(57)【要約】      （修正有）【課題】  レーダ装置と電波反射体とを併用する物体検出において、設置環境等に影響されることなく、高精度の物体検出を実現する。【解決手段】  レーダ送受信機１０は、水平偏波の偏波送信波２１を検出反射体３０に向けて送信する水平偏波送信アンテナ１１ａと、垂直偏波のみを選択的に受信する垂直偏波受信アンテナ１１ｃを備えている。検出反射体３０は、入射した偏波送信波２１の偏波面を９０°変化させて垂直偏波の偏波受信波２２として送受信アンテナ１１に向けて反射する機能を備えている。検出反射体３０の近傍にノイズ物体が存在しても、このノイズ物体からは水平偏波の偏波送信波２１がそのまま反射されるため、レーダ送受信機１０では、検出反射体３０から返される垂直偏波の偏波受信波２２を選択的に検出でき、この偏波受信波２２が障害物等にて遮断されたときの受信電力の変化を高精度に検知できる。【選択図】図１
2006133108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むレーダ装置と、
前記レーダ装置から前記第１電波を受けて前記第２電波として返す電波反射体と、
を具備したことを特徴とするレーダシステム。
【請求項２】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、前記電波反射体から到来する前記第２電波の検出レベルの変化に基づいて、前記電波反射体との間における物体を検知する物体検出手段をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【請求項３】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、複数の電波反射体の各々が、前記レーダ装置に対して、前記レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて配列されていることを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、当該レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて当該レーダ装置に対して配列された複数の前記電波反射体を包含する整形ビームとして前記第１電波を放射する手段をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【請求項５】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、アンテナを時分割で切り替えて、互いに偏波面の異なる前記第１および第２電波の送受信を行う機能をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【請求項６】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、前記電波反射体は、透過または反射する前記第１電波の偏波面を９０°変化させる偏波変更体を備えたことを特徴とするレーダシステム。
【請求項７】
請求項１記載のレーダシステムにおいて、前記電波反射体は、受信した前記第１電波を増幅して前記第２電波として送信する増幅機能を備えたアクティブ反射体であることを特徴とするレーダシステム。
【請求項８】
レーダ装置と電波反射体との間を往復する電波の変化によって前記レーダ装置と前記電波反射体との間における物体を検出する物体検出方法であって、
前記レーダ装置から前記電波反射体に入射する第１電波、および前記電波反射体から前記レーダ装置に返される第２電波の各々の偏波面を異ならせ、前記第２電波の強度変化を前記レーダ装置において検出することを特徴とする物体検出方法。
【請求項９】
第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
レーダ装置から受けた第１電波を前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波として返す偏波変更手段を備えたことを特徴とする電波反射体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダシステム、物体検出方法、レーダ装置、電波反射体に関し、特に、レーダによる障害物の監視、侵入監視等の物体検出技術等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダを用いた障害物の検知技術としては、特許文献１に示される技術が知られている。すなわち、監視対象領域を挟んで対向する位置に、レーダ送受信部と反射板を配置し、レーダ送受信部と反射板との間を往復した後にレーダ送受信部にて検出されるレーダ波の受信電力（ＲＣＳレベル：Rader Cross Section Level）の変化によって、レーダ送受信部と反射板との間の空間（監視対象領域）を横切る障害物を検知するものである。
【０００３】
ところが、レーダ送受信部および反射板の設置環境は様々であり、反射板の近傍に不要物体が存在すると、この不要物体からの反射波がノイズとなって反射板からレーダ送受信部に入射する本来のレーダ波に重畳され、障害物の検知精度を低下させる、という技術的課題があった。
【０００４】
すなわち、特許文献１のような従来技術では反射板付近に不要物体などが存在すると、反射板からの反射電力以外に不要物体からの反射電力が混在して検出される。不要物体が不安定な場合は、振動、風などのわずかな変位でＲＣＳレベルが変動することになる。
【０００５】
そして、本来の反射板からの反射波よりも大きいＲＣＳレベルの変動があると障害物分離性能（すなわち障害物の有無の判定精度）が劣化し、また不要物体からの反射波の検出レベルの変動による誤検知（監視対象領域に障害物が存在しないにも関わらず、不要物体からの反射波の検出レベル変動により障害物が存在すると誤認する）等、障害物の検知に支障をきたすといった問題があった。
【０００６】
なお、他の関連する従来技術としては、特許文献２に示される技術がある。この特許文献２では、レーダ装置を利用して検出された障害物データにチェックコードを付加して外部の入出力制御装置に出力することにより、入出力制御装置の側で障害物データの正常性を確認可能にしたものである。しかし、この特許文献２では、上述のような本発明の技術的課題は認識されていない。
【特許文献１】特開２００１−３２５６９０号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、レーダ装置と電波反射体とを併用する物体検出において、高精度の物体検出が可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、レーダ装置と電波反射体とを併用する物体検出において、設置環境等に影響されることなく、高精度の物体検出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むレーダ装置と、
前記レーダ装置から前記第１電波を受けて前記第２電波として返す電波反射体と、
を具備したレーダシステムを提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、レーダ装置と電波反射体との間を往復する電波の変化によって前記レーダ装置と前記電波反射体との間における物体を検出する物体検出方法であって、
前記レーダ装置から前記電波反射体に入射する第１電波、および前記電波反射体から前記レーダ装置に返される第２電波の各々の偏波面を異ならせ、前記第２電波の強度変化を前記レーダ装置において検出する物体検出方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むレーダ装置を提供する。
本発明の第４の観点は、レーダ装置から受けた第１電波を前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波として返す偏波変更手段を備えた電波反射体を提供する。
【００１１】
上記した本発明によれば、レーダ装置から電波反射体に向けて放射される第１電波と、この第１電波の入射によって電波反射体から反射されてレーダ装置に帰る第２電波とが、互いに異なる偏波面を持つので、本来の電波反射体から反射される第２電波のみをレーダ装置の受信手段にて選択的に受信し、この第２電波の受信電力の変動に基づいて物体の検知を精度良く行うことができる。
【００１２】
また、電波反射体の周囲に不要物体が存在しても、当該不要物体から反射されてノイズ電波としてレーダ装置に戻る第１電波の偏波面は、当該レーダ装置から放射されたときのままであるため、偏波面の異なる第２電波の受信電力の検出レベルには影響しない。従って、レーダ装置や電波反射体の設置環境に影響されることなく、高精度の物体検出を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーダ装置と電波反射体とを併用する物体検出において、高精度の物体検出ができる、という効果が得られる。
また、レーダ装置と電波反射体とを併用する物体検出において、設置環境等に影響されることなく、高精度の物体検出を実現することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるレーダシステムの動作原理を示す概念図であり、図２は、本実施の形態のレーダシステムの構成の一例を示すブロック図、図３は、本実施の形態のレーダシステムの設置状態の一例を示す俯瞰図である。
【００１５】
本実施の形態のレーダシステムＲＳ１は、たとえば美術館、宝石店等における防犯システムを構成する侵入者の検知、あるいは線路の踏み切り内などにおける人や車などの障害物の検知に適用することができる。
【００１６】
図３の例では、本実施の形態のレーダシステムＲＳ１を踏切１０１に設置して、人や車等の障害物１０２の検知を行う場合が示されている。
すなわち、線路１００と交差する踏切１０１には、当該踏切１０１を挟んで対向するようにレーダ送受信機１０および送受信アンテナ１１からなるレーダ装置と、複数の検出反射体３０が配置されている。
【００１７】
図２に例示されるように、本実施の形態のレーダ送受信機１０は、偏波切り替えスイッチ１５を介して当該送受信アンテナ１１に接続される送信部１２および受信部１３と、レーダ信号処理制御部１４と、マイクロプロセッサ１６、不揮発性メモリ１７、外部入出力インターフェイス１８およびユーザインターフェイス１９を備えている。
【００１８】
送受信アンテナ１１は、水平偏波送信アンテナ１１ａ、垂直偏波送信アンテナ１１ｂ、垂直偏波受信アンテナ１１ｃ、水平偏波受信アンテナ１１ｄとして機能することが可能になっている。
【００１９】
そして、送信側の水平偏波送信アンテナ１１ａおよび垂直偏波送信アンテナ１１ｂは、偏波切り替えスイッチ１５により、いずれか一方が送信部１２に接続されて有効となる。また、受信側の垂直偏波受信アンテナ１１ｃおよび水平偏波受信アンテナ１１ｄは、偏波切り替えスイッチ１５により、いずれか一方が受信部１３に接続されて有効となる。
【００２０】
送信部１２は、水平偏波送信アンテナ１１ａまたは垂直偏波送信アンテナ１１ｂを介してレーダ波を外部に出力する。本実施の形態の場合には、水平偏波送信アンテナ１１ａを使用することで、水平偏波の偏波送信波２１を出力する。
【００２１】
受信部１３は、垂直偏波受信アンテナ１１ｃまたは水平偏波受信アンテナ１１ｄを介して水平偏波の電波、または垂直偏波の電波を選択的に受信する。本実施の形態では、垂直偏波受信アンテナ１１ｃを受信部１３に接続して垂直偏波の偏波受信波２２を選択的に受信する。
【００２２】
すなわち、本実施の形態の場合、送受信アンテナ１１は、レーダ波２０として、水平偏波の偏波送信波２１を検出反射体３０に向けて放射し、垂直偏波の偏波受信波２２を受信する。
【００２３】
レーダ信号処理制御部１４は、送信部１２および受信部１３を制御するとともに、送受信アンテナ１１を介して受信部１３にて検出された偏波受信波２２の受信電力の大小に基づいて、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間における障害物１０２の有無を判別する。
【００２４】
マイクロプロセッサ１６は、レーダ送受信機１０の全体を制御する。不揮発性メモリ１７は、マイクロプロセッサ１６が実行する制御プログラムやデータが格納される。外部入出力インターフェイス１８は、レーダ信号処理制御部１４における障害物１０２の検出結果を、外部システムに出力したり、外部からマイクロプロセッサ１６に制御コマンドを入力するために用いられる。
【００２５】
ユーザインターフェイス１９は、ボタンスイッチ、キーボード、ディスプレイ等で構成され、作業者が、レーダ送受信機１０を操作する場合に用いられる。
一方、図４に例示されるように、本実施の形態の検出反射体３０は、一例として、反射面３１、反射面３２および反射面３３の互いに直交する三つの反射面を備えた三面体コーナレフレクタからなる。
【００２６】
そして、検出反射体３０は、この直交する三つの反射面の交点（頂点３０ａ）を通る中心軸を送受信アンテナ１１に向ける姿勢で設置される。これにより、送受信アンテナ１１から検出反射体３０に入射する入射波（偏波送信波２１）は、図５に例示されるように、反射面３１、反射面３２および反射面３３の、第１反射点３１ａ、第２反射点３２ａおよび第３反射点３３ａに順次反射された後、反射波（偏波受信波２２）となって送受信アンテナ１１の側に反射される。
【００２７】
なお、三面体コーナレフレクタによる電波の反射機能については、たとえば、McGraw-Hill Book Company、１９６１年発行、「Antenna Engineering Handbook second edition」、P17-27、Fig.17-27、等の文献に記載されている。
【００２８】
本実施の形態の場合、図４および図６に例示されるように、検出反射体３０における反射波の通過経路（検出反射体３０の開口部の右側半分）を覆うように、偏波変更膜３４が備えられている。この偏波変更膜３４は、当該偏波変更膜３４を通過する入射波である水平偏波の偏波送信波２１を、垂直偏波の偏波受信波２２に変換する機能を備えている。
【００２９】
すなわち、図７Ａに例示されるように、この偏波変更膜３４は、たとえば、絶縁膜３４ａの両面に、互いに逆方向に±４５°に傾斜するように配置されたメタルストリップパターン３４ｂおよびメタルストリップパターン３４ｃで構成されるミリ波変換膜からなる。メタルストリップパターン３４ｂおよびメタルストリップパターン３４ｃの幅ｗおよび間隔ｓは、入射波の周波数に応じて適宜設定される。そして、このような構成の偏波変更膜３４を通過する入射波の電界方向Ｅｉ（偏波面）は、９０°回転し、電界方向Ｅｏとなる。なお、図７Ｂの線図に例示されるように、偏波変更膜３４を通過する入射波は、偏波面が９０°回転するだけで、強さは減衰しない。
【００３０】
そして、偏波変更膜３４は、水平偏波の入射面を検出反射体３０の反射面側に向けた姿勢で当該検出反射体３０に装着される。
すなわち、本実施の形態の場合、検出反射体３０に水平偏波として入射する偏波送信波２１は、反射面３３で反射された後、裏面側から偏波変更膜３４を通過することによって、ほとんど減衰することなく偏波面が９０°回転し、垂直偏波の偏波受信波２２として反射される。また、偏波変更膜３４の表面（出射面）側に入射した電波は散乱される。
【００３１】
以下、本実施の形態の作用の一例について説明する。
まず、レーダ送受信機１０の側では、送受信アンテナ１１では、送信側が水平偏波送信アンテナ１１ａが選択され、受信側が垂直偏波受信アンテナ１１ｃが選択されている。
【００３２】
そして、送信部１２を起動すると、水平偏波の偏波送信波２１が検出反射体３０に向けて放射される。この偏波送信波２１は、図５に示すように検出反射体３０の反射面３１〜反射面３３にて３回反射した後、偏波変更膜３４を通過して偏波面を変換され、垂直偏波の偏波受信波２２として、送受信アンテナ１１に向けて反射される。
【００３３】
すなわち、検出反射体３０内における偏波送信波２１の経路は、同じく図５に示すように検出反射体３０の中央の頂点３０ａからの最初の第１反射点３１ａまでの距離Ｌ１と、三面体コーナレフレクタの頂点３０ａからの最後の第３反射点３３ａとの距離Ｌ２が等しくなる（点対象）軌跡をつくる。これにより、検出反射体３０への入射波である偏波送信波２１は、偏波膜を１度だけ通過して偏波面を９０°回転するように変換され、垂直偏波の偏波受信波２２として送受信アンテナ１１に反射されることとなる。また、偏波変更膜３４の表面側と異なった偏波面をもつ送信波は検出反射体３０の反射面に入らず散乱する。
【００３４】
このようにして、送受信アンテナ１１からの水平偏波の偏波送信波２１の入射によって、検出反射体３０からは、垂直偏波の偏波受信波２２が、送受信アンテナ１１に反射されてくる。
【００３５】
レーダ送受信機１０の受信側では、垂直偏波受信アンテナ１１ｃが選択されているため、受信部１３には、検出反射体３０から反射されて到来する垂直偏波の偏波受信波２２の信号の電力のみが検出される。
【００３６】
従って、受信部１３では、検出反射体３０から反射された垂直偏波の偏波受信波２２が、送受信アンテナ１１に到達する前に障害物１０２にて遮られることによる受信電力のレベル変動に基づいて、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間の空間（すなわち、監視対象の踏切１０１）における障害物１０２の有無を高精度にて検知することができる。
【００３７】
また、図３のような設置環境において、検出反射体３０の近傍に存在するノイズ物体１０３に偏波送信波２１が入射しても、水平偏波のままでの偏波送信波２１が反射されるだけであり、この反射された水平偏波の偏波送信波２１が送受信アンテナ１１にノイズとして入射しても、本来の反射波である偏波受信波２２とは偏波面が異なるため、垂直偏波受信アンテナ１１ｃを介して受信部１３にて検出されることはない。
【００３８】
従って、検出反射体３０の近傍にノイズ物体１０３が存在するような劣悪な設置環境においても、ノイズ物体１０３の存在に影響されることなく、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間の空間（すなわち、監視対象の踏切１０１）における障害物１０２の有無を正確に検知することが可能になる。
【００３９】
図８は、本実施の形態における検出反射体の変形例を示す概念図である。この変形例では、自身が受信した電波の増幅機能を持つアクティブ反射体４０を用いる場合を示している。
【００４０】
このアクティブ反射体４０は、偏波受信アンテナ４１と、偏波送信アンテナ４２と、増幅器４３を備えている。偏波受信アンテナ４１は、水平偏波である偏波送信波２１を受信する。増幅器４３は、偏波受信アンテナ４１の受信信号を増幅して、偏波送信アンテナ４２の側に出力する。
【００４１】
偏波送信アンテナ４２の前には、上述の偏波変更膜３４が配置されている。偏波送信アンテナ４２から放射される電波は、水平偏波である偏波送信波２１を増幅したもので水平偏波のままであり、この増幅された水平偏波は、偏波変更膜３４を通過することによって、垂直偏波の偏波受信波２２に変換され、この偏波受信波２２が送受信アンテナ１１に向けて反射される。
【００４２】
従って、上述の検出反射体３０を用いる場合と同様に、アクティブ反射体４０から反射された垂直偏波の偏波受信波２２を、垂直偏波受信アンテナ１１ｃを介して選択的に受信部１３にて検出することが可能となり、送受信アンテナ１１とアクティブ反射体４０との間の空間における障害物１０２の検知精度を向上させることが可能となる。
【００４３】
また、増幅器４３を備えていることにより、送受信アンテナ１１との距離が大きい場合でも、送受信アンテナ１１から減衰して到来する偏波送信波２１を増幅して、強度の大きな垂直偏波の偏波受信波２２として送受信アンテナ１１に返すことができる。この結果、送受信アンテナ１１とアクティブ反射体４０との間の距離が大きい場合、すなわち、監視対象の踏切１０１等の空間が広い場合でも、偏波送信波２１の減衰に影響されることなく、精度良く障害物１０２の検知を行うことができる。
【００４４】
図９は、本実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例を示す概念図である。この図９の例では、検出反射体５０は、反射変更板５１と偏波変更板５２で構成されている。そして、送受信アンテナ１１から入射する水平偏波の偏波送信波２１を、垂直偏波の偏波受信波２２に変換して送受信アンテナ１１に反射する。
【００４５】
すなわち、図１０Ａの（ａ）は検出反射体５０の正面図、（ｂ）は側面図である。この図１０Ａに例示されるように、反射変更板５１は、＋４５°方向のメタルストリップパターン５１ａからなるグリッドで構成されている。偏波変更板５２は、−４５°方向のメタルストリップパターン５２ａからなるグリッドで構成されている。また、反射変更板５１と偏波変更板５２の間隔は、入射する偏波送信波２１の波長λの１／４、すなわちλ／４に設定されている。
【００４６】
図１０Ｂの（ａ）〜（ｃ）は、この検出反射体５０における偏波面の変更の過程を示す概念図である。水平偏波が（ａ）に示すように＋４５°成分（Ｖ１）、−４５°成分（Ｖ２）に分解され、これらがλ／４だけ走行し、反射変更板５１で反射されると、（ｂ）に示すように、＋４５°成分（Ｖ１）、−４５°成分（Ｖ２）ともそれぞれ１８０°反転する。そして、奥側の反射変更板５１で反射される−４５°成分Ｖ１はλ／４を往復してλ／２を走行することで位相がさらに１８０°反転し、（ｃ）に示されるように、この−４５°成分（Ｖ１）が１８０°反転した成分と、もとの＋４５°成分（Ｖ２）で合成される垂直偏波に変換されることになる。
【００４７】
これにより反射変更板５１および偏波変更板５２からなる検出反射体５０への入射波は必ず偏波面を９０°変換されて反射されることとなる。また、設置した偏波変更板５２と異なった偏波面をもつ送信波は検出反射体５０の反射面に入らず散乱する。
【００４８】
そこで、この検出反射体５０の偏波面と同じ偏波面の反射波（この場合、垂直偏波の偏波受信波２２）を受信できるアンテナ（この場合、垂直偏波受信アンテナ１１ｃ）を送受信アンテナ１１で選択しておけば、偏波面変換機能を持たない不要なノイズ物体１０３等の測定対象物からの反射波に関しては受信電力を抑制し（偏波が異なるため）、検出反射体５０から反射された垂直偏波の偏波受信波２２の受信電力だけが検出が可能となる。
【００４９】
これら手段により不要な測定対象物検知を抑圧したうえで、レーダ送受信機と検出反射体間の障害物検知手段を提供することが可能となる。
なお、グリッドによる電波の反射機能については、たとえば、McGraw-Hill Book Company、１９６１年発行、「Antenna Engineering Handbook second edition」、P18-18、Fig18-18、等の文献に記載されている。
【００５０】
図１１は、本実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例を示す概念図である。
この図１１の例の検出反射体６０は、互いに直交する三つの反射面６１、反射面６２および反射面６３を備えた三面体コーナレフレクタである。この場合、反射面６１、反射面６２および反射面６３の各々は、上述の検出反射体５０のような偏波変更板６１ａ、偏波変更板６２ａ、偏波変更板６３ａで構成されている。
【００５１】
そして、検出反射体６０に入射する水平偏波の偏波送信波２１は、反射面６１〜反射面６３の各々で反射されるたびに、偏波面が９０°づつ変化し、上述の図５に例示したような合計３回（奇数回）の反射後には、元の偏波面が９０°回転された垂直偏波の偏波受信波２２となって、送受信アンテナ１１に戻るようにしたものである。
【００５２】
すなわち、この検出反射体６０における個々の偏波変更板６１ａ、偏波変更板６２ａ、偏波変更板６３ａの各々における偏波面の変化の過程は上述の図１０Ａに示した検出反射体５０の場合と同様である。
【００５３】
これにより、検出反射体６０のへの入射波（水平偏波の偏波送信波２１）は偏波面を９０°変換されて垂直偏波の偏波受信波２２として反射されることとなる。
この結果、レーダ送受信機１０の受信側では、送受信アンテナ１１として垂直偏波受信アンテナ１１ｃを選択して偏波受信波２２を受信することにより、ノイズの影響を受けることなく、送受信アンテナ１１と検出反射体６０との間の空間における障害物１０２を精度良く検知できる。
【００５４】
また、検出反射体６０は、反射面自体を利用して偏波面の変更を行わせる構成であるため、検出反射体６０に偏波送信波２１が入射することによって生じる偏波受信波２２の強度を大きくできる、という利点もある。
【００５５】
図１２は、本発明の他の実施の形態であるレーダシステムＲＳ２の構成を示す概念図である。この図１２の実施の形態の場合には、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間を往復する、互いに偏波面の異なる偏波送信波２１および偏波受信波２２が、障害物１０２にて遮断されることを利用した検知方法（以下、遮断検知と記す）と、送受信アンテナ１１から放射される偏波送信波２１等のレーダ波が障害物１０２自体にて反射されることによって生じた反射波を直接的に送受信アンテナ１１にて検出することで、障害物１０２の検知を行う方法（以下、直接検知と記す）を併用する場合について説明する。
【００５６】
この場合、遮断検知と直接検知を実現するため、レーダ送受信機１０では、図１３に例示されるようなフローチャートの動作を行う。なお、この図１３のフローチャートの動作は、たとえば、不揮発性メモリ１７に実装された制御プログラムをマイクロプロセッサ１６が実行し、レーダ信号処理制御部１４等の動作を制御することによって実現される。
【００５７】
すなわち、遮断検知によって障害物１０２が検知されるまでは、当該遮断検知のみを行い、障害物１０２が検知された後は、直接検知を行う。これにより、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間における障害物１０２の有無のみならず、送受信アンテナ１１から障害物１０２までの距離や、障害物１０２の大きさ等を検出することが可能となる。
【００５８】
最初は、送信側では水平偏波送信アンテナ１１ａを選択し、受信側では垂直偏波受信アンテナ１１ｃを選択して、遮断検知を開始する。
そして、送受信アンテナ１１から水平偏波の偏波送信波２１を検出反射体３０に向けて放射する（ステップ２０１）。
【００５９】
検出反射体３０の側では、送受信アンテナ１１から到来する偏波送信波２１の偏波面を９０°変化させて垂直偏波の偏波受信波２２として送受信アンテナ１１に反射する（ステップ２０２）。
【００６０】
レーダ送受信機１０では、垂直偏波受信アンテナ１１ｃにて垂直偏波の偏波受信波２２を選択的に検出し、受信電力を算出する（ステップ２０３）。
そして、垂直偏波の偏波受信波２２の受信電力の減少量が所定の閾値レベルを超えた否か、すなわち障害物１０２によって偏波受信波２２が遮断されたか否かを判定し（ステップ２０４）、障害物１０２が検知されるまで、ステップ２０１〜ステップ２０３を反復する。
【００６１】
そして、ステップ２０４で障害物１０２が検出されたと判定された場合には、レーダ送受信機１０において、受信側のアンテナを、水平偏波受信アンテナ１１ｄに切り替えて直接検知の準備をした後（ステップ２０５）、水平偏波送信アンテナ１１ａが水平偏波の偏波送信波２１を、上述の遮断検知にて検出された障害物１０２の方向に放射し（ステップ２０６）、この偏波送信波２１は、障害物１０２にて水平偏波のまま反射され（ステップ２０７）、反射された水平偏波の偏波受信波２２は、レーダ送受信機１０の水平偏波受信アンテナ１１ｄにて検出された後、受信部１３に入力される（ステップ２０８）。
【００６２】
そして、受信部１３では、送信部１２による偏波送信波２１の送信時刻から、受信部１３での偏波受信波２２の受信時刻までの時間と、レーダ波の伝播速度に基づいて、障害物１０２までの距離を計測し、さらに、必要に応じて、偏波受信波２２の受信電力の値に基づいて障害物１０２の大きさを計測する（ステップ２０９）。
【００６３】
なお、この直接検知における距離の測定では、障害物１０２は、検出反射体３０と送受信アンテナ１１との間に存在することが確定しているので、たとえば、レーダ送受信機１０がパルスレーダ方式の場合における、二次エコー等に起因するレンジアンビギュイティが解消され、正確な距離の測定を行うことができる。
【００６４】
その後、レーダ送受信機１０では、受信側の水平偏波受信アンテナ１１ｄを元の垂直偏波受信アンテナ１１ｃに切り替えて、ステップ２０１以降の遮断検知に移行する。
このように、本実施の形態では、偏波送信波２１と偏波受信波２２の偏波面の違いを利用して、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間における障害物１０２の有無を精度良く検知する遮断検知を実行し、この遮断検知にて障害物１０２が検知された後に、直接検知に移行して、送受信アンテナ１１から障害物１０２までの距離や、障害物１０２の大きさを測定する。
【００６５】
すなわち、直接検知の前に、送受信アンテナ１１と検出反射体３０との間における障害物１０２の存在（レーダ送受信機１０から見た障害物１０２の方向等）が確定した後、直接検知による障害物１０２行われるので、直接検知における障害物１０２までの距離や大きさの測定精度が向上する。
【００６６】
こうして検出された、障害物１０２の有無、障害物１０２までの距離、障害物１０２の大きさ等の情報は、必要に応じて、外部入出力インターフェイス１８を経由して外部の情報処理システムに出力される。
【００６７】
図１４は、本発明のさらに他の実施の形態であるレーダシステムＲＳ３の構成の一例を示す概念図である。
この実施の形態のレーダシステムＲＳ２の場合、一つのレーダ送受信機１０に対して、複数の検出反射体３０を配置し、比較的広範囲の空間における障害物１０２の検知を行う。この場合、一つで複数の検出反射体３０を包含する空間にレーダ波（偏波送信波２１）を放射することが可能な水平広ビームアンテナ１１−１が用いられる。
【００６８】
すなわち、図１４の例では、踏切１０１に沿って複数の検出反射体３０を配列し、踏切１０１を挟んで反対側にレーダ送受信機１０を設置している。
隣り合う二つの検出反射体３０の配列間隔ΔＧは、各々のレーダ送受信機１０（水平広ビームアンテナ１１−１）に対する距離Ｒ１〜Ｒ６（たとえばＲ１とＲ２）の差ΔＲが、レーダ送受信機１０の距離分解能よりも大きくなるように設定されている。
【００６９】
従って、個々の検出反射体３０は、水平広ビームアンテナ１１−１までの距離（偏波送信波２１と偏波受信波２２の往復所要時間）の違いとして、レーダ送受信機１０の側で区別できる。
【００７０】
水平広ビームアンテナ１１−１の指向性は、遠方の検出反射体３０に対しては偏波送信波２１の放射電力を強め、近傍の検出反射体３０に対しては偏波送信波２１の放射電力を弱めるように放射強度分布が制御された矩形ビームとすることもできる。この場合には、障害物１０２による遮断による偏波受信波２２の受信電力の変動を、複数の検出反射体３０のすべてについて、共通の閾値を用いて判定することができる。
【００７１】
この場合、水平広ビームアンテナ１１−１と個々の検出反射体３０との間における障害物１０２による遮断検知は、当該検出反射体３０との間の距離に応じた偏波送信波２１と偏波受信波２２の往復時間に合わせて、受信部１３における偏波受信波２２の検出タイミングを設定することで実現される。
【００７２】
すなわち、受信部１３では、任意のタイミングで水平偏波の偏波送信波２１の放射してから、検出反射体３０との往復時間に応じたタイムスロット毎に、垂直偏波の偏波受信波２２の受信電力の変動判定を順次実行する。これにより、個々の検出反射体３０と水平広ビームアンテナ１１−１との間における障害物１０２の有無を、個別に判定することができる。
【００７３】
このように、本実施の形態のレーダシステムＲＳ３では、比較的広い範囲の空間における障害物１０２の検知を精度良く行うことができる。
また、個々の検出反射体３０との間における障害物１０２の検知状態の時間的な変化から、複数の検出反射体３０と水平広ビームアンテナ１１−１との間を横切って移動する障害物１０２の移動状態の検出も可能になる。
【００７４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、上述の各実施の形態の説明では、簡単のため、送受信アンテナ１１が個別の水平偏波送信アンテナ１１ａ〜水平偏波受信アンテナ１１ｄにて構成され、これらを偏波切り替えスイッチ１５にて切り替えて使用する場合を例示したが、これに限らない。
【００７５】
たとえば、放射方向の周りに回転させることで、放射波および受信波の偏波面を変化させることが可能な送受信アンテナ１１の場合には、特定の偏波面を持つ偏波送信波２１の送信タイミング、および特定の偏波面を持つ偏波受信波２２の受信タイミングと、送受信アンテナ１１の回転姿勢を同期させることで、送信波および受信波で異なる偏波面を用いることを可能にしてもよい。
【００７６】
（付記１）
第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むレーダ装置と、
前記レーダ装置から前記第１電波を受けて前記第２電波として返す電波反射体と、
を具備したことを特徴とするレーダシステム。
【００７７】
（付記２）
付記１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、前記電波反射体から到来する前記第２電波の検出レベルの変化に基づいて、前記電波反射体との間における物体を検知する物体検出手段をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【００７８】
（付記３）
付記１記載のレーダシステムにおいて、複数の電波反射体の各々が、前記レーダ装置に対して、前記レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて配列されていることを特徴とするレーダシステム。
【００７９】
（付記４）
付記１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、当該レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて当該レーダ装置に対して配列された複数の前記電波反射体を包含する整形ビームとして前記第１電波を放射する手段をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【００８０】
（付記５）
付記１記載のレーダシステムにおいて、前記レーダ装置は、アンテナを時分割で切り替えて、互いに偏波面の異なる前記第１および第２電波の送受信を行う機能をさらに備えたことを特徴とするレーダシステム。
【００８１】
（付記６）
付記１記載のレーダシステムにおいて、前記電波反射体は、透過または反射する前記第１電波の偏波面を９０°変化させる偏波変更体を備えたことを特徴とするレーダシステム。
【００８２】
（付記７）
付記１記載のレーダシステムにおいて、前記電波反射体は、受信した前記第１電波を増幅して前記第２電波として送信する増幅機能を備えたアクティブ反射体であることを特徴とするレーダシステム。
【００８３】
（付記８）
レーダ装置と電波反射体との間を往復する電波の変化によって前記レーダ装置と前記電波反射体との間における物体を検出する物体検出方法であって、
前記レーダ装置から前記電波反射体に入射する第１電波、および前記電波反射体から前記レーダ装置に返される第２電波の各々の偏波面を異ならせ、前記第２電波の強度変化を前記レーダ装置において検出することを特徴とする物体検出方法。
【００８４】
（付記９）
付記８記載の物体検出方法において、前記電波反射体に偏波変更体を設け、前記偏波変更体において透過または反射する前記第１電波の偏波面を９０°変化させて前記第２電波として前記レーダ装置に返すことを特徴とする物体検出方法。
【００８５】
（付記１０）
付記８記載の物体検出方法において、複数の電波反射体の各々を、前記レーダ装置に対して、前記レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて配列し、前記レーダ装置から、複数の前記電波反射体を包含する整形ビームとして、前記第１電波を放射するとともに、前記第２電波が個々の前記電波反射体との前記距離に比例した強度分布を持つように前記整形ビームを制御することを特徴とする物体検出方法。
【００８６】
（付記１１）
付記８記載の物体検出方法において、前記電波反射体は、受信した前記第１電波を増幅して前記第２電波として送信する増幅機能を備えたアクティブ反射体であることを特徴とする物体検出方法。
【００８７】
（付記１２）
第１電波を送信する送信手段と、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波を受信する受信手段とを含むことを特徴とするレーダ装置。
【００８８】
（付記１３）
付記１２記載のレーダ装置において、前記第２電波は、前記レーダ装置から前記第１電波を受けて偏波面を変化させて前記第２電波として返す電波反射体から到来した電波であることを特徴とするレーダ装置。
【００８９】
（付記１４）
付記１２記載のレーダ装置において、前記第２電波は、前記レーダ装置から前記第１電波を受けて前記第２電波として返す電波反射体から到来し、前記第２電波の受信レベルの変化に基づいて、前記電波反射体との間における物体の有無を判別する物体検出手段をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。
【００９０】
（付記１５）
付記１２記載のレーダ装置において、前記レーダ装置は、当該レーダ装置の距離分解能以上の距離をおいて当該レーダ装置に対して配列された複数の前記電波反射体を包含する整形ビームとして前記第１電波を放射する手段をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。
【００９１】
（付記１６）
レーダ装置から受けた第１電波を前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波として返す偏波変更手段を備えたことを特徴とする電波反射体。
【００９２】
（付記１７）
付記１６記載の電波反射体において、前記電波反射体は、互いに直交する反射面を有する三面体コーナレフレクタからなり、前記偏波変更手段は、前記三面体コーナレフレクタから前記レーダ装置に向けて出射される前記第１電波が透過する領域に配置された偏波面変換膜からなり、前記レーダ装置に向けて出射される前記第１電波が前記偏波面変換膜を透過する際に前記第２電波に変換されることを特徴とする電波反射体。
【００９３】
（付記１８）
付記１６記載の電波反射体において、前記電波反射体は、互いに直交する反射面を有する三面体コーナレフレクタからなり、前記偏波変更手段は、前記反射面を構成する偏波面変換膜からなり、前記第１電波が、前記偏波面変換膜において奇数回反射された後に前記第２電波として前記レーダ装置に返されることを特徴とする電波反射体。
【００９４】
（付記１９）
付記１６記載の電波反射体において、前記電波反射体は、前記レーダ装置の方向に正対される反射面を構成する偏波変更板からなり、前記第１電波が前記第２電波として前記レーダ装置に反射されるようにしたことを特徴とする電波反射体。
【００９５】
（付記２０）
レーダ装置から受けた第１電波を増幅し、前記第１電波とは偏波面の異なる第２電波として返す増幅手段を備えたことを特徴とする電波反射体。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施の形態であるレーダシステムの動作原理を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるレーダシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるレーダシステムの設置状態の一例を示す俯瞰図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるレーダシステムを構成する検出反射体の構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるレーダシステムを構成する検出反射体の内部構成の一例を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるレーダシステムを構成する検出反射体の構成の一例を示す正面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施の形態であるレーダシステムを構成する検出反射体の構成の一例を示す説明図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施の形態であるレーダシステムを構成する検出反射体の作用の一例を示す線図である。
【図８】本発明の一実施の形態における検出反射体の変形例を示す概念図である。
【図９】本発明の一実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例を示す概念図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例の構成を説明する説明図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例の作用を説明する説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における検出反射体のさらに他の変形例を示す概念図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態であるレーダシステムの構成を示す概念図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態であるレーダシステムの作用の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明のさらに他の実施の形態であるレーダシステムＲＳ３の構成の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  レーダ送受信機
１１  送受信アンテナ
１１−１  水平広ビームアンテナ
１１ａ  水平偏波送信アンテナ
１１ｂ  垂直偏波送信アンテナ
１１ｃ  垂直偏波受信アンテナ
１１ｄ  水平偏波受信アンテナ
１２  送信部
１３  受信部
１４  レーダ信号処理制御部
１５  偏波切り替えスイッチ
１６  マイクロプロセッサ
１７  不揮発性メモリ
１８  外部入出力インターフェイス
１９  ユーザインターフェイス
２０  レーダ波
２１  偏波送信波
２２  偏波受信波
３０  検出反射体
３１  反射面
３２  反射面
３３  反射面
３４  偏波変更膜
３４ａ  絶縁膜
３４ｂ  メタルストリップパターン
３４ｃ  メタルストリップパターン
４０  アクティブ反射体
４１  偏波受信アンテナ
４２  偏波送信アンテナ
４３  増幅器
５０  検出反射体
５１  反射変更板
５１ａ  メタルストリップパターン
５２  偏波変更板
５２ａ  メタルストリップパターン
６０  検出反射体
６１  反射面
６１ａ  偏波変更板
６２  反射面
６２ａ  偏波変更板
６３  反射面
６３ａ  偏波変更板
１００  線路
１０１  踏切
１０２  障害物
１０３  ノイズ物体
ＲＳ１  レーダシステム
ＲＳ２  レーダシステム
ＲＳ３  レーダシステム
【図１】
2006133108.tif 000003
【図２】
2006133108.tif 000004
【図４】
2006133108.tif 000005
【図５】
2006133108.tif 000006
【図６】
2006133108.tif 000007
【図７Ｂ】
2006133108.tif 000008
【図８】
2006133108.tif 000009
【図９】
2006133108.tif 000010
【図１０Ａ】
2006133108.tif 000011
【図１０Ｂ】
2006133108.tif 000012
【図１１】
2006133108.tif 000013
【図１２】
2006133108.tif 000014
【図３】
2006133108.tif 000015
【図７Ａ】
2006133108.tif 000016
【図１３】
2006133108.tif 000017
【図１４】
2006133108.tif 000018