雷达装置及其控制方法与流程

本发明涉及搭载于车辆的雷达装置及其控制方法。

背景技术：

以往，将雷达装置搭载于车辆，作为防止碰撞等的安全装置的一部分来发挥作用。作为这种雷达装置的天线，可使用通过在基板上形成发送天线用的图案(以下称为“发送天线部”)以及接收天线用的图案(以下称为“接收天线部”)而构成的、例如平面天线。

但是，在这样的天线中，很难充分地确保收发信号间的隔离度，从而产生由于从发送天线部放射出的雷达波的一部分被接收天线部直接接收引起的串扰噪声的问题。

与此相对，提出了通过在覆盖基板的天线面的天线罩上，设置抑制从发送天线部向接收天线部的串扰的分隔壁，提高雷达装置的收发信号间的隔离度(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2012-93305号公报

技术实现要素：

然而，在以往的雷达装置中，不能够抑制从发送天线部透过天线罩照射至外部的雷达波被例如像上述车辆的保险杠那样的车体的一部分反射，且该反射波作为噪声(以下称为“反射噪声”)被接收天线部接收的情况。结果，反射噪声例如被视为来自像其他车辆那样在上述车辆的外部反射雷达波的目标的反射波，由此存在引起安全装置的错误动作的可能性。

另外，例如在随着雷达装置的小型化的要求，将产生发送雷达波所需要的电波的发送电路、以及用于生成包含有经由接收天线部接收到的反射波的接收信号的接收电路配置在同一基板上的情况下，存在由于从发送电路泄漏到接收电路的电波(以下称为“收发泄漏”)，接收信号的DC(Direct Current：直流)电平增大，导致动态范围被限制的问题。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供一种能够高效地抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响的雷达装置及其控制方法。

本发明是搭载于车辆的雷达装置，具备以下单元而构成：发送天线部，其发送雷达波；发送部，其具有振荡器以及移相器；控制单元，其对移相器进行控制；接收天线部，其接收雷达波的反射波；以及接收部，其用于生成包含有经由接收天线部接收到的反射波的接收信号。

振荡器是产生发送雷达波所需要的电波的部件。移相器改变由振荡器产生的电波的相位而将电波供给至发送天线部。

控制单元以由接收部生成的接收信号中的第一泄漏成分被第二泄漏成分减去的方式，进行电波的相位控制，该第一泄漏成分表示来自在车辆的外部反射雷达波的目标以外的物体的反射波，该第二泄漏成分表示从发送部泄漏到接收部的电波。

在这样的结构中，例如，改变由振荡器产生的电波的相位，直到能够使接收信号中的第一泄漏成分(反射噪声)与第二泄漏成分(收发泄漏)相加而相互抵消为止。由此，不用分别独立地采取针对反射噪声以及收发泄漏的每个的对策，就能够同时解决双方的问题。

因此，根据本发明，能够高效地抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响。

另外，在本发明中，控制单元也可以通过进行将移相器的动作切换为开启/关闭的动作控制，分别独立地提取第一泄漏成分以及第二泄漏成分，并以使该提取出的第一泄漏成分和第二泄漏成分成为反相的方式，进行电波的相位控制。

在这样的结构中，例如，通过关闭移相器的动作先提取出第二泄漏成分(收发泄漏)，并基于该提取出的第二泄漏成分、和接下来通过开启移相器的动作将提取的第一泄漏成分以及第二泄漏成分，提取第一泄漏成分(反射噪声)。由此，能够产生成为反射噪声的反相的收发泄漏。

因此，根据本发明，由于能够进行基于已知的反射噪声的相位控制，所以减少多次改变电波的相位、直到能够使反射噪声与收发泄漏相加而相互抵消的必要性，由此能够缩短控制时间。

另外，在本发明中，雷达装置也可以为发送天线部具有多个天线元件而构成，发送部还具有分别与这些多个天线元件连接的多个移相器以及分配单元而构成。其中，分配单元将由振荡器产生的电波经由多个移相器分别分配至多个天线元件。基于这样的结构，控制单元也可以对多个移相器中的电波的相位差进行设定。

在这样的结构中，能够保持将从多个天线元件的每一个天线元件发送的雷达波的相位差固定为规定的设定值的状态，改变各相位，因此能够抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响，并且任意地改变发送天线部的指向性，结果，能够适当地调整雷达波的照射范围。

附图说明

图1是例示实施方式所涉及的雷达装置的整体结构的结构图。

图2是例示由构成图1所示的雷达装置中的控制单元的控制部执行的噪声减少处理的内容的流程图。

图3是例示在图2所示的噪声减少处理的步骤S140中执行的相位控制处理的内容的流程图。

图4的(a)是例示FFT(快速傅里叶变换)处理前的接收时间波形的图，(b)是例示FFT处理后的频谱的图。

图5的(a)是例示接收时间波形中的反射噪声的成分与收发泄漏的成分的相位差的图，(b)是例示反射噪声的成分与收发泄漏的成分的相位差是180°(反相)的状态的图。

具体实施方式

以下，跟附图一起对作为本发明的实施方式的雷达装置1进行说明。

其中，本发明不被下述实施方式以任何方式限定并解释。另外，只要是在能够解决技术问题的范围内省略了下述实施方式的一部分的实施方式也是本发明的实施方式。另外，在不脱离仅通过权利要求书所记载的语句确定的发明的本质的范围内可以想到的所有的实施方式也是本发明的实施方式。另外，虽然将在下述的实施方式的说明中使用的附图标记也适当地使用于权利要求书，但这是以容易理解各技术方案的发明的目的使用的，并没有想要对各技术方案的发明的技术范围进行限定。

＜整体结构＞

将本实施方式的雷达装置1搭载于车辆，通过收发毫米波(例如76.5GHz)频段的雷达波，求出与在车辆的外部反射雷达波的目标物(例如，前方车辆等其他车辆、路上的障碍物、路侧物等；以下称为“目标”)相关的信息(例如距离、相对速度、方位等；以下称为“目标信息”)。

如图1所示，雷达装置1具备发送天线部2、发送部3、构成控制单元的控制部4、接收天线部5、以及接收部6而构成，将各部2～6配置在同一基板7上。

发送天线部2以及接收天线部5通过分别在基板7上形成作为发送天线以及接收天线来使用的图案而构成。例如，在基板7的同一面以隔着规定的间隔的方式形成发送天线部2的图案和接收天线部5的图案的情况下，也可以具备用于在这两个图案之间设置分隔壁的天线罩(详细内容请参照专利文献1)。

发送天线部2是发送雷达波的部位，具有多个天线元件11、12而构成。这些多个天线元件11、12分别是喇叭天线等开口面天线、贴片天线等平面天线，以与相邻的天线元件的间隔成为等距离的方式平行配置。

发送部3具有振荡器10、放大器20、移相器30、以及分配装置40而构成，各部10～40被控制部4所控制。

振荡器10是产生发送雷达波所需要的电波的装置，使用自动频率控制电路，将利用速调管、行波管、磁控管、耿氏二极管等振荡出的高频信号，输出为具有适合雷达波的毫米波频段的稳定的频率的电波。

放大器20(21、22)是用于对从振荡器10输出的电波的电力进行放大的装置，根据天线元件11、12的个数而设置有多个。

移相器30(31、32)是用于改变从振荡器10输出的电波的相位的装置，根据天线元件11、12的个数而设置有多个。在本实施方式中，多个天线元件11、12的每一个天线元件各连接有一个移相器30，该移相器30使从振荡器10输出的电波的相位对于各个天线元件11、12而改变，并将被放大器20放大了电力的电波供给至发送天线部2。作为移相器30可使用利用了PIN(p-intrinsic-n)二极管的线路切换型移相器、利用了GaAsFET的反射型移相器等。

分配装置40是将由振荡器10产生的电波经由多个放大器21、22以及移相器31、32分别分配至多个天线元件11、12的装置。

接收天线部5是接收雷达波的反射波的部位，可以由一个天线元件构成，也可以具有多个天线元件而构成。

接收部6是用于生成包含有经由接收天线部5接收到的反射波的接收信号的部位。具体而言，接收部6被构成为对从接收天线部5输入的模拟信号进行放大，并进行放大后的模拟信号的取样并转换为数字信号(数字数据)。

控制部4被构成为通过对发送部3的各部10～40进行控制，并且导入被接收部6转换后的数字数据(取样值)，并执行基于该取样值的信号处理，计算目标信息。作为控制部4可使用具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存储器)等的微型计算机等。

另外，如下所述，控制部4在信号处理中进行用于抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响的噪声减少处理。

在本实施方式中，反射噪声是指从发送天线部2照射至外部的雷达波在例如像上述车辆的保险杠那样的车体的一部分、车厢内等(目标以外的物体)反射，且该反射波被接收天线部5接收，由此被接收部6取样的噪声。另外，收发泄漏是指随着振荡器10产生电波而从发送部3(未经由发送天线部2)泄漏到外部的电波(未经由接收天线部5)被接收部6取样的噪声。

＜噪声减少处理＞

接下来，根据图2对由控制部4执行的噪声减少处理进行说明。其中，在控制部4中，若CPU基于存储于ROM等存储器的程序检测出规定的触发，则执行该噪声减少处理。作为该触发，例如可以是在车辆的制造/出厂时，在雷达装置搭载于车辆的状态下通过检查员的操作来输入本处理的执行指示；也可以是检测实施信号处理前的定期的时机。另外，作为该触发，可以检测温度变化等外部环境的变化，也可以检测在信号处理中不存在目标。

开始本处理后，控制部4(详细而言是CPU；以下相同)对发送部3的振荡器10输出用于产生发送雷达波所需要的电波的指令，从而开始发送雷达波(步骤S110)。其中，以规定的发送周期来发送雷达波。该发送周期与雷达波在目标处反射并被接收为止的一整个往复时间相比，足够短。

而且，控制部4通过导入被接收部6转换后的数字数据，获取将该数字数据所表示的取样值图表化所成的接收时间波形(步骤S120)。其中，接收时间波形是将横轴设为时间，将纵轴设为电压(取样值)的交流波形，距离接收天线部5的距离越短，成为周期越长的波形，距离接收天线部5的距离越长，成为周期越短的波形(参照图4(a))。

接下来，控制部4判定在步骤S120中获取到的接收时间波形的DC电平是否是规定的阈值以上(步骤S130)，在判定为是阈值以上的情况下(S130；是)，实施对分别与天线元件11、12连接的移相器31、32的相位进行变更的相位控制处理(步骤S140)，并返回到步骤S110。阈值是作为在接收时间波形中不能忽略由反射噪声以及收发泄漏中的至少一方产生的影响的电平而预先设定的DC电平。

另一方面，控制部4在判定为在步骤S120中获取的接收时间波形的DC电平小于阈值的情况下(步骤S130；否)，开始进行信号处理(FFT处理)(步骤S150)，并通过进行从基于FFT处理(快速傅里叶变换)得到的表示接收强度的频谱中检测极大点的峰值搜索(步骤S160)，能够计算以车辆为基点的目标的距离(参照图4(b))。

＜相位控制处理＞

接下来，根据图3，对在上述步骤S140中由控制部4执行的相位控制处理进行说明。在本实施方式中，在不存在目标的环境(例如车辆的制造/出厂时、不存在前方车辆等的行驶环境)下实施本处理。

开始本处理后，控制部4将移相器31、32的动作从开启切换为关闭(步骤S210)，由此切断从移相器31、32向天线元件11、12的电波的供给。由此，作为在之前的步骤S120中获取的接收时间波形，提取从发送部3泄漏到接收部6的收发泄漏的成分(相当于第二泄漏成分)(步骤S220)。

接下来，控制部4将移相器31、32的动作从关闭切换为开启(步骤S230)，由此重新开始进行从移相器31、32向天线元件11、12的电波的供给。由此，在之前的步骤S110中周期性地发送的雷达波被目标以外的物体(车体的一部分等)反射，作为在之前的步骤S120中获取的接收时间波形，该反射波被接收天线部5接收，由此检测被接收部6取样的反射噪声的成分(相当于第一泄漏成分)与之前的收发泄漏的成分(相当于第二泄漏成分)混合而成的波形。之后，通过从该检测波形中除去在步骤S220中提取出的收发泄漏的成分，提取反射噪声的成分(步骤S240)。

之后，控制部4以接收时间波形中的、在步骤S220中提取出的收发泄漏的成分与在步骤S240中提取出的反射噪声的成分的相位差(参照图5(a))成为180°的方式(即，以两个成分的相位相互成为反相的方式)，控制移相器30的相位(步骤S250)。在本实施方式中，控制部4像这样以收发泄漏的成分与反射噪声的成分成为反相(参照图5(b))的方式，控制移相器30的相位，从而对分别与天线元件11、12连接的移相器31、32的相位差进行设定。

＜效果＞

如以上说明的那样，雷达装置1具备发送天线部2、具有振荡器10及移相器30的发送部3、控制部4、接收天线部5、以及接收部6。在该结构中，控制部4在噪声减少处理中，以由接收部6生成的接收信号(接收时间波形)中的、表示来自在车辆的外部反射雷达波的目标以外的物体的反射波的反射噪声的成分被表示从发送部3泄漏到接收部6的电波的收发泄漏的成分减去的方式，控制移相器30的相位。

由此，改变由振荡器10产生的电波的相位，直到能够使接收时间波形中的、反射噪声的成分与收发泄漏的成分相加而相互抵消为止。由此，不用分别独立地采取针对反射噪声以及收发泄漏的每个的对策，就能够同时解决双方的问题。

因此，根据雷达装置1，能够高效地抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响。

另外，在雷达装置1中，控制部4在相位控制处理中，进行将移相器30的动作切换为开启/关闭的动作控制。由此，分别独立地提取反射噪声的成分以及收发泄漏的成分，并以该提取出的反射噪声的成分与收发泄漏的成分成为反相的方式，改变移相器30的相位。

因此，能够进行基于已知的反射噪声的相位控制。因此，能够大幅度地缩短多次改变移相器30的相位直到能够使反射噪声的成分与收发泄漏的成分相加而相互抵消为止的、所谓的试错的控制时间。

另外，在雷达装置1中，发送天线部2具有多个天线元件11、12而构成，发送部3还具有分别与这些多个天线元件11、12连接的多个移相器31、32、以及分配装置40。在该结构中，控制部4在相位控制处理中，对多个移相器31、32的电波的相位差(进而是从天线元件11、12发送的雷达波的相位差)进行设定。

因此，能够保持将分别从多个天线元件11、12发送的雷达波的相位差固定为规定的设定值的状态，改变多个移相器31、32的各个相位。因此，能够抑制由反射噪声以及收发泄漏产生的影响并且任意地改变发送天线部2的指向性。结果，能够适当地调整雷达波的照射范围。

＜其它实施方式＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，以各种方式来实施。

例如，在上述实施方式的相位控制处理中，分别独立地提取反射噪声的成分以及收发泄漏的成分，并以该提取出的反射噪声的成分与收发泄漏的成分成为反相的方式，改变移相器30的相位，但并不限于此。例如，在噪声减少处理的步骤S130中，可以任意地改变移相器30的相位，直到接收时间波形的DC电平小于阈值为止。

另外，在上述实施方式的雷达装置1中，发送天线部2具有多个天线元件11、12而构成，但并不限于此，例如发送天线部2也可以由一个天线元件构成。该情况下，放大器20以及移相器30的个数是一个即可，且不需要分配装置40。

另外，在上述实施方式的噪声减少处理中，判定有无由反射噪声以及收发泄漏中的至少一方产生的影响时，是基于FFT处理前的接收时间波形来进行的，但并不限于此，例如也可以基于FFT处理后的频谱来进行。

此外，在雷达装置1由公知的FMCW方式构成的情况下，可被构成为分配装置40将来自振荡器10的输出对发送用信号和本地信号进行电力分配，发送天线部2作为雷达波放射与发送用信号相应的电波，接收部6向从接收天线部5输入的雷达波信号中混合本地信号而生成差拍信号(接收信号)。

附图标记的说明

1…雷达装置；2…发送天线部；3…发送部；4…控制部(控制单元)；5…接收天线部；6…接收部；7…基板；10…振荡器；11、12…天线元件；20(21、22)…放大器；30(31、32)…移相器；40…分配装置。