面とは反対側の面であり、前記第１の面とは非平行な面である第２の面（２８，５８）と
   を備え、
   前記第１の面は、
   前記送信手段と対向する送信対向面（３０，６０）と、
   前記受信手段と対向する受信対向面（３２，６２）と
   を備え、
   前記送信対向面と前記受信対向面とは、非平行であり、
   前記送信対向面は、曲面であり、
   前記送信対向面の曲率半径は、前記カバー部材による探査波の反射波が、前記送信手段及び前記受信手段へと向かうことが低減される大きさに形成され、
   前記送信対向面から前記第２の面までの厚みは、前記移動体の垂直方向に沿って下側ほど厚い
   ことを特徴とするカバー部材。
6. 請求項５に記載のカバー部材であって、
   前記送信対向面の曲率半径は１２０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲内に形成されることを特徴とするカバー部材。