(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも移動体の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置を提供する。【解決手段】移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナ１１と、前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナ１２と、前記反射波を受信する第２受信アンテナ１３と、送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部３０と、前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部４０と、前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部４１と、を有する移動体検出装置。【選択図】図３
2020041878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナと、
前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナと、
前記反射波を受信する第２受信アンテナと、
送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部と、
前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部と、
前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部と、
を有する移動体検出装置。
【請求項２】
前記第１受信部は、マルチプレクサと、第１同期検波部とを含み、
前記第２受信部は、第２同期検波部を含み、
前記マルチプレクサは、前記アレーアンテナと前記第１同期検波部との間に接続されており、前記複数の第１受信アンテナのうちの１つを選択的に前記第１同期検波部に接続する請求項１に記載の移動体検出装置。
【請求項３】
前記第１同期検波部は、前記送信部から入力される参照信号を用いて前記反射波の受信信号を直交復調することにより、同相成分と直交位相成分とからなる前記第１信号を生成し、
前記第２同期検波部は、前記送信部から入力される参照信号を用いて前記反射波の受信信号を直交復調することにより、同相成分と直交位相成分とからなる前記第２信号を生成する請求項２に記載の移動体検出装置。
【請求項４】
前記第１信号に基づいて前記移動体の方向情報を推定する方向情報推定部と、
前記第２信号に基づいて前記移動体の回転情報を推定する回転情報推定部と、
をさらに有する請求項１ないし３いずれか１項に記載の移動体検出装置。
【請求項５】
前記第１信号又は前記第２信号に基づいて前記移動体の速度情報を推定する速度情報推定部をさらに有する請求項４に記載の移動体検出装置。
【請求項６】
前記方向情報推定部により推定された前記方向情報と、前記速度情報推定部により推定された前記速度情報とに基づいて、前記移動体の軌道を推定する軌道推定部をさらに有する請求項５に記載の移動体検出装置。
【請求項７】
前記第２受信部は、前記第１受信部より高感度である請求項１ないし６いずれか１項に記載の移動体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出対象の移動体に向けてマイクロ波等の電波を放射し、移動体から受信する反射波の周波数変化等に基づいて移動体の速度に関する情報（以下、速度情報という）を取得する装置が知られている。当該装置は、ドップラーセンサと呼ばれている。
【０００３】
また、複数の受信アンテナを配列したアレーアンテナで移動体からの反射波を受信し、受信信号にビームフォーマ法などに基づく処理を適用することにより、移動体の方向に関する情報（以下、方向情報という）を取得することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、受信信号に含まれる変調成分に基づいて、ゴルフボール等の移動体の回転に関する情報（以下、回転情報という）を取得することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、移動体がボールのように球体である場合には、形状の不均一性が小さいことから、回転に起因する変調成分が小さいので、回転情報の取得は容易でない。このため、例えば、金属テープ等でボールにマーキングをすることにより、変調成分の拡大が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１４１４３号公報
【特許文献２】特表２０１６−５０８７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
移動体の回転情報の取得には、１つの受信アンテナを用いればよいが、方向情報と回転情報とを共に取得可能とする移動体検出装置では、アレーアンテナによる受信信号を用いて両者を取得することが考えられる。
【０００８】
このようにアレーアンテナを用いて方向情報と回転情報とを取得する場合には、上述のように移動体の回転に起因する変調成分が小さいので、アレーアンテナの各受信アンテナに対する受信チャネルを高感度化する必要がある。
【０００９】
しかし、回転情報の取得のために全ての受信チャネルを高感度化すると、製造コストや消費電力の増大を招いてしまう。
【００１０】
本発明は、少なくとも移動体の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出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】
【００１１】
開示の技術は、移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナと、前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナと、前記反射波を受信する第２受信アンテナと、送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部と、前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部と、前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部と、を有する移動体検出装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少なくとも移動体の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】移動体検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】移動体検出装置を基準とした移動体の位置を定義する図である。
【図３】フロントエンド回路の構成を例示する回路図である。
【図４】信号処理部の構成を例示するブロック図である。
【図５】回転している移動体の移動体検出装置に対する座標を示す図である。
【図６】第１受信部を高感度化する構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１５】
［概略構成］
本発明の一実施形態に係る移動体検出装置の構成について説明する。本実施形態の移動体検出装置は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式で対象物としての移動体の運動に関する情報を検出するレーダ装置である。
【００１６】
図１は、移動体検出装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、移動体検出装置１０を基準とした移動体２０の位置を定義する図である。
【００１７】
図１に示すように、移動体検出装置１０は、送信アンテナ１１と、複数の第１受信アンテナ１２ａを有するアレーアンテナ１２と、第２受信アンテナ１３と、フロントエンド回路１４と、信号処理部１５と、制御部１６と、操作部１７と、通信部１８とを含む。
【００１８】
移動体２０は、例えば、野球、ゴルフ、テニス等に用いられるほぼ球状のボールである。移動体２０は、ある初期位置から打ち出された物体であり、並進運動と回転運動とを行いながら空気中を移動する。ここで、並進運動とは、移動体２０の重心が移動する方向への運動である。回転運動とは、移動体２０の重心回りの運動、いわゆるスピン運動である。
【００１９】
送信アンテナ１１は、送信波２１を発生し、空間中を移動する移動体２０に向けて放射する。送信波２１は、例えば、一定の周波数を有する正弦連続波であり、例えばマイクロ波である。
【００２０】
移動体２０は、送信波２１を受けて反射する。この反射波２２には、ドップラー効果によって、移動体２０の運動（並進運動及び回転運動）に応じた周波数変調（ドップラーシフト）が生じる。また、反射波２２には、移動体２０の形状及び運動に起因してレーダ反射断面積が変化することによる振幅変調が生じる。
【００２１】
アレーアンテナ１２は、複数の第１受信アンテナ１２ａが配列されたものである。アレーアンテナ１２は、送信アンテナ１１の近傍に配置されていることが好ましい。アレーアンテナ１２は、移動体２０からの反射波２２を受信する。アレーアンテナ１２による受信信号は、移動体２０の方向に関する情報（方向情報）を取得するために用いられる。ここで、移動体２０の方向とは、移動体検出装置１０への反射波２２の到来方向であり、具体的には、図２に示すように、移動体検出装置１０の位置を基準とした移動体２０の方位角θ及び仰角δで表される。
【００２２】
アレーアンテナ１２は、方位角θ及び仰角δを推定するために、複数の第１受信アンテナ１２ａが少なくとも２方向に配列されたものである。複数の第１受信アンテナ１２ａは、例えば十字状やＬ字状に配列されている。なお、複数の第１受信アンテナ１２ａの配列パターンは、二次元正方格子状等であってもよい。
【００２３】
また、アレーアンテナ１２による受信信号は、移動体２０の速度に関する情報（速度情報）の取得に用いられる。ここで、推定される移動体２０の速度は、反射波２２の受信方向に沿った速度であり、具体的には、図２に示すように、移動体検出装置１０と移動体２０とを結ぶ直線方向への速度Ｖｒａｄである。速度Ｖｒａｄは、移動体２０の並進運動方向への真の速度Ｖとは異なる。
【００２４】
第２受信アンテナ１３は、移動体２０からの反射波２２を受信する。第２受信アンテナ１３による受信信号は、移動体２０の回転に関する情報（回転情報）を取得するために用いられる。
【００２５】
フロントエンド回路１４は、送信アンテナ１１に供給する送信信号の生成や、アレーアンテナ１２及び第２受信アンテナ１３により受信される受信信号からの検波を行う。
【００２６】
信号処理部１５は、フロントエンド回路１４により生成された検波信号に基づき、移動体２０の運動情報（方向情報、速度情報、回転情報等）の推定に関する信号処理を行う。信号処理部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等により構成されている。
【００２７】
制御部１６は、操作部１７からの操作信号等に基づき、フロントエンド回路１４及び信号処理部１５の動作を制御する。通信部１８は、有線又は無線で図示しない表示装置等に接続され、制御部１６の制御に基づいて、信号処理部１５により得られた移動体２０の情報を送信する。
【００２８】
［フロントエンド回路の構成］
次に、フロントエンド回路１４の構成について説明する。
【００２９】
図３は、フロントエンド回路１４の構成を例示する回路図である。図３に示すように、フロントエンド回路１４は、送信部３０と、第１受信部４０と、第２受信部４１とを有する。第１受信部４０は、マルチプレクサ４２と、第１同期検波部５０とを含む。第２受信部４１は、第２同期検波部６０を含む。
【００３０】
送信部３０は、発信器３１と、周波数逓倍器３２と、アンプ３３と、可変ゲインアンプ３４と、パワーアンプ３５とを有する。また、送信部３０は、送信信号の一部を第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに分配する構成として、第１分配器３６と、第２分配器３７と、アンプ３８，３９とを有する。
【００３１】
発信器３１は、一定の周波数を有する正弦連続波からなる送信信号を発生して出力する。周波数逓倍器３２は、発信器３１から出力された送信信号の周波数を、例えば２倍の高周波に変換して出力する。周波数逓倍器３２から出力された送信信号は、アンプ３３を介して第１分配器３６に入力される。
【００３２】
第１分配器３６は、入力された送信信号を、可変ゲインアンプ３４と第２分配器３７とに分配する。第２分配器３７は、第１分配器３６から供給された送信信号を、第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに分配する。第２分配器３７により分配された送信信号は、それぞれアンプ３８，３９を介して第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに供給される。
【００３３】
可変ゲインアンプ３４は、第１分配器３６から供給された送信信号を、前述の制御部１６により設定される増幅率に応じて増幅し、パワーアンプ３５に入力する。パワーアンプ３５は、可変ゲインアンプ３４から入力された送信信号を増幅して、送信アンテナ１１に供給する。送信アンテナ１１は、供給された送信信号に応じて送信波２１を放射する。
【００３４】
第１受信部４０に含まれるマルチプレクサ４２は、入力側がアレーアンテナ１２、出力側が第１同期検波部５０となるように、アレーアンテナ１２と第１同期検波部５０との間に接続されている。
【００３５】
マルチプレクサ４２は、複数のスイッチ４３を有しており、制御部１６の制御に基づき、複数のスイッチ４３のうちのいずれか１つがオンとされる。すなわち、マルチプレクサ４２は、アレーアンテナ１２に含まれる複数の第１受信アンテナ１２ａのうちいずれか１つを選択的に第１同期検波部５０に接続する。複数の第１受信アンテナ１２ａは、制御部１６により、順次時分割的に選択される。例えば、第１受信アンテナ１２ａの選択は、送信波２１の周波数に同期して制御される。
【００３６】
このように、本実施形態では、複数の第１受信アンテナ１２ａに対して設けられた受信チャネルは１つのみである。
【００３７】
第１同期検波部５０は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）５１と、移相器５２と、ミキサ５３ａ，５３ｂと、ＩＦ（Intermediate Frequency）アンプ５４ａ，５４ｂと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５５ａ，５５ｂと、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）５６ａ，５６ｂとを有する。
【００３８】
ローノイズアンプ５１は、マルチプレクサ４２により選択された第１受信アンテナ１２ａが受信した反射波２２の受信信号を増幅し、ミキサ５３ａ，５３ｂに入力する。移相器５２は、送信部３０から供給される送信信号（正弦波）と、送信信号の位相を９０度シフトさせた信号（余弦波）とを出力し、それぞれ参照信号としてミキサ５３ａ，５３ｂに入力する。例えば、ミキサ５３ａには第１参照信号（正弦波）が入力され、ミキサ５３ｂには第２参照信号（余弦波）が入力される。
【００３９】
ミキサ５３ａは、ローノイズアンプ５１から入力される受信信号に第１参照信号を乗じてＩＦアンプ５４ａへ出力する。ミキサ５３ｂは、ローノイズアンプ５１から入力される受信信号に第２参照信号を乗じてＩＦアンプ５４ｂへ出力する。
【００４０】
ＩＦアンプ５４ａ，５４ｂは、それぞれミキサ５３ａ，５３ｂから受信した信号を増幅してローパスフィルタ５５ａ，５５ｂに入力する。
【００４１】
ローパスフィルタ５５ａ，５５ｂは、それぞれＩＦアンプ５４ａ，５４ｂにより増幅された信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
【００４２】
Ａ／Ｄコンバータ５６ａ，５６ｂは、それぞれローパスフィルタ５５ａ，５５ｂを通過した信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリング処理することにより、信号をデジタル化して出力する。
【００４３】
Ａ／Ｄコンバータ５６ａから出力される出力信号ＲＤＩは、直交復調（直交検波）法における同相（In-phase）成分である。Ａ／Ｄコンバータ５６ｂから出力される出力信号ＲＤＱは、直交位相（Quadrature）成分である。
【００４４】
第２受信部４１に含まれる第２同期検波部６０は、ローノイズアンプ６１と、移相器６２と、ミキサ６３ａ，６３ｂと、ＩＦアンプ６４ａ，６４ｂと、ローパスフィルタ６５ａ，６５ｂと、Ａ／Ｄコンバータ６６ａ，６６ｂとを有する。
【００４５】
第２同期検波部６０の構成は、ローノイズアンプ６１が第２受信アンテナ１３に接続されていること以外は、第１同期検波部５０と同様の構成であるので、詳しい説明は省略する。
【００４６】
ローノイズアンプ６１は、第２受信アンテナ１３が受信した反射波２２の受信信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ６６ａから出力される出力信号ＲＳＩは、同相成分である。Ａ／Ｄコンバータ６６ｂから出力される出力信号ＲＳＱは、直交位相成分である。
【００４７】
［信号処理部の構成］
次に、信号処理部１５の構成について説明する。
【００４８】
図４は、信号処理部１５の構成を例示するブロック図である。図４に示すように、第１復調処理部７０と、第２復調処理部７１と、速度情報推定部７２と、方向情報推定部７３と、回転情報推定部７４と、軌道推定部７５とを有する。各部は、例えば、ＣＰＵが、メモリから読み出した所定のプログラムに基づいて処理を行うことにより実現される。
【００４９】
第１復調処理部７０には、第１同期検波部５０から第１信号（出力信号ＲＤＩ，ＲＤＱ）が入力される。第１復調処理部７０は、出力信号ＲＤＩ，ＲＤＱに基づき位相及び振幅を算出することにより復調信号ＤＭ１を生成する。この復調信号ＤＭ１は、送信波２１が移動体２０により反射されることにより生じる変調信号（ドップラー信号）である。
【００５０】
第２復調処理部７１には、第２同期検波部６０から第２信号（出力信号ＲＳＩ，ＲＳＱ）が入力される。第２復調処理部７１は、第１復調処理部７０と同様の構成であり、出力信号ＲＳＩ，ＲＳＱに基づき位相及び振幅を算出することにより復調信号ＤＭ２を生成する。この復調信号ＤＭ２は、復調信号ＤＭ１と同様に、ドップラー信号である。
【００５１】
第１復調処理部７０により生成された復調信号ＤＭ１は、速度情報推定部７２と方向情報推定部７３とに入力される。第２復調処理部７１により生成された復調信号ＤＭ２は、回転情報推定部７４に入力される。
【００５２】
速度情報推定部７２は、復調信号ＤＭ１から得られる周波数変調（ドップラーシフト）の情報に基づいて、移動体２０の速度情報として速度Ｖｒａｄを推定する。速度情報推定部７２は、推定した速度Ｖｒａｄの値を軌道推定部７５に入力する。
【００５３】
方向情報推定部７３は、周知のビームフォーマ法を用い、第１復調処理部７０から入力される複数の復調信号ＤＭ１に基づいて移動体２０の方向を推定する。具体的には、方向情報推定部７３は、複数の復調信号ＤＭ１から位相情報を取得し、信号間の位相差から等位相面を求めることにより方向情報として方位角θ及び仰角δを推定する。方向情報推定部７３は、推定した方位角θ及び仰角δの値を軌道推定部７５に入力する。
【００５４】
なお、本実施形態では、複数の第１受信アンテナ１２ａを時分割的に選択しているので、方向情報推定部７３が用いる複数の復調信号ＤＭ１には、取得時間にずれがある。しかし、この選択時間間隔に対して移動体２０の移動量は十分に小さいので、等位相面の算出への影響は無視できる。
【００５５】
回転情報推定部７４は、第２復調処理部７１から順次入力される復調信号ＤＭ２に基づき、変調信号の振幅（強度）の時間変化を求め、この時間変化から移動体２０の回転情報として回転数（スピンレート）を推定する。
【００５６】
軌道推定部７５は、速度情報推定部７２により推定された速度情報（速度Ｖｒａｄ）と、方向情報推定部７３により推定された方向情報（方位角θ及び仰角δ）とを用いて、移動体２０の軌道を推定する。
【００５７】
［回転情報の推定方法］
次に、移動体２０の回転情報の推定方法について説明する。
【００５８】
図５は、回転している移動体２０の移動体検出装置１０に対する座標を示す図である。図５に示す座標系では、原点を移動体２０の中心とし、移動体検出装置１０と原点とを結ぶ軸をα軸としている。また、α軸に直交する１つの軸をβ軸としている。
【００５９】
移動体２０は、半径がｒの球体であり、β軸の周りに角速度ωで回転しているとする。また、送信波２１の波長をλとする。この場合、移動体検出装置１０が、移動体２０上の近接点Ａにおける反射により受信する受信信号αＡ（ｔ）と、点Ｂにおける反射により受信する受信信号αＢ（ｔ）との関係は、下式（１）で表される。
【００６０】
【数１】
2020041878.tif 000003
ここで、ｔは時間を表す。αｍｏｄＢ（ｔ）は、送信波２１が点Ｂで反射されることによる変調成分である。この変調信号αｍｏｄＢ（ｔ）は、移動体２０の回転運動に起因するものであり、下式（２）で表される。
【００６１】
【数２】
2020041878.tif 000004
ここで、ｄ（ｔ）は、移動体２０上の近接点Ａからの受信信号に対する点Ｂからの受信信号の相対的な振幅である。
【００６２】
このように、移動体２０の回転運動は、近接点Ａからの受信信号αＡ（ｔ）に変調を与える。この変調信号αｍｏｄＢ（ｔ）は、回転周期Ｔ＝２π／ωで変化する。
【００６３】
振幅ｄ（ｔ）も、回転周期Ｔで時間に変化する成分を有する。振幅ｄ（ｔ）は、移動体２０の形状の不均一性に相関を有する。これは、移動体２０の回転に伴う反射波２２の受信強度の変化と、レーダ反射断面積の変化とが強い相関関係を有するためである。レーダ反射断面積は、移動体２０の形状に依存する。移動体２０の形状が球状に近く表面の変化が小さいほど、レーダ反射断面積の変化が小さく、振幅ｄ（ｔ）の変化が小さくなる。
【００６４】
したがって、回転情報推定部７４は、復調信号ＤＭ２の変化を周波数解析し、回転周期Ｔの逆数を求めることにより、回転数（スピンレート）を推定することができる。
【００６５】
なお、送信波２１が移動体２０により反射されることにより生じる変調信号（ドップラー信号）に含まれる変調成分は、移動体２０の並進運動による成分に比べて、回転運動による成分が小さい。このため、移動体２０の回転情報を精度よく推定するためには、移動体２０の表面上に凹凸形状等の不均一性が存在し、回転運動に伴うレーダ反射断面積の変化量が大きいことが好ましい。
【００６６】
例えば、ゴルフボールは、表面に多数のディンプルを有する。しかし、ゴルフボールのディンプルは、小さく、かつ均等に配置されているので、回転運動によりドップラー信号に与える変調量は小さい。例えば、ゴルフボールのレーダ反射断面積は、並進運動に起因する成分が−２３ｄＢｓｍであるのに対して、回転運動に起因する成分が−５５ｄＢｓｍと低い。
【００６７】
このため、移動体２０の回転情報の取得に用いる第２受信アンテナ１３に対する第２受信部４１を、移動体２０の方向情報の取得に用いるアレーアンテナ１２に対する第１受信部４０よりも高感度とすることが好ましい。第１受信部４０は、ローノイズアンプ５１を含んでいるが、マルチプレクサ４２により損失が生じるので、第２受信部４１よりも低感度である。したがって、本実施形態では、第２受信部４１は、第１受信部４０よりも高感度である。
【００６８】
仮に、第１受信部４０を高感度化するためには、図６に示すように、アレーアンテナ１２とマルチプレクサ４２との間に複数のローノイズアンプ８０を設ける必要があり、製造コストや消費電力の増大を招いてしまう。
【００６９】
なお、第２受信部４１を第１受信部４０よりも高感度化する手段としては、ローノイズアンプを設けること以外に、第２受信アンテナ１３のアンテナゲインを上げる等の高感度化手段を用いることも可能である。
【００７０】
［軌道の推定方法］
次に、移動体２０の軌道の推定方法について説明する。
【００７１】
図２に示すＸＹＺ座標系を用い、初期時間ｔ０における移動体２０の位置を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、真の速度を（ｖｘ０，ｖｙ０，ｚｚ０）、加速度を（ａｘ０，ａｙ０，ａｚ０）と仮定する。この場合、ある時間ｔにおける移動体２０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び真の速度（ｖｘ，ｖｙ，ｚｚ）は、それぞれ下式（３）及び下式（４）の運動方程式で表される。
【００７２】
【数３】
2020041878.tif 000005
【００７３】
【数４】
2020041878.tif 000006
そして、ある時間ｔにおける移動体検出装置１０を基準とした移動体２０の速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δは、それぞれ下式（５）〜（７）で表される。
【００７４】
【数５】
2020041878.tif 000007
【００７５】
【数６】
2020041878.tif 000008
【００７６】
【数７】
2020041878.tif 000009
したがって、軌道推定部７５は、速度情報推定部７２及び方向情報推定部７３から順次入力される速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値と、式（３）〜（７）とに基づいて移動体２０の軌道を推定することができる。
【００７７】
具体的には、まず、軌道推定部７５は、速度情報推定部７２及び方向情報推定部７３から順次入力される速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値を、初期時間ｔ０から所定時間ｔｎまで記憶する。
【００７８】
次に、軌道推定部７５は、記憶した複数セットの速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値と、式（５）〜（６）により算出される値との差が最小となるように初期位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、初期速度（ｖｘ０，ｖｙ０，ｚｚ０）、及び初期加速度（ａｘ０，ａｙ０，ａｚ０）を選択する。
【００７９】
そして、軌道推定部７５は、選択した値を用い、式（３）に基づいて各時間（ｔ０〜ｔｎ）における位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することで、移動体２０の軌道を推定する。
【００８０】
なお、式（４）に基づいて各時間における真の速度（ｖｘ，ｖｙ，ｚｚ）を推定することも可能である。
【００８１】
［効果］
上記実施形態では、移動体２０の方向情報を取得するためのアレーアンテナ１２及び第１受信部４０とは別に、移動体２０の回転情報を取得するための第２受信アンテナ１３及び第２受信部４１が設けられているので、回転情報を精度よく推定するために受信チャネルのみを高感度化することができる。これにより、少なくとも移動体２０の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置１０を提供することができる。
【００８２】
［変形例］
次に、上記実施形態の種々の変形例について説明する。
【００８３】
上記実施形態では、速度情報推定部７２は、第１復調処理部７０からの復調信号ＤＭ１に基づいて移動体２０の速度情報を推定しているが、第２復調処理部７１からの復調信号ＤＭ２に基づいて移動体２０の速度情報を推定してもよい。したがって、本発明に係る移動体検出装置は、移動体の回転情報を精度よく推定するために受信チャネルが、少なくとも移動体の方向情報を取得するための受信チャネルと別に構成されていればよい。
【００８４】
上記実施形態では、アレーアンテナ１２に対して１つの第１受信部４０が設けられているが、複数の第１受信部４０が設けられていてもよい。
【００８５】
上記実施形態では、送信波２１を正弦波としているが、波形はこれに限られず、三角波等としてもよい。
【００８６】
上記実施形態では、第１復調処理部７０及び第２復調処理部７１を、信号処理部１５内に設けているが、フロントエンド回路１４内に設けてもよい。また、軌道推定部７５についても信号処理部１５内に限られず、通信部１８を介して接続される外部装置等に設けてもよい。また、通信部１８に接続されるスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の電子機器に、移動体２０の情報を表示するように構成してもよい。さらに、当該電子機器から移動体検出装置１０を操作することを可能としてもよい。
【００８７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  移動体検出装置
１１  送信アンテナ
１２  アレーアンテナ
１２ａ  第１受信アンテナ
１３  第２受信アンテナ
１４  フロントエンド回路
１５  信号処理部
２０  移動体
２１  送信波
２２  反射波
３０  送信部
４０  第１受信部
４１  第２受信部
４２  マルチプレクサ
４３  スイッチ
５０  第１同期検波部
５１  ローノイズアンプ
６０  第２同期検波部
６１  ローノイズアンプ
７２  速度情報推定部
７３  方向情報推定部
７４  回転情報推定部
７５  軌道推定部
８０  ローノイズアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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