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公開番号
2025007325
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-17
出願番号
2023108632
出願日
2023-06-30
発明の名称
レーダ装置
出願人
株式会社デンソー
,
トヨタ自動車株式会社
,
株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人
弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類
G01S
13/46 20060101AFI20250109BHJP(測定;試験)
要約
【課題】物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することが可能なレーダ装置を提供する。
【解決手段】レーダ装置1は、複数の第1アンテナ素子Txを含む送信アンテナ群3と、複数の第2アンテナ素子Rxを含む受信アンテナ群4と、制御部6と、を備える。制御部6は、1つの第1アンテナ素子Txと複数の第2アンテナ素子Rxを用いた物標に対応する信号の検出結果と複数の第1アンテナ素子Txと複数の第2アンテナ素子Rxを用いた物標に対応する信号の検出結果に基づいて信号が実像か偽像かを識別する。制御部6は、各信号検出部61、62で検出された物標に対応する信号のピーク位置が所定範囲内にあり、且つ、物標に対応する信号のピークレベルの差が所定閾値以下である場合に実像と識別する。また、制御部6は、前記ピーク位置が所定範囲外、または、前記ピークレベルの差が所定閾値を超える場合に虚像と識別する。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
電波により物標を検出するレーダ装置であって、
実在する複数の第1アンテナ素子(Tx)を含む送信アンテナ群(3)と、
実在する複数の第2アンテナ素子(Rx)を含む受信アンテナ群(4)と、
前記送信アンテナ群および前記受信アンテナ群のうち、一方のアンテナ群に含まれる1つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子を用いて電波を送受信した際に受信される電波に基づいて前記物標に対応する信号を検出する第1信号検出部(61)と、
前記一方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子との間で電波を送受信した際に受信される電波に基づいて、前記物標に対応する信号を検出する第2信号検出部(62)と、
前記第1信号検出部での前記物標に対応する信号の検出結果および前記第2信号検出部での前記物標に対応する信号の検出結果を比較し、比較結果に基づいて前記物標に対応する信号が、実像か偽像かを識別する識別部(63)と、を備え、
前記識別部は、前記第1信号検出部および前記第2信号検出部それぞれで検出された前記物標に対応する信号のピーク位置が所定範囲内にあり、且つ、前記物標に対応する信号のピークレベルの差が所定閾値以下である場合に実像と識別し、前記ピーク位置が前記所定範囲外、または、前記ピークレベルの差が前記所定閾値を超える場合に虚像と識別する、レーダ装置。
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【請求項2】
前記所定範囲は、前記物標に対応する信号の電力スペクトルのシミュレーション結果に基づいて、実像となる信号の前記ピーク位置の変動幅を基準に設定され、
前記所定閾値は、前記シミュレーション結果に基づいて、実像となる信号の前記ピークレベルの変動幅を基準に設定される、請求項1に記載のレーダ装置。
【請求項3】
前記識別部は、前記第1信号検出部および前記第2信号検出部の一方で検出された信号のうち、前記ピークレベルが所定の選定閾値を超えるものを判定対象として選定し、前記判定対象となる信号を含む判定対象範囲において、前記第1信号検出部および前記第2信号検出部それぞれで検出された信号を複数回比較して前記判定対象となる信号が実像か偽像かを識別する、請求項1に記載のレーダ装置。
【請求項4】
複数の前記第1アンテナ素子および複数の前記第2アンテナ素子は、前記一方のアンテナ群に含まれる1つのアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子によって構成される第1アレイアンテナのアンテナ開口長が、前記一方のアンテナ群に含まれる2つのアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子を含んで構成されるMIMO用の第2アレイアンテナのアンテナ開口長の半分より大きくなるように配置されている、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のレーダ装置。
【請求項5】
前記第2アレイアンテナは、前記第2アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の一部が不等な間隔となる不等間隔アレイとなっており、
前記第2信号検出部は、前記第2アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の並び方向に交差する方向から到来する電波によって生じる複数のアンテナ素子の間の位相差に対応する差分信号を利用して、前記第2アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、他に比べて間隔が大きくなるアンテナ素子間に位置付ける仮想アンテナ素子の信号を補間する拡張処理を実行し、前記拡張処理によって得られる拡張アレイアンテナを用いて前記物標に対応する信号を検出する、請求項4に記載のレーダ装置。
【請求項6】
前記第2信号検出部は、前記拡張処理において前記拡張アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対応する信号が複数得られる場合には複数の信号を平均化する、請求項5に記載のレーダ装置。
【請求項7】
前記第2信号検出部は、前記拡張処理において前記拡張アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対応する信号について窓関数処理による重み付けを行う、請求項5に記載のレーダ装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、物標を検出するレーダ装置に関する。
続きを表示(約 4,000 文字)
【背景技術】
【0002】
この種のレーダ装置において、アンテナで受信された電波に基づいて検出された物標に対応する信号が実像か虚像かを識別する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、1つのアンテナから送信されて複数のアンテナで受信された電波に基づく物標の検出結果と複数のアンテナから送信されて複数のアンテナで受信された電波に基づく物標の検出結果を比較し、実像か虚像かを識別するものが開示されている。以下では、複数のアンテナから送信された電波を複数のアンテナで受信する構成を“MIMO”と呼んだり、1つのアンテナから送信された電波を複数のアンテナで受信する構成を“SIMO”と呼んだりすることがある。なお、MIMOは、Multi Input Multi Outputの略称である。SIMOは、Single Input Multi Outputの略称である。MISOは、Multi Input Single Outputの略称である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018-136232号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、電波の往路と復路とが一致しない場合に、MIMOで検出される信号のピーク位置がずれることを考慮し、MIMOおよびSIMOそれぞれで検出される信号のピーク位置に基づいて物標に対応する信号が実像か偽像かを識別する。具体的には、MIMOおよびSIMOそれぞれで検出される信号のピーク位置が異なる場合に信号が偽像であると判定し、MIMOおよびSIMOそれぞれで検出される信号のピーク位置が一致している場合に信号が実像であると判定するようになっている。
【0005】
しかしながら、電波の往路と復路とが一致する場合であっても、アンテナ構成の違いによってMIMOおよびSIMOそれぞれで検出される信号のピーク位置がずれることがある。つまり、特許文献1に示されたアンテナの配置構成では、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することができない場合がある。このことは、MIMOの構成での物標の検出結果と、複数のアンテナから送信された電波を1つのアンテナで受信する構成(MISO)の構成での物標の検出結果とを比較する場合も同様である。
【0006】
本開示は、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、
電波により物標を検出するレーダ装置であって、
実在する複数の第1アンテナ素子(Tx)を含む送信アンテナ群(3)と、
実在する複数の第2アンテナ素子(Rx)を含む受信アンテナ群(4)と、
送信アンテナ群および受信アンテナ群のうち、一方のアンテナ群に含まれる1つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子を用いて電波を送受信した際に受信される電波に基づいて物標に対応する信号を検出する第1信号検出部(61)と、
一方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる2つ以上のアンテナ素子との間で電波を送受信した際に受信される電波に基づいて、物標に対応する信号を検出する第2信号検出部(62)と、
第1信号検出部での物標に対応する信号の検出結果および第2信号検出部での物標に対応する信号の検出結果を比較し、比較結果に基づいて物標に対応する信号が、実像か偽像かを識別する識別部(63)と、を備え、
識別部は、第1信号検出部および第2信号検出部それぞれで検出された物標に対応する信号のピーク位置が所定範囲内にあり、且つ、物標に対応する信号のピークレベルの差が所定閾値以下である場合に実像と識別し、ピーク位置が所定範囲外、または、ピークレベルの差が所定閾値を超える場合に虚像と識別する。
【0008】
これによれば、電波の往路と復路とが一致する場合にアンテナ構成の違いによってMIMOおよびSIMOそれぞれで検出される信号のピーク位置がずれたとしても、当該信号を実像として判定することが可能となる。このため、前述の従来技術に比べて、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することができる。
【0009】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
第1実施形態に係るレーダ装置の概略構成図である。
第1実施形態に係るレーダ装置における実在する複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナ群を示す模式図である。
第1実施形態に係るレーダ装置における実在する複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナ群を示す模式図である。
第1実施形態に係るレーダ装置におけるMIMO用の第2アレイアンテナを説明するための説明図である。
レーダ装置の制御部が実行する物標検出処理の流れを示すフローチャートである。
レーダ装置におけるアンテナ素子の配置態様の一例を示す模式図である。
SIMOにおける物標に対応する信号の電力スペクトルを説明するための説明図である。
MIMOにおける物標に対応する信号の電力スペクトルを説明するための説明図である。
図6のアンテナ構成で1つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが一致する場合および電波の往路と復路とが一致しない場合を説明するための説明図である。
物標が2つある場合のSIMOにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
物標が2つあり、且つ、電波の往路と復路とが一致する場合のMIMOにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
電波の往路と復路とが一致する場合において、2つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
物標が2つあり、且つ、電波の往路と復路とが不一致となる場合のMIMOにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
電波の往路と復路とが不一致となる一例において、2つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが不一致となる他の例において、2つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが不一致となる場合において、2つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
レーダ装置の制御部が実行する信号判定処理の流れを示すフローチャートである。
第1実施形態の比較例となるアンテナ構成を説明するための説明図である。
第1実施形態の比較例となるアンテナ構成での方位の推定結果を示すスペクトル図である。
第1実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第1実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第2実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第2実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第3実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第3実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第4実施形態に係るレーダ装置における拡張アレイアンテナを説明するための説明図である。
第4実施形態に係るレーダ装置における拡張アレイアンテナの共分散行列を説明するための説明図である。
窓関数を説明するための説明図である。
拡張アレイアンテナを用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第2アレイアンテナを用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
拡張アレイアンテナを用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが一致する場合および不一致となる場合の反射波が混在している状況での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが不一致となる場合の反射のみが存在している状況での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
位相がランダムに変化して図34とは異なる位相条件となる場合であって、電波の往路と復路とが不一致となる場合の反射のみが存在している状況での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
位相がランダムに変化して図34、図35とは異なる位相条件となる場合であって、電波の往路と復路とが不一致となる場合の反射のみが存在している状況での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第5実施形態のレーダ装置の制御部が実行する信号判定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)
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