(57)【要約】【課題】電波を用いて対象物をより正しく検知することが可能な電波センサおよび検知プログラムを提供する。【解決手段】電波センサは、所定のパターンの電波を繰り返し送信する送信部と、電波を受信する受信部と、前記送信部によって送信される電波の周波数成分と前記受信部によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部とを備える。【選択図】図３
2018004508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンの電波を繰り返し送信する送信部と、
電波を受信する受信部と、
前記送信部によって送信される電波の周波数成分と前記受信部によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、
前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、
前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部とを備える、電波センサ。
【請求項２】
前記電波センサは、さらに、
前記対象物の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、
前記加算部は、前記移動速度取得部によって取得された前記移動速度に基づいて、加算対象とすべき前記複数のパターンの個数を決定する、請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記パターンには、周波数が単位時間あたりで所定量増加する第１のサブパターンと周波数が前記単位時間あたりで前記所定量減少する第２のサブパターンとが含まれ、
前記加算部は、前記第１のサブパターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記第１のサブパターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算した第１の積算信号を算出し、
前記加算部は、前記第２のサブパターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記第２のサブパターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算した第２の積算信号を算出し、
前記加算部は、前記第１の積算信号と前記第２の積算信号とを対応のタイミングごとに加算する、請求項１または請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記対象物は、停止している物体である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項５】
所定のパターンの電波を繰り返し送信し、電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、
コンピュータを、
送信した電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、
前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、
前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部と、
として機能させるための、検知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波センサおよび検知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、横断歩道における歩行者を検知するための電波センサが開発されている。たとえば、特許文献１（特開２０１３−２５７２１０号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、歩行者感知器は、歩道又は車道の上方に設置され、前記歩道と前記車道との境界を検知領域とし、前記検知領域に所定周波数の電磁波を照射してその反射波の周波数を検知するドップラーレーダーと、前記ドップラーレーダーが検知した前記反射波の周波数に基づき、前記検知領域を前記歩道側から前記車道側に向かって通過する歩行者の有無を判断する演算部と、前記演算部の判断に基づき、歩行者感知信号を出力する出力手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５７２１０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】四分一  浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２８年５月２２日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｐｃ／ｐｄｆ／ｇｉｈｏ２１＿０９．ｐｄｆ〉
【非特許文献２】稲葉  敬之、桐本  哲郎、”車載用ミリ波レーダ”、自動車技術、２０１０年２月、第６４巻、第２号、Ｐ．７４−７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の歩行者感知器では、検知領域である上記境界を歩道側から車道側に向かって通過する歩行者の有無について検知を行うことが可能である一方で、車道側の横断歩道における歩行者について検知を行うことが困難である。
【０００６】
これに対して、たとえば、横断歩道を含む対象エリアに電波を送信し、対象エリアから受信した電波に基づいて、横断歩道における歩行者について検知を行う方法が考えられる。
【０００７】
しかしながら、歩行者の電波の反射率は、一般に小さく、また変動も大きい。このような歩行者が電波センサから離れた場所に位置する場合、電波センサが受信する歩行者からの反射電波の強度は弱く、また当該強度が安定しない。このため、歩行者が存在しているにもかかわらず電波センサが当該歩行者を検知できない未検知が発生してしまう。
【０００８】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電波を用いて対象物をより正しく検知することが可能な電波センサおよび検知プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電波センサは、所定のパターンの電波を繰り返し送信する送信部と、電波を受信する受信部と、前記送信部によって送信される電波の周波数成分と前記受信部によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部とを備える。
【００１０】
（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる検知プログラムは、所定のパターンの電波を繰り返し送信し、電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、コンピュータを、送信した電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部と、として機能させるためのプログラムである。
【００１１】
本発明は、このような特徴的な処理部を備える電波センサとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、電波センサを備えるシステムとして実現したりすることができる。また、電波センサの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電波を用いて対象物をより正しく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムの交差点における設置例を斜め上方から見た状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムにおける電波センサの構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける制御部が設定する検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける制御部およびクロック生成回路がそれぞれ生成するトリガ信号およびクロック信号の各波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける送信部および差分信号生成部がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける信号処理部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る電波センサが対象物を検知する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る電波センサの変形例における送信部および差分信号生成部がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の実施の形態に係る電波センサは、所定のパターンの電波を繰り返し送信する送信部と、電波を受信する受信部と、前記送信部によって送信される電波の周波数成分と前記受信部によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部とを備える。
【００１６】
このような構成により、差分信号におけるシグナル成分とノイズ成分との比すなわちＳＮ比を向上させることができるので、たとえば、歩行者によって反射された電波の強度が弱く、また変動している場合においても、当該電波に基づくシグナル成分を差分信号から正しく取得することができる。これにより、歩行者の未検知の発生を抑制することができる。したがって、電波を用いて対象物をより正しく検知することができる。
【００１７】
（２）好ましくは、前記電波センサは、さらに、前記対象物の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、前記加算部は、前記移動速度取得部によって取得された前記移動速度に基づいて、加算対象とすべき前記複数のパターンの個数を決定する。
【００１８】
差分信号の形状の時間的な変化度合いは、対象物の移動速度の大きさに応じて変化する。たとえば、移動速度の大きい場合に加算対象とすべきパターンの個数を小さくし、また、移動速度の小さい場合に当該個数を大きくすることにより、積算後の差分信号において、ＳＮ比の改善効果が小さくなってしまうことを防ぐことができる。
【００１９】
（３）好ましくは、前記パターンには、周波数が単位時間あたりで所定量増加する第１のサブパターンと周波数が前記単位時間あたりで前記所定量減少する第２のサブパターンとが含まれ、前記加算部は、前記第１のサブパターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記第１のサブパターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算した第１の積算信号を算出し、前記加算部は、前記第２のサブパターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記第２のサブパターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算した第２の積算信号を算出し、前記加算部は、前記第１の積算信号と前記第２の積算信号とを対応のタイミングごとに加算する。
【００２０】
このような構成により、たとえば、送信波の周波数が三角波のように時間変化する場合において、差分信号を適切に積算することができる。
【００２１】
（４）好ましくは、前記対象物は、停止している物体である。
【００２２】
停止している物体からの電波に基づくシグナル成分は積算時間を大きくしても変化しない一方、移動している物体からの電波に基づくシグナル成分、およびノイズ成分は時間とともに大きく変化する。このため、たとえば、積算時間を大きくして加算対象とするパターンの個数を多く設定する場合において、停止している物体からの電波に基づくシグナル成分を差分信号からより正しく取得することができる。これにより、たとえば、良好な背景スペクトルの取得、および駐停車車両の検知を行うことができる。
【００２３】
（５）本発明の実施の形態に係る検知プログラムは、所定のパターンの電波を繰り返し送信し、電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、コンピュータを、送信した電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部と、として機能させるためのプログラムである。
【００２４】
このような構成により、差分信号におけるシグナル成分とノイズ成分との比すなわちＳＮ比を向上させることができるので、たとえば、歩行者によって反射された電波の強度が弱く、また変動している場合においても、当該電波に基づくシグナル成分を差分信号から正しく取得することができる。これにより、歩行者の未検知の発生を抑制することができる。したがって、電波を用いて対象物をより正しく検知することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２６】
［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムの構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムの交差点における設置例を斜め上方から見た状態を示す図である。
【００２７】
図１および図２を参照して、安全運転支援システム３０１は、電波センサ１０１と、中継装置１４１と、信号制御装置１５１と、無線送信装置１５２と、アンテナ１５３と、歩行者用信号灯器１６１とを備える。安全運転支援システム３０１における信号制御装置１５１および歩行者用信号灯器１６１は、交通信号機を構成し、たとえば交差点ＣＳ１の近傍に設置される。
【００２８】
［交差点付近について］
たとえば、図２に示すように、交差点ＣＳ１付近において横断歩道ＰＣ１が設けられている。ここで、横断歩道ＰＣ１が設けられている道路を対象道路Ｒｄ１と定義する。対象道路Ｒｄ１は、交差点ＣＳ１を形成する。また、交差点ＣＳ１において対象道路Ｒｄ１と交差する道路を交差道路Ｒｄ２と定義する。
【００２９】
すなわち、対象道路Ｒｄ１および交差道路Ｒｄ２が交差する部分が交差点ＣＳ１である。言い換えると、交差点ＣＳ１は、対象道路Ｒｄ１と重複し、かつ交差道路Ｒｄ２と重複している。なお、交差点ＣＳ１において、さらに多数の道路が交差してもよい。
【００３０】
対象道路Ｒｄ１は、交差点ＣＳ１から流出する図示しない自動車Ｔｇｔ１が走行する流出道路Ｒｄｅと、交差点ＣＳ１へ流入する自動車Ｔｇｔ１が走行する流入道路Ｒｄｉとを含む。流出道路Ｒｄｅおよび流入道路Ｒｄｉの間に、車線ＴｒＬが設けられている。
【００３１】
流出道路Ｒｄｅに対する流入道路Ｒｄｉの反対側の端には、対象道路Ｒｄ１に沿って延伸するように歩道Ｐｖ１が設けられている。歩道Ｐｖ１は、交差点ＣＳ１の近傍において円弧形状の隅切りＣＣｅに沿って延伸することにより対象道路Ｒｄ１に沿う方向から交差道路Ｒｄ２に沿う方向へ延伸方向を変える。
【００３２】
また、流入道路Ｒｄｉに対する流出道路Ｒｄｅの反対側の端には、対象道路Ｒｄ１に沿って延伸するように歩道Ｐｖ２が設けられている。歩道Ｐｖ２は、交差点ＣＳ１の近傍において円弧形状の隅切りＣＣｉに沿って延伸することにより対象道路Ｒｄ１に沿う方向から交差道路Ｒｄ２に沿う方向へ延伸方向を変える。
【００３３】
対象エリアＡ１は、電波センサ１０１から送信された電波の照射範囲の少なくとも一部であり、横断歩道ＰＣ１のたとえば全部を含むエリアである。
【００３４】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における物体を検知することが可能である。より詳細には、電波センサ１０１は、対象エリアＡ１において、横断歩道ＰＣ１を用いて道路を横断する歩行者Ｔｇｔ２を対象物Ｔｇｔとして検知する。ここで、歩行者Ｔｇｔ２は、歩いている人間に限定されず、自転車等を含む。なお、対象物Ｔｇｔには、歩行者Ｔｇｔ２の他に、対象道路Ｒｄ１に沿って走行して横断歩道ＰＣ１を通過する自動車Ｔｇｔ１が含まれてもよい。
【００３５】
［電波センサの設置位置］
電波センサ１０１は、たとえば対象道路Ｒｄ１付近に設置されている。具体的には、電波センサ１０１は、歩道Ｐｖ１に対して対象道路Ｒｄ１の反対側に設置された支柱ＰＷに固定されている。より詳細には、電波センサ１０１は、横断歩道ＰＣ１の歩道Ｐｖ１側への延長線上に設けられている。
【００３６】
中継装置１４１は、支柱ＰＷに固定されている。電波センサ１０１および中継装置１４１は、図２では図示していないがたとえば信号線で接続されている。中継装置１４１は、電波センサ１０１から受信した情報を信号制御装置１５１へ送信する中継処理を行う。
【００３７】
信号制御装置１５１および無線送信装置１５２は、歩道Ｐｖ２に設置された支柱ＰＶに固定されている。また、アンテナ１５３は、支柱ＰＶの頂部に固定されている。
【００３８】
２つの歩行者用信号灯器１６１は、支柱ＰＷおよびＰＶにそれぞれ固定されている。信号制御装置１５１と、無線送信装置１５２、中継装置１４１および２つの歩行者用信号灯器１６１とは、図２では図示していないが信号線でそれぞれ接続されている。無線送信装置１５２およびアンテナ１５３は、図２では図示していないが信号線で接続されている。
【００３９】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。対象エリアＡ１内に位置する物体、たとえば、自動車Ｔｇｔ１、歩行者Ｔｇｔ２および支柱ＰＶ等は、電波センサ１０１から送信された電波を反射する。電波センサ１０１は、物体により反射された電波を受信する。
【００４０】
電波センサ１０１は、受信した電波に基づいて、横断歩道ＰＣ１における歩行者Ｔｇｔ２を検知し、検知結果を中継装置１４１経由で信号制御装置１５１へ送信する。
【００４１】
歩行者用信号灯器１６１は、信号制御装置１５１の制御に従って、横断歩道ＰＣ１を横断する歩行者Ｔｇｔ２に対して「すすめ」または「とまれ」を点灯して表示する。
【００４２】
たとえば、信号制御装置１５１は、歩行者用信号灯器１６１において「すすめ」を点灯する残り時間が少ない場合において、横断歩道ＰＣ１において歩行者Ｔｇｔ２を検知したことを検知結果が示すとき、残り時間の延長を行う。なお、信号制御装置１５１は、「すすめ」を点灯する残り時間が少ない旨を歩行者Ｔｇｔ２に音声で通知してもよい。
【００４３】
また、信号制御装置１５１は、歩行者用信号灯器１６１において「とまれ」を点灯している場合において、横断歩道ＰＣ１において歩行者Ｔｇｔ２を検知したことを検知結果が示すとき、危険である旨を歩行者Ｔｇｔ２に音声で警告する。
【００４４】
また、信号制御装置１５１は、電波センサ１０１から受信した検知結果に基づいて自動車Ｔｇｔ１に対してサービスを提供する。
【００４５】
具体的には、信号制御装置１５１は、歩行者Ｔｇｔ２が横断歩道ＰＣ１に存在することを検知結果が示すとき、横断歩道ＰＣ１における歩行者Ｔｇｔ２に注意すべき旨を示す歩行者警戒情報を作成し、作成した歩行者警戒情報を無線送信装置１５２へ送信する。
【００４６】
無線送信装置１５２は、信号制御装置１５１から歩行者警戒情報を受信すると、受信した歩行者警戒情報を含む電波を生成し、生成した電波をアンテナ１５３経由で送信することにより、交差点ＣＳ１周辺に位置する自動車Ｔｇｔ１へ歩行者警戒情報を報知する。
【００４７】
たとえば、交差道路Ｒｄ２から右折または左折して横断歩道ＰＣ１を通過しようとする図示しない自動車Ｔｇｔ１は、無線送信装置１５２から送信された電波を受信すると、受信した電波に含まれる歩行者警戒情報を取得し、取得した歩行者警戒情報に基づいて、横断歩道ＰＣ１における横断対象物に注意すべき旨を当該自動車Ｔｇｔ１の運転者に通知する。
【００４８】
［電波センサの構成］
図３は、本発明の実施の形態に係る安全運転支援システムにおける電波センサの構成を示す図である。
【００４９】
図３を参照して、電波センサ１０１は、送信部１と、受信部２と、差分信号生成部３と、制御部４と、信号処理部５と、クロック生成回路６と、検知処理部（検知部および移動速度取得部）７とを備える。
【００５０】
送信部１は、送信アンテナ２１と、パワーアンプ２２と、方向性結合器２３と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２４と、電圧発生部２５と、スイッチ２６とを含む。受信部２は、受信アンテナ３１と、ローノイズアンプ３２とを含む。
【００５１】
差分信号生成部３は、ミキサ３３と、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ３４と、ローパスフィルタ３５と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６とを含む。
【００５２】
電波センサ１０１は、たとえば、非特許文献１（四分一  浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２８年５月２２日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｐｃ／ｐｄｆ／ｇｉｈｏ２１＿０９．ｐｄｆ〉）および非特許文献２（稲葉  敬之、桐本  哲郎、”車載用ミリ波レーダ”、自動車技術、２０１０年２月、第６４巻、第２号、Ｐ．７４−７９）に記載された、ＦＭ−ＣＷ方式を用いて対象物Ｔｇｔを検知するレーダである。
【００５３】
図４は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける制御部が設定する検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。なお、図４において、横軸は時間を示す。
【００５４】
図４を参照して、電波センサ１０１における制御部４は、たとえば、自己の電波センサ１０１が対象物Ｔｇｔの検知結果を１回出力する検知期間を設定する。
【００５５】
より詳細には、制御部４は、たとえば、対象物Ｔｇｔの移動速度に基づいて、長さＰｍを有する検知期間を設定する。長さＰｍは、たとえば可変である。検知期間の長さＰｍの設定方法の詳細については、後述する。
【００５６】
検知期間には、たとえばＳｅｑ１〜ＳｅｑＭのＭ個のシーケンスが含まれる。ここで、Ｍは、２以上の整数である。１つのシーケンスにおいて、１つのパターンの電波または１つのサブパターンの電波が送信部１から送信される。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける制御部およびクロック生成回路がそれぞれ生成するトリガ信号およびクロック信号の各波形の一例を示す図である。なお、図５において、横軸は時間を示し、縦軸は各信号のレベルを示す。
【００５８】
図５を参照して、クロック生成回路６は、たとえばクロック信号を生成する。具体的には、クロック生成回路６は、たとえば、図５に示すように、周期Ｔｃを有する矩形波のクロック信号ＣＳを生成する。クロック生成回路６は、生成したクロック信号ＣＳを制御部４および差分信号生成部３へ出力する。
【００５９】
制御部４は、各シーケンスを設定する。より詳細には、制御部４は、各シーケンスの開始タイミングごとにトリガ信号ＴＳを生成し、生成したトリガ信号ＴＳを送信部１および信号処理部５へ出力する。
【００６０】
具体的には、制御部４は、たとえば、クロック生成回路６から受けるクロック信号ＣＳの立ち上がりエッジの個数をカウントし、当該エッジをＮｓ個カウントするごとにトリガ信号ＴＳを生成して出力する。ここで、Ｎｓは、２以上の整数であり、所定値であってもよいし、可変であってもよい。また、周期ＴｃにＮｓを乗じた値が、１シーケンスの周期Ｔｔである。この例では、周期Ｔｔが、たとえば０．１ミリ秒〜数ミリ秒になるようにＮｓの値が設定される。
【００６１】
図６は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける送信部および差分信号生成部がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。なお、図６において、横軸は時間を示し、縦軸は、紙面の上側から順に、送信電波および受信電波の周波数Ｆｔ，Ｆｒ、差分信号の周波数Ｆｂ、ならびに差分信号の振幅Ａｂを示す。また、送信電波の周波数Ｆｔは実線で表され、受信電波の周波数Ｆｒは破線で表されている。図６では、送信電波に対する受信電波の遅延が示されている。
【００６２】
図３および図６を参照して、送信部１は、所定のパターンの電波を繰り返し送信する。具体的には、送信部１は、たとえば、ＦＭ−ＣＷ方式の変調方式を用いて生成した電波を対象エリアＡ１へ繰り返し送信する。より詳細には、送信部１は、たとえば、図６に示すように、周波数Ｆｔが単位時間あたりで所定量増加するパターンＰｔ１の電波を対象エリアＡ１へ繰り返し送信する。
【００６３】
なお、送信部１は、周波数Ｆｔが単位時間あたりで所定量減少するパターンの電波を送信してもよい。また、送信部１が送信する電波のパターンは、図６に示すように周波数の時間変化により定められる構成に限らず、振幅の時間変化により定められる構成であってもよい。
【００６４】
制御部４は、ＦＭ−ＣＷ方式において用いる送信パラメータを送信部１、信号処理部５および検知処理部７へたとえば検知期間ごとに出力する。ここで、送信パラメータには、掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引方向、周波数掃引幅Δｆ、１シーケンスの長さである周期Ｔｔ、掃引時間Ｔｓ、および検知期間の長さＰｍが含まれる。
【００６５】
また、制御部４は、トリガ信号ＴＳを生成してから掃引時間Ｔｓ経過したタイミングにおいて、送信部１から電波が送信されないガード期間の開始タイミングを示すガード信号ＧＳを生成して送信部１へ出力する。
【００６６】
ガード信号ＧＳは、クロック信号ＣＳと同期している。ガード期間は、たとえば各シーケンスの後部に設けられ、ガード信号ＧＳが出力されてから次のシーケンスの開始タイミングを示すトリガ信号ＴＳが出力されるまで継続する。なお、ガード期間は、各シーケンスの前部に設けられてもよい。
【００６７】
送信部１における電圧発生部２５は、制御部４からトリガ信号ＴＳを受けると、送信パラメータとして予め制御部４から受けた掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引方向、周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓを用いて、制御部４からガード信号ＧＳを受けるまで、大きさが一定の割合で増加する電圧（以下、ＦＭ変調電圧とも称する。）を生成してＶＣＯ２４へ出力する。
【００６８】
ＶＣＯ２４は、電圧発生部２５から受ける電圧の大きさに応じた周波数を有する送信波ＲＦｔを生成する。
【００６９】
より詳細には、ＶＣＯ２４は、電圧発生部２５から受けるＦＭ変調電圧に応じて、周波数掃引幅がΔｆである２４ＧＨｚ帯の送信波ＲＦｔを生成して方向性結合器２３へ出力する。
【００７０】
方向性結合器２３は、ＶＣＯ２４から受ける送信波ＲＦｔをスイッチ２６および差分信号生成部３へ分配する。
【００７１】
スイッチ２６は、方向性結合器２３に接続された第１端と、パワーアンプ２２に接続された第２端とを有する。スイッチ２６は、制御部４からトリガ信号ＴＳを受けると、オン状態へ遷移し、第１端および第２端を電気的に接続する。一方、スイッチ２６は、制御部４からガード信号ＧＳを受けると、オフ状態へ遷移し、第１端および第２端を電気的に絶縁する。これにより、ＶＣＯ２４が出力する送信波ＲＦｔは、ガード期間においてパワーアンプ２２へ伝送されず、かつガード期間と異なる期間においてパワーアンプ２２へ伝送される。
【００７２】
パワーアンプ２２は、スイッチ２６から受ける送信波ＲＦｔを増幅し、増幅後の送信波ＲＦｔを送信アンテナ２１経由で対象エリアＡ１へ送信する。
【００７３】
受信部２は、対象エリアＡ１等からの電波を受信する。より詳細には、受信部２における受信アンテナ３１は、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔ、具体的には、歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１等の移動可能な物体、ならびにガードレールおよび支柱ＰＶ等の停止している物体によって反射された電波を受信することが可能である。以下では、対象物Ｔｇｔが移動可能な物体である場合に適した、電波センサ１０１の動作を説明する。
【００７４】
また、受信アンテナ３１は、干渉電波を送信する干渉物体が送信した電波を受信することもある。干渉物体は、たとえば、対象エリアＡ１内または対象エリアＡ１外に位置する自動車Ｔｇｔ１に搭載された電子走査型ミリ波レーダ装置等である。
【００７５】
ローノイズアンプ３２は、受信アンテナ３１が受信した電波である受信波ＲＦｒ１を増幅し、差分信号生成部３へ出力する。
【００７６】
差分信号生成部３は、送信部１によって送信される電波の周波数成分と受信部２によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する。
【００７７】
より詳細には、差分信号生成部３におけるミキサ３３は、送信部１から受ける送信波ＲＦｔとローノイズアンプ３２から受ける受信波ＲＦｒ１との差の周波数成分を有するアナログの差分信号Ｂａ１を生成する。
【００７８】
差分信号Ｂａ１の周波数Ｆｂおよび振幅Ａｂの時間変化は、図６に示される。ミキサ３３は、生成した差分信号Ｂａ１をＩＦアンプ３４へ出力する。
【００７９】
ＩＦアンプ３４は、ミキサ３３から受ける差分信号Ｂａ１を増幅し、ローパスフィルタ３５へ出力する。
【００８０】
ローパスフィルタ３５は、ＩＦアンプ３４において増幅された差分信号Ｂａ１の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
【００８１】
Ａ／Ｄコンバータ３６は、たとえばクロック信号ＣＳの周期Ｔｃで差分信号Ｂａ１のサンプリング処理を行う。より詳細には、Ａ／Ｄコンバータ３６は、クロック生成回路６から受けるクロック信号ＣＳの立ち上がりエッジのタイミングに従って、ローパスフィルタ３５を通過した差分信号Ｂａ１をサンプリング周期Ｔｃごとにｑビット（ｑは２以上の整数）のデジタルの差分信号Ｂｄ１に変換する。
【００８２】
図６では、シーケンスＳｅｑ１，Ｓｅｑ２における各サンプリングタイミングが白丸で示されている。各シーケンスにおけるサンプリングタイミングには、サンプリング順を示す１〜１２のサンプリング番号が割り当てられている。Ａ／Ｄコンバータ３６は、変換後の差分信号Ｂｄ１を信号処理部５へ出力する。
【００８３】
図７は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける信号処理部の構成を示す図である。
【００８４】
図７を参照して、信号処理部５は、メモリ４１と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部４２と、ＦＭＣＷ処理部４３と、パターン信号取得部４４と、加算部４５とを含む。
【００８５】
信号処理部５におけるメモリ４１は、Ａ／Ｄコンバータ３６から受ける差分信号Ｂｄ１を蓄積する。
【００８６】
パターン信号取得部４４は、パターンＰｔ１ごとの差分信号Ｂｄ１（以下、パターン信号とも称する。）を生成する。より詳細には、パターン信号取得部４４は、制御部４から受けるトリガ信号ＴＳに基づいて、１つのシーケンスの開始タイミングおよび終了タイミングを認識する。
【００８７】
そして、パターン信号取得部４４は、たとえば、あるシーケンスが終了するごとに、当該シーケンスにおいてサンプリング周期Ｔｃでサンプリングされた時系列の差分信号Ｂｄ１すなわちパターン信号をメモリ４１から取り出す。パターン信号取得部４４は、取り出したパターン信号を加算部４５へ出力する。
【００８８】
加算部４５は、パターンＰｔ１における複数のタイミングについて、複数のパターンＰｔ１における対応のタイミングの差分信号を加算する。具体的には、加算部４５は、パターンＰｔ１における１〜１２のサンプリング番号により示される各サンプリングタイミングについて、複数のパターンＰｔ１における同じサンプリング番号の差分信号を加算する。
【００８９】
より詳細には、加算部４５は、たとえば、検知期間ごとに、加算対象とすべき複数のパターンの個数Ｍを決定する。
【００９０】
たとえば、加算部４５は、制御部４から受ける送信パラメータに含まれる検知期間の長さＰｍおよび周期Ｔｔに基づいて個数Ｍを決定する。
【００９１】
具体的には、加算部４５は、検知期間の長さＰｍを周期Ｔｔで除した値を個数Ｍとして決定する。
【００９２】
加算部４５は、パターン信号取得部４４からパターン信号を繰り返し受ける。具体的には、たとえば、加算部４５は、図６に示すシーケンスＳｅｑ１が満了したタイミングにおいて、パターン信号をパターン信号取得部４４から受けると、受けたパターン信号を対象パターン信号として蓄積する。パターン信号には、サンプリング番号１〜１２により示される各サンプリングタイミングにおいてサンプリングされた振幅Ａｂが含まれる。
【００９３】
そして、加算部４５は、シーケンスＳｅｑ２が満了したタイミングにおいてパターン信号をパターン信号取得部４４から受けると、以下の処理を行う。
【００９４】
すなわち、加算部４５は、対象パターン信号に含まれる各振幅ＡｂとシーケンスＳｅｑ２のパターン信号に含まれる各振幅Ａｂとをサンプリング番号が同じ振幅Ａｂ同士で加算することにより対象パターン信号を更新する。
【００９５】
加算部４５は、シーケンスＳｅｑ３〜ＳｅｑＭがそれぞれ満了したタイミングにおいて、対象パターン信号を同様に更新する。加算部４５は、更新後の対象パターン信号をＦＦＴ処理部４２へ出力する。
【００９６】
ＦＦＴ処理部４２は、加算部４５から対象パターン信号を受けると、受けた対象パターン信号に対してＦＦＴ処理を行うことにより、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１を生成する。ここで、パワースペクトルＦＳ１は、検知期間において蓄積された差分信号Ｂｄ１に含まれる各周波数成分の振幅を示す。また、位相スペクトルＰＳ１は、検知期間において蓄積された差分信号Ｂｄ１に含まれる各周波数成分の位相を示す。
【００９７】
ＦＦＴ処理部４２は、生成したパワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１をＦＭＣＷ処理部４３へ出力する。
【００９８】
図８は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。なお、図８において、縦軸は強度を示し、横軸は電波センサ１０１から物体までの距離を示す。
【００９９】
ＦＭＣＷ処理部４３は、受信部２によって受信された電波に基づいて、物体が存在するか否かを判定する。
【０１００】
具体的には、ＦＭＣＷ処理部４３は、たとえば、対象エリアＡ１において歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１等の移動可能な物体が存在しないとした状態におけるパワースペクトルである背景スペクトルを保持している。
【０１０１】
ＦＭＣＷ処理部４３は、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１をＦＦＴ処理部４２から受けると、受けたパワースペクトルＦＳ１の各周波数成分から背景スペクトルの各周波数成分をそれぞれ差し引くことにより処理スペクトルを生成する。
【０１０２】
また、ＦＭＣＷ処理部４３は、生成した処理スペクトルの周波数Ｆｂおよび位相スペクトルＰＳ１の周波数Ｆｂを距離Ｌに換算する。
【０１０３】
より詳細には、周波数Ｆｂと距離Ｌとの関係は、非特許文献１における式（１）に基づいて、以下の式（１）により表される。
【数１】
2018004508.tif 000003
【０１０４】
ここで、ｃは光速である。ｖｒは、電波センサ１０１に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った物体の移動速度（以下、検出対象速度とも称する。）である。ｆ０は、掃引開始周波数Ｆ２と掃引開始周波数Ｆ２に周波数掃引幅Δｆを加えた掃引終了周波数Ｆ１との平均である。
【０１０５】
たとえば、式（１）において、１シーケンスにおいて電波の送信される期間の長さすなわち掃引時間Ｔｓに対して周波数掃引幅Δｆが大きい場合、距離Ｌは、以下の式（２）のように近似して表すことが可能である。
【数２】
2018004508.tif 000004
【０１０６】
ＦＭＣＷ処理部４３は、制御部４から受けた送信パラメータに含まれる周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓと式（２）とを用いて処理スペクトルおよび位相スペクトルＰＳ１の横軸の周波数Ｆｂを距離Ｌに換算する。図８には、横軸が周波数から距離に換算された処理スペクトルが示される。
【０１０７】
ＦＭＣＷ処理部４３は、生成した処理スペクトルに対してピーク検出処理を行う。より詳細には、ＦＭＣＷ処理部４３は、処理スペクトルを解析し、所定のしきい値Ｔｈｆｍ以上の強度を有するピークの検出を試みる。
【０１０８】
ＦＭＣＷ処理部４３は、しきい値Ｔｈｆｍ以上の強度を有するピークを検出できた場合、物体が存在すると判定する。この例では、ＦＭＣＷ処理部４３は、１つのピークＰｎ１を検出し、物体が存在すると判定する。一方、ＦＭＣＷ処理部４３は、しきい値Ｔｈｆｍ以上の強度を有するピークを検出できなかった場合、物体が存在しないと判定する。
【０１０９】
ＦＭＣＷ処理部４３は、判定結果、検出したピークＰｎ１の強度、およびピークＰｎ１に対応する距離Ｌを示す結果情報を検知処理部７へ出力する。
【０１１０】
再び図３を参照して、検知処理部７は、加算部４５によってそれぞれ加算された、複数のタイミングの差分信号に基づいて対象物Ｔｇｔを検知する。
【０１１１】
詳細には、検知処理部７は、ＦＭＣＷ処理部４３から受ける結果情報に基づいて、対象物Ｔｇｔを検知する。
【０１１２】
より詳細には、検知処理部７は、たとえば、結果情報の示す判定結果が物体の不存在を示す場合、対象物Ｔｇｔが存在しないと判定する。
【０１１３】
一方、検知処理部７は、たとえば、結果情報の示す判定結果が物体の存在を示す場合、結果情報の示すピーク強度の大きさに基づいて、対象物Ｔｇｔの種類として歩行者Ｔｇｔ２または自動車Ｔｇｔ１を特定する。具体的には、検知処理部７は、ピーク強度が大きい場合、対象物Ｔｇｔの種類を自動車Ｔｇｔ１と判定し、また、ピーク強度が小さい場合、対象物の種類を歩行者Ｔｇｔ２と判定する。
【０１１４】
また、検知処理部７は、結果情報の示す距離Ｌに基づいて、対象物Ｔｇｔが横断歩道ＰＣ１に存在するか否かを判断する。
【０１１５】
検知処理部７は、横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔの有無、および対象物Ｔｇｔの種類を示す検知結果を中継装置１４１へ送信する。
【０１１６】
また、検知処理部７は、たとえば、対象物Ｔｇｔの移動速度を取得する。具体的には、検知処理部７は、たとえば、受信部２によって受信された電波に基づいて、対象物Ｔｇｔの検出対象速度を移動速度として算出する。
【０１１７】
より詳細には、検知処理部７は、検知した対象物Ｔｇｔの識別子と自己の電波センサ１０１から当該対象物Ｔｇｔまでの距離との対応関係を検知期間ごとに記録しておき、直近の検知期間において対象物Ｔｇｔが移動した距離を、制御部４から受ける送信パラメータに含まれる検知期間の長さＰｍで除することにより対象物Ｔｇｔの検出対象速度を取得する。検知処理部７は、取得した対象物Ｔｇｔの検出対象速度すなわち移動速度を示す速度情報を制御部４へ出力する。
【０１１８】
制御部４は、たとえば、信号処理部５から受ける速度情報に基づいて検知期間の長さＰｍを設定する。
【０１１９】
より詳細には、制御部４は、たとえば、速度情報、およびＡ／Ｄコンバータ３６のサンプリング周期Ｔｃに基づいて検知期間の長さＰｍを設定する。
【０１２０】
たとえば、図８に示す処理スペクトルは、サンプリング周期Ｔｃに基づく周波数間隔すなわち距離間隔の離散的な強度データにより構成されている。たとえば、これらの強度データの間隔がＸメートルである場合において、検知期間において対象物Ｔｇｔの距離ＬがＸメートル変化することは、処理スペクトルにおけるピークの位置が１ポイントずれることに相当する。したがって、検知期間における対象物Ｔｇｔの距離Ｌの変化は、処理スペクトルにおける強度データの間隔より小さいことが好ましい。
【０１２１】
たとえば、制御部４は、上記間隔を、速度情報の示す移動速度で除した値を算出し、算出した値に所定の安全率Ｒｓを乗じた値を検知期間の長さＰｍとして設定する。ここで、安全率Ｒｓは、たとえば１より小さい正の実数である。
【０１２２】
具体的には、制御部４は、移動速度が大きいほど検知期間の長さＰｍとして小さい値を設定し、また、移動速度が小さいほど検知期間の長さＰｍとして大きい値を設定する。
【０１２３】
また、検知期間の長さＰｍには、所定の上限値および下限値が設けられる。この例では、所定の上限値は、たとえば１００ミリ秒である。また、所定の下限値は、たとえば１シーケンスの周期Ｔｔである。
【０１２４】
再び図７を参照して、加算部４５は、たとえば、検知処理部７によって取得された移動速度に基づいて、加算対象とすべき複数のパターンの個数を決定する。
【０１２５】
より詳細には、加算部４５は、制御部４から受ける送信パラメータに含まれる検知期間の長さＰｍおよび周期Ｔｔに基づいて個数Ｍを更新する。
【０１２６】
電波センサ１０１は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下に示すフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０１２７】
［動作］
図９は、本発明の実施の形態に係る電波センサが対象物を検知する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１２８】
図９を参照して、まず、電波センサ１０１は、デフォルト値たとえば１００ミリ秒の長さＰｍを有する検知期間を設定する（ステップＳ１０２）。
【０１２９】
次に、電波センサ１０１は、検知期間におけるＭ個のシーケンスが満了するまで各シーケンスにおいて１つのパターン信号を生成し（ステップＳ１０４でＮＯ）、Ｍ個のパターン信号の生成が完了すると（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、Ｍ個のパターンＰｔ１における同じサンプリング番号の差分信号Ｂｄ１を加算することにより対象パターン信号を生成する（ステップＳ１０６）。
【０１３０】
次に、電波センサ１０１は、生成した対象パターン信号をＦＦＴ処理することにより、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１を生成する（ステップＳ１０８）。
【０１３１】
次に、電波センサ１０１は、パワースペクトルＦＳ１の各周波数成分から背景スペクトルの各周波数成分をそれぞれ差し引くことにより処理スペクトルを生成し、生成した処理スペクトルにおいてピーク検出処理を行う（ステップＳ１１０）。
【０１３２】
次に、電波センサ１０１は、処理スペクトルにおいてピークを検出した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、検出したピークに基づいて、距離Ｌおよび移動速度を算出する（ステップＳ１１４）。
【０１３３】
次に、電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における物体すなわち対象物Ｔｇｔの種類および位置を特定する（ステップＳ１１６）。
【０１３４】
次に、電波センサ１０１は、対象物Ｔｇｔの移動速度に基づいて、検知期間の長さＰｍを決定する（ステップＳ１１８）。
【０１３５】
次に、電波センサ１０１は、決定した検知期間の長さＰｍに基づいて、加算対象とすべき複数のパターンＰｔ１の個数Ｍを決定する（ステップＳ１２０）。
【０１３６】
次に、電波センサ１０１は、個数Ｍを決定するか（ステップＳ１２０）、または処理スペクトルにおいてピークを検出しない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、新たな検知期間を設定する（ステップＳ１２２）。
【０１３７】
次に、電波センサ１０１は、検知期間におけるＭ個のシーケンスが満了するまで各シーケンスにおいて１つのパターン信号を生成する（ステップＳ１０４でＮＯ）。
【０１３８】
なお、電波センサ１０１は、上記ステップＳ１１２において複数のピークを検出した場合、すなわち複数の物体を検知した場合、検知した物体ごとに上記ステップＳ１０４〜Ｓ１２２を実行してもよい。
【０１３９】
［電波センサ１０１の変形例１］
以下では、対象物Ｔｇｔが停止している物体である場合に適した、電波センサ１０１の動作を説明する。
【０１４０】
この変形例では、電波センサ１０１では、検知期間の長さＰｍが、数秒から数十時間程度の長い時間に設定され、かつ固定的に運用される。
【０１４１】
ＦＦＴ処理部４２は、上記検知期間において積算されたパターン信号である対象パターン信号を加算部４５から受けると、受けた対象パターン信号に対してＦＦＴ処理を行うことにより、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１を生成する。
【０１４２】
このようにして生成されたパワースペクトルＦＳ１は、背景スペクトルとして用いられる。すなわち、パターン信号に含まれるノイズ、および移動可能な物体からの電波に基づくシグナル成分は、長時間における積算において平滑化される。このため、パワースペクトルＦＳ１に含まれるピークは、停止している物体からの電波に基づくピークである。したがって、このような、パワースペクトルＦＳ１は、背景スペクトルに適している。
【０１４３】
［電波センサ１０１の変形例２］
図１０は、本発明の実施の形態に係る電波センサの変形例における送信部および差分信号生成部がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。なお、図１０の見方は、図６と同様である。
【０１４４】
この変形例では、送信波の周波数の時間変化が概ね三角波となる。より詳細には、送信部１が送信する電波の周波数パターンには、たとえば、周波数が単位時間あたりで所定量増加するサブパターンＳＰｔ１と周波数が当該単位時間あたりで当該所定量減少するサブパターンＳＰｔ２とが含まれる。この例では、奇数番目のシーケンスにおいてサブパターンＳＰｔ１の周波数を有する電波が送信され、偶数番目のシーケンスにおいてサブパターンＳＰｔ２の周波数を有する電波が送信される。
【０１４５】
パターン信号取得部４４は、たとえば、サブパターンＳＰｔ１，ＳＰｔ２ごとの差分信号Ｂｄ１を生成する。より詳細には、パターン信号取得部４４は、たとえば、あるシーケンスが終了するごとに、当該シーケンスにおいてサンプリングされた差分信号Ｂｄ１をメモリ４１から取り出し、取り出した差分信号Ｂｄ１すなわちサブパターン信号を加算部４５へ出力する。
【０１４６】
加算部４５は、たとえば、サブパターンＳＰｔ１における複数のタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ１における対応のタイミングの差分信号Ｂｄ１を加算した積算信号ＡＳ１を算出する。
【０１４７】
具体的には、加算部４５は、サブパターンＳＰｔ１における１〜１２のサンプリング番号により示される各サンプリングタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ１における同じサンプリング番号の差分信号を加算する。
【０１４８】
より詳細には、たとえば、加算部４５は、図１０に示すシーケンスＳｅｑ１が満了したタイミングにおいて、パターン信号取得部４４から受けたサブパターン信号を積算信号ＡＳ１として蓄積する。
【０１４９】
そして、加算部４５は、図示しないシーケンスＳｅｑ３が満了したタイミングにおいて、パターン信号取得部４４からサブパターン信号を受けると、積算信号ＡＳ１に含まれる各振幅ＡｂとシーケンスＳｅｑ３のサブパターン信号に含まれる各振幅Ａｂとをサンプリング番号が同じ振幅Ａｂ同士で加算することにより積算信号ＡＳ１を更新する。
【０１５０】
加算部４５は、Ｍ番目のシーケンスＳｅｑＭが満了するまで、奇数番目の各シーケンスがそれぞれ満了したタイミングにおいて、積算信号ＡＳ１を同様に更新する。
【０１５１】
また、加算部４５は、たとえば、サブパターンＳＰｔ２における複数のタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ２における対応のタイミングの差分信号Ｂｄ１を加算した積算信号ＡＳ２を算出する。
【０１５２】
具体的には、加算部４５は、サブパターンＳＰｔ２における１〜１２のサンプリング番号により示される各サンプリングタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ２における同じサンプリング番号の差分信号を加算する。
【０１５３】
より詳細には、たとえば、加算部４５は、図１０に示すシーケンスＳｅｑ２が満了したタイミングにおいて、パターン信号取得部４４から受けたサブパターン信号を積算信号ＡＳ２として蓄積する。
【０１５４】
そして、加算部４５は、図示しないシーケンスＳｅｑ４が満了したタイミングにおいて、パターン信号取得部４４からサブパターン信号を受けると、積算信号ＡＳ２に含まれる各振幅ＡｂとシーケンスＳｅｑ４のサブパターン信号に含まれる各振幅Ａｂとをサンプリング番号が同じ振幅Ａｂ同士で加算することにより積算信号ＡＳ２を更新する。
【０１５５】
加算部４５は、Ｍ番目のシーケンスＳｅｑＭが満了するまで、偶数番目の各シーケンスがそれぞれ満了したタイミングにおいて、積算信号ＡＳ２を同様に更新する。
【０１５６】
加算部４５は、たとえば、積算信号ＡＳ１と積算信号ＡＳ２とを対応のタイミングごとに加算する。
【０１５７】
より詳細には、加算部４５は、たとえば、積算信号ＡＳ１およびＡＳ２のいずれか一方のサンプリング番号に所定量Ｑを加える。
【０１５８】
ここで、所定量Ｑは、たとえば登録された整数値である。所定量Ｑの算出方法については、後述する。
【０１５９】
この例では、加算部４５は、積算信号ＡＳ２のサンプリング番号すなわち１〜１２のそれぞれに所定量Ｑを加えることにより、当該サンプリング番号を（１＋Ｑ）〜（１２＋Ｑ）にそれぞれ再設定する。すなわち、加算部４５は、積算信号ＡＳ２を所定量Ｑに応じて時間軸方向に移動させる。
【０１６０】
また、加算部４５は、積算信号ＡＳ１のサンプリング番号すなわち１〜１２、および積算信号ＡＳ２のサンプリング番号すなわち（１＋Ｑ）〜（１２＋Ｑ）において、互いに一致するサンプリング番号の組を形成できないサンプリング番号のデータを削除する。
【０１６１】
具体的には、たとえば、所定量Ｑが２の場合、加算部４５は、積算信号ＡＳ１における１，２のサンプリング番号のデータを削除するとともに、積算信号ＡＳ２における１３，１４のサンプリング番号のデータを削除する。
【０１６２】
そして、加算部４５は、積算信号ＡＳ１におけるサンプリング番号３〜１２のデータのサンプリングタイミングが、積算信号ＡＳ２における再設定後のサンプリング番号３〜１２のデータのサンプリングタイミングにそれぞれ対応するものとして、以下の処理を行う。
【０１６３】
すなわち、加算部４５は、積算信号ＡＳ１に含まれる各振幅Ａｂと積算信号ＡＳ２に含まれる各振幅Ａｂとをサンプリング番号が同じ振幅Ａｂ同士で加算することにより対象パターン信号を生成する。
【０１６４】
ここでは、所定量Ｑの算出方法について説明する。所定量Ｑは、たとえば、奇数番目のシーケンスにおける差分信号の位相と偶数番目のシーケンスにおける差分信号の位相との差である。
【０１６５】
より詳細には、たとえば、奇数番目のシーケンスにおける差分信号をＦＦＴ処理することにより得られるパワースペクトルおよび位相スペクトルにおいて、パワースペクトルにおけるあるピークに対応する位相Ｐｈ１を当該位相スペクトルから取得する。また、偶数番目のシーケンスにおける差分信号をＦＦＴ処理することにより得られるパワースペクトルおよび位相スペクトルにおいて、当該ピークに対応する位相Ｐｈ２を当該位相スペクトルから取得する。
【０１６６】
たとえば、所定量Ｑは、位相Ｐｈ１とＰｈ２との差に対応する時間差をサンプリング周期Ｔｃで除することにより得られた数値に最も近い整数として算出される。
【０１６７】
なお、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、ＦＭＣＷ処理部４３は、受信部２によって受信された電波に基づいて、対象物Ｔｇｔの移動速度を算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＦＭＣＷ処理部４３は、画像センサ等の他のセンサから対象物Ｔｇｔの移動速度を取得する構成であってもよい。
【０１６８】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、送信部１は、ＦＭ−ＣＷ方式のパターンの電波を繰り返し送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。送信部１は、パルス方式等の他の変調方式のパターンの電波を繰り返し送信する構成であってもよい。
【０１６９】
ところで、特許文献１に記載の歩行者感知器では、検知領域である上記境界を歩道側から車道側に向かって通過する歩行者の有無について検知を行うことが可能である一方で、車道側の横断歩道における歩行者について検知を行うことが困難である。
【０１７０】
これに対して、たとえば、横断歩道を含む対象エリアに電波を送信し、対象エリアから受信した電波に基づいて、横断歩道における歩行者について検知を行う方法が考えられる。
【０１７１】
しかしながら、歩行者による電波の反射率は、一般に小さく、また変動も大きい。このような歩行者が電波センサから離れた場所に位置する場合、電波センサが受信する歩行者からの反射電波の強度は弱く、また当該強度が安定しない。このため、歩行者が存在しているにもかかわらず電波センサが当該歩行者を検知できない未検知が発生してしまう。
【０１７２】
これに対して、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、送信部１は、所定のパターンの電波を繰り返し送信する。受信部２は、電波を受信する。パターン信号取得部４４は、送信部１によって送信される電波の周波数成分と受信部２によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、パターンごとの差分信号を生成する。加算部４５は、パターンにおける複数のタイミングについて、複数のパターンにおける対応のタイミングの差分信号を加算する。そして、検知処理部７は、加算部４５によってそれぞれ加算された、複数のタイミングの差分信号に基づいて対象物Ｔｇｔを検知する。
【０１７３】
このような構成により、差分信号におけるシグナル成分とノイズ成分との比すなわちＳＮ比を向上させることができるので、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２によって反射された電波の強度が弱く、また変動している場合においても、当該電波に基づくシグナル成分を差分信号から正しく取得することができる。これにより、歩行者Ｔｇｔ２の未検知の発生を抑制することができる。したがって、電波を用いて対象物をより正しく検知することができる。
【０１７４】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、検知処理部７は、対象物Ｔｇｔの移動速度を取得する。そして、加算部４５は、検知処理部７によって取得された移動速度に基づいて、加算対象とすべき複数のパターンの個数を決定する。
【０１７５】
差分信号の形状の時間的な変化度合いは、対象物Ｔｇｔの移動速度の大きさに応じて変化する。たとえば、移動速度の大きい場合に加算対象とすべきパターンの個数を小さくし、また、移動速度の小さい場合に当該個数を大きくすることにより、積算後の差分信号において、ＳＮ比の改善効果が小さくなってしまうことを防ぐことができる。
【０１７６】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、パターンには、周波数が単位時間あたりで所定量増加するサブパターンＳＰｔ１と周波数が当該単位時間あたりで当該所定量減少するサブパターンＳＰｔ２とが含まれる。加算部４５は、サブパターンＳＰｔ１における複数のタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ１における対応のタイミングの差分信号を加算した積算信号ＡＳ１を算出する。加算部４５は、サブパターンＳＰｔ２における複数のタイミングについて、複数のサブパターンＳＰｔ２における対応のタイミングの差分信号を加算した積算信号ＡＳ２を算出する。そして、加算部４５は、積算信号ＡＳ１と積算信号ＡＳ２とを対応のタイミングごとに加算する。
【０１７７】
このような構成により、たとえば、送信波の周波数が三角波のように時間変化する場合において、差分信号を適切に積算することができる。
【０１７８】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、対象物Ｔｇｔは、停止している物体である。
【０１７９】
停止している物体からの電波に基づくシグナル成分は積算時間を大きくしても変化しない一方、移動している物体からの電波に基づくシグナル成分およびノイズ成分は時間とともに大きく変化する。このため、たとえば、積算時間を大きくして加算対象とするパターンの個数を多く設定する場合において、停止している物体からの電波に基づくシグナル成分を差分信号からより正しく取得することができる。これにより、たとえば、良好な背景スペクトルの取得、および駐停車車両の検知を行うことができる。
【０１８０】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１８１】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１８２】
［付記１］
所定のパターンの電波を繰り返し送信する送信部と、
電波を受信する受信部と、
前記送信部によって送信される電波の周波数成分と前記受信部によって受信される電波の周波数成分との差の周波数成分を有する、前記パターンごとの差分信号を生成するパターン信号取得部と、
前記パターンにおける複数のタイミングについて、複数の前記パターンにおける対応の前記タイミングの前記差分信号を加算する加算部と、
前記加算部によってそれぞれ加算された、前記複数のタイミングの前記差分信号に基づいて対象物を検知する検知部とを備え、
前記対象物は、人間、自転車または自動車であり、
前記送信部は、ＦＭ−ＣＷ方式またはパルス方式の前記パターンの電波を繰り返し送信し、
前記パターン信号取得部は、前記パターンごとのデジタルの前記差分信号を生成し、
前記加算部は、前記デジタルの差分信号のサンプリング順を示すサンプリング番号を用いて、前記パターンにおける前記複数のタイミングについて、前記複数のパターンにおける前記対応のタイミングの前記差分信号を加算する、電波センサ。
【符号の説明】
【０１８３】
１  送信部
２  受信部
３  差分信号生成部
４  制御部
５  信号処理部
６  クロック生成回路
７  検知処理部（検知部および移動速度取得部）
２１  送信アンテナ
２２  パワーアンプ
２３  方向性結合器
２４  ＶＣＯ
２５  電圧発生部
２６  スイッチ
３１  受信アンテナ
３２  ローノイズアンプ
３３  ミキサ
３４  ＩＦアンプ
３５  ローパスフィルタ
３６  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
４１  メモリ
４２  ＦＦＴ処理部
４３  ＦＭＣＷ処理部
４４  パターン信号取得部
４５  加算部
１０１  電波センサ
１４１  中継装置
１５１  信号制御装置
１５２  無線送信装置
１５３  アンテナ
１６１  歩行者用信号灯器
３０１  安全運転支援システム
【図１】
2018004508.tif 000005
【図２】
2018004508.tif 000006
【図３】
2018004508.tif 000007
【図４】
2018004508.tif 000008
【図５】
2018004508.tif 000009
【図６】
2018004508.tif 000010
【図７】
2018004508.tif 000011
【図８】
2018004508.tif 000012
【図９】
2018004508.tif 000013
【図１０】
2018004508.tif 000014