(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストな構成で、横断歩道における対象物を精度よく検知することが可能な電波センサおよび検知方法を提供する。【解決手段】電波センサは、横断歩道の開始部分のエリアであって、前記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、前記第１エリアからの電波を受信する受信部と、前記受信部によって受信された電波に基づいて前記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断歩道の開始部分のエリアであって、前記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、
前記第１エリアからの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された電波に基づいて前記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える、電波センサ。
【請求項２】
前記送信部は、さらに、前記横断歩道のうち、前記第１エリアよりも前記電波センサから離れた部分を含む第２エリアに照射範囲を制限して電波を第２アンテナから送信可能であり、
前記受信部は、さらに、前記第２エリアからの電波を受信し、
前記検出部は、さらに、前記受信部によって受信された前記第２エリアからの電波に基づいて前記第２エリアにおける対象物を検出する、請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記送信部は、前記第１アンテナからの電波の送信と前記第２アンテナからの電波の送信とを時間的に切り替える、請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記電波センサは、さらに、
所定の電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波である受信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、または前記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部を備え、
前記検出部は、前記分析部によって作成された前記周波数分布情報に基づいて前記対象物を検出する、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】
前記検出部は、周波数および強度によって規定される基準範囲と前記周波数分布情報における前記周波数分布との関係に基づいて前記対象物として人間を検出する、請求項４に記載の電波センサ。
【請求項６】
前記検出部は、前記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した前記対象波形が前記基準範囲に継続して含まれる場合、前記対象物として人間を検出する、請求項５に記載の電波センサ。
【請求項７】
前記検出部は、前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、かつ前記対象波形のピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、かつ前記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、または前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、前記ピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満であり、かつ前記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合のいずれか１つにおいて、前記対象物として人間を検出する、請求項６に記載の電波センサ。
【請求項８】
前記検出部は、周波数および強度によって規定される基準範囲と前記周波数分布情報における前記周波数分布との関係に基づいて前記対象物として車両を検出する、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項９】
前記検出部は、前記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した前記対象波形の少なくとも一部が前記基準範囲に継続して含まれない場合、前記対象物として車両を検出する、請求項８に記載の電波センサ。
【請求項１０】
前記検出部は、前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、かつ前記対象波形のピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、かつ前記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、または前記対象波形が前記基準範囲に含まれ、前記ピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上であり、かつ前記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合のいずれか１つにおいて、前記対象物として車両を検出する、請求項８に記載の電波センサ。
【請求項１１】
前記検出部は、前記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した前記対象波形に含まれるピークの数に基づいて前記対象物を検出する、請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項１２】
前記第１アンテナの指向性の方向は、前記横断歩道の横断方向に沿っている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項１３】
横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
所定の電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波である受信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、または前記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える、電波センサ。
【請求項１４】
電波センサにおける検知方法であって、
横断歩道の開始部分のエリアであって、前記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信するステップと、
前記第１エリアからの電波を受信するステップと、
受信した電波に基づいて前記第１エリアにおける対象物を検出するステップとを含む、検知方法。
【請求項１５】
電波センサにおける検知方法であって、
横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信するステップと、
前記対象エリアからの電波を受信するステップと、
所定の電波の周波数成分と受信した電波である受信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、または前記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、
作成した前記周波数分布情報に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検出するステップとを含む、検知方法。
【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方法に関し、特に、電波を用いて対象物を検出する電波センサおよび検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−２４７２１５号公報（特許文献１）には、車両に搭載され、当該車両の周囲に存在する物体の種別を識別する物体識別装置が開示されている。物体識別装置は、自車両の周囲に音波または電磁波を照射して当該音波または当該電磁波の反射波を検出することによって得られた、反射強度および自車両周囲の物体までの距離の情報を含む物体情報と、画像処理によって得られた物体の高さの情報とを取得する。物体識別装置は、物体の高さおよび物体までの距離に応じて反射強度を補正する。そして、物体識別装置は、補正後の反射強度に応じて物体の種別を識別する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【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２６年１月２４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
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の物体識別装置では、音波または電磁波の照射処理および検出処理と、画像処理とを用いて物体の種別を識別するため、装置の構成が複雑になり、かつコストがかかるという問題がある。
【０００６】
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、簡易かつ低コストな構成で、横断歩道における対象物を精度よく検知することが可能な電波センサおよび検知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（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、横断歩道の開始部分のエリアであって、上記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、上記第１エリアからの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波に基づいて上記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える。
【０００８】
（１３）また、この発明の他の局面に係わる電波センサは、横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記対象エリアからの電波を受信する受信部と、所定の電波の周波数成分と上記受信部によって受信された電波である受信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、または上記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報に基づいて、上記対象エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える。
【０００９】
（１４）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方法は、電波センサにおける検知方法であって、横断歩道の開始部分のエリアであって、上記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信するステップと、上記第１エリアからの電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて上記第１エリアにおける対象物を検出するステップとを含む。
【００１０】
（１５）また、この発明の他の局面に係わる検知方法は、電波センサにおける検知方法であって、横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信するステップと、上記対象エリアからの電波を受信するステップと、所定の電波の周波数成分と受信した電波である受信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、または上記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報に基づいて、上記対象エリアにおける対象物を検出するステップとを含む。
【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のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易かつ低コストな構成で、横断歩道における対象物を精度よ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、本発明の第１の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る信号制御システムにおける電波センサの構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおける電波処理部の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る受信波処理部における差分信号生成部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る送信アンテナ、受信アンテナおよび対象物の配置の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する歩行者のドップラースペクトルの一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成するドップラースペクトルの一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する自動車のドップラースペクトルの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサに対する自動車の検出対象速度の変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る信号処理部における検出部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る信号処理部における検出部の変形例の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサが対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおける検出部が対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する、歩行者および自動車が混在する場合におけるドップラースペクトルの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す信号制御システムを道路から交差点方向へ見た状態を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサにおける電波処理部の構成を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る信号処理部における直近エリア検出部の構成を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る信号処理部における直近エリア検出部の変形例の構成を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが直近対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図２２】図２２は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが遠方対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図２３】図２３は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【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、横断歩道の開始部分のエリアであって、上記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、上記第１エリアからの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波に基づいて上記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える。
【００１６】
このように、たとえば、車両が位置する可能性が低い第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信する構成により、受信部により受信される電波に車両からの電波が含まれる可能性を低くすることができるので、車両からの電波および人間からの電波を同時に受信することにより対象物を精度よく検出することが困難となってしまう状況を回避することができる。したがって、横断歩道における対象物としてたとえば人間を精度よく検出することができる。
【００１７】
また、たとえば、第１エリアにおいて横断歩道を渡ろうとする人間を対象物として検出することができるので、当該人間が第１エリア外へ移動して、当該人間を検出することができなくなった後においても、移動後の当該人間が横断歩道のうち横断歩道の開始部分と異なるエリアに位置することを推定することができる。
【００１８】
また、画像処理を行うことなく対象物を検知することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【００１９】
（２）好ましくは、上記送信部は、さらに、上記横断歩道のうち、上記第１エリアよりも上記電波センサから離れた部分を含む第２エリアに照射範囲を制限して電波を第２アンテナから送信可能であり、上記受信部は、さらに、上記第２エリアからの電波を受信し、上記検出部は、さらに、上記受信部によって受信された上記第２エリアからの電波に基づいて上記第２エリアにおける対象物を検出する。
【００２０】
このように、第１エリアに加えて第２エリアに照射範囲を制限して電波を第２アンテナから送信し、第２エリアにおける対象物を検出する構成により、たとえば、車両および人間が位置し得る横断歩道である第２エリアにおける車両および人間の存在状況をさらに把握することができる。
【００２１】
また、たとえば、第２エリアにおいて人間および車両が混在する場合において、第２エリアにおける対象物を精度よく検出することが困難であるときにおいても、第１エリアにおける対象物の検出結果に基づいて第２エリアにおける対象物の検出精度を高めることができる。
【００２２】
（３）より好ましくは、上記送信部は、上記第１アンテナからの電波の送信と上記第２アンテナからの電波の送信とを時間的に切り替える。
【００２３】
このように、第１アンテナから電波が送信されている期間と第２アンテナから電波が送信されている期間とを分離する構成により、第１アンテナから送信される電波および第２アンテナから送信される電波間の干渉を防ぐことができるので、干渉による受信特性の劣化を簡易な処理で回避することができる。
【００２４】
（４）好ましくは、上記電波センサは、さらに、所定の電波の周波数成分と上記受信部によって受信された電波である受信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、または上記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部を備え、上記検出部は、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報に基づいて上記対象物を検出する。
【００２５】
このように、対象物における各表面部分の電波センサに対する相対速度の成分のうち、電波センサに対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った成分である検出対象速度の分布についての情報である周波数分布情報を用いる構成により、周波数分布情報の内容は横断歩道における対象物に応じて異なることから、横断歩道における対象物を精度よく検出することができる。
【００２６】
（５）より好ましくは、上記検出部は、周波数および強度によって規定される基準範囲と上記周波数分布情報における上記周波数分布との関係に基づいて上記対象物として人間を検出する。
【００２７】
このように、基準範囲を用いて横断歩道における人間を検出する構成により、基準範囲と周波数分布との関係に基づいて横断歩道における人間を簡易かつ精度よく検出することができる。
【００２８】
（６）より好ましくは、上記検出部は、上記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した上記対象波形が上記基準範囲に継続して含まれる場合、上記対象物として人間を検出する。
【００２９】
横断歩道における人間からの反射波による対象波形は基準範囲に含まれる場合が多い。このため、横断歩道における人間をより精度よく検出することができる。
【００３０】
（７）より好ましくは、上記検出部は、上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、かつ上記対象波形のピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、かつ上記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、または上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、上記ピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満であり、かつ上記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合のいずれか１つにおいて、上記対象物として人間を検出する。
【００３１】
横断歩道における人間からの反射波による対象波形のピークの周波数軸方向の変動および強度軸方向の変動の少なくとも一方は小さい場合が多い。このため、横断歩道における人間をさらに精度よく検出することができる。
【００３２】
（８）より好ましくは、上記検出部は、周波数および強度によって規定される基準範囲と上記周波数分布情報における上記周波数分布との関係に基づいて上記対象物として車両を検出する。
【００３３】
このように、基準範囲を用いて横断歩道における車両を検出する構成により、基準範囲と周波数分布との関係に基づいて横断歩道における車両を簡易かつ精度よく検出することができる。
【００３４】
（９）より好ましくは、上記検出部は、上記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した上記対象波形の少なくとも一部が上記基準範囲に継続して含まれない場合、上記対象物として車両を検出する。
【００３５】
横断歩道における車両からの反射波による対象波形の少なくとも一部は基準範囲に含まれない場合が多い。このため、横断歩道における車両をより精度よく検出することができる。
【００３６】
（１０）より好ましくは、上記検出部は、上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、かつ上記対象波形のピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、かつ上記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、または上記対象波形が上記基準範囲に含まれ、上記ピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上であり、かつ上記ピークの強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合のいずれか１つにおいて、上記対象物として車両を検出する。
【００３７】
横断歩道における車両からの反射波による対象波形のピークの周波数軸方向の変動および強度軸方向の変動の少なくとも一方は大きい場合が多い。このため、横断歩道における車両をさらに精度よく検出することができる。
【００３８】
（１１）より好ましくは、上記検出部は、上記周波数分布における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得し、取得した上記対象波形に含まれるピークの数に基づいて上記対象物を検出する。
【００３９】
横断歩道における車両からの反射波による対象波形に含まれるピークの数は多い場合が多く、また、横断歩道における人間からの反射波による対象波形に含まれるピークの数は少ない場合が多い。このため、対象波形に含まれるピークの数に基づいて対象物をより精度よく検出することができる。
【００４０】
（１２）好ましくは、上記第１アンテナの指向性の方向は、上記横断歩道の横断方向に沿っている。
【００４１】
このような構成により、対象物の種類ごとに対象物の検出処理に適した検出対象速度を取得することができるので、対象物をより正確に検出することができる。
【００４２】
（１３）本発明の実施の形態に係る電波センサは、横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記対象エリアからの電波を受信する受信部と、所定の電波の周波数成分と上記受信部によって受信された電波である受信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、または上記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報に基づいて、上記対象エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える。
【００４３】
このように、対象物における各表面部分の検出対象速度の分布についての情報である周波数分布情報を用いる構成により、周波数分布情報の内容は横断歩道における対象物に応じて異なることから、横断歩道における対象物を精度よく検出することができる。
【００４４】
また、画像処理を行うことなく対象物を検知することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【００４５】
（１４）本発明の実施の形態に係る検知方法は、電波センサにおける検知方法であって、横断歩道の開始部分のエリアであって、上記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信するステップと、上記第１エリアからの電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて上記第１エリアにおける対象物を検出するステップとを含む。
【００４６】
このように、たとえば、車両が位置する可能性が低い第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信する構成により、受信部により受信される電波に車両からの電波が含まれる可能性を低くすることができるので、車両からの電波および人間からの電波を同時に受信することにより対象物を精度よく検出することが困難となってしまう状況を回避することができる。したがって、横断歩道における対象物としてたとえば人間を精度よく検出することができる。
【００４７】
また、たとえば、第１エリアにおいて横断歩道を渡ろうとする人間を対象物として検出することができるので、当該人間が第１エリア外へ移動して、当該人間を検出することができなくなった後においても、移動後の当該人間が横断歩道のうち横断歩道の開始部分と異なるエリアに位置することを推定することができる。
【００４８】
また、画像処理を行うことなく対象物を検知することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【００４９】
（１５）本発明の実施の形態に係る検知方法は、電波センサにおける検知方法であって、横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信するステップと、上記対象エリアからの電波を受信するステップと、所定の電波の周波数成分と受信した電波である受信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、または上記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報に基づいて、上記対象エリアにおける対象物を検出するステップとを含む。
【００５０】
このように、対象物における各表面部分の検出対象速度の分布についての情報である周波数分布情報を用いる構成により、周波数分布情報の内容は横断歩道における対象物に応じて異なることから、横断歩道における対象物を精度よく検出することができる。
【００５１】
また、画像処理を行うことなく対象物を検知することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。
【００５４】
図１を参照して、信号制御システム２０１は、電波センサ１０１と、信号制御装置１５１と、歩行者用信号灯器１６１とを備える。信号制御システム２０１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。
【００５５】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１において移動する対象物Ｔｇｔを検知する動体検知センサとして機能する。ここで、対象エリアＡ１は、たとえば、電波センサ１０１の設置者であるセンサ設置者が設定するエリアである。
【００５６】
具体的には、図１に示すように、センサ設置者は、たとえば、道路Ｒｄ１を隔てて設置された歩道Ｐｖ１，Ｐｖ２の間に位置する横断歩道ＰＣ１を移動する歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を対象物Ｔｇｔとする場合、横断歩道ＰＣ１の全部を含むエリアを対象エリアＡ１として設定する。なお、センサ設置者は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の一部を含むエリアを対象エリアＡ１として設定してもよい。また、センサ設置者は、たとえば、電波センサ１０１が自動車に取り付けられる場合において、当該自動車の前方に位置する歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を対象物Ｔｇｔとするとき、当該自動車の前方の所定範囲を対象エリアＡ１として設定する。
【００５７】
電波センサ１０１は、たとえば交差点ＣＳ１へ延びる道路Ｒｄ１付近に設置されている。具体的には、電波センサ１０１は、たとえば道路Ｒｄ１付近に設置された支柱Ｐ１に固定されている。
【００５８】
歩行者用信号灯器１６１および信号制御装置１５１は、たとえば支柱Ｐ１に固定されている。電波センサ１０１および信号制御装置１５１は、たとえば図示しない信号線で接続されている。信号制御装置１５１および歩行者用信号灯器１６１は、たとえば図示しない信号線で接続されている。なお、電波センサ１０１は、道路Ｒｄ１上に設置されてもよいし、自動車に搭載されてもよい。
【００５９】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検出し、検出した対象物Ｔｇｔの種類を判別する。より詳細には、電波センサ１０１は、たとえば信号制御装置１５１の制御に従って、横断歩道ＰＣ１を含む対象エリアＡ１へ電波を送信する。対象物Ｔｇｔは、具体的には、自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２等である。対象物Ｔｇｔは、たとえば対象エリアＡ１内において移動しており、電波センサ１０１から送信される電波を反射する。
【００６０】
電波センサ１０１は、たとえば対象物Ｔｇｔにより反射された電波に基づいて対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検出し、検出した対象物Ｔｇｔの種類を判別する。より詳細には、電波センサ１０１は、たとえば対象物Ｔｇｔの種類として車両および人間を判別する。電波センサ１０１は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【００６１】
歩行者用信号灯器１６１は、信号制御装置１５１の制御に従って、たとえば横断歩道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。
【００６２】
信号制御装置１５１は、電波センサ１０１から判別結果を受信すると、受信した判別結果に基づいて歩行者用信号灯器１６１を制御する。
【００６３】
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、対象物Ｔｇｔの種類に応じた処理を行う。具体的には、信号制御装置１５１は、たとえば、電波センサ１０１から受信した判別結果が対象物Ｔｇｔの種類が人間であることを示すとき、残り時間の延長を行う。なお、信号制御装置１５１は、たとえば、「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。また、信号制御装置１５１は、たとえば、判別結果が対象物Ｔｇｔの種類が車両であることを示すとき、残り時間の延長を行わない。
【００６４】
また、信号制御装置１５１は、たとえば、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、判別結果が対象物Ｔｇｔの種類が人間であることを示すとき、危険である旨を歩行者Ｔｇｔ２に音声で警告する。
【００６５】
なお、信号制御装置１５１は、電波センサ１０１から受信する判別結果に基づいて自動車Ｔｇｔ１に対してサービスを提供してもよい。具体的には、信号制御装置１５１は、判別結果が対象物Ｔｇｔの種類が人間であることを示すとき、たとえば、横断歩道ＰＣ１における歩行者Ｔｇｔ２に注意すべき旨の警告を自動車Ｔｇｔ１に与える。
【００６６】
［電波センサの構成］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る信号制御システムにおける電波センサの構成を示す図である。
【００６７】
図２を参照して、電波センサ１０１は、送信アンテナ１と、受信アンテナ６と、電波処理部１１と、信号処理部１４と、初期値設定部１７とを備える。信号処理部１４は、検出部４１と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部（分析部）４３とを含む。なお、送信アンテナ１および受信アンテナ６は、電波センサ１０１の外部に設けられてもよい。
【００６８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおける電波処理部の構成を示す図である。
【００６９】
図３を参照して、電波処理部１１は、送信波処理部（送信部）２１と、受信波処理部（受信部）２２とを含む。送信波処理部２１は、ミリ波生成部２３と、方向性結合器２４と、パワーアンプ２５とを含む。ミリ波生成部２３は、電圧発生部２６と、電圧制御発振器２７とを含む。受信波処理部２２は、ローノイズアンプ２８と、差分信号生成部２９と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３０とを含む。
【００７０】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る受信波処理部における差分信号生成部の構成を示す図である。
【００７１】
図４を参照して、差分信号生成部２９は、ミキサ３１と、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ３２と、ローパスフィルタ３３とを含む。
【００７２】
図２〜図４を参照して、初期値設定部１７は、歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の上限値および下限値、ならびに周波数軸方向の上限値および下限値を保持する。なお、歩行者範囲Ｒｇｐの詳細については後述する。
【００７３】
送信波処理部２１は、対象エリアＡ１へ電波を送信アンテナ１経由で送信する。具体的には、送信波処理部２１におけるミリ波生成部２３は、たとえば２４ＧＨｚ帯の周波数を有する電波すなわちミリ波を生成し、生成したミリ波を方向性結合器２４へ出力する。なお、ミリ波生成部２３は、たとえば６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯または７９ＧＨｚ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。また、ミリ波生成部２３は、たとえばミリ波帯より周波数の低いマイクロ波帯の周波数を有する電波を生成してもよいし、また、ミリ波帯より周波数の高いテラヘルツ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。
【００７４】
より詳細には、ミリ波生成部２３における電圧発生部２６は、たとえば、定電圧を生成し、生成した定電圧を電圧制御発振器２７へ出力する。電圧制御発振器２７は、具体的にはＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）であり、電圧発生部２６から受ける定電圧に応じた周波数を有するミリ波帯の送信波を生成し、生成した送信波を方向性結合器２４へ出力する。
【００７５】
方向性結合器２４は、ミリ波生成部２３から受ける送信波をパワーアンプ２５および受信波処理部２２へ分配する。パワーアンプ２５は、方向性結合器２４から受ける送信波を増幅し、送信アンテナ１へ出力する。
【００７６】
送信アンテナ１は、パワーアンプ２５から受ける送信波を対象エリアＡ１へ送信する。送信アンテナ１は、図１に示すように、たとえば送信波の指向性の方向Ｄｉｒが横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿うように設置される。ここで、送信波の指向性の方向Ｄｉｒは、たとえば電波センサ１０１から対象エリアＡ１の中心Ｃｔｒへの方向である。
【００７７】
好ましくは、送信アンテナ１は、たとえば、横断歩道ＰＣ１面に対して送信波の指向性の方向Ｄｉｒを当該面の法線方向に射影した方向と、歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍすなわち方向ｖｍ２とが平行または反平行になるように設置される。
【００７８】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る送信アンテナ、受信アンテナおよび対象物の配置の一例を示す図である。
【００７９】
図５を参照して、受信波処理部２２は、対象エリアＡ１からの電波を受信アンテナ６経由で受信する。具体的には、受信波処理部２２は、対象エリアＡ１からのミリ波すなわち反射波を受信アンテナ６経由で受信する。ここで、受信アンテナ６は、たとえば、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔが送信アンテナ１から送信される送信波Ｔ１（ｔ）を反射することにより生成される反射波Ｒ１（ｔ）を受信可能な構成であればよい。
【００８０】
具体的には、受信アンテナ６は、送信アンテナ１と同じアンテナであってもよいし、異なるアンテナであってもよい。なお、送信アンテナ１および受信アンテナ６が別々のアンテナである場合、受信アンテナ６は、送信アンテナ１から離れた位置に配置されてもよいが、電波センサ１０１の構成を簡易にするために送信アンテナ１の近傍に配置されることが好ましい。
【００８１】
より詳細には、受信アンテナ６が受信する反射波には、たとえば、対象エリアＡ１内に位置する対象物Ｔｇｔの表面の一部である表面部分Ｐｉが送信アンテナ１により送信された送信波を反射することによって発生する部分反射波が含まれる。
【００８２】
ここで、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表面部分Ｐｉの移動速度を検出対象速度ｖｄｉと定義する。言い換えると、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受信アンテナ６に対する表面部分Ｐｉの相対速度の成分が検出対象速度ｖｄｉである。
【００８３】
たとえば、受信アンテナ６に対する表面部分Ｐｉの相対速度を部分速度ｖｐｉと定義すると、検出対象速度ｖｄｉは、表面部分Ｐｉから受信アンテナ６への方向の単位ベクトルｎｄｉと部分速度ｖｐｉとの内積で表される。なお、電波センサ１０１は、たとえば支柱Ｐ１等の地面に対して動かないものに固定されていてもよいし、地面に対して動くものに固定されていてもよい。たとえば電波センサ１０１が支柱Ｐ１に固定されている場合、受信アンテナ６および対象エリアＡ１は地面に対して固定されるので、部分速度ｖｐｉは、表面部分Ｐｉの地面に対する相対速度でもある。
【００８４】
対象物Ｔｇｔは、形状を維持する剛体であってもよいし、形状を変える非剛体であってもよい。具体的には、対象物Ｔｇｔが自動車Ｔｇｔ１である場合、対象物Ｔｇｔは剛体であり、また、対象物Ｔｇｔが歩行者Ｔｇｔ２である場合、対象物Ｔｇｔは非剛体である。
【００８５】
受信アンテナ６が受信する対象物Ｔｇｔにおける表面部分Ｐｉからの部分反射波の周波数ｆ１ｒｉは、送信波の周波数ｆ１に対して、表面部分Ｐｉに対応する検出対象速度ｖｄｉに応じてシフトする。また、部分反射波の振幅は、表面部分Ｐｉの反射断面積σｉに応じた振幅となる。
【００８６】
より詳細には、送信波Ｔ１（ｔ）が以下の式（１）により表される場合において、たとえば受信アンテナ６が送信アンテナ１の近傍に配置されているとき、部分反射波Ｒ１ｉ（ｔ）は、四分一  浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２６年１月２４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１）、または稲葉  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（非特許文献２）に示すように以下の式（２）により表される。
【数１】
2015148578.tif 000003
【数２】
2015148578.tif 000004
【００８７】
ここで、φ１は初期位相である。Ａは送信波の振幅である。Ｌｉは受信アンテナ６および表面部分Ｐｉ間の距離である。ｃは光速である。ａｉはたとえば振幅Ａ、送信アンテナ１および受信アンテナ６のアンテナゲイン、送信波の波長、距離Ｌｉならびに反射断面積σｉ等により定まる値である。
【００８８】
部分反射波Ｒ１ｉ（ｔ）の周波数ｆ１ｒｉは、式（２）に示すように、送信波Ｔ１（ｔ）の周波数ｆ１に対して、ｆ１×（２×ｖｄｉ／ｃ）を加えた周波数となる。具体的には、表面部分Ｐｉが受信アンテナ６へ近づく方向へ移動するとき、ｖｄｉが正となるので周波数ｆ１ｒｉは周波数ｆ１より高くなり、また、表面部分Ｐｉが受信アンテナ６から遠ざかる方向へ移動するとき、ｖｄｉが負となるので周波数ｆ１ｒｉは周波数ｆ１より低くなる。
【００８９】
全対象物、具体的には自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２からのドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）は、以下の式（３）により表される。
【数３】
2015148578.tif 000005
【００９０】
ここで、Ｊは全対象物における表面部分Ｐｉの数である。また、受信アンテナ６が受信する反射波Ｒ１（ｔ）には、一般に、ドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）、および対象物Ｔｇｔ以外の部分からの非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）が含まれる。したがって、反射波Ｒ１（ｔ）は、ドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）および非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）の重ね合わせとなり、以下の式（４）により表される。
【数４】
2015148578.tif 000006
【００９１】
ここで、対象物Ｔｇｔ以外の部分の検出対象速度がゼロである状況、すなわち非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）の周波数が送信波Ｔ１（ｔ）の周波数ｆ１と同じである状況を想定する。
【００９２】
再び図２〜図４を参照して、受信波処理部２２におけるローノイズアンプ２８は、受信アンテナ６が受信した反射波Ｒ１（ｔ）を増幅し、差分信号生成部２９へ出力する。
【００９３】
差分信号生成部２９は、所定の電波、具体的には方向性結合器２４から受ける送信波Ｔ１（ｔ）と、ローノイズアンプ２８から受ける反射波Ｒ１（ｔ）とを乗算し、差分信号および和周波信号を生成する。差分信号生成部２９は、生成した差分信号および和周波信号のうち差分信号をＡ／Ｄコンバータ３０へ出力する。
【００９４】
より詳細には、差分信号生成部２９におけるミキサ３１は、送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１（ｔ）とを乗算し、送信波Ｔ１（ｔ）の周波数成分と反射波Ｒ１（ｔ）の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号および両周波数成分の和の周波数成分を有する和周波信号を生成する。
【００９５】
ミキサ３１において、送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１（ｔ）に含まれる部分反射波Ｒ１ｉ（ｔ）とから生成される部分差分信号Ｂ１ｉ（ｔ）は、以下の式（５）により表される。
【数５】
2015148578.tif 000007
【００９６】
ここで、Ｋ１ｉは部分差分信号の振幅である。−４π×ｆ１×Ｌｉ／ｃが遅延位相θ１ｉである。２×ｆ１×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ１ｄｉである。また、ドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）に基づくドップラー差分信号Ｂ１ｄ（ｔ）は、以下の式（６）により表される。
【数６】
2015148578.tif 000008
【００９７】
ここで、Ｊは、式（３）の場合と同様に、全対象物における表面部分Ｐｉの数である。また、非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）に基づく差分信号は、非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）の周波数が送信波Ｔ１（ｔ）の周波数ｆ１と同じであるため、直流成分ＤＣ１となる。したがって、反射波Ｒ１（ｔ）に基づく差分信号Ｂ１（ｔ）は、以下の式（７）により表される。
【数７】
2015148578.tif 000009
【００９８】
ＩＦアンプ３２は、たとえば低周波数帯から中間周波数帯にかけて大きな増幅率を有するアンプであり、ミキサ３１において生成された差分信号Ｂ１（ｔ）および和周波信号のうち差分信号Ｂ１（ｔ）を大きな増幅率で増幅し、増幅した差分信号Ｂ１（ｔ）をローパスフィルタ３３へ出力する。
【００９９】
ローパスフィルタ３３は、ＩＦアンプ３２において増幅された差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分、たとえば１ｋＨｚ以上の成分を減衰させる。
【０１００】
Ａ／Ｄコンバータ３０は、たとえば所定のサンプリング周波数を用いて差分信号Ｂ１（ｔ）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３０は、差分信号生成部２９から受ける差分信号Ｂ１（ｔ）を、たとえば所定のサンプリング周波数を用いてｍビット（ｍは２以上の自然数）のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を信号処理部１４へ出力する。
【０１０１】
信号処理部１４は、受信波処理部２２から受けるデジタル信号を処理する。より詳細には、信号処理部１４におけるＦＦＴ処理部４３は、Ａ／Ｄコンバータ３０から受けるデジタル信号に基づいて、差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する。
【０１０２】
具体的には、ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ３０から受けるデジタル信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒蓄積する。蓄積されたデジタル信号は、観測時間Ｔｏｂｓに含まれる各サンプリングタイミングｔｓにおける差分信号Ｂ１（ｔｓ）の振幅、すなわち時間スペクトルを示す。
【０１０３】
ＦＦＴ処理部４３は、時間スペクトルを高速フーリエ変換し、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数スペクトルに関する情報を周波数分布情報として作成する。以下、当該周波数スペクトルをドップラースペクトルＤＳ１とも称する。具体的には、ドップラースペクトルＤＳ１は、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号Ｂ１（ｔ）に含まれる各周波数成分の振幅を示す。また、周波数分布情報は、たとえばドップラースペクトルＤＳ１の各ポイントを示す座標データである。
【０１０４】
より詳細には、ドップラースペクトルＤＳ１の横軸はたとえばドップラー周波数ｆ１ｄである。ここで、式（５）に基づいてドップラー周波数ｆ１ｄから検出対象速度ｖｄをｃ×ｆ１ｄ／２／ｆ１として算出することが可能である。なお、ドップラースペクトルＤＳ１では、ドップラー周波数ｆ１ｄが正の値を有するので、検出対象速度ｖｄは正の値を有する。言い換えると、ドップラー周波数ｆ１ｄから検出対象速度ｖｄの大きさを算出することが可能である。したがって、ドップラースペクトルＤＳ１の横軸を検出対象速度ｖｄの大きさに変換することが可能である。
【０１０５】
また、ドップラースペクトルＤＳ１の縦軸は、たとえば受信波処理部２２が対象エリアＡ１から受信アンテナ６経由で受信する反射波の強度すなわち反射強度Ｉｒである。
【０１０６】
また、ドップラースペクトルＤＳ１は、対象物Ｔｇｔにおける各表面部分の検出対象速度ｖｄｉの分布を示す。言い換えると、ドップラースペクトルＤＳ１において、たとえばドップラー周波数ｆ１ｄｋにおける反射強度Ｉｒｋは、ドップラー周波数ｆ１ｄｋに応じた検出対象速度を有する各表面部分からの反射波を重ね合わせた場合の強度である。
【０１０７】
ＦＦＴ処理部４３が高速フーリエ変換処理の対象とする時間スペクトルは離散的なデータであるので、ドップラースペクトルＤＳ１は、離散的なデータにより構成される。以下、ドップラースペクトルＤＳ１を構成する離散的なデータをＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］とも称する。なお、ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、連続的な時間スペクトルを高速フーリエ変換処理の対象としてもよい。
【０１０８】
ＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］は、たとえばインデックスｎを有する配列である。インデックスｎは、たとえばゼロから（ｎｍａｘ−１）までの整数である。ｎｍａｘは、たとえばＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］の長さである。ＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］のデータ間隔ｄｆすなわちドップラースペクトルの分解能は、たとえば観測時間Ｔｏｂｓの逆数程度である。また、インデックスｎに対応する周波数は、たとえばｄｆ×ｎである。したがって、ＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］は、たとえば周波数（ｄｆ×ｎ）における反射強度Ｉｒを示す。
【０１０９】
ＦＦＴ処理部４３は、作成したドップラースペクトルＤＳ１に関する情報すなわち周波数分布情報を検出部４１へ出力する。
【０１１０】
（歩行者のドップラースペクトルの特徴）
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する歩行者のドップラースペクトルの一例を示す図である。
【０１１１】
図６には、たとえば、対象エリアＡ１において対象物Ｔｇｔである歩行者Ｔｇｔ２、具体的には１または複数の歩いている人間および１または複数の走行中の自転車が、図１に示す横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿って移動している場合のドップラースペクトルＤＳ１ｍが示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄすなわち検出対象速度ｖｄの大きさを示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。
【０１１２】
歩行者Ｔｇｔ２は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の横断方向すなわち送信波の指向性の方向Ｄｉｒに沿ってほぼ一定の速度で移動するため、歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度ｖｄの大きさすなわち｜ｖｄ｜は、継続して一定の範囲に含まれる。ここで、｜ｖｄ｜は、検出対象速度ｖｄの絶対値を表す。
【０１１３】
具体的には、歩行者Ｔｇｔ２の｜ｖｄ｜すなわちドップラー周波数ｆ１ｄは、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｍにおける周波数軸方向、具体的にはドップラー周波数ｆ１ｄ軸方向における５０Ｈｚ以上かつ７００Ｈｚ以下の範囲に継続して含まれる。ここで、５０Ｈｚおよび７００Ｈｚのドップラー周波数ｆ１ｄは、たとえば、１．１キロメートル毎時および１５キロメートル毎時の｜ｖｄ｜にそれぞれ相当する。
【０１１４】
また、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積は、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積と比べて小さいので、歩行者Ｔｇｔ２の反射強度Ｉｒは、一定のレベル以下になる場合が多い。具体的には、歩行者Ｔｇｔ２の反射強度Ｉｒは、たとえば、−９０ｄＢｍ以上かつ−６０ｄＢｍ以下の範囲に継続して含まれる。
【０１１５】
以下、図６に示すように、ドップラー周波数ｆ１ｄが５０Ｈｚ以上かつ７００Ｈｚ以下を満たし、かつ反射強度Ｉｒが−９０ｄＢｍ以上かつ−６０ｄＢｍ以下を満たす範囲を基準範囲すなわち歩行者範囲Ｒｇｐと定義する。
【０１１６】
なお、歩行者範囲Ｒｇｐは、上記範囲に限定されるものではない。たとえば、電波センサ１０１が用いる送信波Ｔ１（ｔ）の周波数に応じて、歩行者範囲Ｒｇｐの周波数軸方向の下限値および上限値を適宜設定してもよい。また、たとえば、電波センサ１０１の位置および向き、ならびに電波センサ１０１の送信特性および受信特性等に応じて、歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向、具体的には反射強度Ｉｒ軸方向の下限値および上限値を適宜設定してもよい。
【０１１７】
［対象波形の定義］
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成するドップラースペクトルの一例を模式的に示す図である。
【０１１８】
図７を参照して、ドップラースペクトルを構成するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］において、所定のしきい値Ｔｈａ、具体的には歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の下限値である−９０ｄＢｍ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］を対象波形Ｗと定義する。
【０１１９】
また、しきい値Ｔｈａと対象波形Ｗとの２つの交点ＮＬ，ＮＵにおけるドップラー周波数ｆ１ｄのうち、低周波側の交点ＮＬにおけるドップラー周波数ｆ１ｄを下限周波数ｆＬと定義する。また、高周波側の交点ＮＵにおけるドップラー周波数ｆ１ｄを上限周波数ｆＵと定義する。
【０１２０】
言い換えると、下限周波数ｆＬ以上かつ上限周波数ｆＵ以下の周波数範囲におけるＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］が対象波形Ｗである。
【０１２１】
たとえば、図７に示す対象波形Ｗには２つのピークが含まれる。なお、対象波形Ｗには、１つのピークが含まれてもよいし、３つ以上のピークが含まれてもよい。
【０１２２】
対象波形Ｗに含まれるピークのうち、反射強度Ｉｒが最大のピークをメインピークＭｐと定義する。また、対象波形Ｗに含まれるピークのうち、メインピークＭｐ以外のピークをサブピークＳｐと定義する。また、メインピークＭｐの反射強度Ｉｒを対象波形強度と定義する。以下、下限周波数ｆＬ、上限周波数ｆＵおよび対象波形強度を対象波形Ｗの波形特性とも称する。
【０１２３】
対象波形Ｗの波形特性が以下の所定条件すなわち波形包含条件を満たす場合、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれると定義する。
【０１２４】
すなわち、下限周波数ｆＬが歩行者範囲Ｒｇｐの周波数軸方向の下限値以上であり、上限周波数ｆＵが歩行者範囲Ｒｇｐの周波数軸方向の上限値以下であり、かつ対象波形強度が歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の上限値以下である場合、対象波形Ｗの波形特性が波形包含条件を満たし、図７に示すように、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる。
【０１２５】
再び図６を参照して、ドップラースペクトルＤＳ１ｍには、ドップラー周波数が６０〜７０Ｈｚ、１００〜１３０Ｈｚおよび４１０〜４７５Ｈｚにおいて、それぞれＷｍ１、Ｗｍ２およびＷｍ３の３つの対象波形が含まれる。
【０１２６】
対象波形Ｗｍ１〜Ｗｍ３の波形特性は波形包含条件を満たすので、対象波形Ｗｍ１〜Ｗｍ３は、歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる。対象波形Ｗｍ１，Ｗｍ３には、１つのメインピークＭｐがそれぞれ含まれる。また、対象波形Ｗｍ２には、１つのメインピークＭｐおよび１つのサブピークＳｐ１が含まれる。
【０１２７】
上述したように、歩行者Ｔｇｔ２は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿ってほぼ一定の速度で移動するため、ある一定の時間において、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形Ｗの波形特性は波形包含条件を継続して満たす場合が多い。すなわち、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形Ｗは、継続して歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる場合が多い。
【０１２８】
（自動車のドップラースペクトルの特徴）
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する自動車のドップラースペクトルの一例を示す図である。
【０１２９】
図８には、たとえば、対象エリアＡ１において対象物Ｔｇｔである自動車Ｔｇｔ１が移動している場合のドップラースペクトルＤＳ１ｃが示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄすなわち｜ｖｄ｜を示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。なお、図８に示す横軸および縦軸のスケールは、図６に示す横軸および縦軸のスケールとそれぞれ同じである。
【０１３０】
ドップラースペクトルＤＳ１ｃにおいて、ドップラー周波数が１０〜６０Ｈｚ、１１０〜５２０Ｈｚおよび５９０〜６２０Ｈｚにおいて、それぞれＷｃ１、Ｗｃ２およびＷｃ３の３つの対象波形が含まれる。対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ３には、１つのメインピークＭｐがそれぞれ含まれる。また、対象波形Ｗｃ２には、１つのメインピークＭｐと９つのサブピークＳｐ１〜Ｓｐ９とが含まれる。
【０１３１】
また、対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ２の波形特性は波形包含条件を満たさないので、対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ２の少なくとも一部は、歩行者範囲Ｒｇｐに含まれない。また、対象波形Ｗｃ３の波形特性は波形包含条件を満たすので、対象波形Ｗｃ３は、歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる。
【０１３２】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサに対する自動車の検出対象速度の変化の一例を示す図である。
【０１３３】
図９を参照して、たとえば、自動車Ｔｇｔ１が一定の速度ｖｃ２で横断歩道ＰＣ１を直角に横切る場合、電波センサ１０１に対する自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度ｖｄが自動車Ｔｇｔ１の位置に応じて変化する。具体的には、自動車Ｔｇｔ１が移動することにより位置をＰｏｓｃ１、Ｐｏｓｃ２およびＰｏｓｃ３に変える際、検出対象速度ｖｄは、それぞれｖｃｄ１、ゼロおよびｖｃｄ３と変化する。
【０１３４】
したがって、自動車Ｔｇｔ１が位置をＰｏｓｃ１からＰｏｓｃ２へ変える際、自動車Ｔｇｔ１による対象波形は高周波側から低周波側へ移動する。その後、自動車Ｔｇｔ１が位置をＰｏｓｃ２からＰｏｓｃ３へ変える際、自動車Ｔｇｔ１による対象波形は、低周波側から高周波側へ移動する。
【０１３５】
すなわち、ドップラースペクトルＤＣ１における自動車Ｔｇｔ１による対象波形は、時間と共に高周波側から低周波側へ移動し、その後低周波側から高周波側へ移動する。なお、自動車Ｔｇｔ１によるドップラースペクトルＤＣ１を観測する場合において、時間と共に高周波側から低周波側へ移動する対象波形だけ観測されたり、時間と共に低周波側から高周波側へ移動する対象波形だけ観測されたりするときもある。
【０１３６】
より詳細には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１が電波センサ１０１の送信波の指向性の方向Ｄｉｒの先に位置するＰｏｓｃ２の近傍を移動する場合、電波センサ１０１に対する自動車Ｔｇｔ１の｜ｖｄ｜がほぼゼロであるため、図８に示す対象波形Ｗｃ１のように下限周波数ｆＬが歩行者範囲Ｒｇｐの周波数軸方向の下限値より低周波側に観測される。
【０１３７】
また、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積は歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積より大きいため、図８に示す対象波形Ｗｃ２のように対象波形強度が歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の上限値より大きくなることが多い。
【０１３８】
また、たとえば、トラック等の全長の長い自動車Ｔｇｔ１では自動車Ｔｇｔ１の前部の表面部分ＰｆがＰｏｓｃ２に位置する場合において、自動車Ｔｇｔ１の後部の表面部分ＰｒがＰｏｓｃ１に位置するときがある。このとき、表面部分Ｐｆに対応する｜ｖｄ｜がゼロであるのに対して、表面部分Ｐｒに対応する｜ｖｄ｜が｜ｖｄ１｜になるので、ドップラースペクトルＤＣ１における周波数軸方向において、ゼロから２×ｆ１×｜ｖｄ１｜／ｃにわたる幅の広い対象波形が観測される。具体的には、たとえば図８に示す対象波形Ｗｃ２のような幅が広い対象波形である。また、自動車Ｔｇｔ１では、各表面部分の反射断面積が大きく異なる場合が多い。このため、たとえば図８に示す対象波形Ｗｃ２のように、自動車Ｔｇｔ１による対象波形に含まれるピークの数が多くなる場合が多い。
【０１３９】
また、図９に示すような、自動車Ｔｇｔ１が一定の速度ｖｃ２で横断歩道ＰＣ１を直角に横切る場合と異なり、たとえば、交差点ＣＳ１において自動車Ｔｇｔ１が右折または左折を行うことにより横断歩道ＰＣ１を斜めに横切る場合、電波センサ１０１に対する自動車Ｔｇｔ１の｜ｖｄ｜が大きくなる。このため、自動車の対象波形の上限周波数ｆＵが歩行者範囲Ｒｇｐの周波数軸方向の上限値より高周波側に観測されることがある。
【０１４０】
以上をまとめると、自動車Ｔｇｔ１による対象波形の波形特性は、波形包含条件を瞬間的にまたは継続して満たさない場合が多い。言い換えると、自動車Ｔｇｔ１による対象波形の少なくとも一部は、瞬間的にまたは継続して歩行者範囲Ｒｇｐに含まれない場合が多い。また、自動車Ｔｇｔ１による対象波形には、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形と比べて、より多数のピークが含まれる場合が多い。
【０１４１】
また、ドップラースペクトルＤＣ１において、自動車Ｔｇｔ１による対象波形のピークの周波数軸方向の変動は、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形の周波数軸方向の変動と比べて大きい場合が多い。
【０１４２】
具体的には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１による対象波形のメインピークＭｐのドップラー周波数ｆＭｐの増分の大きさは、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形のメインピークＭｐのドップラー周波数ｆＭｐの増分の大きさと比べて大きい場合が多い。
【０１４３】
また、ドップラースペクトルＤＣ１において、自動車Ｔｇｔ１による対象波形のピークの反射強度軸方向の変動は、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形のピークの反射強度軸方向の変動と比べて大きい場合が多い。
【０１４４】
具体的には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１による対象波形の対象波形強度の増分の大きさは、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形のピークの対象波形強度の増分の大きさと比べて大きい場合が多い。
【０１４５】
より詳細には、自動車Ｔｇｔ１による対象波形では、当該対象波形が歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる場合においても、当該対象波形のピークの周波数軸方向の変動が所定の周波数変化許容値Ｑｆ以上、および当該ピークの反射強度軸方向の変動が所定の強度変化許容値Ｑｉ以上の少なくとも一方を満たす場合が多い。
【０１４６】
一方、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形では、当該対象波形が歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、当該対象波形のピークの周波数軸方向の変動が継続して周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して強度変化許容値Ｑｉ未満である場合が多い。
【０１４７】
これは、歩行者Ｔｇｔ２は横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿ってほぼ一定の速度で移動するのに対して、自動車Ｔｇｔ１は、｜ｖｄ｜を大きく変化させながら横断歩道ＰＣ１を横切るためである。
【０１４８】
［歩行者範囲Ｒｇｐに基づく対象物の検出処理］
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る信号処理部における検出部の構成を示す図である。
【０１４９】
図１０を参照して、検出部４１は、スペクトル解析部５１と、バッファ５２と、カウンタ５３と、種類確定部５４とを含む。スペクトル解析部５１は、対象波形取得部５５と、波形包含条件判定部５６と、ピーク変動取得部５７とを含む。カウンタ５３は、カウント結果としてカウント値Ｃｎｔを出力する。
【０１５０】
検出部４１は、たとえば、ＦＦＴ処理部４３によって作成されたドップラースペクトルＤＳ１に関する情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。具体的には、検出部４１は、ドップラー周波数ｆ１ｄおよび反射強度Ｉｒによって規定される歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間または車両を検出する、言い換えると、対象エリアＡ１において対象物Ｔｇｔとして人間または車両のいずれが存在するかを判断する。
【０１５１】
より詳細には、検出部４１におけるバッファ５２は、ドップラースペクトルＤＳ１に関する情報を保持する。バッファ５２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１の内容は、たとえば、１００ミリ秒ごとにＦＦＴ処理部４３から受けるドップラースペクトルＤＳ１の内容に更新される。
【０１５２】
スペクトル解析部５１は、たとえば、バッファ５２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１の内容が更新されるたびに、更新された内容のドップラースペクトルＤＳ１を解析する。
【０１５３】
より詳細には、スペクトル解析部５１における対象波形取得部５５は、たとえば初期値設定部１７が保持する歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の下限値、具体的には−９０ｄＢｍをしきい値Ｔｈａとして設定する。
【０１５４】
そして、対象波形取得部５５は、ドップラースペクトルＤＳ１における各周波数成分の反射強度Ｉｒとしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１の一部または全部である対象波形Ｗを取得する。
【０１５５】
具体的には、対象波形取得部５５は、バッファ５２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１を構成するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］を対象波形Ｗとして取得する。なお、対象波形取得部５５は、たとえば、１つの対象波形Ｗを取得してもよいし、複数の対象波形Ｗを取得してもよい。
【０１５６】
対象波形取得部５５は、取得した対象波形Ｗを波形包含条件判定部５６およびピーク変動取得部５７へ出力する。
【０１５７】
また、対象波形取得部５５は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］がないために対象波形Ｗを取得できない場合、リセット通知をピーク変動取得部５７へ出力するとともに、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをゼロにリセットする。
【０１５８】
波形包含条件判定部５６は、対象波形取得部５５から対象波形Ｗを受けると、受けた対象波形Ｗが、初期値設定部１７が保持する歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の上限値および下限値、ならびに周波数軸方向の上限値および下限値により定まる歩行者範囲Ｒｇｐ、に含まれるか否かを判定する。
【０１５９】
また、波形包含条件判定部５６は、たとえば、対象波形取得部５５から複数の対象波形Ｗを受ける場合、受けた複数の対象波形Ｗのすべてが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれるか否かを判定する。
【０１６０】
具体的には、波形包含条件判定部５６は、たとえば、対象波形Ｗの下限周波数ｆＬ、上限周波数ｆＵおよび対象波形強度すなわち波形特性を取得し、歩行者範囲Ｒｇｐに基づいて、取得した波形特性が波形包含条件を満たすか否かを判定する。
【０１６１】
波形包含条件判定部５６は、たとえば、対象波形Ｗの波形特性が波形包含条件を満たすと判定する場合、対象波形Ｗの波形特性が波形包含条件を満たす旨を示す条件適合通知をピーク変動取得部５７へ出力する。
【０１６２】
一方、波形包含条件判定部５６は、たとえば、対象波形Ｗの波形特性が波形包含条件を満たさないと判定する場合、すなわち取得した対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに含まれない場合、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをデクリメントする。
【０１６３】
ピーク変動取得部５７は、対象波形取得部５５から対象波形Ｗを受けると、受けた対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動Ｖｆおよび当該ピークの反射強度軸方向の変動Ｖｉを取得する。
【０１６４】
具体的には、ピーク変動取得部５７は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるメインピークＭｐを特定し、特定したメインピークＭｐの反射強度Ｉｒすなわち対象波形強度、およびメインピークＭｐのドップラー周波数ｆＭｐを取得する。ピーク変動取得部５７は、たとえば、取得した対象波形強度およびドップラー周波数ｆＭｐを保存する。
【０１６５】
そして、ピーク変動取得部５７は、たとえば、波形包含条件判定部５６から受ける条件適合通知が、対象波形取得部５５からリセット通知を受けてから最初の条件適合通知である場合、ゼロを変動ＶｆおよびＶｉとして取得する。
【０１６６】
また、ピーク変動取得部５７は、たとえば、波形包含条件判定部５６から受ける条件適合通知が、対象波形取得部５５からリセット通知を受けてから２回目以降の条件適合通知である場合、以下の処理を行う。
【０１６７】
すなわち、ピーク変動取得部５７は、たとえば、前回条件適合通知を受けたときに保存したドップラー周波数ｆＭｐと今回取得したドップラー周波数ｆＭｐとの差の絶対値すなわち増分の大きさを変動Ｖｆとして取得する。同様に、ピーク変動取得部５７は、たとえば、前回条件適合通知を受けたときに保存した対象波形強度と今回取得した対象波形強度との差の絶対値すなわち増分の大きさを変動Ｖｉとして取得する。
【０１６８】
ピーク変動取得部５７は、たとえば、取得した変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ未満である場合、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをインクリメントする。
【０１６９】
一方、ピーク変動取得部５７は、たとえば、取得した変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ以上であるか、または変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ以上である場合、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをデクリメントする。
【０１７０】
種類確定部５４は、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔを監視し、カウント値Ｃｎｔに基づいて対象物Ｔｇｔの種類を確定する。
【０１７１】
具体的には、たとえば、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ未満である状態が継続することにより、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔが、たとえば正の値を有する所定のしきい値Ｔｈｍより大きくなる。この場合、種類確定部５４は、対象物Ｔｇｔの種類を人間と確定し、確定結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１７２】
また、たとえば、対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに継続して含まれないことにより、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔがたとえば負の値を有する所定のしきい値Ｔｈｃより小さくなる。あるいは、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ以上であり、かつ変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ以上である状態が継続することにより、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔがたとえば負の値を有する所定のしきい値Ｔｈｃより小さくなる。これらの場合、種類確定部５４は、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定し、確定結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１７３】
なお、種類確定部５４は、対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに継続して含まれない場合に、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。種類確定部５４は、たとえば、対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに含まれなくなったタイミングにおいて、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定する構成であってもよい。具体的には、種類確定部５４は、たとえば、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔがデクリメントされたタイミングにおいて、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定してもよい。
【０１７４】
また、ピーク変動取得部５７は、メインピークＭｐの変動に基づいてカウンタ５３のカウント値Ｃｎｔのインクリメントまたはデクリメントを行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。ピーク変動取得部５７は、たとえば、対象波形ＷのメインピークＭｐの変動、およびサブピークＳｐの変動を総合的に判断し、総合的に判断した結果に基づいてカウンタ５３のカウント値Ｃｎｔのインクリメントまたはデクリメントを行う構成であってもよい。
【０１７５】
また、ピーク変動取得部５７は、連続して作成されたドップラースペクトルにおいて、対象波形Ｗのピーク周波数の増分の大きさを対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動として取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ピーク変動取得部５７は、たとえば、連続して作成されたドップラースペクトルにおいて、対象波形Ｗのピーク周波数の増加割合を対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動として取得する構成であってもよい。
【０１７６】
また、ピーク変動取得部５７は、連続して作成されたドップラースペクトルにおいて、対象波形Ｗの反射強度Ｉｒの増分の大きさを対象波形Ｗのピークの反射強度軸方向の変動として取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ピーク変動取得部５７は、たとえば、連続して作成されたドップラースペクトルにおいて、対象波形Ｗの反射強度Ｉｒの増加割合を対象波形Ｗのピークの反射強度軸方向の変動として取得する構成であってもよい。
【０１７７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る検出部４１は、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して強度変化許容値Ｑｉ未満である場合、対象物Ｔｇｔとして人間を検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。検出部４１は、たとえば、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、または対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの反射強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合のいずれか一方において、対象物Ｔｇｔとして人間を検出する構成であってもよい。
【０１７８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る検出部４１は、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して周波数変化許容値Ｑｆ以上であり、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して強度変化許容値Ｑｉ以上である場合、対象物Ｔｇｔとして車両を検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。検出部４１は、たとえば、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、または対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの反射強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合のいずれか一方において、対象物Ｔｇｔとして車両を検出する構成であってもよい。
【０１７９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る検出部４１は、歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間および車両を検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。検出部４１は、たとえば、歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間および車両のいずれか一方を検出可能な構成であってもよい。
【０１８０】
［ピークの数に基づく対象物の検出処理］
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る信号処理部における検出部の変形例の構成を示す図である。
【０１８１】
図１１を参照して、検出部４１の変形例である検出部４４は、ピーク数カウント部４６と、比較部４７と、種類確定部４８と、バッファ５２と、対象波形取得部５５とを含む。バッファ５２および対象波形取得部５５の動作は、図１０に示すバッファ５２および対象波形取得部５５とそれぞれ同様である。
【０１８２】
検出部４４は、対象波形Ｗに含まれるピークの数に基づいて対象物Ｔｇｔ、具体的には車両または歩行者を検出する、言い換えると、対象エリアＡ１において対象物Ｔｇｔとして人間または車両のいずれが存在するかを判断する。
【０１８３】
より詳細には、検出部４４におけるバッファ５２は、ドップラースペクトルＤＳ１を保持する。対象波形取得部５５は、たとえば初期値設定部１７が保持する歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の下限値、具体的には−９０ｄＢｍをしきい値Ｔｈａとして設定する。
【０１８４】
そして、対象波形取得部５５は、バッファ５２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１を構成するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］を対象波形Ｗとして取得し、取得した対象波形Ｗをピーク数カウント部４６へ出力する。
【０１８５】
ピーク数カウント部４６は、対象波形取得部５５から対象波形Ｗを受けると、受けた対象波形Ｗに含まれるピークの数を算出する。具体的には、ピーク数カウント部４６は、たとえば、図６に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍにおける対象波形Ｗｍ１，Ｗｍ２，Ｗｍ３を対象波形取得部５５から受けると、受けた対象波形Ｗｍ１，Ｗｍ２，Ｗｍ３のそれぞれに１個，２個，１個のピークが含まれると判断する。
【０１８６】
また、ピーク数カウント部４６は、たとえば、図８に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃにおける対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３を対象波形取得部５５から受けると、受けた対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３のそれぞれに１個，１０個，１個のピークが含まれると判断する。ピーク数カウント部４６は、算出したピークの数を比較部４７へ出力する。
【０１８７】
比較部４７は、ピーク数カウント部４６からピークの数を受けると、受けたピークの数と所定のしきい値Ｔｈｐとを比較する。より詳細には、比較部４７は、たとえば、ピーク数カウント部４６から受けるピークの数がしきい値Ｔｈｐより小さい場合、ピーク数不足通知を種類確定部４８へ出力する。また、比較部４７は、たとえば、ピーク数カウント部４６から受けるピークの数がしきい値Ｔｈｐ以上である場合、ピーク数充足通知を種類確定部４８へ出力する。
【０１８８】
たとえば、図６に示す歩行者Ｔｇｔ２による対象波形Ｗｍ１，Ｗｍ２，Ｗｍ３に含まれるピークの数は、それぞれ１個，２個，１個と少ないため、各ピークの数がしきい値Ｔｈｐより小さくなり、比較部４７は、ピーク数不足通知を種類確定部４８へ出力する。また、図８に示す自動車Ｔｇｔ１による対象波形Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３のうち、対象波形Ｗｃ２に含まれるピークの数は１０個と多いため、対象波形Ｗｃ２に含まれるピークの数がしきい値Ｔｈｐ以上となり、比較部４７は、ピーク数充足通知を種類確定部４８へ出力する。
【０１８９】
種類確定部４８は、比較部４７におけるピークの数としきい値Ｔｈｐとの比較結果に基づいて対象物Ｔｇｔの種類を確定する。具体的には、種類確定部４８は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるピークの数がしきい値Ｔｈｐより小さい旨を示すピーク数不足通知を比較部４７から受けると、対象物Ｔｇｔの種類を人間と確定し、確定結果を信号制御装置１５１へ送信する。また、種類確定部４８は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるピークの数がしきい値Ｔｈｐ以上である旨を示すピーク数充足通知を比較部４７から受けると、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定し、確定結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１９０】
なお、比較部４７は、ピーク数カウント部４６から受けるピークの数と１種類のしきい値Ｔｈｐとを比較する構成であるとしたが、これに限定するものではない。比較部４７は、たとえば、ピーク数カウント部４６から受けるピークの数と２種類以上のしきい値とを比較する構成であってもよい。具体的には、比較部４７は、たとえば、ピークの数が所定のしきい値Ｔｈｐｃ以上である場合、ピーク数充足通知を種類確定部４８へ出力し、また、ピークの数がしきい値Ｔｈｐｃより小さい所定のしきい値Ｔｈｐｍ以下である場合、ピーク数不足通知を種類確定部４８へ出力してもよい。
【０１９１】
また、ピーク数カウント部４６は、対象波形Ｗに含まれるピークの数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。ピーク数カウント部４６は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるサブピークの数を算出する構成であってもよい。
【０１９２】
［動作］
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサが対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。信号制御システム２０１における電波センサ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、以下の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。
【０１９３】
図１２を参照して、まず、電波センサ１０１は、横断歩道ＰＣ１の一部または全部を含むエリアである対象エリアＡ１へ送信波Ｔ１（ｔ）を送信する（ステップＳ２）。
【０１９４】
次に、電波センサ１０１は、対象エリアＡ１から反射波Ｒ１（ｔ）を受信する（ステップＳ４）。
【０１９５】
次に、電波センサ１０１は、受信した電波である反射波Ｒ１（ｔ）と送信波Ｔ１（ｔ）との差分信号Ｂ１（ｔ）を生成し、生成した差分信号Ｂ１（ｔ）を高速フーリエ変換処理することにより、差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数分布であるドップラースペクトルＤＳ１に関する情報すなわち周波数分布情報を作成する（ステップＳ６）。
【０１９６】
次に、電波センサ１０１は、作成したドップラースペクトルＤＳ１に関する情報に基づいて対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検出する（ステップＳ８）。
【０１９７】
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおける検出部が対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１９８】
図１３は、図１２のステップＳ８において、検出部４１による対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔの検出動作の詳細を示している。
【０１９９】
電波センサ１０１では、たとえば、観測時間Ｔｏｂｓが１つの観測サイクルであり、１つの観測サイクルの間に送信した送信波Ｔ１（ｔ）に対する反射波Ｒ１（ｔ）に基づいてドップラースペクトルＤＳ１が作成される。電波センサ１０１における検出部４１は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１が作成されるごとに、作成されたドップラースペクトルＤＳ１を解析し、解析結果に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。
【０２００】
まず、検出部４１における対象波形取得部５５は、たとえば、バッファ５２におけるドップラースペクトルＤＳ１の内容が更新されると、更新されたドップラースペクトルＤＳ１において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するＤＳ信号Ｓｆ［ｎ］を対象波形Ｗとして取得する（ステップＳ１０２）。
【０２０１】
次に、対象波形取得部５５は、たとえば、対象波形Ｗを取得できない場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをゼロにリセットし、バッファ５２の内容が更新されるまで待機する（ステップＳ１０４）。
【０２０２】
一方、波形包含条件判定部５６は、対象波形取得部５５により対象波形Ｗが取得された場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、当該対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【０２０３】
次に、ピーク変動取得部５７は、波形包含条件判定部５６により対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれると判定された場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動Ｖｆおよび当該ピークの反射強度軸方向の変動Ｖｉを取得する（ステップＳ１０８）。
【０２０４】
次に、ピーク変動取得部５７は、取得した変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ未満である場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをインクリメントする（ステップＳ１１４）。
【０２０５】
一方、ピーク変動取得部５７は、取得した変動Ｖｆが周波数変化許容値Ｑｆ以上であるか、または変動Ｖｉが強度変化許容値Ｑｉ以上である場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをデクリメントする（ステップＳ１１６）。
【０２０６】
また、ピーク変動取得部５７は、波形包含条件判定部５６により対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに含まれないと判定された場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔをデクリメントする（ステップＳ１１６）。
【０２０７】
次に、種類確定部５４は、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔがしきい値Ｔｈｍより大きい場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、対象物の種類を人間と確定する（ステップＳ１２０）。
【０２０８】
また、種類確定部５４は、カウンタ５３のカウント値Ｃｎｔがしきい値Ｔｈｃより小さい場合（ステップＳ１１８でＮＯおよびステップＳ１２２でＹＥＳ）、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定する（ステップＳ１２４）。
【０２０９】
また、種類確定部５４は、カウンタ５３のカウント値がしきい値Ｔｈｍ以下かつしきい値Ｔｈｃ以上である場合（ステップＳ１１８でＮＯおよびステップＳ１２２でＮＯ）、対象物Ｔｇｔの種類の確定処理を保留する（ステップＳ１２６）。
【０２１０】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、送信波および反射波から生成される差分信号に基づいてドップラースペクトルを作成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波センサは、たとえば、送信波と異なる所定の電波の周波数成分と反射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し、生成した差分信号に基づいて中間周波数帯の周波数スペクトルＩＦＦＳを作成する構成であってもよい。また、電波センサは、たとえば、ミリ波帯の周波数スペクトルＭＷＦＳを反射波から直接作成する構成であってもよい。
【０２１１】
周波数スペクトルＩＦＦＳまたはＭＷＦＳでは、非ドップラー反射波に基づく差分信号が直流成分にならないため、電波センサに近づく対象物Ｔｇｔからのドップラー反射波の振幅が当該差分信号の周波数ｆｎｄより高周波領域に位置し、また、電波センサから遠ざかる対象物Ｔｇｔからのドップラー反射波の振幅が周波数ｆｎｄより低周波領域に位置する。
【０２１２】
したがって、電波センサは、周波数スペクトルＩＦＦＳまたはＭＷＦＳにおいて、たとえば、周波数ｆｎｄに対して高周波領域および低周波領域における歩行者範囲Ｒｇｐと対象波形とに基づいて対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検知する。
【０２１３】
ところで、特許文献１に記載の物体識別装置では、音波または電磁波の照射処理および検出処理と、画像処理とを用いて物体の種別を識別するため、装置の構成が複雑になり、かつコストがかかるという問題がある。
【０２１４】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、送信波処理部２１は、横断歩道ＰＣ１の一部または全部を含むエリアである対象エリアＡ１へ電波を送信する。受信波処理部２２は、対象エリアＡ１からの電波を受信する。ＦＦＴ処理部４３は、送信波の周波数成分と受信波処理部２２によって受信された電波である受信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Ｂ１（ｔ）の周波数分布すなわちドップラースペクトルＤＳ１に関する情報である周波数分布情報を作成する。そして、検出部４１は、ＦＦＴ処理部４３によって作成された周波数分布情報に基づいて、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検出する。
【０２１５】
このように、対象物Ｔｇｔにおける各表面部分の検出対象速度の分布についての情報である周波数分布情報を用いる構成により、周波数分布情報の内容は横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔに応じて異なることから、横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔを精度よく検出することができる。
【０２１６】
また、画像処理を行うことなく対象物Ｔｇｔを検知することができるので、電波センサ１０１を低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【０２１７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、ドップラー周波数ｆ１ｄおよび反射強度Ｉｒによって規定される基準範囲すなわち歩行者範囲Ｒｇｐと周波数分布情報におけるドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間を検出する。
【０２１８】
このように、歩行者範囲Ｒｇｐを用いて横断歩道ＰＣ１における人間を検出する構成により、歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて横断歩道ＰＣ１における人間を簡易かつ精度よく検出することができる。
【０２１９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、ドップラースペクトルＤＳ１における各周波数成分の反射強度Ｉｒと所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１の一部または全部である対象波形Ｗを取得する。そして、検出部４１は、取得した対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに継続して含まれる場合、対象物Ｔｇｔとして人間を検出する。
【０２２０】
横断歩道ＰＣ１における人間からの反射波による対象波形Ｗは歩行者範囲Ｒｇｐに含まれる場合が多い。このため、横断歩道ＰＣ１における人間をより精度よく検出することができる。
【０２２１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して所定値未満である場合、または対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、当該ピークの周波数軸方向の変動が継続して周波数変化許容値Ｑｆ未満であり、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して強度変化許容値Ｑｉ未満である場合のいずれか１つにおいて、対象物Ｔｇｔとして人間を検出する。
【０２２２】
横断歩道ＰＣ１における人間からの反射波による対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動および反射強度軸方向の変動の少なくとも一方は小さい場合が多い。このため、横断歩道ＰＣ１における人間をさらに精度よく検出することができる。
【０２２３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、ドップラー周波数ｆ１ｄおよび反射強度Ｉｒによって規定される基準範囲すなわち歩行者範囲Ｒｇｐと周波数分布情報におけるドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして車両を検出する。
【０２２４】
このように、歩行者範囲Ｒｇｐを用いて横断歩道ＰＣ１における車両を検出する構成により、歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて横断歩道ＰＣ１における車両を簡易かつ精度よく検出することができる。
【０２２５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、ドップラースペクトルＤＳ１における各周波数成分の反射強度Ｉｒと所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１の一部または全部である対象波形Ｗを取得する。そして、検出部４１は、取得した対象波形Ｗの少なくとも一部が歩行者範囲Ｒｇｐに継続して含まれない場合、対象物Ｔｇｔとして車両を検出する。
【０２２６】
横断歩道ＰＣ１における車両からの反射波による対象波形Ｗの少なくとも一部は歩行者範囲Ｒｇｐに含まれない場合が多い。このため、横断歩道ＰＣ１における車両をより精度よく検出することができる。
【０２２７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して所定値以上である場合、または対象波形Ｗが歩行者範囲Ｒｇｐに含まれ、当該ピークの周波数軸方向の変動が継続して周波数変化許容値Ｑｆ以上であり、かつ当該ピークの反射強度軸方向の変動が継続して強度変化許容値Ｑｉ以上である場合のいずれか１つにおいて、対象物Ｔｇｔとして車両を検出する。
【０２２８】
横断歩道ＰＣ１における車両からの反射波による対象波形Ｗのピークの周波数軸方向の変動および強度軸方向の変動の少なくとも一方は大きい場合が多い。このため、横断歩道ＰＣ１における車両をさらに精度よく検出することができる。
【０２２９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検出部４１は、ドップラースペクトルＤＳ１における各周波数成分の反射強度Ｉｒと所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１の一部または全部である対象波形Ｗを取得する。そして、検出部４１は、取得した対象波形Ｗに含まれるピークの数に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。
【０２３０】
横断歩道ＰＣ１における車両からの反射波による対象波形Ｗに含まれるピークの数は多い場合が多く、また、横断歩道ＰＣ１における人間からの反射波による対象波形Ｗに含まれるピークの数は少ない場合が多い。このため、対象波形Ｗに含まれるピークの数に基づいて対象物をより精度よく検出することができる。
【０２３１】
次に、本発明の他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。
【０２３２】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る電波センサと比べて、横断歩道の特定部分に電波の照射範囲を制限するアンテナを含む電波センサに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る電波センサと同様である。
【０２３３】
［課題］
（歩行者および自動車が混在する場合におけるドップラースペクトル）
図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する、歩行者および自動車が混在する場合におけるドップラースペクトルの一例を示す図である。
【０２３４】
図１４には、たとえば、図１に示すように、対象エリアＡ１において対象物Ｔｇｔとして自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２が混在している場合のドップラースペクトルＤＳ１ｈが示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄすなわち｜ｖｄ｜を示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。
【０２３５】
たとえば図６および図８に示すように、歩行者Ｔｇｔ２による対象波形Ｗは、自動車Ｔｇｔ１による対象波形Ｗと比べて、対象波形強度が小さくかつ対象波形Ｗの幅が狭い場合が多い。したがって、図１４に示すドップラースペクトルＤＳ１ｈのように、対象エリアＡ１において自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２が混在するために歩行者Ｔｇｔ２による対象波形Ｗおよび自動車Ｔｇｔ１による対象波形Ｗが重なる場合、対象物Ｔｇｔとして歩行者Ｔｇｔ２を検出することが困難になることがある。
【０２３６】
そこで、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、以下のような構成および動作により、このような課題を解決する。
【０２３７】
［信号制御システムの構成］
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。図１５は、電波センサ１０２が設置された交差点ＣＳ１付近を上から見た図である。
【０２３８】
図１６は、図１５に示す信号制御システムを道路から交差点方向へ見た状態を示す図である。
【０２３９】
図１５および図１６を参照して、信号制御システム２０２は、電波センサ１０２と、信号制御装置１５１と、歩行者用信号灯器１６１とを備える。電波センサ１０２は、本体部１１１と、遠方用送信アンテナ２と、遠方用受信アンテナ７と、直近用送信アンテナ３と、直近用受信アンテナ８とを含む。本体部１１１と直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８とは、たとえば図示しない信号線で接続されている。また、遠方用送信アンテナ２および遠方用受信アンテナ７は、たとえば本体部１１１の直接取り付けられている。
【０２４０】
信号制御装置１５１および歩行者用信号灯器１６１の動作は、本発明の第１の実施の形態に係る信号制御装置１５１および歩行者用信号灯器１６１とそれぞれ同様である。
【０２４１】
電波センサ１０２は、直近対象エリアＡｎ１および遠方対象エリアＡｆ１の少なくともいずれか一方において移動する対象物Ｔｇｔを検知する動体検知センサとして機能する。ここで、直近対象エリアＡｎ１および遠方対象エリアＡｆ１は、たとえば、電波センサ１０２のセンサ設置者が設定するエリアである。
【０２４２】
センサ設置者は、たとえば、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔ２および横断歩道ＰＣ１を渡り終えた歩行者Ｔｇｔ２を対象物Ｔｇｔとする場合、横断歩道ＰＣ１の開始部分のエリアであって、横断歩道ＰＣ１の全部を含まないエリアを直近対象エリアＡｎ１として設定する。直近対象エリアＡｎ１は、たとえば横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔ２が位置する待機ゾーンでもある。
【０２４３】
具体的には、センサ設置者は、たとえば図１５に示すように、横断歩道ＰＣ１の開始部分のエリアとして、道路Ｒｄ１に対して電波センサ１０２側の歩道Ｐｖ１の一部と横断歩道ＰＣ１の歩道Ｐｖ１側の一部とを含むエリアを直近対象エリアＡｎ１として設定する。
【０２４４】
また、センサ設置者は、たとえば、横断歩道ＰＣ１のうち、直近対象エリアＡｎ１以外のエリアを移動する歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を対象物Ｔｇｔとする場合、横断歩道ＰＣ１のうち、直近対象エリアＡｎ１よりも電波センサ１０２から離れた部分を含むエリアを遠方対象エリアＡｆ１として設定する。
【０２４５】
具体的には、センサ設置者は、たとえば図１５に示すように、横断歩道ＰＣ１のうち、直近対象エリアＡｎ１に対して歩道Ｐｖ１の反対側の部分を含むエリアを遠方対象エリアＡｆ１として設定する。
【０２４６】
なお、センサ設置者は、たとえば、直近対象エリアＡｎ１の一部と重なるように遠方対象エリアＡｆ１を設定してもよいし、直近対象エリアＡｎ１を含むように遠方対象エリアＡｆ１を設定してもよい。
【０２４７】
［電波センサの構成］
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【０２４８】
図１７を参照して、電波センサ１０２は、図２に示す第１の実施の形態に係る電波センサ１０１と比べて、送信アンテナ１、受信アンテナ６および信号処理部１４の代わりに、遠方用送信アンテナ２、直近用送信アンテナ３、遠方用受信アンテナ７、直近用受信アンテナ８および信号処理部１５を備え、さらに、電波処理部１２を備える。信号処理部１５は、信号処理部１４と比べて、さらに、直近エリア検出部４２を含む。なお、遠方用送信アンテナ２、直近用送信アンテナ３、遠方用受信アンテナ７および直近用受信アンテナ８は、電波センサ１０２の外部に設けられてもよい。また、信号処理部１５は、検出部４１の代わりに検出部４４を含む構成であってもよい。
【０２４９】
電波処理部１１の動作は、図３に示す電波処理部１１と同様である。信号処理部１５における検出部４１およびＦＦＴ処理部４３の動作は、図２に示す信号処理部１４における検出部４１およびＦＦＴ処理部４３とそれぞれ同様である。
【０２５０】
図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサにおける電波処理部の構成を示す図である。
【０２５１】
図１８を参照して、電波処理部１２は、送信波処理部（送信部）８１と、受信波処理部（受信部）３４とを含む。送信波処理部８１は、ミリ波生成部８３と、方向性結合器８４と、パワーアンプ８５とを含む。ミリ波生成部８３は、電圧発生部８６と、電圧制御発振器８７とを含む。受信波処理部３４は、移相器３５と、Ａ／Ｄコンバータ３６，９０と、差分信号生成部３７，８９と、ローノイズアンプ８８とを含む。
【０２５２】
送信波処理部８１におけるミリ波生成部８３、方向性結合器８４およびパワーアンプ８５の動作は、図３に示す送信波処理部２１におけるミリ波生成部２３、方向性結合器２４およびパワーアンプ２５とそれぞれ同様である。ミリ波生成部８３における電圧発生部８６および電圧制御発振器８７の動作は、図３に示すミリ波生成部２３における電圧発生部２６および電圧制御発振器２７とそれぞれ同様である。
【０２５３】
受信波処理部３４におけるローノイズアンプ８８、差分信号生成部３７，８９およびＡ／Ｄコンバータ３６，９０の動作は、図３に示す受信波処理部２２におけるローノイズアンプ２８、差分信号生成部２９およびＡ／Ｄコンバータ３０とそれぞれ同様である。
【０２５４】
図１５〜図１９を参照して、直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８は、直近対象エリアＡｎ１において移動する歩行者Ｔｇｔ２の移動方向を取得するために、たとえば図１５および図１６に示すように、直近対象エリアＡｎ１に対して横断歩道ＰＣ１の反対側、すなわち直近対象エリアＡｎ１に対して歩道Ｐｖ２の反対側に設置される。
【０２５５】
これにより、直近対象エリアＡｎ１において、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔ２および横断歩道ＰＣ１を渡り終えた歩行者Ｔｇｔ２を、歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度ｖｄの向きすなわち検出対象速度ｖｄの符号に基づいて識別することができる。
【０２５６】
より詳細には、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２が横断歩道ＰＣ１から歩道Ｐｖ１へ向かって移動する場合、歩行者Ｔｇｔ２の直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８に対する検出対象速度ｖｄは正の値を有する。この場合、直近用受信アンテナ８が受信する歩行者Ｔｇｔ２からの反射波の周波数は、直近用送信アンテナ３が送信する送信波の周波数より高くなる。
【０２５７】
一方、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２が歩道Ｐｖ１から横断歩道ＰＣ１へ向かって移動する場合、歩行者Ｔｇｔ２の直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８に対する検出対象速度ｖｄは負の値を有する。この場合、直近用受信アンテナ８が受信する歩行者Ｔｇｔ２からの反射波の周波数は、直近用送信アンテナ３が送信する送信波の周波数より低くなる。
【０２５８】
すなわち、送信波の周波数に対する反射波の周波数の高低に基づいて、歩行者Ｔｇｔ２が移動する方向を認識することができる。
【０２５９】
電波処理部１２における送信波処理部８１は、直近対象エリアＡｎ１に照射範囲を制限して電波を直近用送信アンテナ３から送信可能である。具体的には、たとえば、送信波処理部８１が出力する電波の送信電力、および直近用送信アンテナ３の指向性等の送信特性を設定することにより、直近用送信アンテナ３から送信される電波の照射範囲が直近対象エリアＡｎ１に制限される。送信波処理部８１および直近用送信アンテナ３は、たとえば２４ＧＨｚ帯の周波数を有するミリ波帯の電波を直近対象エリアＡｎ１へ送信する。
【０２６０】
直近用送信アンテナ３は、図１５に示すように、たとえば送信波の指向性の方向Ｄｉｒｎが横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿うように設置される。ここで、直近用送信アンテナ３から送信される送信波の指向性の方向Ｄｉｒｎは、たとえば直近用送信アンテナ３から直近対象エリアＡｎ１の中心Ｃｔｒｎへの方向である。
【０２６１】
好ましくは、直近用送信アンテナ３は、たとえば、横断歩道ＰＣ１面に対して送信波の指向性の方向Ｄｉｒｎを当該面の法線方向に射影した方向と、歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍ３とが平行または反平行になるように設置される。ここで、方向ｖｍ３は、たとえば図１に示す歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍに相当する。
【０２６２】
電波処理部１２における受信波処理部３４は、直近対象エリアＡｎ１からの電波を直近用受信アンテナ８経由で受信する。受信波処理部３４は、たとえば、送信波処理部８１により生成された電波を用いて、受信した電波を直交復調する。
【０２６３】
より詳細には、受信波処理部３４におけるローノイズアンプ８８は、直近用受信アンテナ８により受信された反射波を増幅し、差分信号生成部８９，３７へ出力する。
【０２６４】
差分信号生成部８９は、送信波処理部８１により生成される送信波の周波数成分とローノイズアンプ８８から受ける反射波の周波数成分との差の周波数成分を有するＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分の差分信号Ｂｉ１（ｔ）を生成し、生成した差分信号Ｂｉ１（ｔ）をＡ／Ｄコンバータ９０へ出力する。
【０２６５】
Ａ／Ｄコンバータ９０は、たとえば、差分信号生成部８９が出力する差分信号Ｂｉ１（ｔ）のサンプリング処理を行うことによりデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部１５へ出力する。
【０２６６】
移相器３５は、たとえば、送信波処理部８１により生成される送信波の位相をπ／２ずらし、位相をずらした送信波を差分信号生成部３７へ出力する。
【０２６７】
差分信号生成部３７は、位相がπ／２ずれた送信波の周波数成分とローノイズアンプ８８から受ける反射波の周波数成分との差の周波数成分を有するＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分の差分信号Ｂｑ１（ｔ）を生成し、生成した差分信号Ｂｑ１（ｔ）をＡ／Ｄコンバータ３６へ出力する。
【０２６８】
Ａ／Ｄコンバータ３６は、Ａ／Ｄコンバータ９０と同様に、たとえば、差分信号生成部３７が出力する差分信号Ｂｑ１（ｔ）のサンプリング処理を行うことによりデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部１５へ出力する。
【０２６９】
再び図３および図１７を参照して、電波処理部１１における送信波処理部２１は、遠方対象エリアＡｆ１に照射範囲を制限して電波を遠方用送信アンテナ２から送信可能である。具体的には、たとえば、送信波処理部２１が出力する電波の送信電力、および遠方用送信アンテナ２の指向性等の送信特性を設定することにより、遠方用送信アンテナ２から送信される電波の照射範囲が遠方対象エリアＡｆ１に制限される。送信波処理部２１および遠方用送信アンテナ２は、たとえば直近用送信アンテナ３から送信される電波と同じ周波数すなわち２４ＧＨｚ帯の周波数を有するミリ波帯の電波を遠方対象エリアＡｆ１へ送信する。なお、送信波処理部２１および遠方用送信アンテナ２は、たとえば直近用送信アンテナ３から送信される電波と異なる周波数を有する電波を遠方対象エリアＡｆ１へ送信してもよい。
【０２７０】
遠方用送信アンテナ２は、図１５に示すように、たとえば送信波の指向性の方向Ｄｉｒｆが横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿うように設置される。ここで、遠方用送信アンテナ２から送信される送信波の指向性の方向Ｄｉｒｆは、たとえば遠方用送信アンテナ２から遠方対象エリアＡｆ１の中心Ｃｔｒｆへの方向である。
【０２７１】
好ましくは、遠方用送信アンテナ２は、たとえば、横断歩道ＰＣ１面に対して送信波の指向性の方向Ｄｉｒｆを当該面の法線方向に射影した方向と、歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍ４とが平行または反平行になるように設置される。ここで、方向ｖｍ４は、たとえば図１に示す歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍに相当する。
【０２７２】
電波処理部１１における受信波処理部２２は、遠方対象エリアＡｆ１からの電波を遠方用受信アンテナ７経由で受信する。受信波処理部２２は、送信波処理部２１により送信される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差分信号Ｂ１（ｔ）を生成する。そして、受信波処理部２２は、生成した差分信号Ｂ１（ｔ）のサンプリング処理を行うことによりデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部１５へ出力する。
【０２７３】
信号処理部１５は、電波処理部１１および電波処理部１２から受けるデジタル信号を処理する。より詳細には、信号処理部１５におけるＦＦＴ処理部４３は、たとえば、電波処理部１１から受けるデジタル信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒蓄積する。
【０２７４】
そして、ＦＦＴ処理部４３は、蓄積したデジタル信号に基づいて、差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数分布であるドップラースペクトルＤＳ１に関する情報である周波数分布情報をたとえば１００ミリ秒ごとに作成し、作成した周波数分布情報を検出部４１へ出力する。
【０２７５】
検出部４１は、たとえば、電波処理部１１および遠方用受信アンテナ７によって受信された遠方対象エリアＡｆ１からの電波に基づいて、遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔを検出する。より詳細には、検出部４１は、ＦＦＴ処理部４３によって作成された周波数分布情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。
【０２７６】
具体的には、検出部４１は、ドップラー周波数ｆ１ｄおよび反射強度Ｉｒによって規定される歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔの種類を車両または人間と確定し、確定結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０２７７】
また、ＦＦＴ処理部４３は、電波処理部１２から受けるデジタル信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒蓄積する。そして、ＦＦＴ処理部４３は、蓄積したデジタル信号に基づいて、差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）のそれぞれの周波数分布であるドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報すなわち周波数分布情報をたとえば１００ミリ秒ごとに作成する。ＦＦＴ処理部４３は、作成した周波数分布情報を直近エリア検出部４２へ出力する。
【０２７８】
［歩行者範囲Ｒｇｐに基づく直近対象エリアにおける対象物の検出処理］
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る信号処理部における直近エリア検出部の構成を示す図である。
【０２７９】
図１９を参照して、直近エリア検出部４２は、スペクトル解析部６１と、Ｉ成分バッファ６２と、カウンタ６３と、種類確定部６４と、Ｑ成分バッファ６８と、移動方向判定部６９と、総合判断部７０とを含む。スペクトル解析部６１は、対象波形取得部６５と、波形包含条件判定部６６と、ピーク変動取得部６７とを含む。
【０２８０】
スペクトル解析部６１、カウンタ６３および種類確定部６４の動作は、図１０に示す検出部４１におけるスペクトル解析部５１、カウンタ５３および種類確定部５４とそれぞれ同様である。スペクトル解析部６１における対象波形取得部６５、波形包含条件判定部６６およびピーク変動取得部６７の動作は、スペクトル解析部５１における対象波形取得部５５、波形包含条件判定部５６およびピーク変動取得部５７とそれぞれ同様である。
【０２８１】
直近エリア検出部４２は、たとえば、電波処理部１２および直近用受信アンテナ８によって受信された直近対象エリアＡｎ１からの電波に基づいて、直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔを検出する。より詳細には、直近エリア検出部４２は、ＦＦＴ処理部４３によって作成された周波数分布情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。具体的には、直近エリア検出部４２は、ドップラー周波数ｆ１ｄおよび反射強度Ｉｒによって規定される歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１との関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間または車両のいずれが存在するかを判断する。
【０２８２】
具体的には、直近エリア検出部４２は、歩行者範囲ＲｇｐとドップラースペクトルＤＳ１ｉまたはＤＳ１ｑとの関係に基づいて対象物Ｔｇｔとして人間を検出するとともに、ドップラースペクトルＤＳ１ｉおよびＤＳ１ｑに基づいて対象物Ｔｇｔすなわち歩行者Ｔｇｔ２の移動方向を検出する。直近エリア検出部４２は、上記検出結果に基づいて、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔが直近対象エリアＡｎ１に位置するか否かを総合的に判断する。
【０２８３】
より詳細には、直近エリア検出部４２におけるＩ成分バッファ６２は、差分信号Ｂｉ１（ｔ）に基づいて作成されたドップラースペクトルＤＳ１ｉに関する情報を保持する。Ｉ成分バッファ６２に保持されるドップラースペクトルＤＳ１ｉの内容は、たとえば、１００ミリ秒ごとにＦＦＴ処理部４３から受けるドップラースペクトルＤＳ１ｉの内容に更新される。
【０２８４】
Ｑ成分バッファ６８は、Ｉ成分バッファ６２と同様に、差分信号Ｂｑ１（ｔ）に基づいて作成されたドップラースペクトルＤＳ１ｑに関する情報を保持する。Ｑ成分バッファ６８に保持されるドップラースペクトルＤＳ１ｑの内容は、たとえば、１００ミリ秒ごとにＦＦＴ処理部４３から受けるドップラースペクトルＤＳ１ｑの内容に更新される。
【０２８５】
スペクトル解析部６１は、たとえば、Ｉ成分バッファ６２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１ｉの内容が更新されるたびに、更新された内容のドップラースペクトルＤＳ１ｉを解析し、解析結果に基づいてカウンタ６３のカウント値Ｃｎｔのリセット、インクリメントまたはデクリメントを行う。
【０２８６】
スペクトル解析部６１は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｉの代わりにドップラースペクトルＤＳ１ｑを解析し、解析結果に基づいてカウンタ６３のカウント値Ｃｎｔのリセット、インクリメントまたはデクリメントを行ってもよい。
【０２８７】
種類確定部６４は、カウンタ６３のカウント値Ｃｎｔを監視し、たとえばカウント値Ｃｎｔがしきい値Ｔｈｍより大きくなると対象物Ｔｇｔの種類を人間と確定し、確定結果を総合判断部７０へ出力する。また、種類確定部６４は、たとえばカウント値Ｃｎｔがしきい値Ｔｈｃより小さくなると対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定し、確定結果を総合判断部７０へ出力する。
【０２８８】
移動方向判定部６９は、ドップラースペクトルＤＳ１ｉおよびＤＳ１ｑに基づいて対象物Ｔｇｔすなわち直近対象エリアＡｎ１に位置する歩行者Ｔｇｔ２の移動方向を検出する、すなわち判定する。より詳細には、移動方向判定部６９は、たとえば、対象波形取得部６５が取得する対象波形Ｗごとに、対応の対象物Ｔｇｔの移動方向を判定する。
【０２８９】
具体的には、移動方向判定部６９は、たとえば、対象波形取得部６５からドップラースペクトルＤＳ１ｉに基づく対象波形Ｗを取得する。そして、移動方向判定部６９は、たとえば取得した対象波形Ｗの対象波形強度すなわちＩ成分強度、およびメインピークＭｐのドップラー周波数ｆＭｐを取得する。
【０２９０】
そして、移動方向判定部６９は、たとえば、Ｑ成分バッファ６８に保持されたドップラースペクトルＤＳ１ｑを参照し、取得したドップラー周波数ｆＭｐに基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１ｑにおけるドップラー周波数ｆＭｐの反射強度ＩｒすなわちＱ成分強度を取得する。
【０２９１】
移動方向判定部６９は、たとえば、Ｉ成分強度の符号およびＱ成分強度の符号の関係に基づいて、上記対象波形Ｗに対応する対象物Ｔｇｔの移動方向を判定する。移動方向判定部６９は、判定結果を総合判断部７０へ出力する。
【０２９２】
総合判断部７０は、種類確定部６４から受ける対象物Ｔｇｔの種類の確定結果、および移動方向判定部６９から受ける対象物Ｔｇｔの移動方向の判定結果に基づいて、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔが直近対象エリアＡｎ１に位置するか否かを総合的に判断する。
【０２９３】
具体的には、総合判断部７０は、たとえば、種類確定部６４から対象物Ｔｇｔの種類が人間である旨を示す確定結果を受け、かつ移動方向判定部６９から対象物Ｔｇｔすなわち歩行者Ｔｇｔ２の移動方向が図１５に示す歩道Ｐｖ１から横断歩道ＰＣ１への方向である旨を示す判定結果を受けると、以下の判断を行う。すなわち、総合判断部７０は、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔが直近対象エリアＡｎ１に位置すると判断する。
【０２９４】
また、総合判断部７０は、たとえば、種類確定部６４から対象物Ｔｇｔの種類が人間である旨を示す確定結果を受け、かつ移動方向判定部６９から対象物Ｔｇｔすなわち歩行者Ｔｇｔ２の移動方向が図１５に示す横断歩道ＰＣ１から歩道Ｐｖ１への方向である旨を示す判定結果を受けると、以下の判断を行う。すなわち、総合判断部７０は、横断歩道ＰＣ１を渡り終えた歩行者Ｔｇｔ２が直近対象エリアＡｎ１に位置すると判断する。総合判断部７０は、判断結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０２９５】
［ピークの数に基づく直近対象エリアにおける対象物の検出処理］
図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る信号処理部における直近エリア検出部の変形例の構成を示す図である。
【０２９６】
図２０を参照して、直近エリア検出部４２の変形例である直近エリア検出部４５は、Ｉ成分バッファ６２と、対象波形取得部６５と、Ｑ成分バッファ６８と、移動方向判定部６９と、総合判断部７０と、ピーク数カウント部７１と、比較部７２と、種類確定部７３とを含む。
【０２９７】
Ｉ成分バッファ６２、対象波形取得部６５、Ｑ成分バッファ６８、移動方向判定部６９および総合判断部７０の動作は、図１９に示す直近エリア検出部４２におけるＩ成分バッファ６２、対象波形取得部６５、Ｑ成分バッファ６８、移動方向判定部６９および総合判断部７０とそれぞれ同様である。ピーク数カウント部７１、比較部７２および種類確定部７３の動作は、図１１に示す検出部４４におけるピーク数カウント部４６、比較部４７および種類確定部４８とそれぞれ同様である。
【０２９８】
直近エリア検出部４５は、対象波形Ｗに含まれるピークの数に基づいて直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔ、具体的には車両または歩行者を検出する。言い換えると、直近エリア検出部４５は、対象波形Ｗに含まれるピーク数に基づいて直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔとして人間または車両のいずれが存在するかを判断する。
【０２９９】
より詳細には、直近エリア検出部４５における対象波形取得部６５は、たとえば初期値設定部１７が保持する歩行者範囲Ｒｇｐの反射強度軸方向の下限値、具体的には−９０ｄＢｍをしきい値Ｔｈａとして設定する。
【０３００】
そして、対象波形取得部６５は、設定したしきい値Ｔｈａを用いて、Ｉ成分バッファ６２に保持されたドップラースペクトルＤＳ１ｉから対象波形Ｗを取得し、取得した対象波形Ｗをピーク数カウント部７１へ出力する。
【０３０１】
ピーク数カウント部７１は、対象波形取得部６５から対象波形Ｗを受けると、受けた対象波形Ｗに含まれるピークの数を算出し、算出したピークの数を比較部７２へ出力する。
【０３０２】
比較部７２は、ピーク数カウント部７１からピークの数を受けると、たとえば、受けたピークの数がしきい値Ｔｈｐより小さい場合、ピーク数不足通知を種類確定部７３へ出力する。また、比較部７２は、たとえば、当該ピークの数がしきい値Ｔｈｐ以上である場合、ピーク数充足通知を種類確定部７３へ出力する。
【０３０３】
種類確定部７３は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるピークの数がしきい値Ｔｈｐより小さい旨を示すピーク数不足通知を比較部７２から受けると、対象物Ｔｇｔの種類を人間と確定し、確定結果を総合判断部７０へ出力する。また、種類確定部７３は、たとえば、対象波形Ｗに含まれるピークの数がしきい値Ｔｈｐ以上である旨を示すピーク数充足通知を比較部７２から受けると、対象物Ｔｇｔの種類を車両と確定し、確定結果を総合判断部７０へ出力する。
【０３０４】
移動方向判定部６９は、ドップラースペクトルＤＳ１ｉおよびＤＳ１ｑに基づいて対象物Ｔｇｔすなわち直近対象エリアＡｎ１に位置する歩行者Ｔｇｔ２の移動方向を判定し、判定結果を総合判断部７０へ出力する。
【０３０５】
総合判断部７０は、種類確定部７３から受ける対象物Ｔｇｔの種類の確定結果、および移動方向判定部６９から受ける対象物Ｔｇｔの移動方向の判定結果に基づいて、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする歩行者Ｔｇｔが直近対象エリアＡｎ１に位置するか否かを総合的に判断し、判断結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０３０６】
［動作］
図２１は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが直近対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０３０７】
図２１を参照して、まず、電波センサ１０２は、横断歩道ＰＣ１の開始部分であって、横断歩道ＰＣ１の全部を含まないエリアである直近対象エリアＡｎ１に照射範囲を制限して送信波Ｔ１（ｔ）を直近用送信アンテナ３から送信する（ステップＳ２０２）。
【０３０８】
次に、電波センサ１０２は、直近対象エリアＡｎ１から反射波Ｒ１（ｔ）を直近用受信アンテナ８経由で受信する（ステップＳ２０４）。
【０３０９】
次に、電波センサ１０２は、送信波Ｔ１（ｔ）および位相がπ／２ずれた送信波と反射波Ｒ１（ｔ）との差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）をそれぞれ生成し、生成した差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）を高速フーリエ変換処理することにより、差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）のそれぞれの周波数分布であるドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報すなわち周波数分布情報を作成する（ステップＳ２０６）。
【０３１０】
次に、電波センサ１０２は、たとえば、作成したドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報に基づいて直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔを検出する（ステップＳ２０８）。
【０３１１】
図２２は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが遠方対象エリアにおける対象物を検出する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０３１２】
図２２を参照して、まず、電波センサ１０２は、横断歩道ＰＣ１のうち、直近対象エリアＡｎ１よりも電波センサ１０２から離れた部分を含む遠方対象エリアＡｆ１に照射範囲を制限して送信波Ｔ１（ｔ）を遠方用送信アンテナ２から送信する（ステップＳ３０２）。
【０３１３】
次に、電波センサ１０２は、遠方対象エリアＡｆ１から反射波Ｒ１（ｔ）を遠方用受信アンテナ７経由で受信する（ステップＳ３０４）。
【０３１４】
次に、電波センサ１０２は、送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１（ｔ）との差分信号Ｂ１（ｔ）を生成し、生成した差分信号Ｂ１（ｔ）を高速フーリエ変換処理することにより、差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数分布であるドップラースペクトルＤＳ１に関する情報すなわち周波数分布情報を作成する（ステップＳ３０６）。
【０３１５】
次に、電波センサ１０２は、たとえば、作成したドップラースペクトルＤＳ１に関する情報に基づいて遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔを検出する（ステップＳ３０８）。
【０３１６】
［電波センサ１０２の変形例］
電波センサ１０２では、直近対象エリアＡｎ１および遠方対象エリアＡｆ１へ電波が同時に送信され、かつ直近対象エリアＡｎ１および遠方対象エリアＡｆ１からの電波を同時に受信する。
【０３１７】
このため、電波処理部１１および遠方用送信アンテナ２によって送信される電波が、直近用受信アンテナ８および電波処理部１２における受信処理にノイズとして影響を与えてしまう場合がある。また、電波処理部１２および直近用送信アンテナ３によって送信される電波が、遠方用受信アンテナ７および電波処理部１１における受信処理にノイズとして影響を与えてしまう場合がある。
【０３１８】
したがって、電波処理部１１、遠方用送信アンテナ２および遠方用受信アンテナ７と電波処理部１２、直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８との間において電波の漏えいが発生しないように十分にシールドする必要があるため、設計コストおよび生産コスト等が上昇してしまう。そこで、電波センサ１０２の変形例では、以下のような構成により、このような課題を解決する。
【０３１９】
図２３は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【０３２０】
図２３を参照して、図１７に示す電波センサ１０２の変形例である電波センサ１０３は、電波センサ１０２と比べて、電波処理部１１および信号処理部１５の代わりに、信号処理部１６を備え、さらに、アンテナ切替部（送信部）２０およびスイッチ切替部３８を備える。信号処理部１６は、検出部４１と、直近エリア検出部４２と、ＦＦＴ処理部４３とを含む。なお、遠方用送信アンテナ２、直近用送信アンテナ３、遠方用受信アンテナ７および直近用受信アンテナ８は、電波センサ１０３の外部に設けられてもよい。また、信号処理部１６は、検出部４１の代わりに検出部４４を含む構成であってもよい。また、信号処理部１６は、直近エリア検出部４２の代わりに直近エリア検出部４５を含む構成であってもよい。
【０３２１】
遠方用送信アンテナ２、直近用送信アンテナ３、遠方用受信アンテナ７、直近用受信アンテナ８、電波処理部１２、検出部４１および直近エリア検出部４２の動作は、図１７に示す電波センサ１０２における遠方用送信アンテナ２、直近用送信アンテナ３、遠方用受信アンテナ７、直近用受信アンテナ８、電波処理部１２、検出部４１および直近エリア検出部４２とそれぞれ同様である。
【０３２２】
電波センサ１０３におけるスイッチ切替部３８は、所定時間たとえば１００ミリ秒ごとにスイッチ切替信号、具体的にはハイレベルおよびローレベルの信号をアンテナ切替部２０および信号処理部１６へ出力する。
【０３２３】
アンテナ切替部２０は、直近用送信アンテナ３からの電波の送信と遠方用送信アンテナ２からの電波の送信とを時間的に切り替える。具体的には、アンテナ切替部２０は、スイッチ切替部３８から受けるスイッチ切替信号に基づいて、たとえば１００ミリ秒ごとに直近用送信アンテナ３からの電波の送信と遠方用送信アンテナ２からの電波の送信とを切り替える。
【０３２４】
より詳細には、アンテナ切替部２０は、たとえば、スイッチ切替部３８からローレベルのスイッチ切替信号を受けている期間（以下、直近期間とも称する）、電波処理部１２における送信波処理部８１と直近用送信アンテナ３とを電気的に接続し、かつ電波処理部１２における受信波処理部３４と直近用受信アンテナ８とを電気的に接続する。
【０３２５】
また、アンテナ切替部２０は、たとえば、スイッチ切替部３８からハイレベルのスイッチ切替信号を受けている期間（以下、遠方期間とも称する）、電波処理部１２における送信波処理部８１と遠方用送信アンテナ２とを電気的に接続し、かつ電波処理部１２における受信波処理部３４と遠方用受信アンテナ７とを電気的に接続する。
【０３２６】
すなわち、電波処理部１２における送信波処理部８１は、直近期間において直近対象エリアＡｎ１に照射範囲を制限して電波を直近用送信アンテナ３から送信する。また、電波処理部１２における受信波処理部３４は、直近期間において直近対象エリアＡｎ１からの電波を直近用受信アンテナ８経由で受信する。
【０３２７】
受信波処理部３４は、直近期間において、送信波処理部８１により生成された電波を用いて、受信した電波を直交復調し、差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）を生成する。受信波処理部３４は、生成した差分信号Ｂｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）のサンプリング処理を行うことによりデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部１６へ出力する。
【０３２８】
また、電波処理部１２における送信波処理部８１は、遠方期間において遠方対象エリアＡｆ１に照射範囲を制限して電波を遠方用送信アンテナ２から送信する。また、電波処理部１２における受信波処理部３４は、遠方期間において遠方対象エリアＡｆ１からの電波を遠方用受信アンテナ７経由で受信する。
【０３２９】
受信波処理部３４は、遠方期間において、送信波処理部８１により生成され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差分信号Ｂ１（ｔ）を生成する。そして、受信波処理部３４は、生成した差分信号Ｂ１（ｔ）のサンプリング処理を行うことによりデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部１６へ出力する。
【０３３０】
信号処理部１６は、直近用受信アンテナ８によって受信された直近対象エリアＡｎ１からの電波の処理と、遠方用受信アンテナ７によって受信された遠方対象エリアＡｆ１からの電波の処理とを時間的に切り替える。
【０３３１】
具体的には、信号処理部１６は、たとえば、スイッチ切替部３８から受けるスイッチ切替信号に基づいて直近期間および遠方期間を認識する。信号処理部１６におけるＦＦＴ処理部４３は、たとえば、直近期間において、電波処理部１２から受けるデジタル信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒蓄積する。そして、ＦＦＴ処理部４３は、蓄積したデジタル信号に基づいてドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報を作成する。
【０３３２】
また、ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、遠方期間において、たとえば、電波処理部１２から受けるデジタル信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒蓄積し、蓄積したデジタル信号に基づいてドップラースペクトルＤＳ１に関する情報を作成する。
【０３３３】
すなわち、ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報とドップラースペクトルＤＳ１に関する情報とを１００ミリ秒ごとに交互に作成する。ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、作成したドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報を直近エリア検出部４２へ２００ミリ秒ごとに出力する。また、ＦＦＴ処理部４３は、たとえば、作成したドップラースペクトルＤＳ１に関する情報を検出部４１へたとえば２００ミリ秒ごとに出力する。
【０３３４】
直近エリア検出部４２は、たとえばＦＦＴ処理部４３から２００ミリ秒ごとに受けるドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。また、検出部４１は、たとえばＦＦＴ処理部４３から２００ミリ秒ごとに受けるドップラースペクトルＤＳ１に関する情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。
【０３３５】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る信号制御システムでは、直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８を直近対象エリアＡｎ１に対して横断歩道ＰＣ１の反対側、すなわち直近対象エリアＡｎ１に対して歩道Ｐｖ２の反対側に設置する構成であるとしたが、これに限定するものではない。信号制御システム２０２では、たとえば、直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８を直近対象エリアＡｎ１に対して横断歩道ＰＣ１側、すなわち直近対象エリアＡｎ１に対して歩道Ｐｖ２側に設置する構成であってもよい。このような構成においても、送信波の周波数に対する反射波の周波数の高低に基づいて、直近対象エリアＡｎ１において歩行者Ｔｇｔ２が移動する方向を認識することができる。
【０３３６】
また、信号制御システム２０２では、たとえば、直近用送信アンテナ３および直近用受信アンテナ８を直近対象エリアＡｎ１の上方に設置する構成であってもよい。このような構成では、直近対象エリアＡｎ１において歩行者Ｔｇｔ２が移動する方向を認識することが困難となる場合があるが、直近対象エリアＡｎ１において移動する歩行者Ｔｇｔ２を検出することができる。
【０３３７】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、電波処理部１２における送信波処理部８１は、横断歩道ＰＣ１の開始部分のエリアであって、横断歩道ＰＣ１の全部を含まないエリアである直近対象エリアＡｎ１に照射範囲を制限して電波を直近用送信アンテナ３から送信可能である。電波処理部１２における受信波処理部３４は、直近対象エリアＡｎ１からの電波を受信する。そして、直近エリア検出部４２は、電波処理部１２における受信波処理部３４によって受信された電波に基づいて、直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔを検出する。
【０３３８】
このように、たとえば、車両が位置する可能性が低い直近対象エリアＡｎ１に照射範囲を制限して電波を直近用送信アンテナ３から送信する構成により、受信波処理部３４により受信される電波に車両からの電波が含まれる可能性を低くすることができるので、車両からの電波および人間からの電波を同時に受信することにより対象物Ｔｇｔを精度よく検出することが困難となってしまう状況を回避することができる。したがって、横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔとしてたとえば人間を精度よく検出することができる。
【０３３９】
また、たとえば、直近対象エリアＡｎ１において横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする人間を対象物Ｔｇｔとして検出することができるので、当該人間が直近対象エリアＡｎ１外へ移動して、当該人間を検出することができなくなった後においても、移動後の当該人間が横断歩道ＰＣ１のうち横断歩道ＰＣ１の開始部分と異なるエリアに位置することを推定することができる。
【０３４０】
また、画像処理を行うことなく対象物Ｔｇｔを検知することができるので、電波センサ１０２，１０３を低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【０３４１】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、電波処理部１１における送信波処理部２１は、横断歩道ＰＣ１のうち、直近対象エリアＡｎ１よりも電波センサ１０２から離れた部分を含む遠方対象エリアＡｆ１に照射範囲を制限して電波を遠方用送信アンテナ２から送信可能である。電波処理部１１における受信波処理部２２は、遠方対象エリアＡｆ１からの電波を受信する。そして、検出部４１は、電波処理部１１における受信波処理部２２によって受信された遠方対象エリアＡｆ１からの電波に基づいて、遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔを検出する。
【０３４２】
このように、直近対象エリアＡｎ１に加えて遠方対象エリアＡｆ１に照射範囲を制限して電波を遠方用送信アンテナ２から送信し、遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔを検出する構成により、たとえば、車両および人間が位置し得る横断歩道ＰＣ１である遠方対象エリアＡｆ１における車両および人間の存在状況をさらに把握することができる。
【０３４３】
また、たとえば、遠方対象エリアＡｆ１において人間および車両が混在する場合において、遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔを精度よく検出することが困難であるときにおいても、直近対象エリアＡｎ１における対象物Ｔｇｔの検出結果に基づいて遠方対象エリアＡｆ１における対象物Ｔｇｔの検出精度を高めることができる。
【０３４４】
具体的には、たとえば、遠方対象エリアＡｆ１における車両が遠方対象エリアＡｆ１における人間からの電波の障害物になったり、車両からの電波および人間からの電波を同時に受信したりすることにより遠方対象エリアＡｆ１における人間を一時的に検出できなくなった場合においても、横断歩道ＰＣ１を渡ろうとする人間が直近対象エリアＡｎ１に位置していたことを示す検出結果に基づいて、遠方対象エリアＡｆ１に人間が位置することを推定することができる。
【０３４５】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、アンテナ切替部２０は、直近用送信アンテナ３からの電波の送信と遠方用送信アンテナ２からの電波の送信とを時間的に切り替える。
【０３４６】
このように、直近用送信アンテナ３から電波が送信されている期間と遠方用送信アンテナ２から電波が送信されている期間とを分離する構成により、直近用送信アンテナ３から送信される電波および遠方用送信アンテナ２から送信される電波間の干渉を防ぐことができるので、干渉による受信特性の劣化を簡易な処理で回避することができる。
【０３４７】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、ＦＦＴ処理部４３は、送信波の周波数成分と受信波処理部２２および受信波処理部３４によって受信された電波である受信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Ｂ１（ｔ）およびＢｉ１（ｔ），Ｂｑ１（ｔ）のそれぞれの周波数分布すなわちドップラースペクトルＤＳ１およびＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報である周波数分布情報を作成する。そして、検出部４１は、ＦＦＴ処理部４３によって作成されたドップラースペクトルＤＳ１に関する情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。また、直近エリア検出部４２は、ＦＦＴ処理部４３によって作成されたドップラースペクトルＤＳ１ｉ，ＤＳ１ｑに関する情報に基づいて対象物Ｔｇｔを検出する。
【０３４８】
このように、対象物Ｔｇｔにおける各表面部分の検出対象速度の分布についての情報である周波数分布情報を用いる構成により、周波数分布情報の内容は横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔに応じて異なることから、横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔを精度よく検出することができる。
【０３４９】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、直近用送信アンテナ３の指向性の方向Ｄｉｒｎは、横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿っている。
【０３５０】
このような構成により、対象物Ｔｇｔの種類、具体的には自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２ごとに、対象物Ｔｇｔの検出処理に適した検出対象速度を取得することができるので、対象物Ｔｇｔをより正確に検出することができる。
【０３５１】
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。
【０３５２】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０３５３】
［付記１］
電波センサであって、
横断歩道の開始部分のエリアであって、前記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、
前記第１エリアからの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された電波に基づいて前記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備え、
前記第１エリアは、道路に対して前記電波センサ側の歩道の一部と前記横断歩道の前記歩道側の一部とを含むエリアであり、
前記検出部は、前記第１エリアにおける前記対象物として人間を検出し、
前記送信部は、さらに、前記横断歩道のうち、前記第１エリアよりも前記電波センサから離れた部分を含む第２エリアに照射範囲を制限して電波を第２アンテナから送信可能であり、
前記受信部は、さらに、前記第２エリアからの電波を受信し、
前記検出部は、さらに、前記受信部によって受信された前記第２エリアからの電波に基づいて前記第２エリアにおける対象物を検出し、
前記第２エリアは、前記横断歩道のうち、前記第１エリアに対して前記歩道の反対側の部分を含むエリアであり、
前記検出部は、前記第２エリアにおける前記対象物として人間および車両の少なくともいずれか一方を検出する、電波センサ。
【０３５４】
［付記２］
横断歩道の一部または全部を含むエリアである対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
所定の電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波である受信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、または前記受信電波、の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報に基づいて対象物を検出する検出部とを備え、
前記分析部は、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差分信号を生成し、生成した前記差分信号の周波数スペクトルに関する情報を前記周波数分布情報として作成し
前記検出部は、周波数および強度によって規定される歩行者範囲と前記分析部によって作成された前記周波数スペクトルとの関係に基づいて前記対象物として人間および車両の少なくともいずれか一方を検出する、電波センサ。
【符号の説明】
【０３５５】
１  送信アンテナ
２  遠方用送信アンテナ
３  直近用送信アンテナ
６  受信アンテナ
７  遠方用受信アンテナ
８  直近用受信アンテナ
１１，１２  電波処理部
１４，１５，１６  信号処理部
１７  初期値設定部
２０  アンテナ切替部（送信部）
２１，８１  送信波処理部（送信部）
２２，３４  受信波処理部（受信部）
２３，８３  ミリ波生成部
２４，８４  方向性結合器
２５，８５  パワーアンプ
２６，８６  電圧発生部
２７，８７  電圧制御発振器
２８，８８  ローノイズアンプ
２９，３７，８９  差分信号生成部
３０，３６，９０  Ａ／Ｄコンバータ
３１  ミキサ
３２  ＩＦアンプ
３３  ローパスフィルタ
３５  移相器
３８  スイッチ切替部
４１，４４  検出部
４２，４５  直近エリア検出部
４３  ＦＦＴ処理部（分析部）
４６，７１  ピーク数カウント部
４７，７２  比較部
４８，７３  種類確定部
５１，６１  スペクトル解析部
５２  バッファ
５３，６３  カウンタ
５４，６４  種類確定部
５５，６５  対象波形取得部
５６，６６  波形包含条件判定部
５７，６７  ピーク変動取得部
６２  Ｉ成分バッファ
６８  Ｑ成分バッファ
６９  移動方向判定部
７０  総合判断部
１０１，１０２，１０３  電波センサ
１５１  信号制御装置
１６１  歩行者用信号灯器
２０１，２０２  信号制御システム
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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