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公開番号2021120645
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210819
出願番号2020013958
出願日20200130
発明の名称レーダ装置
出願人株式会社アイシン
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類G01S 13/02 20060101AFI20210726BHJP(測定;試験)
要約【課題】事前の準備をできるだけ要することなく、未知の環境下にあっても、物標の位置を推定可能なレーダ装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係るレーダ装置は、送信用アンテナ11と、受信用アンテナ12と、電波の照射方向を指定する指定部13と、前記指定部13により指定された電波の照射方向に向けて、前記送信用アンテナから送信する電波である送信波の送信処理を実行する送信処理部14と、前記受信用アンテナ12により受信された電波の受信処理を実行する受信処理部15と、前記受信処理部15により受信処理された受信波の到来方向を推定する推定部16と、前記照射方向と前記到来方向との比較結果に基づいて、前記受信波が、複数の電波反射体による反射を伴うことなく直接到来した直接波であるか、又は複数の電波反射体による反射を伴って間接的に到来した間接波であるかを判定する判定部17とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
送信用アンテナと、
受信用アンテナと、
電波の照射方向を指定する指定部と、
前記指定部により指定された電波の照射方向に向けて、前記送信用アンテナから送信する電波である送信波の送信処理を実行する送信処理部と、
前記受信用アンテナにより受信された電波の受信処理を実行する受信処理部と、
前記受信処理部により受信処理された受信波の到来方向を推定する推定部と、
前記照射方向と前記到来方向との比較結果に基づいて、前記受信波が、複数の電波反射体による反射を伴うことなく直接到来した直接波であるか、又は複数の電波反射体による反射を伴って間接的に到来した間接波であるかを判定する判定部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記送信用アンテナと、前記受信用アンテナとが所定の設置間隔をあけて設置され、
前記電波の飛行時間を検出する飛行時間検出部をさらに備え、
前記判定部は、
前記所定の設置間隔と、前記照射方向と、前記到来方向とに基づいて算出される第1の位置、並びに前記飛行時間と、前記照射方向又は前記到来方向のいずれか一方とに基づいて算出される第2の位置に基づいて、前記受信波が前記直接波であるか、又は前記間接波であるかを判定することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
【請求項3】
前記照射方向および前記到来方向を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判定部は、
前記受信波を前記間接波であると判定した場合、前記受信波を前記間接波であると判定したときの前記照射方向及び前記到来方向を第1の照射方向及び第1の到来方向として前記記憶部から取得し、
前記第1の到来方向を第2の照射方向とする指示を前記指定部に送り、
前記第2の照射方向に向けて前記送信処理部により送信され、前記受信処理部により受信された受信波の到来方向として前記推定部により推定された第2の到来方向を前記推定部から取得し、
前記第2の到来方向と前記第1の照射方向との間に有意な差があるか否かに基づいて、前記受信波の到来方向にターゲットとなる物標の実像が存在するか否かを判定する
請求項1に記載のレーダ装置。
【請求項4】
前記照射方向および前記到来方向を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判定部は、
前記受信波を前記間接波であると判定した場合、前記受信波を前記間接波であると判定したときの前記照射方向及び前記到来方向を第1の照射方向及び第1の到来方向として前記記憶部から取得し、
前記第1の到来方向を第2の照射方向とする指示を前記指定部に送り、
前記第2の照射方向に向けて前記送信処理部により送信され、前記受信処理部により受信された受信波の到来方向として前記推定部により推定された第2の到来方向を前記推定部から取得し、
前記第2の到来方向からの受信波の受信強度と、前記第1の到来方向からの受信波の受信強度との比較に基づいて、前記受信波の到来方向にターゲットとなる物標の実像が存在するか否かを判定する
請求項1に記載のレーダ装置。
【請求項5】
前記判定部は、
前記直接波である第1の受信波と、前記間接波である第2の受信波が同時に存在する場合、
前記第1の受信波の到来方向に前記物標の実像が存在するものと判定し、前記第2の受信波の到来方向に前記物標のレーダ偽像が存在するものと判定し、
前記実像までの距離と、前記照射方向と前記第2の受信波の到来方向との角度差と、前記レーダ偽像までの距離とに基づいて、前記レーダ偽像に対応する物体の位置を推定する
請求項3又は4に記載のレーダ装置。
【請求項6】
前記レーダ装置の移動量を検出する移動量検出部をさらに備え、
前記判定部は、
前記受信波を前記間接波であると判定した場合、
前記移動量検出部により検出された前記移動量に基づいて、前記レーダ装置が移動した後の前記照射方向及び前記到来方向を算出し、前記レーダ装置が移動する前の前記照射方向及び前記到来方向と、前記レーダ装置が移動した後の前記照射方向及び前記到来方向とに基づいて、レーダ偽像に対応する物体の位置を推定する
請求項1に記載のレーダ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、レーダ装置に関する。
続きを表示(約 6,600 文字)【背景技術】
【0002】
従来、レーダ装置を用いた物体の検出精度向上等を目的として、直接波と間接波とを分離することにより、物体の位置検出において間接波の影響をできるだけ排除するための技術が種々提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
【0003】
例えば、特許文献1には、建物や壁、地面などの電波反射体の位置及び反射方向のデータベースをあらかじめ持っておき、目標物の反射波とデータベース情報から間接波の伝搬経路を算出し、目標物の検出を行う技術や、推定目標位置の時間変動を基に受信波が直接波か間接波かを判断する技術が提案されている。
【0004】
また、特許文献2には、あらかじめレーザレーダ、ミリ波レーダ、ソナー、車載カメラなどで反射面情報(周囲物体の位置や角度)を取得し、反射面情報を記憶しておく。物体を検知した時、その方向に反射面が存在するか否かで直接波か否かを判定する技術が提案されている。
【0005】
また、特許文献3には、電波暗室のような反射波が無い状況で、前もってターゲットの観測データをメモリしておき、事前取得データと実測データの相関係数を計算して、実測データとの相関係数を計算し、反射波の影響が少ないロバストなターゲット検出を行う技術が提案されている。
【0006】
また、特許文献4には、θ方向にターゲットを検出した時、(A)実測の信号振幅・信号位相と、(B)予想信号振幅・信号位相とを比較し、(A)と(B)が一致しない場合、マルチパスによって間違っている位置を検出したとして、実測したθを破棄する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2005−257515号公報
特開2016−200478号公報
特開2010−112795号公報
国際公開第2013/175558号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記従来技術には、以下のような問題点がある。
【0009】
たとえば、上記特許文献1では、建物や壁、地面など、電波反射体となる物標の位置や反射方向のデータベースをあらかじめ持っておく必要があるため、データベースに登録されていない未知のエリアや周囲物体が大きく変動する環境には対応できない。また、データベースを構成するためのメモリや登録するための人件費などがコスト増となるという問題もある。
【0010】
また、上記特許文献2では、他の手法を用いた事前の反射環境取得が必要なため、反射環境取得用のセンサやそのデータ保存メモリなどのコスト増となるという問題がある。
【0011】
また、上記特許文献3では、事前に電波暗室でデータを取得する必要があり、ターゲット数、ターゲット素材、ターゲット位置などを振っていくと実験条件も膨大になる。また、事前の実験コストやデータ保存のメモリにコストがかかる。また、実測時にも膨大なデータと相関を取る時間が掛かってしまうという問題もある。
【0012】
また、上記特許文献4では、マルチパス波が発生しているか否かの判定が出来るが、マルチパスが発生している時にどの方向にターゲットとなる物標が存在するかが不明となっているという問題がある。
【0013】
そこで、本発明の課題の一つは、事前の準備をできるだけ要することなく、未知の環境下にあっても、物標の位置を推定可能なレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の実施形態にかかるレーダ装置は、一例として、送信用アンテナと、受信用アンテナと、電波の照射方向を指定する指定部と、前記指定部により指定された電波の照射方向に向けて、前記送信用アンテナから送信する電波である送信波の送信処理を実行する送信処理部と、前記受信用アンテナにより受信された電波の受信処理を実行する受信処理部と、前記受信処理部により受信処理された受信波の到来方向を推定する推定部と、前記照射方向と前記到来方向との比較結果に基づいて、前記受信波が、複数の電波反射体による反射を伴うことなく直接到来した直接波であるか、又は複数の電波反射体による反射を伴って間接的に到来した間接波であるかを判定する判定部とを備える。
【0015】
このため、一例としては、送信する電波の照射方向と、受信する電波の到来方向を比較することにより、直接波か間接波かを判定できるので、電波反射体となる物標の位置や反射方向のデータベースをあらかじめ持っておく等、事前の準備が必要ない。また、一例として、直接波か間接波かを判定できるので、未知の環境下にあっても、直接波に基づいて物標の推定位置を導出できる。
【0016】
上記レーダ装置において、前記送信用アンテナと、前記受信用アンテナとが所定の設置間隔をあけて設置されてもよい。そして、前記電波の飛行時間を検出する検出部をさらに備えてもよい。そして、判定部は、前記所定の設置間隔と、前記照射方向と、前記到来方向とに基づいて算出される第1の物標位置、並びに前記飛行時間と、前記照射方向又は前記到来方向のいずれか一方とに基づいて算出される第2の物標位置に基づいて、前記受信波が前記直接波であるか、又は前記間接波であるかを判定してもよい。これにより、送信用アンテナと、受信用アンテナとが間隔をあけて設置されるレーダ装置においても、直接波に基づいて物標の推定位置を導出できる。
【0017】
上記レーダ装置において、前記照射方向および前記到来方向を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。そして、前記判定部は、前記受信波を前記間接波であると判定した場合、前記受信波を前記間接波であると判定したときの前記照射方向及び前記到来方向を第1の照射方向及び第1の到来方向として前記記憶部から取得し、前記第1の到来方向を第2の照射方向とする指示を前記指定部に送り、前記第2の照射方向に向けて前記送信処理部により送信され、前記受信処理部により受信された受信波の到来方向として前記推定部により推定された第2の到来方向を前記推定部から取得し、前記第2の到来方向と前記第1の照射方向との間に有意な差があるか否かに基づいて、前記受信波の到来方向にターゲットとなる物標の実像が存在するか否かを判定してもよい。このように、間接波の伝搬経路が照射方向及び到来方向を反転させても同一の経路をたどる点に着目することにより、受信波の到来方向に基づいて、受信波が、送信する電波のメインローブに対する間接波か、サイドローブに対する直接波かを判別できる。また、受信波がサイドローブに対する直接波(実像反射)である場合、サイドローブに対する直接波の到来方向に基づいて、物標の推定位置を導出できる。
【0018】
上記レーダ装置において、前記照射方向および前記到来方向を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。そして、前記判定部は、前記受信波を前記間接波であると判定した場合、前記受信波を前記間接波であると判定したときの前記照射方向及び前記到来方向を第1の照射方向及び第1の到来方向として前記記憶部から取得し、前記第1の到来方向を第2の照射方向とする指示を前記指定部に送り、前記第2の照射方向に向けて前記送信処理部により送信され、前記受信処理部により受信された受信波の到来方向として前記推定部により推定された第2の到来方向を前記推定部から取得し、前記第2の到来方向からの受信波の受信強度と、前記第1の到来方向からの受信波の受信強度との比較に基づいて、前記受信波の到来方向にターゲットとなる物標の実像が存在するか否かを判定してもよい。このように、間接波の受信強度が照射方向及び到来方向を反転させても同一となる点に着目することにより、受信波の受信強度に基づいて、受信波が、送信する電波のメインローブに対する間接波か、サイドローブに対する直接波かを判別できる。また、受信波がサイドローブに対する直接波(実像反射)である場合、サイドローブに対する直接波の到来方向に基づいて、物標の推定位置を導出できる。
【0019】
上記レーダ装置において、前記判定部は、前記直接波である第1の受信波と、前記間接波である第2の受信波が同時に存在する場合、前記第1の受信波の到来方向に前記物標の実像が存在するものと判定し、前記第2の受信波の到来方向に前記物標のレーダ偽像が存在するものと判定し、前記実像までの距離と、前記照射方向と前記第2の受信波の到来方向との角度差と、前記レーダ偽像までの距離とに基づいて、前記レーダ偽像に対応する物体の位置を推定してもよい。このように、直接波に基づいて物標の実像の位置が推定できれば、レーダ偽像に対応する物体の位置を合わせて検出できる。
【0020】
上記レーダ装置において、前記レーダ装置の移動量を検出する検出部をさらに備えてもよい。そして、前記判定部は、前記受信波を前記間接波であると判定した場合、
前記検出部により検出された前記移動量に基づいて、前記レーダ装置が移動した後の前記照射方向及び前記到来方向を算出し、前記レーダ装置が移動する前の前記照射方向及び前記到来方向と、前記レーダ装置が移動した後の前記照射方向及び前記到来方向とに基づいて、レーダ偽像に対応する物体の位置を推定してもよい。たとえば、受信波として間接波を取得することができない状況にあっても、レーダ装置の位置が移動することを条件として、レーダ偽像に対応する物体の推定位置を導出できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1は、実施形態に係るレーダ装置の概要を説明するための図である。
図2は、実施形態に係るレーダ装置の概要を説明するための図である。
図3は、実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。
図4は、実施形態に係るアンテナの配置例を示す図である。
図5は、サイドローブに対する実像反射の判別例を示す図である。
図6は、サイドローブに対する実像反射の判別例を示す図である。
図7は、サイドローブに対する実像反射の判別例を示す図である。
図8は、サイドローブに対する実像反射の判別例を示す図である。
図9は、実施形態に係る制御装置による動作例を説明するための図である。
図10は、実施形態に係る制御装置による動作例を説明するための図である。
図11は、実施形態に係る制御装置による動作例を説明するための図である。
図12は、実施形態に係るレーダ装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図13は、変形例に係るマルチパス物体の位置推定について説明するための図である。
図14は、間接波の伝搬経路とレーダ偽像との距離関係を示す図である。
図15は、変形例に係る制御装置による動作例を説明するための図である。
図16は、変形例に係る制御装置による動作例を説明するための図である。
図17は、変形例に係るレーダ装置とマルチパス物体との位置関係の一例を示す図である。
図18は、変形例に係るレーダ装置とマルチパス物体との位置関係の一例を示す図である。
図19は、変形例に係るレーダ装置の構成例を示す図である。
図20は、図18に示す状態からドアが開いた状態を示す図である。
図21は、図18に示す状態と図20に示す状態を重ね合わせて示す図である。
図22は、変形例に係るレーダ装置の構成例を示す図である。
図23は、変形例に係るレーダ偽像の位置の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下に、本願に係るレーダ装置を実施するための形態(以下、「実施形態」と呼ぶ)について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本願に係るレーダ装置が限定されるものではない。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。また、以下の実施形態では、本願に係るレーダ装置が、車両などのドアに搭載される例について説明する。
【0023】
<<1.概要>>
図1及び図2を用いて、実施形態に係るレーダ装置の概要を説明する。図1及び図2は、実施形態に係るレーダ装置の概要を説明するための図である。
【0024】
実施形態に係るレーダ装置1は、ミリ波などの比較的近距離の電波を用いて、物標の位置を検出する検出装置であり、複数の送信用アンテナ11と、複数の受信用アンテナ12とを備える。物標とは、レーダ装置1のターゲットとなり得る任意の物体のことを指し、車両や歩行者、電柱やガードレールなどの静止物等であってよい。
【0025】
レーダ装置1は、送信ビームフォーミングにより、予め指定する照射方向θ
TX
に向けて、送信用アンテナ11から電波(送信波)を送信する。例えば、図1に示す例では、レーダ装置1から照射された電波である送信波TW1は、例えば、検出ターゲットとなる物標OB101にあたって反射される。
【0026】
レーダ装置1は、受信用アンテナ12により受信された受信波の到来方向θ
RX
を推定する。そして、レーダ装置1は、送信波の照射方向θ
TX
と、受信波の到来方向θ
RX
との比較結果に基づいて、受信波が、複数の電波反射体による反射を伴うことなく直接到来した直接波であるか、又は複数の電波反射体による反射を伴って間接的に到来した間接波であるかを判定する。
【0027】
図1は、受信波が直接波である場合を例示している。すなわち、レーダ装置1は、送信波TW1の照射方向θ
TX
と、受信波RW2の到来方向θ
RX
との間に有意な差がないと判定すると、受信波が、物標OB101から直接到来した直接波であると判定する。有意な差がない場合として、送信波TW1の照射方向θ
TX
と、受信波RW2の到来方向θ
RX
との差が、電波暗室等で予め測定する直接波の電波強度の半値幅の範囲にある場合を規定できる。
【0028】
図2は、受信波が間接波である場合を例示している。すなわち、レーダ装置1は、送信波TW11の照射方向θ
TX
と、受信波RW21の到来方向θ
RX
との間に有意な差があると判定すると、受信波RW21が、複数の電波反射体(例えば、物体OB201や物体OB202)による反射を伴って間接的に到来した間接波であると判定する。
【0029】
従来、無指向性の電波を送信し、電波反射体にあたって反射されてきた受信波(受信電波)の信号を解析することにより、受信波の到来方向を推定する技術が存在するが、受信波は、受信波の伝搬経路において、複数の電波反射体による反射を伴った間接波(マルチパス波)となる場合がある。この場合、受信波の到来方向に基づいて推定される電波反射体の位置は、実際の位置とは異なるレーダ偽像に対応する位置となってしまい、電波反射体の正確な位置を検出することができない。
【0030】
受信電波が間接波である場合、送信電波の照射方向と受信電波の到来方向が異なることが想定されるが、一方、受信電波が、電波反射体から直接到来する直接波である場合、送信電波の照射方向と、受信電波の到来方向とが一致することが想定される。
(【0031】以降は省略されています)

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