(57)【要約】  受信機を備える物体検知装置であって、前記受信機は、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出する速度検出部と、前記変位検出部と前記速度検出部の検出結果、または、前記変位検出部の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置検出部の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別する対象物判定部と、を備える。
2018211948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機を備える物体検知装置であって、
前記受信機は、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出する速度検出部と、
前記変位検出部の検出結果と前記速度検出部の検出結果、または、前記変位検出部の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置検出部の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別する対象物判定部と、
を備える物体検知装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、
前記１次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出する、
請求項１に記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記変位検出部は、
前記１次元スペクトルの位相が示す前記対象物の位置であって前記ＩＦ信号の周期ごとの前記対象物の距離の時間変化がある場合に前記対象物の変位を検出したと判断する、
請求項１または請求項２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記受信機は、
１次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記１次元スペクトルを算出する第１スペクトル算出部、
を備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、
前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出し、
前記変位検出部は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する、
請求項１に記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記受信機は、
２次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記２次元スペクトルを算出する第２スペクトル算出部、
を備える請求項５に記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記変位検出部は、
前記位置検出部が複数の前記対象物の位置を検出した場合、複数の前記対象物の位置それぞれに対応する前記１次元スペクトルの位相に基づいて複数の前記対象物の変位それぞれを算出する、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記変位検出部は、
前記速度検出部が検出した速度がしきい値以下である前記対象物のみの変位を算出する、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の物体検知装置。
【請求項９】
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射する照射部を有する送信機、
を備える請求項１から請求項８の何れか一項に記載の物体検知装置。
【請求項１０】
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１１】
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、請求項１０に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１２】
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１３】
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークの位置に基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、請求項１２に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１４】
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を含む、請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１５】
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を含む、請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の物体検知装置と、
制御装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、
前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する、
車載レーダシステム。
【請求項１７】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の物体検知装置と、
警報装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、
前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する、
監視レーダシステム。
【請求項１８】
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【請求項１９】
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、請求項１８に記載のプログラム。
【請求項２０】
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【請求項２１】
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、請求項２０に記載のプログラム。
【請求項２２】
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を実行させる、請求項１８から請求項２１の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項２３】
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を実行させる、請求項１８から請求項２１の何れか一項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検知装置、車載レーダシステム、監視レーダシステム、物体検知装置の物体検知方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動運転により走行する自動車が開発されている。自動運転により走行する自動車は、安全性を確保することが重要である。安全性を確保するには、衝突を回避する技術が不可欠である。近年は、特に歩行者保護の観点から、歩行者との衝突回避が注目されている。
歩行者との衝突を回避するには、歩行者を正しく検出することが求められる。
非特許文献１には、関連する技術として、車載レーダ・システムにＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Mac Fujimoto and Yusuke Takemoto,先進運転支援システム(ADAS)を実現するための76/79GHz帯ミリ波レーダ・システム・ソリューション  FTF-AUT-F0736、[online]、FREESCALE TECHNOLOGY FORUM 2014、[平成28年4月26日検索]インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nxp.com/ja/files/FTF-AUT-F0736.pdf?fsrch=1&sr=2&pageNum=1＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非特許文献１に記載されているような例えばＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する場合、非特許文献１の１３ページや１５ページに記載されているように、距離分解能は０．３メートル程度であることが一般的である。この距離分解能は、ＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式で用いるフーリエ変換の性質により、検出できる距離の値がｃ／（２ＢＷ）毎の離散値に限定されることに起因している。ｃは光速である。ＢＷはＲＦ信号の帯域幅である。ＢＷが５００ＭＨｚの場合に距離分解能は０．３メートルになる。そのため、ＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する場合、その距離分解能に比べて小さな動きは検出できない。例えば、人物が移動していたり、人物が手を振るなどの動作をしていても、検出すべき物体の動きの大きさに比べて距離分解能が粗すぎるために、その動きを検出することができない場合がある。その結果、人物は移動や動作しない単なる静止した物体として検出され、移動体としては検出されない。
そこで、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することのできる技術が求められていた。【０００５】
本発明は、上記の課題を解決することのできる物体検知装置、車載レーダシステム、監視レーダシステム、物体検知装置の物体検知方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、物体検知装置は、受信機を備える物体検知装置であって、前記受信機は、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出する速度検出部と、前記変位検出部の検出結果と前記速度検出部の検出結果、または、前記変位検出部の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置検出部の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別する対象物判定部と、を備える。【０００７】
本発明の別の態様によれば、物体検知装置の物体検知方法は、受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、を含む。【０００８】
本発明の別の態様によれば、物体検知装置の物体検知方法は、受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、を含む。【０００９】
本発明の別の態様によれば、車載レーダシステムは、上記の物体検知装置と、制御装置と、を備え、前記物体検知装置は、前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、前記制御装置は、前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する。【００１０】
本発明の別の態様によれば、監視レーダシステムは、上記の物体検知装置と、警報装置と、を備え、前記物体検知装置は、前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する。【００１１】
本発明の別の態様によれば、プログラムは、受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、周期的に前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、を実行させる。【００１２】
本発明の別の態様によれば、プログラムは、受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による物体検知装置の最小構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による受信機の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による物体検知装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による送信機の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による受信機の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による物体検知装置の処理フローを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるチャープ信号を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による物体検知装置の処理を示すイメージ図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による物体検知装置の処理フローを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による物体検知装置の処理を示すイメージ図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態におけるシミュレーション結果を示す第１の図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態におけるシミュレーション結果を示す第２の図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における実測を行うために構築したレーダの例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における実測結果を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の処理フローを示す図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態による物体検知装置による速度情報を用いた識別の例を示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例におけるＦＭＣＷ方式のチャープ信号を示す図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における動的物体、静止人物、静止物体の識別手順を示す図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における物体及びレーダの位置関係とレーダの水平ビーム幅を示す図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における無線レーダのパラメータを示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における距離と速度の２次元スペクラムの振幅を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における２次元スペクトルから速度０の部分を切り出した行スペクトルを示す図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態による物体検知装置の実測例における各距離に存在する物体の変位を示す図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態による物体検知方法の構成を示す図である。
【図２６】本発明の第５の実施形態の変形例による物体検知方法の構成を示す図である。
【図２７】本発明の第６の実施形態による物体検知方法の構成を示す図である。
【図２８】本発明の第６の実施形態の変形例による物体検知方法の構成を示す図である。
【図２９】本発明の第７の実施形態による車載レーダシステムの構成を示す図である。
【図３０】本発明の第８の実施形態による監視レーダシステムの構成を示す図である。
【図３１】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の第１の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第１の実施形態による物体検知装置は、最小構成の物体検知装置である。
【００１６】
本発明の第１の実施形態による物体検知装置１は、図１に示すように、受信機２０を備える。
【００１７】
受信機２０は、図２に示すように、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、速度検出部２０８と、対象物判定部２０９と、を備える。
【００１８】
受信部２０１は、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する。なお、ＲＦ送信信号は、周期的に周波数が掃引されている信号である。
【００１９】
ＩＦ信号生成部２０２は、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
【００２０】
位置検出部２０３は、周波数が掃引される周期毎のＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）を検出する。具体的には、例えば、位置検出部２０３は、周波数が掃引される周期毎のＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて対象物の位置を検出する。
【００２１】
変位検出部２０４は、周波数が掃引される周期毎のＩＦ信号から算出されたスペクトルの位相であって位置検出部２０３が検出した対象物の位置における１次元スペクトルの位相に基づいて対象物の変位を検出する。
【００２２】
速度検出部２０８は、連続して得られる周期的な周波数が掃引されるＩＦ信号であって、複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する。具体的には、例えば、速度検出部２０８は、複数のＩＦ信号から算出された複数の１次元スペクトルに基づいて生成された２次元スペクトルに基づいて対象物の速度を検出する。
【００２３】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４の検出結果と速度検出部２０８の検出結果、または、変位検出部２０４の検出結果と位置毎に定義された環境情報と位置検出部２０３の検出結果、を用いて対象物の種別を識別する。位置毎に定義された環境情報とは、例えば、屋上における床から外れた領域には人は存在しない、一方通行の道路を逆走する自動車は存在しないなどのその位置に特有の条件を示す情報である。ただし、その位置に特有の条件を示す情報には、その位置において何も限定しないことを示す情報を含む。位置毎に定義された環境情報は、記憶部に記録されており、必要に応じて記憶部から読み出されるものである。なお、以下の説明において、特に環境情報を記憶部から読み出すことを記載しない場合であっても、実際には、読み出されて処理されるものである。
【００２４】
このような構成にすれば、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合（すなわち、測定時間が長い場合）には、物体検知装置１は、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４とによって、対象物の位置を検出し、検出した対象物の位置における時間経過に伴う対象物の変位を検出することで、変位の傾向（変位の変化パターン、大きさ、周波数など）する対象物を移動体と判定することができる。なお、ここでの揺れとは、時間経過に伴う対象物の変位の変化のことである。また、変位のパターンの具体例として時間経過に伴って変位が正の方向（すなわち、送信機から対象物へ向かう方向）に増加する場合、物体検知装置１の対象物判定部２０９は、送信機から遠さかる方向に対象物が移動していると判断でき、対象物の移動方向がわかる。変位の大きさの具体例として手を振っている人の変位が静止している人の変位よりも大きいことが挙げられ、物体検知装置１の対象物判定部２０９は、変位の大きさの違いによってそれぞれの人物が静止しているか移動しているかを識別することができる。また、対象物判定部２０９は、歩行者（すなわち、移動している人）と手を振っている人とを識別することもできる。歩行者は、腕や足などの変位の変動が激しい。一方で、手を振っている人は、腕は動いているものの足はほとんど動かない。そのため、手を振っている人の変位の変動は、歩行者の変位の変動に比べて緩やかである。対象物判定部２０９は、このような傾向に基づいて、歩行者と手を振っている人とを識別することができる。対象物判定部２０９が行う識別は、歩行者と手を振っている人との識別に限らず、それぞれの対象物が有する変位の変動の特徴に基づいて、上述の歩行者と手を振っている人との識別の例のように行うことができる。具体的には、例えば、各対象物について実験やシミュレーションなどを行い、各対象物の変位の変動を予め記憶部に記憶する。対象物判定部２０９は、実測から得られた対象物の変位の変動と、記憶部が記憶する各対象物の変位の変動とを比較し、記憶部において誤差の範囲内で同一とみなした変位の変動の対象物を測定中の対象物であると識別する。
また、変位の周波数の具体例として、静止している人の周波数より、エンジンが掛かっているが静止している自動車の周波数の方が高くなることが挙げられる。このように、物体検知装置１の対象物判定部２０９は、自動車と人とを識別することができる。
また、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて短い場合には、物体検知装置１は、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４とによって、対象物の位置を検出し、検出した対象物の位置における対象物の変位を検出することで、対象物の揺れの有無を特定することができる。また、物体検知装置１は、速度検出部２０８により対象物の速度を特定することができる。したがって、物体検知装置１は、対象物の揺れの有無と対象物の速度とを組み合わせることにより、動的物体（すなわち移動体）、静止人物、静止物体とを識別することができる。なお、動的物体には、移動する人物及び移動する人物以外のものが含まれる。
物体検知装置１は、さらに、位置検出部２０３によって検出された対象物の位置に基づいた位置毎に定義された環境情報を用いることで、対象物の物理的な種別を特定することができる。例えば、一方通行の道路において時速５ｋｍで移動している対象物が自動車であるか人であるかがわからない場合、対象物が一方通行の道路を進行方向の逆方向に移動している場合には、対象物が自動車ではない、すなわち人であると特定することができる。
その結果、物体検知装置１は、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
以下の本発明の各実施形態において、物体検知装置１がより具体的に説明され、上述の物体検知装置１の効果がより明らかになる。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第２の実施形態による物体検知装置１は、図３に示すように、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
【００２６】
送信機１０は、図４に示すように、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。
【００２７】
照射部１０１は、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を対象物に照射する。
【００２８】
制御部１０２は、送信機１０が行う種々の処理に必要な制御を行う。
記憶部１０３は、送信機１０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
【００２９】
受信機２０は、図５に示すように、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７（第１スペクトル算出部、第２スペクトル算出部の例）と、速度検出部２０８と、対象物判定部２０９と、を備える。
【００３０】
受信部２０１は、照射部１０１が対象物に照射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する。
【００３１】
ＩＦ信号生成部２０２は、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
【００３２】
位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）Ｒ（ｔ）を検出する。
例えば、位置検出部２０３は、後述する式（１４）によって示される１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を基準時刻（ｔ＝０）における対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）Ｒ０として検出する。
【００３３】
変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相に基づいて対象物の変位を検出する。
【００３４】
制御部２０５は、受信機２０が行う種々の処理に必要な制御を行う。
記憶部２０６は、受信機２０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
【００３５】
スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換をＩＦ信号に適用してＩＦ信号の１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出する。スペクトル算出部２０７は、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。
【００３６】
速度検出部２０８は、連続して得られる周波数が掃引される周期毎の複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する。具体的に、速度検出部２０８は、スペクトル算出部２０７が周期毎のＩＦ信号に基づいて位置検出部２０３によって検出された対象物の位置Ｒ０を用いて算出した２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）のピークを検出することにより、対象物の速度を検出する。
【００３７】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４の検出結果と速度検出部２０８の検出結果、または、変位検出部２０４の検出結果と位置毎に定義された環境情報と位置検出部２０３の検出結果、を用いて対象物の種別を識別する。
【００３８】
本発明の第２の実施形態による物体検知装置の処理について説明する。
ここでは、図６に示す本発明の第２の実施形態による物体検知装置１の処理フローについて説明する。
図６に示す本発明の第２の実施形態による物体検知装置１の処理フローは、物体を検知する環境における雑音が少なく、かつ、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合の処理フローである。
物体を検知する環境における雑音が少なく、かつ、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合には、雑音が少ないため物体検知装置１が測定中に算出した変位の傾向から対象物の移動を検出することができる。そのため、この場合、実際には、スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する必要がない。したがって、速度検出部２０８は、連続して得られる周波数が掃引される周期毎の複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する必要がない。
【００３９】
照射部１０１は、周波数が掃引されたＲＦ送信信号を対象物に照射する（ステップＳ１）。
例えば、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）は、次の式（１）によって示される信号である。
【００４０】
ｕ（ｔ）＝Ｕｃｏｓ［θ（ｔ）］・・・（１）
【００４１】
ｔは時刻を示している。ＵはＲＦ送信信号ｕ（ｔ）の振幅を示している。θは位相を示している。位相θは時刻ｔの関数として示される。
【００４２】
対象物に照射されたＲＦ送信信号は、対象物で反射する。対象物で反射した信号は、物体検知装置１へ戻る。
【００４３】
受信部２０１は、対象物で反射した信号を受信する（ステップＳ２）。以下、受信部２０１が受信した信号、すなわち、対象物で反射した信号をＲＦ受信信号と呼ぶ。
例えば、ＲＦ受信信号は、次の式（２）によって示される信号である。
【００４４】
ｕ０（ｔ）＝Ｕ０ｃｏｓ［θ０（ｔ）］・・・（２）
【００４５】
Ｕ０はＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）の振幅を示している。θ０（ｔ）は位相を示している。
位相θ０（ｔ）は時刻ｔの関数として示される。
【００４６】
受信部２０１は、受信したＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）をＩＦ信号生成部２０２に送信する。
【００４７】
ＩＦ信号生成部２０２は、照射部１０１からＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を取得する。
また、ＩＦ信号生成部２０２は、受信部２０１からＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）を取得する。
ＩＦ信号生成部２０２が取得したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）は、例えば、図７に示すチャープ信号である。チャープ信号の周波数ｆ（ｔ）は、次の式（３）に示すように変化するものとする。
【００４８】
ｆ（ｔ）＝ｆｍｉｎ＋α（ｔ−ｋＴ）・・・（３）
【００４９】
時刻ｔは、（ｋＴ−Ｔ／２）＜ｔ＜（ｋＴ＋Ｔ／２）の範囲の値をとる。ｋは０，±１，±２，・・・の整数を示す。Ｔはチャープ信号の１周期を示す。ｆｍｉｎはチャープ信号の最小周波数を示す。αは周波数ｆ（ｔ）の単位時間当たりの変化率（傾き）を示す。
【００５０】
ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）の周波数ｆ（ｔ）が式（３）に示すように変化する場合、周波数ｆ（ｔ）と位相θ（ｔ）との間には、次の式（４）に示す関係が成り立つ。
【００５１】
ｆ（ｔ）＝（１／（２π））×（ｄθ（ｔ）／ｄｔ）・・・（４）
【００５２】
式（３）と式（４）とから、位相θ（ｔ）は、次の式（５）に示すように計算される。
【００５３】
θ（ｔｋ）＝２πｆｍｉｎｔｋ＋παｔｋ２・・・（５）
【００５４】
ここで、ｔｋ＝ｔ−ｋＴであり、ｔ−ｋＴをｔｋに置き換えている。
ＩＦ信号生成部２０２が取得したＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）が、例えば、図７に示すチャープ信号である場合、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）とＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）との間には、遅延時間τが生じる。
【００５５】
このとき、次の式（６）に示す位相の関係が成り立つ。
【００５６】
θ０（ｔ）＝θ（ｔ−τ）・・・（６）
【００５７】
Ｒ（ｔ）＝Ｒ０＋ｖｔであり、τ０＝２Ｒ０／ｃであるため、遅延時間τは、次の式（７）に示すように分離される。
【００５８】
τ＝２Ｒ（ｔ）／ｃ＝τ０＋２ｖｔ／ｃ・・・（７）
【００５９】
式（７）におけるτ０は、基準時刻ｔ＝０に出力したＲＦ送信信号ｕ（０）に対するＲＦ受信信号ｕ０（０）の遅延時間である。ｖは対象物が移動する速度である。ｃは光速である。
式（７）における右辺の第２項である２ｖｔ／ｃは、速度ｖで対象物が移動するときのＲＦ送信信号ｕ（ｔ）に対するＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）との間の遅延時間の変化を示している。
【００６０】
なお、遅延時間τ０と時刻ｔ＝０における対象物の位置Ｒ０との間には、次の式（８）に示す関係が成り立つ。
【００６１】
τ０＝２Ｒ０／ｃ・・・（８）
【００６２】
ＩＦ信号生成部２０２は、取得したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と取得したＲＦ受信信号ｕ０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する（ステップＳ３）。
具体的には、ＩＦ信号生成部２０２は、例えば、次の式（９）に示すＩＦ信号ｘ（ｔ）を生成する。
【００６３】
ｘ（ｔ）＝ｃｏｓ［θｗ（ｔ）］・・・（９）
【００６４】
ＩＦ信号ｘ（ｔ）の位相θｗ（ｔ）は、次の式（１０）に示す位相である。
【００６５】
θｗ（ｔ）＝θ（ｔ）−θ０（ｔ）
＝２πｆｍｉｎτ−πα（τ２−２ｔｋτ）・・・（１０）
【００６６】
式（１０）において時刻ｔｋは、（−Ｔ／２＋τ）から（Ｔ／２）までの範囲の値をとる。
【００６７】
対象物の位置（物体検知装置１から対象物までの距離）Ｒ（ｔ）が６０メートルである場合、遅延時間τ＝０．４ｕ秒である。また、時刻ｔｋの代表的な値は、チャープ周期Ｔ（１００ｕ秒程度）である。したがって、式（１０）における遅延時間τと時刻ｔｋとを比較すると、遅延時間τは時刻ｔｋに比べて充分に小さい。
そこで、式（１０）において、遅延時間τ＜＜時刻ｔｋの条件を適用すると、τ２の項を無視する近似を行うことができる。
この近似により、ＩＦ信号ｘ（ｔ）の位相θｗ（ｔ）は、次の式（１１）のように示される。
【００６８】
θｗ（ｔ）＝２π［ｆｍｉｎτ０＋ｋｆｄＴ＋（ｆｗ＋ｆｄ）ｔｋ］・・・（１１）
【００６９】
式（１１）におけるｆｄはドップラー周波数である。ｆｗは、対象物の位置Ｒ０における遅延時間τ０から生じる周波数シフトである。
ドップラー周波数ｆｄは、次の式（１２）のように表すことができる。
【００７０】
ｆｄ＝２ｖｆｍｉｎ／ｃ・・・（１２）
【００７１】
周波数シフトｆｗは、次の式（１３）のように表すことができる。
【００７２】
ｆｗ＝ατ０・・・（１３）
【００７３】
スペクトル算出部２０７は、チャープ信号の周期Ｔ分のＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して１次元のフーリエ変換を行う。スペクトル算出部２０７が算出した１次元スペクトル（複素スペクトル）Ｘｒ（ω，ｋ）は、次の式（１４）のように表すことができる。
【００７４】
【数１】
2018211948.tif 000003
【００７５】
式（１４）における積分区間の下端は、本来（−Ｔ／２）＋τであるが、周期Ｔ＞＞遅延時間τであるため、積分区間の下端を（−Ｔ／２）に近似している。
【００７６】
位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）から算出された１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ（ｔ）を検出する（ステップＳ４）。
例えば、位置検出部２０３は、式（１４）によって示される１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ（ｔ）として検出する。
【００７７】
チャープ数をＫとした場合、式（１４）によって示される１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）は、次の式（１５）のように表すことができる。
【００７８】
【数２】
2018211948.tif 000004
【００７９】
式（１５）におけるｋは０、１、２、・・・、Ｋの整数である。ａ（ｋＴ）は、初期位置Ｒ０からの変位（揺れ／振動）を表している。Ｒ（ｋＴ）は、チャープ信号の周期Ｔごとに測定される対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）を表す。
【００８０】
変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位ａ（ｋＴ）を検出する（ステップＳ５）。変位検出部２０４は、検出した対象物の変位ａ（ｋＴ）を対象物判定部２０９に出力する。
【００８１】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）と、位置毎に定義された環境情報と、位置検出部２０３から受けた対象物の位置とを用いて対象物の種別を識別する（ステップＳ６）。
具体的には、例えば、対象物判定部２０９は、対象物が動的物体であるか静止物体であるか、すなわち、対象物の状態を識別する場合、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値を超えて変動する場合に、その対象物は動的物体（すなわち移動体）であると判定する。
また、対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値以下である場合に、その対象物は静止物体または静止人物であると判定する。
また、例えば、対象物判定部２０９が、対象物が動的物体であると判定した上で、環境情報として対象物の存在位置が一方通行の道路と定義されており、また自動車と人との物理的な種別を識別する場合を例示する。この場合、対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）の変化の傾向が一方通行の走行可能な方向と逆方向を示す場合に、その対象物から自動車や自動二輪車などの逆方向の走行が禁止されている動的物体を除外する。その結果、対象物判定部２０９は、対象物の物理的な種別を人と識別する。
【００８２】
式（１５）から対象物の位置Ｒ（ｔ）は、次の式（１６）のように表すことができる。
【００８３】
Ｒ（ｋＴ）＝（Ｒ０＋ａ（ｋＴ））・・・（１６）
【００８４】
１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）から特定した対象物の距離Ｒ（ｔ）は、次に示す（ａ）と（ｂ）との２つの性質を持つ。
【００８５】
（ａ）１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）から特定した対象物の距離Ｒ（ｔ）の絶対値を得ることはできない。
（ｂ）対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化から得られる変位の分解能は、１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出するときに行った１次元のフーリエ変換による距離分解能ｃ／（２ＢＷ）の制約を受けない。
【００８６】
対象物の距離Ｒ（ｔ）の性質（ａ）について説明する。
１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）は、不定定数（２πの整数倍の位相）が加えられた場合と加えられない場合とで同一の扱いとなる。そのため、式（１５）によって表される１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）の右辺に不定定数が加えられても、位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）の測定値からは不定定数が加えられか否かを判定することができない。
したがって、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）から求めた式（１６）によって表される距離Ｒ（ｔ）の絶対値を特定することはできない。
ただし、変位検出部２０４は、距離Ｒ（ｔ）の時間変化から不定定数を除いた対象物の変位（揺れ／振動）ａ（ｋＴ）を正しく特定することができる。すなわち、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化の有無に応じて対象物の変位を検出したか否かを判断することができる。
変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化がある場合に対象物の変位を検出したと判断する。また、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化がない場合に対象物の変位を検出しないと判断する。
すなわち、変位検出部２０４は、チャープ信号の周期毎に得られるＩＦ信号ｘ（ｔ）それぞれの１次元スペクトルの位相から、対象物の変位の有無を検出する。
【００８７】
対象物の距離Ｒ（ｔ）の性質（ｂ）について説明する。
１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）から距離Ｒ（ｔ）を特定する場合、距離Ｒ（ｔ）の分解能は、１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出するときに行った１次元のフーリエ変換による距離分解能ｃ／（２ＢＷ）ではなく、位相誤差によって制約される。
位相誤差を含む場合の１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）は、次の式（１７）のように表すことができる。
【００８８】
【数３】
2018211948.tif 000005
【００８９】
式（１７）におけるΔθは位相誤差である。
式（１７）から分かるように、位相誤差Δθから生じる距離の誤差ΔＲは、次の式（１８）のように表すことができる。
【００９０】
ΔＲ＝（λ／４π）×Δθ・・・（１８）
【００９１】
式（１８）におけるλはｆｍｉｎにおける波長である。例えば、波長λが４ｍｍ（ｆｍｉｎ＝７５ＧＨｚ）、位相誤差Δθが３°である場合、式（１８）から距離の誤差ΔＲは１７ｕｍとなる。
すなわち、位置検出部２０３は、１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて、高分解能で対象物の変位を特定することができる。
なお、位置検出部２０３が特定する対象物の変位は、距離Ｒ（ｔ）方向(物体検知装置１から対象物へ向かう方向または対象物から物体検知装置１へ向かう方向)である。位置検出部２０３は、角度方向(距離Ｒ（ｔ）方向以外の方向)への対象物の変位を特定するものではない。
【００９２】
上記の本発明の第２の実施形態による物体検知装置１の処理をまとめると、図８に示すイメージ図のように表すことができる。
物体検知装置１は、ステップＳ１とステップＳ２との処理により、周波数の掃引されたＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を対象物に照射し、対象物で反射した受信信号ｕ０（ｔ）を受信する。
物体検知装置１は、ステップＳ３の処理により、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と受信信号ｕ０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
物体検知装置１は、ステップＳ４の処理により、ＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して１次元のフーリエ変換を行って得られた１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ０として特定する。物体検知装置１は、このステップＳ４の処理により、３０ｃｍ程度の位置分解能で対象物の位置を特定したことになる。対象物の位置Ｒ０は、チャープ信号の周期ごと、すなわち各周期の１次元スペクトルごとに得られる。
物体検知装置１は、ステップＳ５の処理により、対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を特定する。物体検知装置１は、ステップＳ６の処理により、対象物の種別を識別する。
なお、各機能部は、処理に必要な式を記憶するものであってもよい。また、記憶部が式を記憶し、各機能部は、記憶部から必要な式を読み出すものであってもよい。
【００９３】
以上、本発明の第２の実施形態による物体検知装置１について説明した。本発明の第２の実施形態による物体検知装置１において、物体を検知する環境における雑音が少なく、かつ、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合、スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出する。位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）から算出された１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて距離Ｒ（ｔ）を特定する。変位検出部２０４は、距離Ｒ（ｔ）の時間変化から不定定数を除いた対象物の変位（揺れ／振動）を検知する。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から対象物の変位ａ（ｋＴ）を受ける。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）の変位に基づいて、対象物が対象物の状態の種別を判定する。
対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値を超えて変動する場合に、その対象物は動的物体であると判定する。対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値以下である場合に、その対象物は静止物体または静止人物であると判定する。
このようにすれば、物体検知装置１は、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
また、位置毎に定義された環境情報がある場合、対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）と、位置毎に定義された環境情報と、位置検出部２０３から受けた対象物の位置とを用いて対象物の物理的な種別を識別する。
このようにすれば、物体検知装置１は、複雑な処理や特別な装置を使用せずにさらに対象物の物理的な種別を識別することができる。
【００９４】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第３の実施形態による物体検知装置１は、本発明の第２の実施形態による物体検知装置１と同様に、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
【００９５】
送信機１０は、図４で示した第２の実施形態による送信機１０と同様に、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。
【００９６】
受信機２０は、図５で示した第２の実施形態による受信機２０と同様に、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７と、速度検出部２０８と、対象物判定部２０９と、を備える。
【００９７】
スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出する。スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。
【００９８】
位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。
例えば、位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ０として検出する。
【００９９】
速度検出部２０８は、連続して得られる周波数が掃引される周期毎の複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する。
【０１００】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４の検出結果と速度検出部２０８の検出結果、または、変位検出部２０４の検出結果と位置毎に定義された環境情報と位置検出部２０３の検出結果、を用いて対象物の種別を識別する。
【０１０１】
本発明の第３の実施形態による物体検知装置の処理について説明する。
ここでは、図９に示す本発明の第３の実施形態による物体検知装置１の処理フローについて説明する。
【０１０２】
図９に示す本発明の第３の実施形態による物体検知装置１の処理フローは、物体を検知する環境における雑音が多く、かつ、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合の処理フローである。
【０１０３】
物体検知装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理を行う。
位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する（ステップＳ７）。２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）は、チャープ信号の周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）を示す複数の列ベクトルを有する行列に対する２次元フーリエ変換により得られる。
例えば、位置検出部２０３は、次の式（１９）によって示される２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ０として検出する。
位置検出部２０３が２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する方法によるＳＮ比は、位置検出部２０３が１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する方法によるＳＮ比に比べて、チャープ数がＫの場合、１０ｌｏｇ１０（Ｋ）デシベル改善される。
【０１０４】
【数４】
2018211948.tif 000006
【０１０５】
式（１９）におけるＫはチャープの数である。２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）は、チャープ信号の周期Ｔ分のＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して２次元のフーリエ変換を行った２次元のスペクトルであり、１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を用いて表すことができる。
【０１０６】
２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の分母が０（ゼロ）になるω＝２π（ｆｗ＋ｆｄ）≒２πｆｗとΨ＝２πｆｄＴとにおいて、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜はピークを持つ。
したがって、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜のピークから周波数ｆｗ（＝αＲ０／ｃ）とｆｄ（＝２ｖｆｍｉｎ／ｃ）とが求まり、位置検出部２０３は、周波数ｆｗとｆｄとから時刻ｔ＝０における対象物の位置Ｒ０と速度ｖとを算出することができる。
２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の引数ωは対象物の位置Ｒ０に比例し、引数Ψは速度ｖに比例する。そのため、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）に対してスケール変換を行い、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜の引数（ω，Ψ）を対象物の位置Ｒ０と速度ｖとに置き替えて、例えば図１０に示す位置Ｒ０と速度ｖとを軸にした２次元プロットを求めることができる。
【０１０７】
変位検出部２０４は、ステップＳ５の処理において、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を検出する（ステップＳ５）。変位検出部２０４は、検出した対象物の変位ａ（ｋＴ）を対象物判定部２０９に出力する。
【０１０８】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）と、位置毎に定義された環境情報と、を用いて対象物の種別を識別する（ステップＳ６）。
具体的には、例えば、対象物判定部２０９は、対象物が動的物体であるか静止物体または静止人物であるか、すなわち、対象物の状態を識別する場合を説明する。この場合、対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値を超えて変動する場合に、その対象物は動的物体（すなわち移動体）であると判定する。また、対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）が所定しきい値以下である場合に、その対象物は静止していると判定する。そして、対象物判定部２０９は、その対象物を、静止人物であるか静止物体であるかを識別する。具体的には、例えば、各対象物について実験やシミュレーションなどを行い、各対象物の変位の変動を予め記憶部に記憶する。対象物判定部２０９は、現在の特定から得られた対象物の変位の変動と、記憶部が記憶する各対象物の変位の変動とを比較し、記憶部において誤差の範囲内で同一とみなした変位の変動の対象物が人である場合、対象物を静止人物と識別する。また、対象物判定部２０９は、現在の測定から得られた対象物の変位の変動と、記憶部が記憶する各対象物の変位の変動とを比較し、記憶部において誤差の範囲内で同一とみなした変位の変動の対象物が物である場合、対象物を静止物体と識別する。
また、例えば、対象物判定部２０９が、対象物が動的物体であると判定した上で、環境情報として対象物の存在位置が一方通行の道路と定義されており、また自動車と人との物理的な種別を識別する場合を説明する。この場合、対象物判定部２０９は、対象物の変位ａ（ｋＴ）の変化の傾向が一方通行の走行可能な方向と逆方向を示す場合に、その対象物から自動車や自動二輪車などの逆方向の走行が禁止されている動的物体を除外する。その結果、対象物判定部２０９は、対象物の物理的な種別を人と識別する。
【０１０９】
上記の本発明の第３の実施形態による物体検知装置１の処理をまとめると、図１０に示すイメージ図のように表すことができる。
物体検知装置１は、ステップＳ１とステップＳ２との処理により、周波数の掃引されたＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を対象物に照射し、対象物で反射した受信信号ｕ０（ｔ）を受信する。
物体検知装置１は、ステップＳ３の処理により、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と受信信号ｕ０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
物体検知装置１は、ステップＳ７の処理により、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。物体検知装置１は、このステップＳ７の処理により、３０ｃｍ程度の位置分解能で対象物の位置を特定したことになる。
物体検知装置１は、ステップＳ５の処理により、対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を特定する。物体検知装置１は、ステップＳ６の処理により、対象物の種別を識別する。
なお、各機能部は、処理に必要な式を記憶するものであってもよい。また、記憶部が式を記憶し、各機能部は、記憶部から必要な式を読み出すものであってもよい。
【０１１０】
（シミュレーション例）
シミュレーション例について説明する。
本発明の第２の実施形態のように１次元フーリエ変換で対象物の位置検出を行った後に変位測定を行う場合と、本発明の第３の実施形態のように２次元フーリエ変換で対象物の位置検出を行った後に変位測定を行う場合とのそれぞれにおける変位検出性能をシミュレーションで検証した。シミュレーションでは、対象物Ｔ１が物体検知装置１から距離１００ｍの位置に存在し、対象物Ｔ２が物体検知装置１から距離２０ｍの位置に存在するようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。また、対象物Ｔ１は車を想定し、振幅１ｃｍおよび周波数１０Ｈｚで自動車全体が物体検知装置１と対象物との距離を示す方向に振動するようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。また、対象物Ｔ２は歩行者を想定し、振幅１０ｃｍおよび周波数１Ｈｚで歩行者の体全体が物体検知装置１と対象物との距離を示す方向に動くようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。
【０１１１】
図１１は、本発明の第２の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した場合のシミュレーション結果を示している。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１１に示すように、本発明の第２の実施形態で示した物体検知装置１によって、対象物Ｔ１、Ｔ２それぞれの位置と変位（振動）が、設定した配置どおりの値で検知されていることが分かる。
【０１１２】
次に、対象物Ｔ２の位置を２０ｍから５０ｍに変えて、上述のシミュレーションと同様のシミュレーションを行った。本発明の第２の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した場合のシミュレーション結果を図１２に示す。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１２に示す距離スペクトルでは、対象物Ｔ２の振幅ピークがノイズフロアに埋もれて検知できない。そのため対象物Ｔ２の位置ないし存在が検知できず、対象物Ｔ２の変位を検知できないという結果になっている。
【０１１３】
次に、対象物Ｔ２の位置は５０ｍのままで、本発明の第３の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した結果を図１３に示す。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１３に示した距離スペクトルでは、ノイズフロアが低減して対象物Ｔ２の振幅ピークを検知できている。このことは、前述したように、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する方法によるＳＮ比は、１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する方法によるＳＮ比に比べて１０ｌｏｇ１０（Ｋ）デシベル改善されることの効果である(Ｋはチャープ数)。本発明の第３の実施形態で示した手順では対象物Ｔ２の振幅ピークを検知できているので、その位置情報を用いて対象物Ｔ２の変位も検知できている。
【０１１４】
したがって、本発明の第３の実施形態による（２次元フーリエ変換を用いて位置検出する）物体検知装置１の処理フローは、本発明の第２の実施形態による（１次元フーリエ変換を用いて位置検出する）物体検知装置１の処理フローに比べて、物体を検知する環境における雑音が多い場合に適している。
【０１１５】
したがって、物体を検知する環境における雑音に応じて、本発明の第２の実施形態による物体検知装置１の処理フローと第３の実施形態による物体検知装置１の処理フローを使い分けることが望ましい実施の形態である。
【０１１６】
（実測例）
実測例について説明する。
実測を行うため、図１４に示すように、電波暗室において測定装置を用いてレーダを構築した。
【０１１７】
送信機は、ベースバンド信号源とＲＦ信号源、およびローパスフィルタとホーンアンテナで構成している。ベースバンドＩ−Ｑ信号（チャープ周期５０ｕｓ，ＲＦ帯域幅５００ＭＨｚ，サンプリングレート２ＧＳ／ｓ）のデータファイルをコンピュータ上のＭＡＴＬＡＢ（登録商標）（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社）で生成し、コンピュータからベースバンド信号源にダウンロードした。ベースバンド信号源はベースバンドＩ−Ｑ信号をＲＦ信号源の外部ＩＱ端子に出力する。ベースバンド信号源とＲＦ信号源の間には、ＲＦ信号源に帯域外の信号が入力されないようにカットオフ周波数５５０ＭＨｚのＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を入れている。ＲＦ信号源は、外部ＩＱ端子に入力されたベースバンド信号をＲＦ周波数（１９ＧＨｚ）にアップコンバートして、接続された送信アンテナからＲＦ信号を対象物に向けて出力する。なお、本発明において、使用するＲＦ周波数は１９ＧＨｚに限定する必要は無く、任意の周波数を使用してもよい。実測例では送信ＲＦ信号の出力電力は１０ｄＢｍとしているが、送信ＲＦ信号の出力電力は任意であってよい。
【０１１８】
受信機は、ホーンアンテナ、ダウンコンバータとオシロスコープおよびＬＰＦを備える。ダウンコンバータは、ホーンアンテナで受信したＲＦ信号と、カプラ経由で取得した送信ＲＦ信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号の周波数は、時刻ｔ＝０の位置Ｒ０での遅延時間τ０から生じる周波数シフトｆｗとほぼ同一になり、この場合、概ね１ＭＨｚ以下である。不要帯域の雑音を除去するため、ダウンコンバータとオシロスコープとの間にカットオフ周波数５ＭＨｚのローパスフィルタを設けている。オシロスコープ（サンプリングレート２ＭＳ／ｓ）でＩＦ信号を取得し、取得したＩＦ信号をＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｕｓ）経由でコンピュータに転送する。コンピュータは、取得したＩＦ信号をＭＡＴＬＡＢにより実現した本発明の処理を行うアルゴリズムで解析し、対象物の位置と変位（振動／揺れ）の状態を算出する。
なお、受信機そのものに遅延があるため、距離オフセット（誤差）が生じる。この距離オフセットは、送信アンテナと受信アンテナをつなぐケーブルを直結した状態でスルー測定して求める。測定で得た距離オフセットは１．１ｍであり、測定結果からこの距離オフセットの値を減算することにより受信機における遅延を較正している。
【０１１９】
本発明の処理を行うアルゴリズムを用いて対象物の位置と変位の状態を測定した。測定の対象物は、金属箱（測定対象１）、人が手を振る状態（測定対象２）、人が駆け足する状態（測定対象３）の３通りである。図１５に示す測定結果のように、金属箱（測定対象１）では変位は検知されなかった。一方、人が手を振る状態（測定対象２）と人が駆け足する状態（測定対象３）では、ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ値で４〜５ｃｍ程度の変位が検知された。
このことは、本発明が対象物の変位の有無をＦａｓｔ−ＦＭＣＷよりも高い距離分解能で識別することができることを示している。
【０１２０】
以上、本発明の第３の実施形態による物体検知装置１について説明した。本発明の第３の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。送信機１０は、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。位置検出部２０３は、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を検出する。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４の検出結果と速度検出部２０８の検出結果、または、変位検出部２０４の検出結果と位置毎に定義された環境情報と位置検出部２０３の検出結果、を用いて対象物の種別を識別する。対象物の種別を識別する。
このようにすれば、物体検知装置１は、本発明の第２の実施形態による物体検知装置１の環境よりも雑音の多い環境において、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
【０１２１】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第４の実施形態による物体検知装置１は、本発明の第３の実施形態による物体検知装置１と同様に、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
【０１２２】
送信機１０は、図４で示した第２の実施形態による送信機１０と同様に、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。
【０１２３】
受信機２０は、図５で示した第２の実施形態による受信機２０と同様に、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７と、速度検出部２０８と、対象物判定部２０９と、を備える。
【０１２４】
スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）を算出する。スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。
【０１２５】
位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。
例えば、位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ０として検出する。
【０１２６】
速度検出部２０８は、連続して得られる周波数が掃引される周期毎の複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する。
【０１２７】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４の検出結果と速度検出部２０８の検出結果、または、変位検出部２０４の検出結果と位置毎に定義された環境情報と位置検出部２０３の検出結果、を用いて対象物の種別を識別する。
【０１２８】
本発明の第４の実施形態による物体検知装置の処理について説明する。
ここでは、図１６に示す本発明の第４の実施形態による物体検知装置１の処理フローについて説明する。
【０１２９】
図１６に示す本発明の第４の実施形態による物体検知装置１の処理フローは、周波数が掃引される周期が、対象物の想定される揺れの周期に比べて短い場合の処理フローである。
【０１３０】
物体検知装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理を行う。
位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する（ステップＳ７）。２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）は、チャープ信号の周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）を示す複数の列ベクトルを有する行列に対する２次元フーリエ変換により得られる。ただし、この場合、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて短い。このため、位置検出部２０３が２次元フーリエ変換により算出する距離と速度との分解能は、上述の物体を検知する環境における雑音が多く、かつ、周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合に位置検出部２０３が２次元フーリエ変換により算出する距離と速度との分解能に比べて低い。
【０１３１】
変位検出部２０４は、ステップＳ５の処理において、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を検出する（ステップＳ５）。位置検出部２０３が２次元フーリエ変換により算出する距離と速度との分解能は、上述のように低い。そのため、変位検出部２０４が検出する変位の分解能は低い。
変位検出部２０４は、検出した対象物の変位ａ（ｋＴ）を対象物判定部２０９に出力する。
【０１３２】
対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から対象物の変位ａ（ｋＴ）を受ける。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）と、位置毎に定義された環境情報と、を用いて対象物の種別を識別する。この場合の環境情報は、例えば、対象物の位置において何も限定しないことを示す情報である。またこの場合、変位検出部２０４が検出する変位の分解能は低い。そのため、対象物判定部２０９は、対象物の変位の有無、すなわち対象物の揺れの有無のみを識別する（ステップＳ８）。
【０１３３】
速度検出部２０８は、周波数が掃引される周期毎のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する（ステップＳ９）。具体的には、例えば、速度検出部２０８は、位置検出部２０３から、２次元フーリエ変換により算出した対象物の速度を取得する。例えば、速度検出部２０８は、位置検出部２０３から、位置と速度の関係を示す２次元フーリエ変換におけるピークを示す位置と速度の情報（すなわち、対象物の位置と速度の情報）を取得する。
速度検出部２０８は、取得した対象物の速度の情報を対象物判定部２０９に出力する。
【０１３４】
対象物判定部２０９は、速度検出部２０８から対象物の速度の情報を受ける。対象物判定部２０９は、受けた速度の情報と、ステップＳ８の処理により識別した対象物の揺れの有無の情報とに基づいて、対象物が動的物体、静止人物、静止物体の何れであるかを識別する（ステップＳ１０）。
具体的には、例えば、対象物判定部２０９は、ステップＳ８の処理において、図１７に示すように、対象物Ａと対象物Ｂについて揺れが有り、対象物Ｃに対して揺れが無いと判定したとする。また、対象物判定部２０９は、図１７に示すように、速度検出部２０８から対象物Ａについて静止しているとみなせるしきい値以下の速度以外の速度、すなわち移動を示す速度の情報を取得したとする。また、対象物判定部２０９は、速度検出部２０８から対象物Ｂと対象物Ｃについて０（ゼロ）の速度、すなわち静止を示す速度の情報を取得したとする。この場合、対象物判定部２０９は、図１７における識別結果に示すように、対象物Ａを歩行者、対象物Ｂを静止人物、対象物Ｃを静止物体と識別する。
【０１３５】
（測定例）
上記の本発明の第４の実施形態による物体検知装置１の処理をまとめると、以下のようになる。
図１８に送信機１０が照射する、中央周波数ｆｃｅｎｔｅｒ、帯域幅ＢＷのチャープ信号を示す。Ｔｐｅｒｉｏｄ間隔で送信されるチャープ信号の周波数は、掃引時間Ｔｃｈｉｒｐ内にｆｃｅｎｔｅｒ−（ＢＷ／２）からｆｃｅｎｔｅｒ＋（ＢＷ／２）まで線形的に増加する。Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ  （ＦＭＣＷ）レーダでは、送信チャープ信号（Ｔｘ）と受信チャープ信号（Ｒｘ）の周波数差分Δｆから物体（対象物）までの距離ｒをｒ＝（Δｆ×ｃ×Ｔｃｈｉｒｐ）／（２ＢＷ）によって特定する。ここで、ｃは光速を表す。
【０１３６】
図１９は、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１による動的物体、静止人物、静止物体の識別手順（処理１〜処理１０）のイメージ図である。
図１９に示す処理１から処理５で、レーダから動的物体までの距離を特定する。処理１では、送受信信号についてサンプル単位で積をとり（ミキシング）、Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ（ＬＰＦ）で低周波成分を抽出し、ｎサンプルで構成される１チャープ分のビート信号（１行ｎ列）を算出する。処理２では、前記ビート信号の両側に０詰めを行って生成したＮ（２のべき乗）サンプルのフレームをＤｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＦＴ）し、ビート信号スペクトル（１行Ｎ列）を導出する。ビート信号スペクトルの要素は、送受信信号の周波数差分Δｆであり、物体までの距離に対応している。処理３では、連続するｍチャープのビート信号スペクトルを列方向に積み上げて、ｍチャープのビート信号スペクトルマトリクス（ｍ行Ｎ列）を生成する。処理４では、ビート信号スペクトルマトリクスの上下に全要素０の行ベクトルを追加（０詰め）してＭ行（２のべき乗）Ｎ列としたスペクトルマトリクスを形成する。各距離に存在する物体の速度を算出するため、前記スペクトルマトリクスを列方向にＤＦＴして、距離と速度の２次元スペクトルを得る。距離と速度の２次元スペクトルは、行方向の要素が距離、列方向の要素が速度にそれぞれ対応する。処理５では、２次元スペクトルの振幅において、０以外で速度のピークを持つ距離ｄｈを選定し、動的物体の距離を表す集合Ａ＝｛ｄｈ｝（ｈ＝１，２，・・・）とする。
【０１３７】
次に、処理６から処理９で、レーダからの静止人物または静止物体までの距離を特定する。処理６では、２次元スペクトルの振幅を基に、０以外の速度にピークを持たない距離ｄｉを選定し集合Ｂ＝｛ｄｉ｝（ｉ＝１，２，・・・）とする。集合Ｂは、静的物体の距離を表す。処理７では、ビート信号スペクトルから、集合Ｂに対応するスペクトルの位相から変位ｐｄｉを算出する。処理８では、連続するｍチャープに関する集合Ｂの変位を用いて、変位時系列Ｃ＝｛ｐｄｉ，ｊ｝（ｄｉ∈Ｂ，ｊ＝１，２，・・・，ｍ）を算出する。処理９では、位相時系列Ｃの各要素に関して位相変位を観測し、変位が見られる距離ｄａを集合Ｅ＝｛ｄａ｝（ａ∈ｊ）、変位が見られない距離ｄｂを集合Ｆ＝｛ｄｂ｝（ｂ∈ｊ）とする。集合Ｅは、速度が０で変位が見られることから静止人物の距離を表しており、集合Ｆは、速度が０かつ変位が見られないことから静止物体の距離を表している。以上の処理により、静止人物と静止物体の距離を特定できる。
【０１３８】
処理１０では、集合Ａに属する距離に存在する物体を動的物体、集合Ｅに属する距離に存在する物体を静止人物、集合Ｆに属する距離に存在する物体を静止物体であると識別する。以上の処理により、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１は、複数物体を、動的物体、静止人物、静止物体に区別して識別することができる。
【０１３９】
電車の踏切において、２つの送信アンテナ素子と４つの受信アンテナ素子から成る無線レーダを用いて、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１による動的物体、静止人物、静止物体の識別の可否を実測により検証した。なお、実測では、１つの送受信アンテナペアのデータのみを使用した。無線レーダのパラメータを、図２０に示す。
無線レーダは、地上高約１．５ｍに三脚で固定し、踏切の中心に対してビームを向けた。図２１に、物体及びレーダの位置関係（俯瞰図）とレーダの水平ビーム幅を示す。Ｇは踏切入口に立ち留まる二人の人物、Ｈは踏切を渡って線路の反対側へ向かう自転車、Ｉは線路反対側からレーダへ向かってくる歩行者、Ｊは線路に隣接する建物である。
撮影時に得た無線レーダの送受信信号を用いて動的物体、静止人物、静止物体の識別を行った。
【０１４０】
まず、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１の処理１から処理５により動的物体の距離を特定した結果について説明する。
図１９の処理４で算出した距離と速度の２次元スペクトルの振幅を図２２に示す。横軸は無線レーダからの距離［ｍ］、縦軸は各距離にある物体の速度［ｋｍ／ｈ］である。紙面に垂直な方向の軸は振幅［ｄＢ］で、縦軸の速度を持ち、横軸の距離に存在する物体からの電波反射強度である。処理５に基づいて、０以外の速度に存在する振幅のピークを探すと、距離６ｍに速度４［ｋｍ／ｈ］のピークＫがあり、距離約１２ｍには速度（−５［ｋｍ／ｈ］）のピークＬがあった。以上の処理により、速度がゼロでない、すなわち動的物体の距離集合Ａ＝｛６ｍ，１２ｍ｝を得た。
【０１４１】
次に、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１の処理６から処理９により静止人物と静止物体の距離を特定した結果について説明する。
処理６を行うにあたって、距離と速度の２次元スペクトルから速度０の部分を切り出した行スペクトルを、縦軸振幅［ｄＢ］としたものが図２３である。図２３の振幅がピークとなる距離であって、図２２の２次元スペクトルで０以外に速度のピークを持たないものを特定し、静的物体の存在する距離の集合Ｂ＝｛３．２ｍ，１７．７ｍ｝とした。集合Ｂの各距離に対して、処理７では連続するチャープ信号のビート信号スペクトルの位相差から算出した物体の変位を図２４に示す。横軸は連続する３２チャープの送信開始から完了までの時間３２×Ｔｐｅｒｉｏｄ（図８参照）で、縦軸は変位である。図２４より、距離３．２ｍは変位が見られる一方、１７．７ｍは変位が見られなかった。以上の処理により、変位が見られる物体の距離と変位が見られない物体の距離を特定でき、静止人物の距離を集合Ｅ＝｛３．２ｍ｝と静止物体の距離集合Ｆ＝｛１７．７ｍ｝を得た。
【０１４２】
次に、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１が特定した結果から動的物体、静止人物、静止物体を識別することについて説明する。
集合Ａ＝｛６ｍ，１２ｍ｝は、動的物体であることから、図２１の自転車（Ｈ）と歩行者（Ｉ）であると識別された。次に、集合Ｅ＝｛３．２ｍ｝は静止人物の距離であることから、図２１の踏切入口で立ち留まる二人の人物（Ｇ）であると識別された。一方、集合Ｆ＝｛１７．７ｍ｝は静止物体であることから、図２１の建物（Ｊ）であると識別された。以上のことから、速度情報により、動的物体（自転車や歩行者）を識別でき、変位情報により静止人物と静止物体を識別できた。
【０１４３】
踏切内への進入者検出手段として、（速度と変位を利用した）本発明の第４の実施形態による物体検知装置１による動的物体、静止人物、静止物体の識別を実測により確認した。本発明の第４の実施形態による物体検知装置１による識別は、連続するチャープ信号を用いて、速度と距離の２次元スペクトルから動的物体の距離を特定し、ビート信号スペクトルの位相差から静的人物と静止物体の距離を特定することで可能となる。屋外の測定結果から、実測データにおいても、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１による識別は進入者の検出手段として有効であることがわかる。
【０１４４】
なお、第４の実施形態による物体検知装置１による対象物の識別は、速度情報を用いて動的物体と、それ以外とを識別した後に、それ以外と識別した対象物について揺れに基づいて静止人物と静止物体とを識別するものであってもよい。また、物体検知装置１は、動的物体について揺れに基づいて人物と自動車などの物理的な種別を識別するものであってもよい。
または、第４の実施形態による物体検知装置１による対象物の識別は、対象物について揺れに基づいて、静止物体とそれ以外とを識別した後に、速度情報を用いてそれ以外であると識別した対象物について速度情報を用いて動的物体と静止人物とを識別するものであってもよい。
または、第４の実施形態による物体検知装置１による対象物の識別は、すべての対象物に対して速度情報を用いた識別と揺れを用いた識別の両方を行う必要はない。例えば、物体検知装置１は、上述のように、速度情報を用いて動的物体と、それ以外とを識別する場合、動的物体について物理的な種別を識別する必要があれば揺れを用いて識別すればよいし、動的物体について物理的な種別を識別する必要がなければ、動的物体については揺れを用いた識別を行わなくてもよい。すなわち、目的に応じて速度情報を用いた識別と揺れを用いた識別とを処理の順番も含めて使い分ける。これにより、処理にかかる演算量を減らすことができるとともに、必要なメモリ容量を最適な容量にすることができる。
【０１４５】
以上、本発明の第４の実施形態による物体検知装置１について説明した。本発明の第４の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ０における１次元スペクトルの位相∠Ｘｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を検出する。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から対象物の変位ａ（ｋＴ）を受ける。対象物判定部２０９は、変位検出部２０４から受けた対象物の変位ａ（ｋＴ）と、位置毎に定義された環境情報と、を用いて対象物の種別を識別する。対象物判定部２０９は、対象物の変位の有無、すなわち対象物の揺れの有無のみを識別する。速度検出部２０８は、連続して得られる周波数が掃引される周期毎の複数のＩＦ信号に基づいて対象物の速度を検出する。速度検出部２０８は、取得した対象物の速度の情報を対象物判定部２０９に出力する。対象物判定部２０９は、速度検出部２０８から対象物の速度の情報を受ける。対象物判定部２０９は、受けた速度の情報と、対象物の揺れの有無の情報とに基づいて、対象物が動的物体、静止人物、静止物体の何れであるかを識別する。
このようにすれば、物体検知装置１は、対象物の速度情報を用いることができ、より雑音の多い環境において複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
【０１４６】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態による物体検知方法について説明する。本発明の第５の実施形態による物体検知方法では、対象物の変位(振動)を測定し、その対象物の変位に基づき対象物が人か物かなどの「物理的な種別」（種別の一例）を識別することを主な目的とする。
【０１４７】
本発明の第５の実施形態による物体検知方法は、図２５に示すように物体検知装置１を備えた移動体４０１と、対象物４０３により実現される。移動体４０１としては自動車や鉄道などの車両を想定するが、移動体４０１は飛行体や船舶など任意の輸送機器であってもよい。対象物４０３としては、具体的には歩行者４０３ａ、自動車などの機械４０３ｂ、障害物４０３ｃなどが想定されるが、歩行者４０３ａ、自動車などの機械４０３ｂ、障害物４０３ｃ以外の物が対象物４０３であってもよい。物体検知装置１の具体的な使用場所としては道路４０４が想定されるが、使用場所は道路４０４以外であってもよい。
【０１４８】
移動体４０１に搭載された物体検知装置１は、ＲＦ送信信号４０２を対象物４０３に照射し、対象物４０３からの反射波を受信して、本発明の第１ないし第４の実施形態に記載の手順に従い、各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の変位をそれぞれ測定する。
【０１４９】
本発明の第１ないし第４の実施形態に記載の手順に従い測定された各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の変位に基づき、移動体４０１に搭載された物体検知装置１は各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の物理的な種別を識別する。例えば、対象物４０３の内、歩行者４０３aは運動状態に依存するが数Ｈｚ以下の周波数の変位（動き）を示す。また、対象物４０３の内、自動車などの機械４０３ｂは運転状態に依存するが数十Ｈｚ程度の変位（振動）を示す。一方、対象物４０３の内、固定された障害物４０３ｃは変位（振動）自体を示さない。このように、対象物４０３の物理的な種別毎に変位（振動）の周波数が異なることを利用して、物体検知装置１は、対象物４０３の変位の周波数を用いて物体検知装置１で検知される対象物の物理的な種別（ここでは歩行者４０３ａ、機械４０３ｂ、障害物４０３ｃなど）を識別することができる。変位の周波数を対象物の識別に用いることは識別法の一例であり、物体検知装置１は、より一般的には変位の時間波形のパターンを対象物の識別に用いてよい。
【０１５０】
移動体４０１に搭載された物体検知装置１で、物体検知装置で実現されるように対象物４０３の存在を検知するだけでなく、本発明で実現されるように対象物４０３の物理的な種別を識別することは、安全性の向上につながる利点がある。例えば、物体検知装置１が、対象物４０３が歩行者４０３ａであることを識別できれば、歩行者４０３ａは道路４０４を横断するなど危険な行動を行うと予測して、移動体４０１の移動速度を事前に落とすなどの安全対策を取ることができる。対象物４０３が固定された障害物４０３ｃと識別されれば、その障害物４０３ｃは同じ位置に存在し続けるものと予測できる。また、対象物４０３が自動車などの機械４０３ｂと識別されれば、その対象物４０３は道路に沿った運動を継続するものと予測できる。このように、対象物４０３の種別を識別することにより、対象物４０３の運動を予測できるので、その予測情報は移動体４０１の安全運航に利用できる。
【０１５１】
＜第５の実施形態の変形例＞
本発明の第５の実施形態による物体検知方法では、物体検知装置１が移動体４０１に搭載された場合について記述した。一方で、図２６に示す本発明の第５の実施形態による物体検知方法の変形例のように、物体検知装置１は固定器具４１１に備え付けた状態で使用してもよい。
【０１５２】
本発明の第５の実施形態による物体検知方法の変形例では、物体検知装置１は交差点ないし踏切、ないし建物の敷地内など特定エリアの近傍に備え付けられ、この特定エリアに侵入する対象物４０３の種別を識別することを想定している。図２６では対象物４０３の一例として歩行者４０３ａと車両などの機械４０３ｂとを記載しているが、対象物４０３の種別は歩行者４０３ａや機械４０３ｂに限定されない。本発明の第５の実施形態と同じく、対象物４０３の種別を識別できれば、識別結果を交差点や踏切など交通上の危険エリアの安全監視や、建物の敷地内における防犯監視に活用することができる。
【０１５３】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態による物体検知方法について説明する。本発明の第６の実施形態による物体検知方法では、対象物の変位(振動)を測定し、その対象物の変位に基づき対象物の「状態」を識別することを主な目的とする。
【０１５４】
本発明の第６の実施形態による物体検知方法は、図２７に示すように物体検知装置１は部屋４２１の壁に備え付けられている。物体検知装置１は、ＲＦ送信信号４２２を対象物４２３に照射し、対象物４２３からの反射波を受信する。物体検知装置１は、本発明の第１ないし第４の実施形態に記載の手順に従い、対象物４２３の変位を測定する。本発明の第６の実施形態では、対象物４２３は人を想定している。
【０１５５】
本発明の第１ないし第４の実施形態に記載の手順に従い測定された対象物（人）４２３の変位に基づき、物体検知装置１は対象物（人）４２３の状態を識別する。例えば、対象物（人）４２３が暴れている状態は、安静の状態に比べて、変位の周波数や振幅が大きくなる。この変位の性質を用いて、物体検知装置１は対象物（人）４２３の状態（暴れているか安静にしているか）を識別および監視することができる。対象物（人）４２３の状態監視は、病院や刑務所などの公共施設で患者や受刑者の心身両面の健康管理に有用である。また、物体検知装置１により対象物（人）４２３の心拍や呼吸による揺れ（変位）を測定してもよい。
【０１５６】
図２７では屋内（部屋４２１）の例を記載しているが、本発明の第６の実施形態による物体検知方法は駅や空港など屋外の公共施設で用いてもよい。屋外での公共施設での本発明の実施形態による物体検知方法の使用は、暴力行為の検知など防犯を主な目的とする。
【０１５７】
＜第６の実施形態の変形例＞
前記の本発明の第６の実施形態による物体検知方法では、対象物４２３は人を想定している。一方、図２８に示す本発明の第６の実施形態の変形例のように、対象物は機械４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・であってもよい。この場合、本発明の第１ないし第４の実施形態に記載の手順に従い測定された対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の変位（振動）に基づき、物体検知装置１は故障の直前に振動状態に異常が発生することを利用して、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の故障を予知する。
【０１５８】
接触式の振動センサを用いて対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の振動を測定する場合、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の数だけ振動センサを用意する必要がある。このことは、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の数が多い場合に、接触式の振動センサの取り付けに大きな手間が掛かるという問題につながる。
【０１５９】
一方、本発明の第６の実施形態の変形例では、一つの物体検知装置１は複数の対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の変位（振動）をそれぞれ同時に測定できる。物体検知装置１の利用は、振動センサの取り付けの手間が掛からないという利点が得られる。
なお、図２８では対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・が屋内（部屋４２１）に置かれているが、対象物４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・は屋外に置かれていてもよい。また、物体検知装置１で測定される対象物は建物や橋梁などの土木構造物であってもよい。
【０１６０】
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態による車載レーダシステムについて説明する。
本発明の第７の実施形態による車載レーダシステム２００は、図２９に示すように、物体検知装置１と、制御装置３００と、を備える。
車載レーダシステム２００は、自動車に搭載される。
【０１６１】
本発明の第７の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
本発明の第７の実施形態による物体検知装置１は、上記の本発明の実施形態の何れかの物体検知装置１である。
物体検知装置１は、対象物の位置及び変位を検出する。
物体検知装置１は、検出した対象物の位置及び変位を制御装置３００に出力する。
【０１６２】
制御装置３００は、物体検知装置１から対象物の位置および変位を取得する。
制御装置３００は、取得した位置及び変位に基づいて自動車のエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する。
例えば、制御装置３００は、対象物として人や他の自動車を示す位置及び変位の情報を取得し、その位置が充分な制動距離が確保された位置にあると判断した場合、エンジン出力を低下させる、または、制御装置３００は、軽いブレーキを掛けて自動車を減速させる。また、制御装置３００は、対象物として人や他の自動車を示す位置及び変位の情報を取得し、その位置が直ちに自動車を停止させないと危険であると判断した場合、エンジン出力を低下させるとともに急ブレーキを掛けて自動車を停止させる。
このようにすれば、車載レーダシステム２００は、自動車と対象物との衝突を回避することができる。
【０１６３】
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態による監視レーダシステムについて説明する。
本発明の第８の実施形態による監視レーダシステム４００は、図３０に示すように、物体検知装置１と、警報装置５００と、を備える。
監視レーダシステム４００は、例えば、病室に設けられる。
【０１６４】
本発明の第８の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
本発明の第８の実施形態による物体検知装置１は、上記の本発明の実施形態の何れかの物体検知装置１である。
物体検知装置１は、対象物の位置及び変位を検出する。
物体検知装置１は、検出した対象物の位置及び変位を警報装置５００に出力する。
【０１６５】
警報装置５００は、物体検知装置１から対象物の位置および変位を取得する。
警報装置５００は、取得した位置及び変位に基づいてアラームを出力する。
例えば、警報装置５００は、対象物として人（患者）を示す位置及び変位（動き）の情報を取得する。警報装置５００は、一定の期間以上、その変位が所定の変位以下であると判断した場合、人の動きがほとんどない、心肺が止まっているなどと判定してアラームを病室内やナースセンターなどに出力して、他の人に対象物としての人の体調が悪いことを知らせる。また、老人ホームや独居老人宅において、対象者の変位及び位置から、対象者が急に倒れたことやいつもの起床時刻を過ぎても起床してこないことを物体検知装置１が検出するようにしてもよい。なお、アラームは、音や表示、さらに通信回線による緊急通報や携帯端末への通知などが考えられる。監視レーダシステム４００のようなレーダによる監視システムを用いる場合では、対象者の画像が撮影されないため、個人のプライバシーが保たれるという利点もある。
このようにすれば、監視レーダシステム４００は、人の体調が悪くなったことや安否を他の人に知らせることができ、医師や看護師に直ちに連絡することができ、医師や看護師が体調の悪い人に対して直ちに処置を行うことができる。
監視レーダシステム４００は、刑務所の受刑者などを上述と同様に監視するものであってもよい。また、監視レーダシステム４００は、屋内やエレベータ内などにおける人の変位（動き）を判断して、人の変位が大きい（暴れている）と判定した場合に警備会社に連絡するなど防犯用に用いられてもよい。
【０１６６】
なお、本発明の各実施形態における処理は、混在して実施されるものであってもよい。
第１、４の実施形態は、「周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて短い場合」（すなわち測定時間が短い場合）の実施形態であり、第２、３の実施形態は、「周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて長い場合」（すなわち測定時間が長い場合）の実施形態である。しかしながら、実際の測定環境では想定される揺れの周期が異なる対象物が複数存在することがある。このため、同一のＲＦ送信信号であっても、想定される揺れの周期が異なる対象物については、ＲＦ送信信号の周波数が掃引される周期が対象物の想定される揺れの周期に比べて短くなる場合と、長くなる場合とがある。
したがって、想定される揺れの周期が異なる対象物が複数存在する場合には、周波数が掃引される周期が想定される揺れの周期に比べて短くなる対象物と、周波数が掃引される周期が想定される揺れの周期に比べて長くなる対象物のそれぞれについて、本発明の各実施形態において示した処理のうち適切な処理が行われるものであってよい。
【０１６７】
なお、本発明の実施形態における処理フローは、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
具体的には、例えば、図１６に示した本発明の第４の実施形態において、ステップＳ９の処理はステップＳ５の処理よりも前に実行するものであってもよい。ステップＳ９の処理はステップＳ５の処理よりも前に実行する場合、物体識別において静的物体（速度０）に対してのみステップＳ５以降の処理を行えばよい。この場合、動的物体に関してはステップＳ９の処理で識別済みであるため、識別処理が速くなる。
【０１６８】
本発明の実施形態における記憶部１０３、２０６、その他の記憶部のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部１０３、２０６、その他の記憶部のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
【０１６９】
本発明の実施形態について説明したが、上述の物体検知装置１、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図３１は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図３１に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の物体検知装置１、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。
【０１７０】
ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【０１７１】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０１７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、追加、種々の省略、置き換え、変更を行ってよい。
【０１７３】
（付記１）
受信機を備える物体検知装置であって、
前記受信機は、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出する速度検出部と、
前記変位検出部の検出結果と前記速度検出部の検出結果、または、前記変位検出部の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置検出部の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別する対象物判定部と、
を備える物体検知装置。
【０１７４】
（付記２）
前記位置検出部は、
前記１次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出する、
付記１に記載の物体検知装置。
【０１７５】
（付記３）
前記変位検出部は、
前記１次元スペクトルの位相が示す前記対象物の位置であって前記ＩＦ信号の周期ごとの前記対象物の距離の時間変化がある場合に前記対象物の変位を検出したと判断する、
付記１または付記２に記載の物体検知装置。
【０１７６】
（付記４）
前記受信機は、
１次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記１次元スペクトルを算出する第１スペクトル算出部、
を備える付記１から付記３の何れか一項に記載の物体検知装置。
【０１７７】
（付記５）
前記位置検出部は、
前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出し、
前記変位検出部は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する、
付記１に記載の物体検知装置。
【０１７８】
（付記６）
前記受信機は、
２次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記２次元スペクトルを算出する第２スペクトル算出部、
を備える付記５に記載の物体検知装置。
【０１７９】
（付記７）
前記変位検出部は、
前記位置検出部が複数の前記対象物の位置を検出した場合、複数の前記対象物の位置それぞれに対応する前記１次元スペクトルの位相に基づいて複数の前記対象物の変位それぞれを算出する、
付記１から付記６の何れか一項に記載の物体検知装置。
【０１８０】
（付記８）
前記変位検出部は、
前記速度検出部が検出した速度がしきい値以下である前記対象物のみの変位を算出する、
付記１から付記７の何れか一項に記載の物体検知装置。
【０１８１】
（付記９）
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射する照射部を有する送信機、
を備える付記１から付記８の何れか一項に記載の物体検知装置。
【０１８２】
（付記１０）
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【０１８３】
（付記１１）
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、付記１０に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【０１８４】
（付記１２）
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【０１８５】
（付記１３）
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークの位置に基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、付記１２に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【０１８６】
（付記１４）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を含む、付記１１から付記１３の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【０１８７】
（付記１５）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を含む、付記１１から付記１３の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。
【０１８８】
（付記１６）
付記１から付記９の何れか一項に記載の物体検知装置と、
制御装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、
前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する、
車載レーダシステム。
【０１８９】
（付記１７）
付記１から付記９の何れか一項に記載の物体検知装置と、
警報装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、
前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する、
監視レーダシステム。
【０１９０】
（付記１８）
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【０１９１】
（付記１９）
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、付記１８に記載のプログラム。
【０１９２】
（付記２０）
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【０１９３】
（付記２１）
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、付記２０に記載のプログラム。
【０１９４】
（付記２２）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を実行させる、付記１８から付記２１の何れか一項に記載のプログラム。
【０１９５】
（付記２３）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を実行させる、付記１８から付記２１の何れか一項に記載のプログラム。
【０１９６】
この出願は、２０１７年５月１７日に日本出願された特願２０１７−０９８５６１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
本発明によれば、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
１・・・物体検知装置
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０・・・送信機
２０・・・受信機
１０１・・・照射部
１０２、２０５・・・制御部
１０３、２０６・・・記憶部
２００・・・車載レーダシステム
２０１・・・受信部
２０２・・・ＩＦ信号生成部
２０３・・・位置検出部
２０４・・・変位検出部
２０７・・・スペクトル算出部
２０８・・・速度検出部
２０９・・・対象物判定部
３００・・・制御装置
４００・・・監視レーダシステム
５００・・・警報装置
【図１】
2018211948.tif 000007
【図２】
2018211948.tif 000008
【図３】
2018211948.tif 000009
【図４】
2018211948.tif 000010
【図５】
2018211948.tif 000011
【図６】
2018211948.tif 000012
【図７】
2018211948.tif 000013
【図８】
2018211948.tif 000014
【図９】
2018211948.tif 000015
【図１０】
2018211948.tif 000016
【図１１】
2018211948.tif 000017
【図１２】
2018211948.tif 000018
【図１３】
2018211948.tif 000019
【図１４】
2018211948.tif 000020
【図１５】
2018211948.tif 000021
【図１６】
2018211948.tif 000022
【図１７】
2018211948.tif 000023
【図１８】
2018211948.tif 000024
【図１９】
2018211948.tif 000025
【図２０】
2018211948.tif 000026
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2018211948.tif 000030
【図２５】
2018211948.tif 000031
【図２６】
2018211948.tif 000032
【図２７】
2018211948.tif 000033
【図２８】
2018211948.tif 000034
【図２９】
2018211948.tif 000035
【図３０】
2018211948.tif 000036
【図３１】
2018211948.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月20日(2019.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機を備える物体検知装置であって、
前記受信機は、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出する速度検出部と、
前記変位検出部の検出結果と前記速度検出部の検出結果、または、前記変位検出部の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置検出部の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別する対象物判定部と、
を備える物体検知装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、
前記１次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出する、
請求項１に記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記変位検出部は、
前記１次元スペクトルの位相が示す前記対象物の位置であって前記ＩＦ信号の周期ごとの前記対象物の距離の時間変化がある場合に前記対象物の変位を検出したと判断する、
請求項１または請求項２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記受信機は、
１次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記１次元スペクトルを算出する第１スペクトル算出部、
を備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の物体検知装置。
【請求項５】
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【請求項６】
受信機を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。
【請求項７】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の物体検知装置と、
制御装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、
前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する、
車載レーダシステム。
【請求項８】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の物体検知装置と、
警報装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、
前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する、
監視レーダシステム。
【請求項９】
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【請求項１０】
受信機を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引されたＲＦ送信信号であって、少なくとも一つの対象物で反射した前記ＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
周期的な前記周波数が掃引される前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
複数の前記ＩＦ信号に基づいて前記対象物の速度を検出することと、
前記変位の検出結果と前記速度の検出結果、または、前記変位の検出結果と位置毎に定義された環境情報と前記位置の検出結果、を用いて前記対象物の種別を識別することと、
を実行させるプログラム。
【国際調査報告】
2018211948.tif 000038
2018211948.tif 000039
2018211948.tif 000040
2018211948.tif 000041