(57)【要約】  マイクロ波検出システムは、経路に沿って信号を送信してモニタ区域への侵入物を検出するように構成された送信器と、変調反射器であって、送信された信号を受信して変調反射器により導入される特性を有する変調信号を発生させるように構成され、且つ変調信号を送信するように構成された変調反射器とを含む。本システムはまた、変調信号を受信するために配置された受信器と、システム利得変化に応じて可変検出閾値を提供するように構成された適応型閾値調節ユニットとを含む。本システムは更に、受信器により提供される変調信号を処理するように構成され、適応型閾値調節ユニットにより提供される可変検出閾値に対して処理された変調信号における特性を測定するように構成されたプロセッサを含む。【選択図】図３
2009521681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波検出システムであって、
経路に沿って信号を送信してモニタ区域への侵入物を検出するように構成された送信器と、
変調反射器であって、前記送信された信号を受信して前記変調反射器により導入される特性を有する変調信号を発生させるように構成され、且つ前記変調信号を送信するように構成された変調反射器と、
前記変調信号を受信するために配置された受信器と、
前記システムの利得の変化に応じて可変検出閾値を提供するように構成された適応型閾値調節ユニットと、
前記受信器により提供された前記変調信号を処理するように構成され、前記適応型閾値調節ユニットにより提供される前記可変検出閾値に対して前記処理された変調信号における特性を測定するように構成されたプロセッサと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記受信器に試験信号を注入して前記システムの利得を判定可能にするように構成された試験変調器を更に備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記試験信号を測定して前記システムの利得を判定するように更に構成される、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサが、適応型閾値調節ユニットに対する前記システムの利得を示す利得測定信号を提供するように更に構成される、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記適応型閾値調節ユニットが、前記可変検出閾値を示す前記プロセッサへの閾値調節信号を提供するように更に構成される、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記システムの利得が低下したときに前記可変検出閾値を前記受信変調信号から差し引くように更に構成される、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサが、前記システムの利得が上昇したときに前記可変検出閾値を前記受信変調信号に加算するように更に構成される、
請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記適応型閾値調節ユニットが、前記システムの利得が上昇したときに前記可変検出閾値を上昇させるように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記適応型閾値調節ユニットが、前記システムの利得が低下したときに前記可変検出閾値を低下させるように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記モニタ区域が進入禁止区域であり、前記システムが、前記進入禁止区域内の侵入を自動検出するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記監視区域は空港の滑走路であり、前記システムが前記滑走路内の物体の侵入を自動検出するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムが、１つ又はそれ以上のモニタ区域内の物体の地上移動を自動追跡するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
モニタ区域内の侵入を自動検出するための方法であって、
経路に沿ってマイクロ波信号を送信して進入禁止区域への侵入物を検出する段階と、
変調反射器において前記マイクロ波信号を受信する段階と、
前記変調反射器により受信される前記信号を変調して、特性を有する変調信号を発生させる段階と、
受信器により受信されることになる前記変調信号を送信する段階と、
前記システムの利得に応じて検出閾値を調節する段階と、
受信変調信号を処理して、前記検出閾値に対する前記受信変調信号における特性を測定する段階と、
を含む方法。
【請求項１４】
前記システムの利得を判定する段階を更に含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記判定した利得が前に判定した利得と比較して利得上昇を示すときに、前記検出閾値を上昇させる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記判定した利得が前に判定した利得と比較して利得低下を示すときに、前記検出閾値を低下させる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記判定した利得に応じて検出閾値を調節する段階が、前記システムの利得の上昇に対応する前記受信変調信号から信号レベル量を差し引く段階を含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記判定した利得に応じて検出閾値を調節する段階が、前記システムの利得の低下に対応する前記受信変調信号に信号レベル量を加える段階を含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記検出レベル閾値に対して測定した特性の関数として動作を開始する段階を更に含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記動作が、前記監視区域内の侵入を検出したことを示す侵入警報を発生させる段階を含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記モニタ区域は進入禁止区域である、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記モニタ区域が空港の滑走路であり、前記方法は、前記滑走路内の物体の進入を自動検出する段階を更に含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記モニタ区域に出入りする前記物体の検出に応答して１つ又はそれ以上のモニタ区域内の物体の地上移動を自動追跡する段階を更に含む、
請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マイクロ波検出システムに関する。より詳細には、本発明は、進入禁止区域における侵入を自動検出するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
本発明は、２００２年８月２３日に出願された米国暫定特許出願第６０／４０５，４９０号による優先権を主張する、現在は米国特許第６，９３３，８５８号が付与された２００３年８月２５日に出願された米国非暫定特許出願第１０／６４７，４１３号による優先権を主張する、２００５年８月２日に出願された米国非暫定特許出願第１１／１９５，１４５号の一部継続出願であり、これらの各々は引用により全体が本明細書に組み込まれる。また本出願は、２００５年１２月２３日に出願された米国暫定出願第６０／７５３，９０７号の利益を主張し、これは引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
図１は、単一の鉄道線路１０２を有する典型的な従来技術の鉄道平面踏切１００を示している。線路１０２上で列車が接近するときには、第１のゲート１０４Ａ及び１０４Ｂが閉じており、これによって線路１０２の対応する側からの交通流れを制限する。ゲート１０４Ａ及び１０４Ｂから線路１０２の反対側で第２のゲート１０６Ａ及び１０６Ｂが閉じて、反対側からの交通の流れを制限する。
【０００４】
図２では、同様の従来技術の鉄道平面踏切２００を示しているが、平面踏切２００として示された２つの線路２０２及び２０４がある。単一線路構成１００について上記に示したものと同様に、線路２０２又は２０４上で列車が接近するときに第１のゲート２０６Ａ及び２０６Ｂが閉じて、これによって線路１０２の当該側の交通の流れを制限する。ゲート２０６Ａ及び２０６Ｂから線路２０２及び２０４の反対側で第２のゲート２０８Ａ及び２０８Ｂが閉じて、反対側からの交通の流れを制限する。
【０００５】
これらの従来技術システムでは、ゲートは、接近する列車が検出されたときに閉じる。閉じたゲート間で線路近くに位置する障害物を検出するために、従来技術の一部のシステムでは、障害物自体による送信信号の反射に応答する送信／受信システムに依存し、反射器は利用しておらず、又は反射器からの信号の存在は検出していない。米国特許第６，３４０，１３９号及び米国特許第５，６２５，３４０号を参照されたい。
【０００６】
他の従来技術のシステムは、周波数変調レーダを反射する反射器に依存し、該レーダは、送信信号と反射信号との間の周波数差及び振幅差を利用して監視区域内の物体の存在を判定する。これらの従来技術システムは、信号振幅及び信号位相の差を検出する。信号位相の差は、反射器での通過時間成分によって定義された信号通過時間によって決まる位相シフトにより生じる。しかしながらこの公知の実施では、システムは、受信器、サーキュレータ、通過時間要素、方向性分離フィルタ、及び増幅器を含み、これらの各々は、システムの複雑さ及びコストを増分的に付加する。米国特許第５，７７５，０４５号を参照されたい。
【０００７】
マイクロ波検出システムを利用する幾つかのシステムが開発されてきた。しかしながら、現在のところ従来技術のシステムでは、障害物の誤検出、障害物の不正確な検出、障害物の検出の不成功、エコー検出、不十分な監視、並びに初期設置及び継続運用に伴う高コストなどの問題が生じる。
【特許文献１】欧州特許出願第０９７１２４２  Ａ号公報
【特許文献２】米国特許第５，６３１，８７５  Ａ号公報
【特許文献３】独逸特許出願第２５０１２４４  Ａ１号公報
【特許文献４】米国特許第２，０８５，７９８号公報
【特許文献５】米国特許第４，７９６，０１２号公報
【特許文献６】米国特許第４，９０１，５７５号公報
【特許文献７】米国特許第４，９５６，９９９号公報
【特許文献８】米国特許第５，２３３，３５３号公報
【特許文献９】米国特許第５，２３９，４５９号公報
【特許文献１０】米国特許第５，５３０，４２９号公報
【特許文献１１】米国特許第５，６２５，３４０号公報
【特許文献１２】米国特許第５，６８０，１３６号公報
【特許文献１３】米国特許第５，７７４，０４５号公報
【特許文献１４】米国特許第５，８９０，６８２号公報
【特許文献１５】米国特許第６，１２９，０２５号公報
【特許文献１６】米国特許第６，２６７，３３２  Ｂ１号公報
【特許文献１７】米国特許第６，３４０，１３９  Ｂ１号公報
【特許文献１８】米国特許第６，４９２，９３３号公報
【特許文献１９】欧州特許出願第０３７１６３１Ａ２号公報
【特許文献２０】国際特許出願第９３／１５４１６Ａ１号公報
【特許文献２１】国際特許出願第９７／０７００５Ａ１号公報
【特許文献２２】国際特許出願第０１／３７０６０Ａ１号公報
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
全体的に対応する参照文字及び記号表示は、図面全体を通じて対応する要素を表す。
【０００９】
本発明の態様は、変調マイクロ波信号を用いて進入禁止区域への侵入を自動検出するのに用いることができるような、マイクロ波検出システムを目的とする。以下の説明では、最初に、鉄道平面踏切の区域内の障害物の存在を自動検出するのに用いることができるような一実施形態を説明する。これに続く説明では、空港において用いることができるような、進入禁止区域を定める１つ又はそれ以上の周辺部全体で侵入を自動検出するのに用いることができるような別の実施形態を説明する。
【００１０】
図３は、マイクロ波送信器／受信器３０２及び変調反射器３０８を用いて鉄道平面踏切の区域内の障害物の存在を検出するような、進入禁止区域内の侵入を自動検出するためのシステム３００の一実施形態の簡易ブロック図である。送信器／受信器３０２はアンテナ３０４を装備している。図示のように、送信器／受信器３０２は、一体型送受信器３０２とすることができ、或いは分離型送信器３０２Ａ及び分離型受信器３０２Ｂとすることができる。後者の場合において、送信器３０２Ａ及び受信器３０２Ｂは、各々がアンテナ３０４を装備することができる。送受信器３０２は、受信信号３３８を前置増幅器３１２に供給し、該前置増幅器３１２は、処理した信号を復調器３１４に供給する。復調器３１４は、信号解析のために受け取った復調信号３３８をプロセッサ３１６に供給する。
【００１１】
プロセッサ３１６は、単一のプロセッサとすることができ、又は別の実施形態では、複数のプロセッサ３１６として構成することができる。一実施形態では、プロセッサ３１６は、デュアルプロセッサ３１６構成である。プロセッサ３１６は、メモリ（図示せず）、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアから構成することができる。プロセッサ３１６に関して説明される機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアの１つ又はそれ以上によって構成し実施することができる。
【００１２】
送信信号３３２は、送信器３０２Ａにより送信され、１つ又はそれ以上の変調反射器（ＭＤＲ）３０８により受信される。変調反射器３０８は、送信信号３３２を受信し、変調信号３３０を生成するための特性を導入する。変調信号３３０は、変調反射器３０８により送信又は反射され、受信器３０２Ｂによって受信される。システム３００は、送受信器３０２及び変調反射器３０８、並びにこれらに関わる送信信号３３２及び変調信号３３０によって定められる監視区域３３４の高度な定義をもたらす。以下で更に詳細に検討するように、送信信号３３２及び変調信号３３０は、監視区域３３４内の障害物の検出が送信信号３３２又は変調信号３３０のいずれかの遮断の関数であるように監視区域３３４を定める。
【００１３】
一実施形態では、送受信器３０２は、２２．０ＭＨｚのＦＭ掃引／帯域幅を有する９．２ＧＨｚから１０．６ＧＨｚ（例えば１０．０ＧＨｚ）の周波数の帯域Ｘで動作する。一実施形態では、これは連続波マイクロ波信号である。送信器３０２Ａの出力は、１０ｍＷ±１ｍＷのレンジ内とすることができる。送信器３０２Ａの他の電力レベルは、２０ｍＷ±２ｍＷのレンジ内とすることができる。一実施形態では、受信器３０２Ｂは、送受信器３０２である送信側サイトであってもよい。別の実施形態では、受信器３０２Ｂは、送信器３０２Ａとは分離することができる。更に別の実施形態では、デュアル受信器３０２Ｂを用いてもよく、この場合これらの受信信号３３８は合成され、合成された信号が解析される。後者の実施形態は、送信信号３３２の周波数が、位相シフトを生じるようなゼロ信号、又は変調信号３３０に悪影響を及ぼし、これにより変調信号３３０を検出する能力及び変調反射器３０８により導入されるあらゆる特性に悪影響を及ぼす送信信号３３２を生じる他の信号パターンをもたらす可能性がある場合に適用することができる。
【００１４】
別の実施形態では、送受信器３０２は、連続又は単一周波数信号ではなく周波数変調送信信号３３２を送信する。かかる実施形態では、５．０ＭＨｚと２５．０ＭＨｚの間の帯域幅の周波数変調を送信器３０２Ａに導入することができる。送信信号３３２に周波数変調を導入することによって、望ましくない振幅変調の周波数は、受信信号３３８及び／又は受信信号３３８の側帯波のピークの検出を改善可能にするレベルまで増大される。
【００１５】
一実施形態では、アンテナ３０４は、監視区域３３４を定めること等、送信信号３３２の形成を可能にする指向性アンテナとすることができる。送受信器アンテナ３０４のタイプの選択は、望ましい監視区域３３４の形状、監視区域３３４の監視に必要な目的とする距離、及び送信信号３３２の周波数に応じて決まる。例えば、パラボラアンテナは５度のビーム角を定めることができ、ホーンアンテナは３０度のビーム角を定めることができる。加えて一実施形態では、送受信器アンテナ３０４は、ＴＸ／ＲＸΦ＝３５ｃｍを有することができる。
【００１６】
変調反射器３０８は送信信号３３２に応答する。変調反射器３０８は、変調反射器アンテナ３３６を備え、又は含むことができる。一実施形態では、変調反射器３０８は、ホーン反射器サイズが１２．５×９．５×１５ｃｍの変調ホーン反射器である。別の実施形態では、変調反射器３０８は、変調反射器３０８と送受信器アンテナ３０４との間の最長距離を１００メートル生じるピラミッド形ホーン反射器である。更に別の実施形態では、変調反射器３０８は、変調反射器３０８と送受信器アンテナ３０４との間の最長距離を２００メートルとするパラボラ反射器である。
【００１７】
図３に示す別の実施形態では、送信器３０２Ａからの送信信号３３２Ａを受信するために受動反射器３１０を位置付け、送信信号３３２Ｂを変調反射器３０８に受動的に反射する。更に受動反射器３１０は、変調反射器３０８からの変調信号３３０Ａを受信し、変調信号３３０Ｂを受信器３０２Ｂに受動的に転送するように位置付けることができる。受動反射器３１０を位置付けることによって、監視区域３３４は、障害物に対して望ましい監視区域３３４をより効果的にモニタする特定の鉄道踏切用途及び設計に成形し、拡張し、設計することができる。受動反射器３１０はまた、２つの別個の監視区域３３４を定める、送信信号３３２の２つのセグメントを形成するのに用いることができる。例えば一実施形態では、受動反射器３１０は、第１の監視区域３３４から最大６０度までの角度にある第２の監視区域３３４を定める。他の実施形態では、受動反射器３１０が生成する２つの監視区域３３４間の角度は、６０度よりも大きくすることができる。かかる実施形態では、反射エネルギーが低減され、これによって送信信号３３２及び変調信号３３０が定める区域は縮小される。しかしながら、６０度以下の角度を有する受動反射器３１０を用いることによって、送信信号３３２及び変調信号３３０によりカバーされる全監視区域３３４を拡張し、より複雑な区域を監視し、より完全な監視有効範囲を提供することができる。
【００１８】
送受信器アンテナ３０４及び変調反射器アンテナ３３６の選択は、送受信器３０２と変調反射器３０８との間の距離（又は長さ）を含む監視区域３３４のサイズを定める。送受信器アンテナ３０４がホーンアンテナであり、変調反射器アンテナ３３６がホーンである一実施形態では、監視区域３３４を定めるアンテナ３０４と３３６の間の距離は、１０メートルと２８メートルの間である。送受信器アンテナ３０４がホーンアンテナであり、変調反射器アンテナ３３６がパラボラである別の実施形態では、距離は１８メートルと２８メートルの間である。送受信器アンテナ３０４がパラボラアンテナであり、変調反射器アンテナ３３６がパラボラである更に別の実施形態では、距離は２８メートルと６０メートルの間である。受動反射器３１０をシステムに含む場合も同様である。送受信器アンテナ３０４がホーンアンテナであり、変調反射器アンテナ３３６がパラボラである一実施形態では、距離は１０メートルと２５メートルの間である。送受信器アンテナ３０４がパラボラアンテナであり、変調反射器アンテナ３３６がパラボラである別の実施形態では、距離は２５メートルと５０メートルの間である。
【００１９】
一実施形態では、変調反射器３０８は送信信号３３２を受信する。変調反射器３０８は、受信した送信信号３３２を変調し、受信器３０２Ｂへの反射によって変調特性３４０を備えた変調信号３３０を再送信する。例示的な一実施形態では、変調特性は位相変調とすることができる。しかしながら、信号３３０に変調特性を与えるためにあらゆる変調技術を用いることができることは理解されるであろう。利用することができるアナログ及びデジタル変調技術の例示的な実施例には、振幅変調（ａｍ）、周波数変調（ｆｒｎ）、パルス変調（ｐｍ）、パルスコード変調（ｐｃｍ）、差動パルスコード変調（ｄｐｃｍ）、デルタ変調（ｄｍ）、連続可変傾斜デルタ変調（ｃｖｓｄ）、最小シフトキーイング（ｍｓｋ）、その他がある。変調反射器３０８は、受動デバイスとすることができ、又は能動デバイスとすることができる。例示的な一実施形態では、変調反射器３０８は、受信した送信信号３３２に位相変調などの特性３４０を導入することによって変調信号３３０を生成し、１０．０ＫＨｚ前後の周波数で０°と１８０°の間の位相変調を有する。変調周波数は、４．０ＫＨｚ、４．７ＫＨｚ、５．７ＫＨｚ、６．７ＫＨｚ、９．０ＫＨｚ、又は１２．０ＫＨｚとすることができる。また、４．０ＫＨｚから１３．０ＫＨｚのレンジの位相変調における他の周波数も用いることができる。更に別の実施形態では、変調反射器３０８は、８つ又はそれ以上の異なる位相を有する多相又は連続位相シフト変調反射器である。かかる実施形態は、変調信号３３０の望ましくない振幅変調を排除するうえで有利とすることができる。
【００２０】
変調反射器３０８による変調は、変調信号３３０内に１つ又はそれ以上の一意的に識別可能な特性３４０をもたらし、障害物の検出が可能になる。例えば、周波数又は位相変調は、送信信号３３２（例えば送信搬送信号）内には存在しない側帯波を変調信号３３０内に生成することができる。側帯波の振幅、エネルギー、周波数、又は個数により、様々な実施形態をその特性に定義することができる。
【００２１】
受信器３０２Ｂは、送信信号３３２及び変調信号３３０の周波数レンジ内の信号に応答する。受信器３０２Ｂが受信する受信信号３３８は、変調反射器３０８が導入する特性３４０を含むことができ、又は含まなくてもよい。受信信号３３８は、送受信器３０２内の送信器３０２Ａからの搬送信号の一部分を用いて基底帯域に変換される。前置増幅器及びフィルタ３１２は、受信信号３３８を増幅及びフィルタリングし、調整された受信信号３３８を復調器３１４にわたす。受信信号３３８は、復調器３１４により復調され、プロセッサ３１６による信号解析のために受信信号３３８を処理し、変調反射器３０８により導入される特性３４０の量を解析する。この量は、監視区域３３４内の障害物を示すことができる。
【００２２】
送受信器３０２では、送信信号３３２又はその搬送成分は受信信号３３８と混合され、例示的な一実施形態では搬送信号が相殺されることにより、プロセッサ３１６による解析のために側帯波が残される。側帯波は、望ましい特性３４０及びこれによる監視区域３３４内の物体の存在の有無を判定するために解析することができる。
【００２３】
例示的な一実施形態では、プロセッサ３１６による信号解析処理は、側帯波のピークの振幅によって表されるような、受信信号３３８の側帯波のエネルギー量を検出し比較する段階を含む。受信信号３３８は、前置増幅器フィルタ３１２によりフィルタリングされ、移動物体からのドップラー効果に起因する可能性があるエコーを除去する。かかるフィルタリングの後、監視区域３３４内に物体が存在しない場合には、受信信号３３８は、変調反射器３０８が導入した特性３４０のみを含む。例示的な一実施形態では、変調周波数は、物体が監視区域３３４内で移動することから生じるドップラー効果周波数よりも高い周波数で選択される。上述のように、送信信号３３２の搬送周波数に１０ＧＨｚを用いる場合、周波数は、４ＫＨｚ、５．７ＫＨｚ、又は６．７ＫＨｚを用いることができる。
【００２４】
上記で与えられた実施例で述べたように、望ましい特性３４０は、受信信号３３８内に含まれる側帯波の特定の振幅、周波数、及び／又は位相とすることができる。受信信号及びその側帯波は、予め定義した値、閾値、又はモデルに対して解析及び比較することができる。例えば、受信信号が、予め定義した値を上回る振幅ピーク又はエネルギーレベルを備えた側帯波を有する場合には、プロセッサ３１６は、監視区域３３４内に障害物が存在しないと判定することができる。しかしながら、受信信号の側帯波の振幅ピークが予め定義した値又は閾値を下回る場合には、プロセッサ３１６は、監視区域３３４内に障害物が存在すると判定することになる。一実施形態では、第１の側帯波のピーク振幅における３ｄＢよりも大きな低下は、監視区域３３４内に物体が存在することを示していると判定することができる。
【００２５】
また、受信信号３３８内の側帯波の側帯波エネルギー量を用いて、物体の存在の有無を判定することができる。判定したエネルギーレベルが所定レベルを下回ることが判明した場合、プロセッサ３１６は、監視区域３３４内に物体が存在すると判定することができる。一実施形態では、システムは、受信信号３３８の第１、第２、及び第３の側帯波の全エネルギー量を検出し判定することができる。かかる側帯波の全エネルギーレベルは、所定のエネルギーレベルと比較される。一実施形態では、全エネルギーレベルが、正常レベルの８０パーセント（例えば２０パーセントの低下）である場合、プロセッサ３１６は、監視区域３３４内に障害物が存在すると判定する。他の実施形態では、１つ又はそれ以上の側帯波を解析することができ、及び／又は偏差は、側帯波のエネルギー又はピーク振幅の５パーセントから５０パーセントの範囲とすることができる。
【００２６】
例示的な一実施形態では、ピーク振幅又はエネルギーレベル検出における所定の比較レベルは、試験及び運用に基づく製品開発、製品設計、及び／又は製品配備中に確立され、送信周波数に依存する。幾つかの実施形態では、システム３００は、プロセッサ３１６の感度又は閾値レベルを調節することを可能にする変数入力機能（図示せず）を含み、該プロセッサは、受信信号３３８が望ましい特性３４０を含むか否かを判定することにより物体が監視区域３３４内で検出されるか否かを判定するのに用いる。
【００２７】
受信信号３３８が、上記で説明したように変調反射器３０８により導入される特性３４０の望ましい量を含む場合には、システム３００は、監視区域３３４に障害物が存在しない旨の表示を示す。変調反射器３０８により発生される特性３４０の望ましい量が存在することは、受信信号３３８が、最初は送信信号３３２として送信され、変調反射器３０８によって変調され、更に特性３４０を備えた変調信号３３０として再送信されたものであることを示している。また、変調信号３３０内の特性３４０の望ましい量を受信することにより、受信された不適当又は誤った信号が、監視区域３３４に障害物がないという誤った表示を確実に示さないようにされる。
【００２８】
別の実施形態では、システム３００は、各々が別個の周波数で動作する２つ又はそれ以上の送受信器３０２から構成することができる。この実施形態では、該システムは、２つの別個の受信信号３３８を受信器３０２Ｂにより受信され、又は１つの受信信号３３８が受信されるが該受信信号３３８が１つよりも多い信号成分を有するものとみなすことができる。１つの観点において、２つの送信信号３３２は２つの送受信器３０２が送信し、２つの特性３４０を備えた２つの変調信号３３０が変調反射器３０８により発生される。いずれの場合においても、上記で説明した信号調整、復調、及び解析処理が、各受信信号３３８に関して適用される。監視区域３３４内の物体の存在に関するプロセッサ３１６による判定は、受信信号３３８の各々における信号解析の組み合わせによって決定される。
【００２９】
別の例示的な実施形態では、送受信器３０２は、複数の変調反射器３０８からの複数の変調信号３３０及び特性３４０を個別に検出する。かかる実施形態では、各変調反射器３０８は、固有の個別の変調周波数で周波数又は位相変調送信信号３３２に調整することができる。各受信器３０２Ｂは、特性３４０を判定することによって定められた監視区域３３４の各々内における障害物の存在を判定する目的で信号を復調するように調整される。かかる構成では、送信器３０２Ａ、変調反射器３０８、及び受信器３０２Ｂの各セットは、別個の監視区域３３４を定め、該監視区域は、通信している送信器３０２Ａ、変調反射器３０８、及び受信器３０２Ｂの各セットの間の区域により定められる複数の経路を含むことができる。例えば図９を参照されたい。
【００３０】
別の例示的な実施形態では、ＧＰＳシステム３２２は、全地球測位衛星（ＧＰＳ）システム（図示せず）からのデータ信号を受信する。この実施形態では、システム３００は、受信ＧＰＳデータからの時間及び／又は同期信号を受信して、メモリ（図示せず）内に格納する。プロセッサ３１６は、受信ＧＰＳデータを利用して、システム３００の報告、管理、及び／又は診断能力を高めることができる。
【００３１】
作動時には、システム３００の監視は、踏切ゲートシステム３２４からゲートが閉じていることを示すゲート閉鎖信号を受信したときに開始される。ゲート閉鎖信号を受信すると、システム３００は、送信信号３３２を送信して受信信号３３８を受信し、ゲート閉鎖後に踏切内の障害物について監視区域３３４をモニタし始める。一実施形態では、システム３００は、線路開放信号の起動後、踏切又は監視区域３３４のチェックを中止する。別の実施形態では、システム３００は、監視区域３３４が通過中の鉄道車両等の予想される障害物により割り込みされない場合、監視区域３３４の監視を継続する。
【００３２】
障害物が検出されないときには、システム３００は、一実施形態ではプロセッサ３１６により通電されるリレーの起動である許可動作３２６を発生させる。踏切区域又は監視区域３３４内で障害物が検出されたときには、区域開放指示は発生されず、別の動作を行う。１つのかかる実施形態では、警報リレーの通電など、プロセッサ３１６により警報動作３２８が開始される。別の例示的な実施形態では、イベント又は動作データはメモリ（図示せず）内に記憶され、データイベントを後で又は遠隔管理システム（図示せず）によって解析することができるようにする。
【００３３】
別の例示的な実施形態では、プロセッサ３１６は、１つ又はそれ以上の作動機能を提供するように構成される。これらの機能は、ゲート開放システム３２４におけるゲートの降下又は上昇に関連する情報を受信する段階を含む。プロセッサ３１６は、ゲート開放システム３１４からゲートが降下したことを示す情報又はゲート閉鎖信号を受信したときに、送信器３０２Ａによる送信信号３３２の送信を開始させることができる。復調器３１４が処理済み受信信号３３８を受信すると、プロセッサ３１６は、特性３４０について受信信号を解析する。プロセッサ３１６が、上述のような受信信号３３８から特性３４０の望ましい量を判定すると、プロセッサは、許可信号３２６を発生させることができる。プロセッサ３１６が、受信信号３３８が特性３４０の望ましい量を含んでいないと判定し、従って監視区域３３４内に障害物が存在すると判定すると、プロセッサ３１６は、占有区域警報３２８を発生させる。
【００３４】
他の例示的な実施形態では、プロセッサ３１６は、任意選択的に、システム３００の内部構成要素の完全性を取得し検証する。またプロセッサ３１６は、送信器３０１Ａ及び受信器３０２Ｂの自動自己試験を提供する段階を含む、全てのシステム構成要素（３２０を参照）の動作効率に関して自己診断及びチェックを開始し提供することができる。またプロセッサ３１６は、ＧＰＳシステム３２２からの時間参照信号の取得を含む通信ポート／リンク（図示せず）など、システム３００への様々な入力及び出力の管理及び運用を提供することができる。またプロセッサ３１６は、送信器３０２Ａ、受信器３０２Ｂ、変調反射器３０８、受動反射器３１０、及び他のシステム機器を収容するシステム３００の機器保管庫に関連する侵入防止センサを運用することもできる。またプロセッサ３１６は、局所警報として或いは遠隔管理エンティティ又はシステム（図示せず）へのシステム故障警報を提供することができる。プロセッサ３１６は、メモリ（図示せず）と共に、プロセッサ３１６が決定する動作又はイベントを記録又は記憶し、遠隔サイト、システム、又はエンティティへのこうしたイベント、動作、及びステータスの通信を発生させることができる。
【００３５】
図４には、本発明の一実施形態の作動状態が示されている。第１の状態はシステム停止状態４０２である。最初にシステム３００に電力が供給されると、プロセッサ３１６は初期化状態４０４に移行する。この状態では、プロセッサ３１６は、その構成及び動作ステータスを検証する。構成が存在しない場合には、プロセッサ３１６は構成状態４０６に移行し、外部ソースから設定情報又はデータを取得する。一実施形態では、この情報は、通信リンク（図示せず）を介して遠隔管理システムから得ることができる。正しい構成データが存在する場合には、プロセッサ３１６は、プロセッサ３１６の最後のリセットの前に生じた反復エラーの存在を制御する。エラーが存在する場合には、プロセッサ３１６は、利用不能状態４０８に移行し、システム３００による監視を再起動するための通信リンクを介しての外部命令を待機する。システム内にエラーが存在する場合には、プロセッサ３１６はまた利用不能状態４０８に移行することができ、外部システム又は管理システムに対し、修復の必要性を示す警報又は通知を行う。別の実施形態では、利用不能状態４０８は、システム再起動を自動的に開始することができる（図示せず）。
【００３６】
プロセッサ３１６が初期化状態４０４の試験及び構成診断をパスした場合には、プロセッサ３１６はスタンバイ状態４１０に移行する。この状態では、システムは作動しており、解析状態４１２に入る外部指示を待機している。スタンバイ状態４１０の間、システムはいかなるエラーもなく正しく動作しており、「ゲート閉鎖」信号を待機している。プロセッサ３１６は、システム作動性に対する変化についてシステムの安全性及び自己診断をモニタする。プロセッサ３１６は、ＧＰＳシステム３２２から受信する時間及び同期データを更新する。一実施形態では、解析状態４１２に入る外部指示は、鉄道平面踏切のゲートが降下した旨の外部ソースからの受信である。
【００３７】
更に、スタンバイ状態４１０の間、プロセッサ３１６は、全地球測位衛星（ＧＰＳ）受信器システム３２２から情報を受信する。この情報は、利用可能なＧＰＳ衛星提供情報のいずれかを含むことができる。一実施形態では、この情報は、時間及び／又は同期情報を含む。システムがゲート閉鎖信号などの起動信号を受信すると、プロセッサ３１６は、スタンバイ状態４１０から解析状態４１２に移行する。
【００３８】
解析状態４１２では、プロセッサ３１６は、タイマーを設定して、送信器３０２からの送信信号３３２の送信を開始する。一実施形態では、タイマーは５秒に設定される。上記で説明したように、システムは、変調反射器３０８により導入された特性３４０を判定するために解析される信号を受信器３０２から受信する。上述のように、特性３４０の望ましい量を含む変調信号３３０が受信器３０２により受信され、タイマーが終了するまで受信器３０２により継続して受信される場合には、プロセッサ３１６は、監視区域３３４には障害物がないと判定する。これが生じたときに、プロセッサ３１６は区域クリア状態４１４に移行する。区域クリア状態４１４は、許可動作３２６を開始し、ゲートが開放されたことを示す信号を受信（図示せず）した後、プロセッサ３１６はスタンバイ状態４１０に戻る。例示的な一実施形態では、許可動作３２６は、「完全クリア」リレーの設定であるが、通信リンク（図示せず）を介して遠隔サイト又はシステムへのメッセージの送信を含む他の動作であってもよい。
【００３９】
プロセッサ３１６は、受信器３０２からの受信信号３３８を解析し、監視区域３３４内の障害物の存在を判定する。例示的な一実施形態では、タイマー期間中に障害物を判定される（上述のように）と、システムは、区域占有状態４１６に移行する。区域占有状態４１６では、受信信号３３８が継続してモニタされ、監視区域３３４内に連続して障害物が位置しているか、又は障害物が監視区域３３４から外に移動し、もはや区域が遮られていないかどうかを判定する。区域が遮られていないことが判定され、タイマーが終了した場合には、システムは区域クリア状態４１４に移行する。障害物が監視区域３３４内で移動しているとプロセッサ３１６が判定した場合（以下で検討するように）、システムは、障害物の存在を引き続きモニタする。この障害物の移動を判定するために、監視区域３３４の繰り返しスキャンと併せてフィルタアルゴリズムが用いられる。一実施形態ではタイマー期間とすることができる定義された時間期間後、区域占有状態４１６は警報動作３２８を開始する。一実施形態では、警報動作３２８は、警報リレー（図示せず）の起動とすることができる。別の実施形態では、警報動作３２８は、通信リンク（図示せず）を介した遠隔サイト又はシステムへの警報メッセージの送信を含む他の動作とすることができる。
【００４０】
解析状態４１２、区域占有状態４１６、又は区域クリア状態４１４の間、ゲートがもはや閉鎖されていないという信号をプロセッサ３１６が受信した場合には、プロセッサ３１６は、あらゆる許可又は警報動作の通電をオフにし、システムをスタンバイ状態４１０に戻す。
【００４１】
スタンバイ状態４１０、解析状態４１２、区域クリア状態４１４、又は区域占有状態４１６の間、システムにおいて又はシステムの作動においてエラーが検出又は発生した場合には、システムは致命的エラー状態４１８に移行する。システムの自己診断が、送信器３０２Ａ又は受信器３０２Ｂ、システム構成要素、或いはプロセッサ３１６が作動させる制御論理又はソフトウェアの障害を識別すると常に、システムは致命的エラー状態４１８に移行する。致命的エラー状態４１８では、診断エラーがメモリ（図示せず）内にログ記録され、システム再起動（図示せず）を開始することができる。別の実施形態では、システムは、別の解析又はシステム再起動（図示せず）のために初期化状態４０４に移行する。
【００４２】
鉄道平面踏切に関連する監視区域３３４内に位置する障害物の存在を検出するなど、許可されていない区域内の侵入を自動検出するための方法５００の例示的な一実施形態が、図５として総称される図５Ａ及び５Ｂに表されている。アイドル状態５０２にあるシステムは、スケジュール化された、又は定期的、或いは連続的ベースでＧＰＳシステム３２２から情報を受信する。システムは、実行イベント又は命令を待機する。例示的な一実施形態では、システムは、ブロック５０６でゲート閉鎖信号受信時など、ゲートが閉鎖された時に自動的に起動される。ゲート閉鎖システム５０８からゲート閉鎖信号５０６又は指示を受信したときには、プロセッサ３１６は、タイマー５１０を開始又は設定する。更にプロセッサ３１６は、ブロック５１２において、送信器３０２による送信信号３３２の送信を開始する。例示的な一実施形態では、ブロック５１４において、送信信号３３２が変調反射器３０８により直接受信される。別の実施形態では、送信信号３３２は受動反射器３１０により受信され、受動反射器３１０から変調反射器３０８に反射される。いずれの場合においても、ブロック５１４で、変調反射器３０８が送信信号３３２を受信する。変調反射器３０８は、ブロック５１８で、いずれかの好適な変調技術を用いて受信信号３３８を変調し、ブロック５２０で変調信号３３０を反射又は送信する。
【００４３】
変調信号３３０は、受信器３０２Ｂに反射して戻されるか、又は変調信号３３０Ａとして受動反射器３１０に送信され、次いで、受動反射器３１０が、特性３４０を含む変調信号３３０Ｂを受信器３０２Ｂに反射する。いずれの場合においても、受信器３０２Ｂは、ブロック５２２で３３８を受信することができ、該受信信号は、変調反射器３０８により導入された特性３４０の望ましい量を含むことがあれば含まないこともある。上述のように、ブロック５２８で、受信信号３３８が処理され、受信信号３３８内の特性３４０の望ましい量の存在を判定する。任意選択的な一実施形態では、ブロック５２６で、受信信号３３８が最初に前置増幅器及びフィルタ３１２によって処理され、基底帯域信号などの処理済み信号を得る。
【００４４】
ブロック５３０において、特性３４０の望ましい量が検出された（上述のように）場合には、ブロック５３２において、タイマーが終了したかどうかをプロセッサ３１６がチェックする。タイマーが終了していなかった場合には、ブロック５２８で、プロセッサ３１６は引き続き受信信号３３８を解析する。ブロック５３０で、特性３４０の望ましい量が引き続き検出され、ブロック５３２でタイマーが終了した場合には、ブロック５３４でプロセッサ３１６は、クリア区域許可動作を開始する。許可動作が開始されると、ブロック５４４において、システムはアイドル状態に戻る。
【００４５】
ブロック５２８での解析の間、５３０で、特性３４０の望ましい量が存在しないとプロセッサ３１６が判定した場合、プロセッサ３１６は、タイマーが終了していないことを確認するためにタイマーをチェックする。ブロック５３６で、タイマーが終了していた場合には、ブロック５４２でプロセッサ３１６は警報動作３２８を開始する。ブロック５４２で警報動作３２８が開始されると、ブロック５４４でシステムはアイドル状態に戻る。
【００４６】
しかしながら、ブロック５２８での解析中、プロセッサ３１６が、ブロック５３０で受信信号３３８が特性３４０の望ましい量を含まないと判定し、且つタイマーが終了していなかった場合には、ブロック５３８で、検出物体又は障害物が監視区域３３４内で移動しているか又は静止しているかをプロセッサ３１６が判定する。プロセッサ３１６は、１つの受信信号３３８Ｂを別の受信信号３３８Ａと比較し、２つの信号間の変化又は差異を判定及び解析することによって、監視区域３３４内で検出物体が移動しているか又は静止しているかを判定する。第１の受信信号３３８Ａは、第２の受信信号３３８Ｂと比較することができる。第１の受信信号３３８Ａと第２の受信信号３３８Ｂとの間の変化を閾値、モデル、又はシグネチャと比較して、第２の受信信号３３８Ｂにおいて検出された物体が第１の受信信号３３８Ａにおいて検出された物体と同じであるか否かを判定し、同じであった場合には、この変化は、監視区域３３４での物体の移動を示すことができる。例えば、第１の側帯波の振幅変化が２秒よりも短い時間期間で閾値振幅よりも小さい場合には、プロセッサ３１６は、物体が監視区域３３４内で移動していると判定することができる。
【００４７】
或いは、受信信号３３８の第１の側帯波の２０パーセントの振幅ピーク変化は、移動している物体を示すことができる。プロセッサ３１６は、経時的に受信信号３３８を評価し、受信信号３３８における側帯波の振幅、周波数、又はエネルギーの変化を識別することによって、この判定を行うことができる。更に、上述のように、２つ又はそれ以上の送受信器３０２を利用して単一の監視区域３３４を定める実施形態では、２つ又はそれ以上の受信信号３３８を解析することができる。かかる実施形態では、２つ又はそれ以上の変調信号３３０からの２つ又はそれ以上の特性３４０の変化を解析することによって移動を示すことができる。
【００４８】
監視区域３３４内で障害物又は物体が移動している又は運動中であるとプロセッサ３１６が判定した場合には、プロセッサ３１６はブロック５４０でタイマーをチェックする。ブロック５４０でタイマーが終了していた場合には、ブロック５４２でプロセッサ３１６が警報動作を開始する。しかしながら、ブロック５４０で、タイマーがまだ終了していなかった場合には、ブロック５２８において、システムは引き続き受信信号３３８を解析する。ブロック５３８において、監視区域３３４内で物体が移動していないと判定された場合には、ブロック５２８で、システムが引き続き受信信号３３８を解析し、変調特性を判定する。この処理はタイマーが終了するまで継続する。
【００４９】
図６は、送受信器３０２、変調反射器３０８、及び結果として得られる監視区域３３４のレイアウトの一実施形態を示す、単一線路踏切における例示的な鉄道平面踏切検出器システムを示している。単一線路６０２は、踏切ゲート６０４Ａ及び６０４Ｂ並びにゲート６０６Ａ及び６０６Ｂにより囲まれている。第１の送受信器６０８は、第１の送信信号３３２Ａ（図示せず）を第１の変調反射器６１０に送信し、変調反射器６１０は、第１の変調信号３３０Ａ（図示せず）を第１の送受信器６０８に反射し、これによって第１の監視区域６１２を定める。第２の送受信器６１４は、第２の送信信号３３２Ｂ（図示せず）を第２の変調反射器６１６に送信し、第２の変調反射器６１６は、第２の変調信号３３０Ｂを第２の送受信器６１４に反射し、これによって第２の監視区域６１８を定める。この単一線路の鉄道平面踏切では、システム定義の監視区域３３４は監視区域６１２及び６１８である。
【００５０】
図７は、送受信器３０２、変調反射器３０８、及びこれに関連する監視区域３３４のレイアウトの一実施形態を示す、２線路踏切における例示的な鉄道平面踏切検出器システムを示している。線路７０２及び７０４は、ゲート７０６Ａ及び７０６Ｂ並びにゲート７０８Ａ及び７０８Ｂにより保護されている。第１の送受信器７１０は、第１のマイクロ波ビーム７１４を変調反射器７１２に送信する。第１の監視区域３３４は、ビーム７１４により定められる。第２の送受信器７１６は、第２のマイクロ波ビーム７２０を変調反射器７１８に送信する。第２の監視区域３３４はビーム７２０により定められる。この２線路鉄道平面踏切では、システム定義の監視区域３３４は、７１４及び７２０により定められる区域である。
【００５１】
図８は、送受信器３０２、変調反射器３０８、受動反射器３１０、及び監視区域３３４のレイアウトの一実施形態を示す、２線路踏切における例示的な鉄道平面踏切検出器システムを示している。線路８０２及び８０４は、ゲート８０６Ａ及び８０６Ｂ並びにゲート８０８Ａ及び８０８Ｂにより保護されている。第１の送受信器８１０は、第１のマイクロ波ビーム８１６を送信し、これが受動反射器８１２により受信される。受動反射器８１２は、受信したビーム８１６を変調反射器８１４に反射し、これによって第２のビーム８１８を生成する。結果として得られる第１の送受信器の監視区域３３４は、ビーム８１６及び８１８により定められる区域である。第２の送受信器８２０は、第３のマイクロ波ビーム８２８を受動反射器８２２に送信する。受動反射器８２２は、受信したビーム８２８を変調反射器８２４に反射し、これによって第４のビーム８２６を生成する。結果として得られる第２の送受信器の監視区域３３４は、ビーム８２８及び８２６により定められる区域である。
【００５２】
図９は、送受信器３０２、複数の変調反射器３０８、及び監視区域３３４のレイアウトの一実施形態を示す、３線路踏切における例示的な鉄道平面踏切検出器システムを示している。線路９０２、９０４、及び９０６は、ゲート９０８Ａ及び９０８Ｂ並びに９１０Ａ及び９１０Ｂにより保護される。第１の送受信器９１２は、３つのマイクロ波ビームを送信する。送受信器９１２の第１のビーム９１６は、第１の変調反射器９１４に送信される。第１の送受信器９１２の第２のビーム９２０は、第２の変調反射器９１８に送信される。第１の送受信器９１２の第３のビーム９２４は、第３の変調反射器９２２に送信される。このように、第１の送受信器９１２の監視区域３３４は、ビーム９１６、９２０、及び９２４により定められる区域である。同様の方式で、第２の送受信器９２６は、３つのマイクロ波ビームを送信する。送受信器９２６の第１のビーム９３０は、第１の変調反射器９２８に送信される。第２の送受信器９２６の第２のビーム９３４は、第２の変調反射器９３２に送信される。第２の送受信器９２６の第３のビーム９３８は、第３の変調反射器９３６に送信される。このように、第２の送受信器９２６の監視区域３３４は、ビーム９３０、９３４、及び９３８により定められる区域である。
【００５３】
図９に示す実施形態では、送受信器９１２及び９２６は各々、１つよりも多い送信信号３３２を送信し、このような各送信信号３３２は別個の変調反射器３０８に向けられている。各変調反射器３０８は、固有特性３４０を導入することによって送信信号３３２を一意的に変調し、各変調反射器３０８により受信された受信送信信号３３２に基づく関連の固有変調信号３３０を発生させるように構成される。受信器３０２Ｂは、１つ又はそれ以上の変調反射器３０８から信号を受信する。受信器３０２Ｂ、前置増幅器３１２、復調器３１４、及びプロセッサ３１６は、上述のように固有の変調信号３３０及び特性３４０の各々を識別し、各受信変調信号３３０における固有特性３４０、従って物体の存在の有無を判定するように構成される。これらの各々は別個に判定され、いずれも全ての特性３４０の望ましい量が受信されたか否かを個別に判定するようにし、これにより、各全ての監視区域９１６、９２０、９２４、９３０、９３４、及び９３８における障害物の存在の有無を判定する。この例示的な実施形態では、システム及び方法は、特定の構成及び実施形態において各変調信号３３０における各全ての特性３４０の量を検出するように動作する。かかる実施形態では、図５に定義された方法及び処理は、各全ての別個の変調信号に対して実施される。
【００５４】
図１０は、周辺部によって定めることができるような、進入禁止区域１００１内の侵入を検出するためのシステムの例証を示している。図１０は、送受信器、変調反射器、及び結果として得られる監視周辺部のレイアウトの例示的な一実施形態を示している。第１の送受信器１００２は、第１の送信信号（図示せず）を第１の変調反射器１００４に送信し、変調反射器１００４は、第１の変調信号（図示せず）を第１の送受信器１００２に反射し、これによって第１の監視周辺セクション１００６を定める。第２の送受信器１０１２は、第２の送信信号（図示せず）を第２の変調反射器１０１４に送信し、第２の変調反射器１０１４は、第２の変調信号を第２の送受信器１０１２に反射し、これによって第２の監視周辺セクション１０１６を定める。第３の送受信器１０２２は、第３の送信信号（図示せず）を第３の変調反射器１０２４に送信し、変調反射器１０２４は、第３の変調信号（図示せず）を第３の送受信器１０２２に反射し、これによって第３の監視周辺セクション１０２６を定める。第４の送受信器１０３２は、第４の送信信号（図示せず）を第４の変調反射器１０３４に送信し、変調反射器１０３４は、第４の変調信号（図示せず）を第４の送受信器１０３２に反射し、これによって第４の監視周辺セクション１０３６を定める。このレイアウトは、空港、海港、橋、トンネル、産業用地、軍用地、集合住宅地、その他の場合とすることができる、進入禁止領域を周辺部によって定めることができる多くの監視用途に用いることができる点は理解されるであろう。進入禁止領域は閉じた周辺部によって必ずしも完全に囲む必要はない点は理解されるであろう。更に、進入禁止領域の形状はどのような幾何学的図形をとることもできるので、図１０に示す構成は、単に例証に過ぎない。同様に、送受信器、変調反射器、及び存在する場合に受動反射器の個数は、何らかの所与の用途の要件に応じて異なることになる。
【００５５】
例示的な一実施形態では、図１０に示す例示的な障壁１００６などのマイクロ波侵入障壁は、８０メートル程度の長さを有することができ、隣接するマイクロ波障壁とおよそ２０メートル重なり合うことができる。周辺長は、空港規模のようないずれかの所与の用途に応じて変わる可能性がある点は理解されるであろう。例えば、周辺長は、大規模空港においては数キロメートルから更に長い距離に至るまで延びることができる。
【００５６】
交差路用途（例えば、鉄道踏切、滑走路交差路、幹線道路交差路、その他）と、周辺保護、乗物地上移動制御、及び滑走路侵入保護用途（例えば空港、軍事基地、その他）との間の差異は、かかる用途においては、検出すべき目標物が、通過している侵入物、モニタ領域内外を移動する乗物、又はモニタ滑走路区域内に移動する航空機などの移動している（例えば過渡的）目標物とすることができるが、鉄道踏切では、問題は目標物が踏切に留まるか否かであるという点である。例えば、鉄道踏切用途では、検出システムは、ゲートの閉鎖直後に約１０秒等の僅かな秒数の間マイクロ波障壁を作動させ、次いで、固定閾値検出レベルに対して信号振幅レベルなどの信号レベルを比較するように構成することができる。例えば、閾値検出レベルは、遮られた領域に対して「フリー領域」（例えば遮られていない領域）を判定するように選ぶことができる。比較により、周辺用途では、検出システムは、マイクロ波障壁を連続的に動作させた状態にするように構成することができ、更に周辺用途において侵入検出の改善をもたらすように可変閾値検出レベルで更に構成することができる。
【００５７】
図１１は、本発明の態様に従って進入禁止区域内の侵入を検出するため検出閾値を自動的に変更するマイクロ波検出システム１１００を示す概略図である。システム１１００は、図３に示したシステム３００で用いた要素を含むことができる。例えば、図１１のシステム１１００は、マイクロ波送信器／受信器３０２及び変調反射器３０８を含むことができる。送受信器３０２は、受信信号３３８を前置増幅器３１２に供給し、該前置増幅器３１２は、処理済み信号を復調器３１４に供給する。復調器３１４は、信号解析のために復調済み受信信号３３８をプロセッサ３１６に供給する。
【００５８】
送信信号３３２は、送信器３０２Ａにより送信され、１つ又はそれ以上の変調反射器（ＭＤＲ）３０８により受信される。変調反射器３０８は、送信信号３３２を受信し、特性を導入して変調信号３３０を生成する。変調信号３３０は、変調反射器３０８により送信又は反射され、受信器３０２Ｂにより受信される。送信信号３３２及び変調信号３３０は、上述のように監視区域３３４内の障害物の検出が送信信号３３２又は変調信号３３０のいずれかの遮断の関数であるように監視区域３３４を定める。例えば、受信信号の側帯波の振幅ピークが、予め定義された値又は固定閾値を下回る場合には、この条件は保護される周辺部内の侵入を示すことができる。
【００５９】
例示的な一実施形態では、検出システム１１００の動作の基本原理は、次のようなものとすることができる。変調反射器３０８により与えられる変調は、変調信号において一意的に識別可能な特性をもたらす。これらの特性の処理によって、侵入物の存在（又は不在）の検出が可能になる。例えば、位相変調は、送信信号（例えば、送受信器３０２により最初に送信された信号）内には存在しない側帯波を変調信号内に生成することができる。変調反射器３０８からの変調信号は、送受信器３０２内の復調器により受信及び復調され、処理されて、変調反射器３０８により導入される（更に、モニタ領域内に侵入物が存在するときに影響を受ける）かかる特性を定量化する。１つ又はそれ以上の特性のピーク振幅レベルを測定するようなこの定量化によって、監視領域内の侵入物の存在（又は不在）を検出することが可能になる。例えば受信信号が、予め定義された値を上回る振幅ピーク又はエネルギーレベルを備えた側帯波を有する場合には、プロセッサ３１６は、監視領域内に侵入物が存在しないと判定することになり、振幅ピーク又はエネルギーレベルが予め定義された値を下回る場合には、プロセッサ３１６は、監視領域内に侵入物が存在すると判定することができる。
【００６０】
本発明の１つの態様では、システム１１００は、例えば、システム１１００の利得変化に応じて検出閾値を自動調節するためにプロセッサ３１６に結合された閾値調節ユニット３４４を更に含むことができる。この可変閾値を用いて、モニタ周辺部中に移動する侵入物など、比較的高速な信号変動に対してマイクロ波障壁のより高い感度を達成することができる。比較的高速な信号変動は、環境条件の変化又はモニタ周辺部内での植物生長、その他に起因して起こる可能性があるような、一般的に緩慢に生じる信号変動と比較してより高速に生じる信号変動を含むことができる。１つの実施例では、可変閾値は、マイクロ波障壁信号に「平滑化」アルゴリズム（例えば低域通過フィルタ）を適用し、受信信号内の緩慢な信号変動を補償する構成可能レベルを差し引いて可変閾値を生成するときに得られる受信信号振幅レベルに基づくことができる。例えば、障壁信号レベルがこの可変閾値を下回る（及び／又は固定閾値を下回る）ときには、検出システムは、どの障壁が侵入を検出したかを示す「侵入警報」メッセージを発生するように構成することができる。このことを利用して、信号機及び／又は適切に設置したビデオカメラ（空港ビデオ監視システムの一部とすることができるようなもの）を起動することができる。このようにして、侵入映像を表示することができる。またこの情報を用いて、どのマイクロ波障壁が侵入を検出したかを示す、空港地図上で侵入位置を表示することができる。従って、検出システム１１００は、初期警報が起動されると所与の周辺セグメントに集中するために、異なる機器（視覚モニタ機器等）と対話するように構成することができる。
【００６１】
一般にシステム利得は、システム１１００を構成する電子チェーンの振幅利得を意味する。周辺用途では、システム利得のドリフトは、植物（例えば草）の生長、温度変化、センサハウジングの前面の水溜まり、その他などの要因によって発生する可能性がある。水の溜まりから生じる利得変化では、アンテナ３０４、３３６を収容するセンサハウジングの前面からのアンテナ距離を調節可能にする水較正デバイスを設けることができる。アンテナ３０４及び／又は３３６等のアンテナをセンサハウジングの前面から適切な距離に配置した場合、この面上に集結する水の影響は無視できることが分かる。例えばこの距離は、前面からのアンテナの距離を変更しながら信号レベルを測定し、該信号レベルを最大にするように前面に対してアンテナを配置し、次いで最強信号レベルのおよそ１０％下など予め定義された信号レベルの低下を測定するまで、アンテナをセンサの前面方向に移動させることによって決定することができる。１０ＧＨｚのレンジ内の搬送周波数のようなある一定の搬送周波数を用いるときには、システム利得に対する雨又は霧等の大気条件の影響は無視できる。
【００６２】
周辺システム１１００内の侵入は、一般に、障壁信号レベルのある一定量の低下を引き起こす。逆に、システム１１００の利得の上昇は、障壁信号レベルの上昇を引き起こし、その結果、検出閾値が所定の値に固定された場合に、侵入を検出するためのシステム１１００の感度が低下する可能性がある。例えば、侵入の結果として障壁信号レベルが低下すると、予め定義された閾値を下回って信号レベルが下がることになる可能性があるが、場合によっては侵入物が検出できないことになる、システム利得が上昇したときに予め定義された固定閾値よりも下がる程の信号レベルの低下が生じる訳ではない。変化するシステム利得を追跡する可変閾値は、利得上昇作用に対してより大きな耐性を有する。図１２に示す例示的な一実施形態では、可変閾値１２００は、障壁信号レベル１２０２と可変閾値１２００との間の望ましい差異がシステム利得に応じて維持されるように変化させることができる。例えば、可変閾値１２００は、信号レベルと検出閾値との間の望ましい差異１２０６を維持するために、利得上昇レベル１２０８に応じて点線１２０４によって示される前のレベルから上昇させることができ、利得低下レベル１２１０に応じて低下させることができる。図１３に示す別の実施形態では、信号レベル１３０２と固定検出閾値１３０６との間の望ましい差分１３０４を維持するために、可変閾値１３００を用いてそれぞれ上昇又は降下した信号レベル１３０２から差し引き、又は信号レベル１３０２に加えることができる。
【００６３】
図１１に戻ると、試験変調器３４２を用いて、システム１１００の電子利得を試験することができる。例示的な一実施形態では、試験変調器３４２は、検出システム１１００の通常作動モードの間に定期的に用いることができる。試験変調器３４２は、システム検出性能を損なう恐れがある利得ドリフトを検出するのに役立つ。上述のように、利得値の上昇は、システムの検出感度の低下につながることになる。一実施形態では、試験変調器３４２は、受信器３０２Ｂ内などのシステム１１００内に参照信号３４３を注入するように構成することができる。プロセッサ３１６は、復調器出力における参照信号３４３のレベルを用いて、システム１１００の電子利得を測定する。プロセッサ３１６は、システム１１００の測定利得を示す利得測定信号３４６を閾値調節ユニット３４４に供給することができる。利得測定信号３４６に基づいて、閾値調節ユニット３４４は、可変閾値を調節し、システム１１００の利得変化を補償することができる。閾値調節ユニット３４４は、復調器３１４を介して受信した信号レベルに基づいて侵入を識別するときに使用するためにプロセッサ３１６に調節された可変閾値信号を提供することができる。例えば、プロセッサ３１６は、受信信号レベルを可変閾値と比較して、信号レベルが可変閾値を下回っているかどうかを確認することができ、或いは、可変閾値によって信号レベルを修正し、次いで修正済み信号レベルを固定閾値と比較して、修正済み信号レベルが固定検出閾値を下回っているかどうかを判定することができる。
【００６４】
本明細書で例示し説明した方法の実行又は実施の順序は、別途指定しない限り必須ではないことは、当業者であれば理解するであろう。すなわち、本方法の態様又は段階は、別途指定しない限りどのような順序で実施してもよく、本方法は、本明細書で開示された以外のより多い又はより少ない或いは代替の態様又は段階を含むことができることは企図される。
【００６５】
上記の例示的構造及び方法において、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができるので、上記の説明に含まれ又は添付図面に示された全ての内容は限定の意味ではなく例証と解釈すべきであることが意図される。例えば、本システム及び方法は、飛行機又は他の乗物がモニタ部分に対して侵入することから生じる事故を防ぐのを助けるために、走路のモニタ部分の内外に移動する飛行機又は他の乗物を追跡及び／又は識別するように空港滑走路をモニタするのに用いることができる。別の例示的な実施形態では、本システムを用いて、モニタ領域に乗物が侵入又は退出したときにこれらの乗物の動きを追跡することができる。
【００６６】
本発明の要素又はこれらの好ましい実施形態を提示する際、数詞がないこと或いは定冠詞は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は包含的なものであり、記載された要素以外の追加要素が存在してもよいことを意味することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】単一線路踏切における従来技術の鉄道平面踏切の図である。
【図２】２線路踏切における従来技術の鉄道平面踏切の図である。
【図３】本発明の態様に従って進入禁止区域内の侵入を自動検出するためのマイクロ波検出システムを示す概略図である。
【図４】進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムにおける例示的な制御状態を示す図である。
【図５】進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムに対する論理フローにおける例示的段階を示す図である。
【図６】送受信器、変調反射器、及び例示的な監視区域のレイアウトの例示的な一実施形態を示す、単一線路踏切を有する鉄道踏切等の進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムの図である。
【図７】送受信器、変調反射器、及び例示的な監視区域のレイアウトの例示的な一実施形態を示す、２線路踏切を有する鉄道踏切等の進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムの図である。
【図８】送受信器、変調反射器、受動反射器、及び例示的な監視区域のレイアウトの例示的な一実施形態を示す、２線路踏切を有する鉄道踏切等の進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムの図である。
【図９】送受信器、複数の変調反射器、及び例示的な監視区域のレイアウトの例示的な一実施形態を示す、３線路踏切を有する鉄道踏切等の進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムの図である。
【図１０】送受信器、変調反射器、及び例示的な監視区域のレイアウトの例示的な一実施形態を示す、周辺によって定義することができるような進入禁止区域内の侵入を検出するためのシステムの図である。
【図１１】本発明の態様に従って進入禁止区域内の侵入を検出するために、検出閾値を自動調節するためのマイクロ波検出システムを示す概略図である。
【図１２】図１１のシステムで用いるための例示的な可変閾値を示す図である。
【図１３】図１１のシステムで用いるための固定閾値に対する例示的な可変閾値を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
３０２  送信器３０２Ａ／受信器３０２Ｂ（送受信器）
３０８  変調反射器
３１０  受動反射器
３１２  前置増幅器及びフィルタ
３１４  復調器
３１６  プロセッサ
３１８  構成データ
３２０  システム自己診断
３２２  ＧＰＳシステム
３２４  ゲート開放システム
３２６  許可動作出力
３２８  警報動作出力
３４０  位相変調特性
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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