車載レーダ装置

トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】	車載レーダ装置
【発明者】	【氏名】大嶺裕幸【氏名】横藤明
【要約】	【課題】前方監視車載レーダは車体の前面に搭載するが、ラジエータ前面に搭載すると空気の流れを阻止するため、エンジンの冷却に影響を与える問題があった。又、バンパーの下では地面に近くなるため、地面がレーダ特性に及ぼす影響が大きく、搭載するスペースが確保できない問題があった。【解決手段】ナンバープレートの裏面に車載レーダを装着することで、車載搭載を可能にできる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】送信信号及び受信信号を送信あるいは受信するアンテナと、上記アンテナと接続された送受信機と、上記送信信号と受信信号を処理する手段を具備することで物体を検知するレーダ装置において、自動車の前面あるいは背面のナンバープレート裏面に上記レーダ装置を取り付けたことを特徴とする車載レーダ装置。
【請求項２】誘電体材料からなるナンバープレートを用いたことを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置。
【請求項３】ナンバープレートを上記アンテナを保護するレドームとして用いたことを特徴とする請求項１～２のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項４】上記レーダ装置の送受信周波数としてミリ波帯を使用したことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項５】上記レーダ装置と、レーザを送受信する手段を具備することで物体を検知するレーザレーダ装置とを併用し、自動車の前面あるいは背面のナンバープレート裏面に上記レーダ装置及びレーザレーダ装置を取り付けたことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項６】上記レーダ装置をナンバープレート裏面のバンパー内部に挿入したことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項７】自動車の前面あるいは背面に具備された光を照射する電球と、上記電球を反射させ、ある方向に集光させる反射鏡とで構成されるライトと、電波を放射する１個あるいは複数個の放射素子と、上記放射素子から放射された電波を反射させ、ある方向にビームを形成する反射鏡で構成させるアンテナと、上記アンテナから送信あるいは受信する送信信号及び受信信号を処理する手段を具備することで物体を検知するレーダ装置であって、上記ライトの反射鏡と上記アンテナの反射鏡を共用させたことを特徴とする車載レーダ装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は自動車の前面に搭載され、車の安全走行に用いられるレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】降雨時や降雪時、霧の中での走行は視界不良のため危険である。前方車両や障害物の距離や相対速度などの情報を提供し、危険の差し迫ったときには警報を発生するシステムはドライバーに安心感を与えるものである。また、事故防止のためにも適切な警報は非常に有効である。今後の自動車技術の動向としてインテリジェント化が進み、悪天候でもドライバの視界をサポートする車載用障害物検知センサは予防安全に関する重要な技術である。車載用障害物検知センサとしては、超音波や光を用いたものがすでに実用化されている。ミリ波を用いたセンサは他の形式と比べて以下のような特徴を持つ。
（１）雨、霧、雪といった悪天候に左右されない。
（２）光に比べ、物体の形状、色の影響を受けにくい。
（３）超音波に比べ、大気の乱流の影響を受けない。
（４）ミリ波を用いるとマイクロ波を用いたセンサに比べレーダ装置で小形化できる。
このような特徴を有するため、車載用としてのミリ波を用いたレーダ装置は今後大いに普及することが予想される。
【０００３】特に衝突防止を目的とした前方監視車載レーダに関する検討が多く進められている。その運用例を図９に示す。図において１は自車線、２は中央分離帯、３は車両、４は検出する前方車両、５は車載レーダ、６は車載レーダより送信される送信波、７は受信波（反射波）である。まず、車載レーダ５を車両３に搭載し、電波を送信する。この電波は車両３の前方に車両が存在している場合は、この前方車両４で反射する。この反射した電波を車載レーダにて受信する。送信波６と受信波７を信号処理することにより、前方車両４の相対速度と距離を検出することができる。その概要を次に示す。
【０００４】通常、三角波によりＦＭ変調された送信信号が送信アンテナから送信される。受信波である反射波は、周波数軸において自車両と前方車両との相対速度に応じたドップラーシフトの影響を受け、また、時間軸においては送信信号を基準とする自車両と前方車両の距離に応じた遅延時間分の遅れを受けた信号とした受信される。受信信号はミキサで送信周波数とミキシングされ、三角波形のアップとダウンに相当するビート信号が出力される。この周波数成分より前方車両と自車両との距離と相対速度を知ることができ、衝突の防止あるいは回避する車載レーダ装置として作用する。
【０００５】車載レーダを搭載した例として、例えば、Ａ．Ｇ．Ｓｔｏｖｅ，”８０ＧＨｚｒａｄａｒｆｏｒｃａｒｓ”，ＰｈｉｌｉｐｓＲｅｓｅａｒｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ＵＫ，Ｃ３８９／０３４ＩＭｅｃｈＥ１９９２，ｐｐ．１１５－１２１がある。そのようすを図１０に示す。８は車体、９はライト、１０はバンパー、１１ａはナンバープレート、３０はラジエータである。一般的な自動車の前面部にはライト、バンパー、ラジエータ、ナンバープレート等が密に構成されている。車載レーダの縦横の寸法は１００ｍｍ×２００ｍｍ程度で厚さが１００ｍｍ程度のものが報告されている。あるいは、縦横の寸法が若干小さくなって、厚さが１５０ｍｍ程度のものも報告されている。図１０では、ラジエータ前面に車載レーダを搭載した例を示している。自動車の前面には限られたスペースしかなく、また、車種によって形状が異なるため、ラジエータ前面に搭載することが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に近年の車は空気抵抗を低減した流線形の車両形状が多い。図１０ではかなりラジエータ部の大きな車の例を示しているが、最近の多くの車では、ラジエータ部の面積はかなり小さい場合が多い。前面部に新規にレーダ装置を取り付けることはスペース的にかなり困難になりつつある。また、図１０に示したようにラジエータ前面に搭載するのは実用上難しい。ラジエータは空気を十分取り入れ冷却する必要があるのに対し、前面に搭載することでかなり空気の流れを阻止してしまう。車の機能上ラジエータ前面に取り付けることは難しい。
【０００７】また、ミリ波を用いることで小形化を図ることはできるが、まだまだ車両の前面部に車両にフィットする形で搭載するまでには至っていない。今後、さらに小形化が進むが、アンテナビーム幅の関係から小形化にも限度がある。すなわち、自車線と隣接車線との区別をするためには、ある一定以下のビーム幅にする必要がある。車線幅よりビーム幅は数度以下でなければならない。アンテナ寸法とビーム幅は反比例するため、所望のビーム幅を得るためには、それに対応したアンテナ寸法が必要になり、小形化には限界がある。
【０００８】さらに、比較的大きい車載レーダをラジエータ前面部に搭載することは美観上好ましくない。
【０００９】また、バンパーの下部に搭載することも考えられるが、バンパーの下部ではレーダ装置の位置が地面高すれすれになる。凹凸のある路面では車載レーダを損傷することになる。また、地面高すれすれでは地面での反射の影響が大きくなるため、レーダ特性に影響を及ぼすことになる。
【００１０】そこで、美観上問題がなく、自動車の機能を低下させない車載レーダを取り付ける搭載スペースを確保することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するために、第１の発明による車載レーダ装置は、車載レーダをナンバープレートの裏面に取り付けるようにしたものである。
【００１２】また、第２の発明による車載レーダ装置は、ナンバープレートを誘電体で構成するようにしたものである。
【００１３】また、第３の発明による車載レーダ装置は、ナンバープレートを車載レーダのアンテナを保護するレドームとして用いるようにしたものである。
【００１４】また、第４の発明による車載レーダ装置は、ミリ波帯レーダを用いることにしたものである。
【００１５】また、第５の発明による車載レーダ装置は、ナンバープレート裏面に車載レーダとレーザレーダを搭載し、両者を組合わせて使用するようにしたものである。
【００１６】また、第６の発明による車載レーダ装置は、ナンバープレート裏面の車載レーダをバンパーの内部に挿入し、ナンバープレートの突出を小さくしたものである。
【００１７】また、第７の発明による車載レーダ装置は、車載レーダをライトの中部に挿入し、ライトの鏡面とアンテナの鏡面を共有するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す概略構成図である。図において、５は車載レーダ、８は車体、９はライト、１０はバンパー、１１ａはナンバープレートである。ナンバープレートは車の機能としてはナンバーを表示するものである。よって、その裏面に何かを構成してもその機能が低減することはない。そこで、図では、ナンバープレートの裏面に車載レーダを搭載した例を示している。ナンバープレートの寸法は約１５０ｍｍ×３００ｍｍ程度であり、車載レーダを搭載するには十分の大きさである。また、ナンバープレートの裏面に搭載するため、美観上も問題はない。図では、平面状のアンテナを用いた例を示したが、鏡面状アンテナ、レンズアンテナ等の他の形状のアンテナでもこの発明は有効である。
【００１９】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形態２を示す概略構成図である。図において、１１ｂは誘電体のナンバープレート、１２はナンバープレートを保持するサポート、１３はアンテナ、１４は送受信機、１５は信号処理部、１６はアンテナを保護するレドーム、１７は送信アンテナあるいは受信アンテナのアンテナビームである。ナンバープレートは一般的に金属で構成される場合が多い。一部ナンバーの表示部が発光性のものがあり、金属以外のものも用いられている。車載レーダはナンバープレートの裏面に搭載されるため、金属であれば、電波は通過することができない。そこで、金属以外の誘電体をナンバープレートとして用いる。この誘電体材料及びその厚さは特に限定されたものではなく、低損失で、強度、耐環境性に優れたものであればよい。また、ナンバープレート全体を誘電体とする必要はなく、レーダ装置の前面だけとしてもよく、その面積は制限されない。
【００２０】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形態３を示す概略構成図である。図において、１０はバンパー、１１ｂは誘電体のナンバープレート、１８は金属きょう体である。実施の形態２では、アンテナ前面にアンテナ１３を保護するレドーム１６を装着することで耐環境性を向上させている。さらにその前面に誘電体からなるナンバープレート１１ｂを構成している。レドーム、ナンバープレート両者共に低損失で、強度、耐環境性の優れた誘電体材料が好ましい。そこで、このナンバープレート１１ｂをレドーム１６と共用化することで、新たなレドームが不要になる。ナンバープレートとアンテナを一体化することで、小形、薄形に構成することが可能になる。
【００２１】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形態４を示す概略構成図である。図において、１９はミリ波帯アンテナ、２０はミリ波帯送受信機、２１はミリ波帯アンテナビームである。ミリ波帯は３０ＧＨｚ以上の周波数帯である。従来の実施例でも述べたようにミリ波帯は他の周波数にはない優れた特性を有している。前方の車両を検出するためには、アンテナビーム幅を１つの車線程度にする必要がある。ビーム幅が広いと隣接車線の車両との区別がつきにくくなる。ビーム幅よりアンテナ寸法は波長が決まれば一義的に決まる。すなわち、ビーム幅を狭くするためには波長比で、アンテナ寸法を大きくしなければならない。高周波数であるミリ波を用いると、波長が小さくなるためアンテナ寸法を小さくしたままで、所望のビーム幅を得ることができる。車線幅よりビーム幅は数度以下にする必要があり、ミリ波帯では容易に実現できるが、マイクロ波帯では大型化し実用的な寸法にならない。また、ミリ波帯は伝搬損失が大きいという特徴がある。このため伝搬距離はせいぜい数１００ｍ以内である。探知距離には制限があるが、一方、干渉低減には極めて有効である。普及すれば多くの車両に車載レーダが搭載されるため、干渉対策が必要である、ミリ波を用いることで伝搬距離が小さくなるため、自ずと干渉波が低減される特徴がある。
【００２２】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形態５を示す概略構成図である。図において、５は車載レーダ、２２はレーザレーダである。レーザレーダは霧、雨などの天候に左右され、また、汚れ等にも弱い。しかし、一方で分解能に優れており、高速スキャンも可能であるため多目標の検出が容易である。ミリ波帯車載レーダに比べるとさらに小形化が可能である。そこで、レーザレーダとミリ波帯車載レーダを組合せ、ナンバープレートの裏面の搭載する。ナンバープレートの寸法に比べ、両者ともに小さいため、搭載は可能である。両者の特性を補間し合うことで、天候に左右されず、高分解能特性が得られる。これにより誤検出が低下し、信頼性が向上する。ここでは、レーザレーダとの複合の例を示したが、超音波等他のセンサとの複合も可能である。
【００２３】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形態６を示す概略構成図である。図において、１０はバンパー、１１ｂは誘電体のナンバープレート、１９はミリ波帯アンテナ、２０はミリ波帯送受信機、２１はアンテナビームである。実施の形態２ではナンバープレート裏面とバンパー表面の間に、車載レーダ５を搭載したため、最低でもバンパー表面から数センチ以上は突出していた。車載レーダをナンバープレート裏面のバンパー内部に挿入することで、突出部が少なくなる。美観上優れると共に、小形・薄形化を図ることができる。ナンバープレートとバンパーを一体化することも可能になる。さらに、衝突が生じた場合にはレーダが突出していると損傷することになるが、バンパー内部に挿入することで、軽い衝突であればレーダの損傷を防ぐことができる。
【００２４】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形態７を示す概略構成図である。ライト９の中に車載レーダを複合させた構成である。また、図８はその詳細図である断面図を示している。図において、２３は主鏡、２４は副鏡、２５はホーンアンテナ、２６は電球、２７は電波の放射の向き、２８は光の放射の向き、２９は送受信機及び信号処理部を含むレーダ部である。ライトは電球とそれを反射させる反射鏡とから構成される。この反射鏡を電波も反射させる形状とすることで、反射鏡を共有化することができる。電波の場合、鏡面の裏面から放射させるために、まず、ホーンアンテナから電波を送信し、副鏡で一度反射させた後、主鏡で反射させアンテナビームを構成する。図ではカセグレン形式の例を示した。他の形式、例えば、グレゴリアン形式あるいはニュートン形式でもよい。この副鏡の裏面に電球を取り付けることで、スペースの効率化を図ることができる。光は電球から放射された光が直接放射するものと、主鏡で反射した後放射されるものがある。そのようすを電波の放射の向きを実線、光の放射の向きを点線で示している。この図はあくまでも電波が放射する例を示したが、受信の場合は向きが逆になる。このような構成とすることで、ライトと車載レーダを共有でき、搭載スペースを確保できる。また、ここでは、ホーンアンテナを一つとし、送受信共用化を図った例を示したが、送受信のホーンアンテナを分離させてもよい。また、複数のホーンアンテナを設け、マルチビームとすることも可能である。また、ここでは、ホーンアンテナを用いた例を示したが、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナ、ダイポールアンテナ、ノッチアンテナ等他のアンテナでもこの発明は有効である。さらに、反射鏡を用いる例を示したが、レンズを用いても同様な効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】第１の発明によれば、車載レーダをナンバープレートの裏面に取り付けることで搭載スペースを確保できる効果がある。
【００２６】また、第２の発明によれば、ナンバープレートを誘電体とすることで、電波の通過をよくできる効果がある。
【００２７】また、第３の発明によれば、ナンバープレートをレドームとして用いることで、構成を簡単化できる効果がある。
【００２８】また、第４の発明によれば、ミリ波帯を使用することで小形化を図れ、さらに高利得特性が得られる効果がある。
【００２９】また、第５の発明によれば、レーザレーダを組合せて使用することで車両検出の精度、信頼性が向上する効果がある。
【００３０】また、第６の発明によれば、車載レーダをバンパーの中に搭載することで、突出部を無くし、美観上優れる効果がある。
【００３１】また、第７の発明によれば、車載レーダをライトの内部に挿入し、ライトの鏡面とアンテナの鏡面を共有することで、搭載スペースを確保できる効果がある。

【出願人】	【識別番号】０００００６０１３【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月１日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】宮田金雄（外２名）
【公開番号】	特開平１１－１６０４２６
【公開日】	平成１１年（１９９９）６月１８日
【出願番号】	特願平９－３３００３１