(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストな構成で、検知対象の種類を精度よく判別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】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差分信号生成部と、前記差分信号生成部によって生成された前記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える、電波センサ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える、電波センサ。
【請求項２】
前記差分信号生成部は、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差分信号を生成する、請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記判別部は、前記周波数分布における周波数成分の大きさが連続して所定値より大きくなる区間の長さに基づいて前記判別処理を行う、請求項１または請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記判別部は、前記区間の長さと前記区間における各周波数成分の大きさとに基づいて前記判別処理を行う、請求項３に記載の電波センサ。
【請求項５】
前記判別部は、前記周波数分布における周波数成分の大きさの変化度合いに基づいて前記判別処理を行う、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項６】
前記判別部は、前記判別処理として、前記対象エリアにおける人間および車両を判別する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項７】
前記電波センサは、さらに、
前記受信部によって受信される電波に基づいて、前記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前記検知対象の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、
前記判別部は、前記周波数分布情報および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前記判別処理を行う、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項８】
前記電波センサは、さらに、
前記受信部によって受信される電波に基づいて、前記対象エリアにおける検知対象と前記電波センサとの間の距離を取得する距離取得部を備え、
前記判別部は、前記周波数分布情報および前記距離取得部によって取得された前記距離に基づいて前記判別処理を行う、請求項１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】
前記電波センサは、道路上または道路付近に設置され、
前記送信部におけるアンテナの指向性の方向は、前記対象エリアにおける検知対象の進行方向と交差する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項１０】
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、
前記受信部によって受信される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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える、電波センサ。
【請求項１１】
電波センサにおける検知方法であって、
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す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ステップと、
生成した前記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含む、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、電波を用いて検知対象の種類を判別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２５年９月２０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、検知対象の種類を精度よく判別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、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差分信号生成部と、上記差分信号生成部によって生成された上記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える。
【０００８】
（１０）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる電波センサは、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、上記受信部によって受信される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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える。
【０００９】
（１１）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、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す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ステップと、生成した上記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含む。
【００１０】
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】
【００１１】
本発明によれば、簡易かつ低コストな構成で、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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受信アンテナおよび検知対象の配置の一例を示す図である。
【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５】図５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判別部の構成を示す図である。
【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判別部の変形例の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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１０】図１０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判別部の変形例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判別部が処理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１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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１３】図１３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検知対象の種類を判別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１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る周波数切替部が出力する信号のレベルおよびミリ波生成部が生成するミリ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。
【図１６】図１６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判別部の構成を示す図である。
【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が対象エリアにおける検知対象の種類を判別する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第３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１９】図１９は、本発明の第４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】
【００１３】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
（１）本発明の実施の形態に係る電波センサは、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差分信号生成部と、上記差分信号生成部によって生成された上記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える。
【００１５】
このように、検知対象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、周波数分布情報は検知対象の種類に応じて異なることから、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【００１６】
また、画像処理を行うことなく検知対象の種類を判別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。
【００１７】
（２）好ましくは、上記差分信号生成部は、上記送信部によって送信される電波の周波数成分と上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差分信号を生成する。
【００１８】
このような構成により、送信部から送信される電波を差分信号の生成に用いることができ、また、低周波領域の差分信号を処理すればよくなるので、電波センサの製造コストを低減することができる。
【００１９】
（３）好ましくは、上記判別部は、上記周波数分布における周波数成分の大きさが連続して所定値より大きくなる区間の長さに基づいて上記判別処理を行う。
【００２０】
このような構成により、検知対象における各表面部分の検出対象速度のばらつきに基づいて、各表面部分の検出対象速度の分布を表すパラメータを適切に定量化することができる。これにより、電波センサでは、定量化したパラメータに基づいて検知対象の種類を簡易な処理で判別することができる。
【００２１】
（４）より好ましくは、上記判別部は、上記区間の長さと上記区間における各周波数成分の大きさとに基づいて上記判別処理を行う。
【００２２】
このような構成により、検知対象における各表面部分の検出対象速度のばらつきおよび各表面部分からの反射波の振幅に基づいて、各表面部分の検出対象速度の分布を表すパラメータをより適切に定量化することができる。これにより、電波センサでは、定量化したパラメータに基づいて検知対象の種類を簡易な処理で判別することができる。
【００２３】
（５）好ましくは、上記判別部は、上記周波数分布における周波数成分の大きさの変化度合いに基づいて上記判別処理を行う。
【００２４】
このような構成により、検知対象における各表面部分の検出対象速度のばらつきが反映される各表面部分からの反射波の振幅の変化度合いに基づいて、各表面部分の検出対象速度の分布を表すパラメータを適切に定量化することができる。これにより、電波センサでは、定量化したパラメータに基づいて検知対象の種類を簡易な処理で判別することができる。
【００２５】
（６）好ましくは、上記判別部は、上記判別処理として、上記対象エリアにおける人間および車両を判別する。
【００２６】
このような構成により、各表面部分の相対配置を変えながら移動するため各表面部分の検出対象速度のばらつきが大きい人間と、各表面部分の相対配置を維持しながら移動するため各表面部分の検出対象速度のばらつきが小さい車両とを、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に基づいて精度よく判別することができる。
【００２７】
（７）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信される電波に基づいて、上記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上記検知対象の移動速度を取得する移動速度取得部を備え、上記判別部は、上記周波数分布情報および上記移動速度取得部によって取得された上記移動速度に基づいて上記判別処理を行う。
【００２８】
このように、検知対象全体の検出対象速度を判別処理のための情報として加える構成により、判別部が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【００２９】
（８）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信される電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象と上記電波センサとの間の距離を取得する距離取得部を備え、上記判別部は、上記周波数分布情報および上記距離取得部によって取得された上記距離に基づいて上記判別処理を行う。
【００３０】
このように、電波センサから検知対象までの距離を判別処理のための情報として加える構成により、判別部が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【００３１】
（９）好ましくは、上記電波センサは、道路上または道路付近に設置され、上記送信部におけるアンテナの指向性の方向は、上記対象エリアにおける検知対象の進行方向と交差する。
【００３２】
このような構成により、移動速度の速い道路上の検知対象の進行方向と移動速度の遅い道路上の検知対象の進行方向とが交差し、両検知対象全体の検出対象速度が近くなる場合であっても、検知対象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に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【００３３】
（１０）本発明の実施の形態に係る電波センサは、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、上記受信部によって受信される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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備える。
【００３４】
このように、検知対象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、周波数分布情報は検知対象の種類に応じて異なることから、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【００３５】
また、画像処理を行うことなく検知対象の種類を判別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。
【００３６】
（１１）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、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す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ステップと、生成した上記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含む。
【００３７】
このように、検知対象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、周波数分布情報は検知対象の種類に応じて異なることから、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【００３８】
また、画像処理を行うことなく検知対象の種類を判別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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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。
【００４２】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１において移動する検知対象Ｔｇｔを検知する動体検知センサとして機能する。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。
【００４３】
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。
【００４４】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における検知対象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。検知対象Ｔｇｔは、具体的には、自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２等である。検知対象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。
【００４５】
電波センサ１０１は、たとえば検知対象Ｔｇｔにより反射された電波に基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。より詳細には、電波センサ１０１は、たとえば検知対象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。
【００４６】
歩行者用信号灯器１６１は、信号制御装置１５１の制御に従って、「すすめ」または「とまれ」を点灯し、たとえば横断歩道ＰＣ１を横断する歩行者Ｔｇｔ２に対して表示する。
【００４７】
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。
【００４８】
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、検知対象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検知対象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、判別結果が検知対象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。
【００４９】
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、判別結果が検知対象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。
【００５０】
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、判別結果が検知対象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。
【００５１】
［課題］
対象エリアＡ１内に位置する検知対象Ｔｇｔの種類を判別するために、たとえば、ビーム幅を０．１°程度に狭めた電波を０．１°ごとに照射し、照射した電波の反射波に基づいて、検知対象Ｔｇｔの位置、大きさおよび形状をスキャンするレーダを用いることが考えられる。しかしながら、このようなレーダは高価であるため、多数の交差点に設置することは困難である。
【００５２】
また、たとえば、検出対象速度を測定することが可能なドップラーセンサを用いることが考えられる。検出対象速度は、対象物がドップラーセンサに対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った当該対象物の移動速度である。ドップラーセンサは、自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度と歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度とが大きく異なる場合、検知対象Ｔｇｔの種類を判別することが可能である。
【００５３】
一方、たとえばドップラーセンサが支柱Ｐ１に固定されている状態において、図１に示す電波センサ１０１の場合と同様に自動車Ｔｇｔ１が交差点ＣＳ１を速度ｖｃで右折しながら横断歩道ＰＣ１を横切る場合、自動車Ｔｇｔ１のドップラーセンサに対する検出対象速度ｖｃｄは、ドップラーセンサおよび自動車Ｔｇｔ１を結ぶ軸方向への速度ｖｃの成分となる。また、速度ｖｍで横断歩道ＰＣ１を横断する歩行者Ｔｇｔ２のドップラーセンサに対する検出対象速度ｖｍｄは、速度ｖｍとほぼ同じである。したがって、図１に示すような場合には、検出対象速度ｖｍｄおよび検出対象速度ｖｃｄの差が小さくなるため、ドップラーセンサでは、検知対象Ｔｇｔの検出対象速度に基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を判別することが困難となる。
【００５４】
また、たとえば、照射した電波の反射波の強度を用いて対象エリアＡ１内に位置する検知対象Ｔｇｔの種類を判別するための強度センサを用いることが考えられる。たとえば、強度センサが支柱Ｐ１に固定されている状態において、図１に示す電波センサ１０１の場合と同様に自動車Ｔｇｔ１が歩行者Ｔｇｔ２より強度センサから離れた場所に位置する場合、強度センサにおける反射波の強度は、以下のようになる。すなわち、反射断面積の大きい自動車Ｔｇｔ１からの反射波の強度および反射断面積の小さい歩行者Ｔｇｔ１からの反射波の強度の差が小さくなる。ここで、反射断面積は、検知対象Ｔｇｔが強度センサから照射された電波を反射する表面部分の反射率および面積等により定まる値である。この場合、強度センサでは、検知対象Ｔｇｔからの反射波の強度に基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を判別することが困難となる。
【００５５】
そこで、本発明の第１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。
【００５６】
［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。
【００５７】
図２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１９と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２３と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部（分析部）２４と、判別部２５とを備える。送信部１は、ミリ波生成部１１と、送信アンテナ１４と、パワーアンプ１５と、方向性結合器１６とを含む。ミリ波生成部１１は、電圧発生部１２と、電圧制御発振器１３とを含む。受信部２は、受信アンテナ１７と、ローノイズアンプ１８とを含む。差分信号生成部１９は、ミキサ２０と、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ２１と、ローパスフィルタ２２とを含む。なお、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７は、共通のアンテナであってもよい。
【００５８】
送信部１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。具体的には、送信部１におけるミリ波生成部１１は、たとえば７６ＧＨｚ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１６へ出力する。なお、ミリ波生成部１１は、たとえば２４ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯または７９ＧＨｚ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。
【００５９】
より詳細には、ミリ波生成部１１における電圧発生部１２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１３へ出力する。電圧制御発振器１３は、具体的にはＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）であり、電圧発生部１２から受ける定電圧に応じた周波数を有するミリ波である送信波を生成し、生成した送信波を方向性結合器１６へ出力する。
【００６０】
方向性結合器１６は、ミリ波生成部１１から受ける送信波をパワーアンプ１５および差分信号生成部１９へ分配する。パワーアンプ１５は、方向性結合器１６から受ける送信波を増幅し、送信アンテナ１４へ出力する。
【００６１】
送信アンテナ１４は、パワーアンプ１５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１４は、図１に示すように、たとえば送信波の指向性の方向Ｄｉｒが対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの進行方向と交差する方向になるように設置される。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。
【００６２】
具体的には、送信アンテナ１４は、たとえば、送信波の指向性の方向Ｄｉｒが対象エリアＡ１における横断歩道ＰＣ１を自動車Ｔｇｔ１が横切って進行する方向ｖｃすなわちｖｃ２と交差する方向になるように設置される。
【００６３】
好ましくは、送信アンテナ１４は、たとえば、送信波の指向性の方向Ｄｉｒに対する自動車Ｔｇｔ１が進行する方向ｖｃ２の角度αの絶対値が４５度以上かつ１３５度以下になるように設置される。より好ましくは、送信アンテナ１４は、たとえば、角度αの絶対値が略直角、具体的には８０度以上かつ１００度以下になるように設置される。
【００６４】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る受信アンテナおよび検知対象の配置の一例を示す図である。
【００６５】
図３を参照して、受信部２は、対象エリアＡ１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１７は、対象エリアＡ１からのミリ波すなわち反射波を受信する。受信アンテナ１７が受信する反射波には、たとえば、対象エリアＡ１内に位置する検知対象Ｔｇｔの表面の一部である表面部分Ｐｉが送信アンテナ１４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。
【００６６】
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１７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。
【００６７】
たとえば、受信アンテナ１７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１７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１７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。
【００６８】
検知対象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、検知対象Ｔｇｔが自動車Ｔｇｔ１である場合、検知対象Ｔｇｔは剛体であり、また、検知対象Ｔｇｔが歩行者Ｔｇｔ２である場合、検知対象Ｔｇｔは非剛体である。
【００６９】
検知対象Ｔｇｔが剛体である場合、表面部分Ｐｉの部分速度ｖｐｉは、検知対象Ｔｇｔにおける表面部分Ｐｉの位置によらず概ね同じである。したがって、表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉは、表面部分Ｐｉの位置によらず概ね同じとなる。
【００７０】
具体的には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１が移動するとき、自動車Ｔｇｔ１におけるフェンダー、窓ガラスおよびドアの相対的な配置は変わらないので、フェンダー、窓ガラスおよびドアの各々の表面部分Ｐｆ、ＰｗおよびＰｄに対応する部分速度ｖｐｆ、ｖｐｗおよびｖｐｄは概ね同じである。したがって、表面部分Ｐｆ、ＰｗおよびＰｄにそれぞれ対応する検出対象速度ｖｄｆ、ｖｄｗおよびｖｄｄは、概ね同じである。
【００７１】
一方、検知対象Ｔｇｔが非剛体である場合、表面部分Ｐｉの部分速度ｖｐｉは、検知対象Ｔｇｔにおける表面部分Ｐｉの位置に応じて異なるときが多い。具体的には、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２が歩行するとき、歩行者Ｔｇｔ２における腕、足および胴体の相対的な配置が変わるため、腕、足および胴体の各々の表面部分Ｐａ、ＰｌおよびＰｂにそれぞれ対応する部分速度ｖｐａ、ｖｐｌおよびｖｐｂは、互いに異なるときが多い。
【００７２】
したがって、表面部分Ｐａ、ＰｌおよびＰｂに対応する検出対象速度ｖｄａ、ｖｄｌおよびｖｄｂは、互いに異なるときが多い。より詳細には、歩行者Ｔｇｔ２が受信アンテナ１７へ向かって歩いている状態において、歩行者Ｔｇｔ２が腕を受信アンテナ１７側へ出そうとしているときの腕に対応する検出対象速度ｖｄａの大きさは、胴体に対応する検出対象速度ｖｄｂの大きさより大きい。また、歩行者Ｔｇｔ２が腕を受信アンテナ１７の反対側へ戻そうとしているときの検出対象速度ｖｄａの大きさは、検出対象速度ｖｄｂの大きさより小さい。足の場合も同様である。
【００７３】
受信アンテナ１７が受信する検知対象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。
【００７４】
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１７が送信アンテナ１４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２５年９月２０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）および稲葉  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】
2015075387.tif 000003
【数２】
2015075387.tif 000004
【００７５】
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１７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１４および受信アンテナ１７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。
【００７６】
なお、受信アンテナ１７は、送信アンテナ１４から離れた位置に配置されていてもよいが、電波センサ１０１の構成を簡易にするために送信アンテナ１４の近傍に配置されていることが好ましい。
【００７７】
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１７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１７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。
【００７８】
全検知対象、具体的には表面部分Ｐｆ、ＰｗおよびＰｄを含む自動車Ｔｇｔ１、ならびに表面部分Ｐａ、ＰｌおよびＰｂを含む歩行者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】
2015075387.tif 000005
【００７９】
ここで、Ｊは全検知対象における表面部分Ｐｉの数である。また、受信アンテナ１７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）、および検知対象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】
2015075387.tif 000006
【００８０】
ここで、検知対象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。
【００８１】
再び図２を参照して、ローノイズアンプ１８は、受信アンテナ１７が受信した反射波Ｒ１（ｔ）を増幅し、差分信号生成部１９へ出力する。
【００８２】
差分信号生成部１９は、所定の電波、具体的には方向性結合器１６から受ける送信波Ｔ１（ｔ）と、ローノイズアンプ１８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１９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２３へ出力する。
【００８３】
より詳細には、差分信号生成部１９におけるミキサ２０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。
【００８４】
ミキサ２０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】
2015075387.tif 000007
【００８５】
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】
2015075387.tif 000008
【００８６】
ここで、Ｊは、式（３）の場合と同様に、全検知対象における表面部分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】
2015075387.tif 000009
【００８７】
ＩＦアンプ２１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２０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２２へ出力する。
【００８８】
ローパスフィルタ２２は、ＩＦアンプ２１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。
【００８９】
Ａ／Ｄコンバータ２３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２３は、ローパスフィルタ２２を通過した差分信号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ＦＦＴ処理部２４へ出力する。
【００９０】
ＦＦＴ処理部２４は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ２３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。具体的には、ＦＦＴ処理部２４は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ２３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。
【００９１】
ＦＦＴ処理部２４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。ＦＦＴ処理部２４は、作成したドップラースペクトルＤＳ１を判別部２５へ出力する。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。
【００９２】
ＦＦＴ処理部２４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２４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。
【００９３】
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、周波数（ｄｆ×ｎ）における振幅を示す。
【００９４】
図４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。
【００９５】
図４には、たとえば図１に示すように、対象エリアＡ１において検知対象Ｔｇｔである歩行者Ｔｇｔ２が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を示し、縦軸は、振幅を示す。
【００９６】
歩行者Ｔｇｔ２は、たとえば腕を振りながら足を交互に出して歩行することにより移動するので、腕、足および胴体等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉがばらつく。
【００９７】
このため、歩行者Ｔｇｔ２の各表面部分Ｐｉからの反射波Ｒ１ｉ（ｔ）のドップラー周波数ｆ１ｄｉがばらつく。したがって、各表面部分Ｐｉからの反射波Ｒ１ｉ（ｔ）の和であるドップラースペクトルＤＳ１ｍの広がりが大きくなる。
【００９８】
図５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。
【００９９】
図５には、たとえば図１に示すように、対象エリアＡ１において検知対象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を示し、縦軸は、振幅を示す。なお、図５に示す横軸および縦軸のスケールは、図４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。
【０１００】
自動車Ｔｇｔ１は、移動する際にフェンダー、窓ガラスおよびドア等の相対的な配置を変えない。したがって、フェンダー、窓ガラスおよびドア等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉが概ね同じである。
【０１０１】
このため、自動車Ｔｇｔ１の各表面部分Ｐｉからの反射波Ｒ１ｉ（ｔ）のドップラー周波数ｆ１ｄｉがばらつかないので、各表面部分Ｐｉからの反射波Ｒ１ｉ（ｔ）の和であるドップラースペクトルＤＳ１ｃの広がりが小さくなる。
【０１０２】
［ドップラースペクトルの広がりに基づく判別処理］
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判別部の構成を示す図である。
【０１０３】
図６を参照して、判別部２５は、ピーク探索部５１と、スペクトル広がり算出部５２と、判別処理部５３とを含む。
【０１０４】
判別部２５は、ＦＦＴ処理部２４から受けるドップラースペクトルＤＳ１に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。具体的には、判別部２５は、判別処理として、ＦＦＴ処理部２４から受けるドップラースペクトルＤＳ１に基づいて対象エリアＡ１における人間および車両を判別する。
【０１０５】
判別部２５は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間の長さに基づいて判別処理を行う。
【０１０６】
以下、判別部２５が図４に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍに基づいて判別処理を行う場合について詳細に説明する。すなわち、判別部２５におけるピーク探索部５１は、ＦＦＴ処理部２４から受けるドップラースペクトルＤＳ１ｍにおいて、最も大きな振幅を有するピーク位置を探索する。
【０１０７】
具体的には、ピーク探索部５１は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｍを構成するＤＳ信号Ｓｆｍ［０］〜Ｓｆｍ［ｎｍａｘ−１］において、最も大きな値を有するＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］を特定する。ピーク探索部５１は、たとえば、特定したＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］のインデックスｐｍをスペクトル広がり算出部５２へ出力する。
【０１０８】
スペクトル広がり算出部５２は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｍにおける周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間の長さをドップラースペクトルＤＳ１ｍの特徴量として算出する。具体的には、スペクトル広がり算出部５２は、たとえば、ピーク探索部５１からインデックスｐｍを受けると、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］がピークに相当することを認識する。
【０１０９】
そして、スペクトル広がり算出部５２は、たとえば、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］に対して低周波側のＤＳ信号において、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］に最も近く、かつ所定値Ｔｈａ以下の振幅を有するＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ−６］を認識する。スペクトル広がり算出部５２は、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］に対して高周波側のＤＳ信号についても同様に、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］に最も近く、かつ所定値Ｔｈａ以下の振幅を有するＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ＋４］を認識する。
【０１１０】
スペクトル広がり算出部５２は、認識したＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ−６］，Ｓｆｍ［ｐｍ＋４］に基づいて、インデックスが（ｐｍ−５）から（ｐｍ＋３）までの区間が、ＤＳ信号が連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間であると認識する。
【０１１１】
そして、スペクトル広がり算出部５２は、区間の長さに相当する｛ｐｍ＋３−（ｐｍ−５）｝すなわち「８」をドップラースペクトルＤＳ１ｍの広がりＤＳＷｍとして算出する。スペクトル広がり算出部５２は、算出した広がりＤＳＷｍ、具体的には周波数幅（ｄｆ×８）を判別処理部５３へ出力する。
【０１１２】
判別処理部５３は、スペクトル広がり算出部５２から広がりＤＳＷｍを受けると、広がりＤＳＷｍおよび所定のしきい値Ｔｈｂの大小関係に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類が人間であるか、または車両であるかを判別する。
【０１１３】
具体的には、判別処理部５３は、たとえば、広がりＤＳＷｍがしきい値Ｔｈｂ以上である場合、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。また、判別処理部５３は、たとえば、広がりＤＳＷｍがしきい値Ｔｈｂより小さい場合、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１１４】
具体的には、歩行者Ｔｇｔ２の腕、足および胴体等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉがばらつくため、図４に示すように、ドップラースペクトルＤＳ１ｍでは、広がりＤＳＷｍは大きくなる。この際、広がりＤＳＷｍがしきい値Ｔｈｂ以上になるので、判別処理部５３は、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。判別処理部５３は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１１５】
以下、判別部２５が図５に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃに基づいて判別処理を行う場合について、簡単に説明する。すなわち、ピーク探索部５１は、ＦＦＴ処理部２４から受けるドップラースペクトルＤＳ１ｃにおいて、最も大きな振幅を有するピーク位置としてＤＳ信号Ｓｆｃ［ｐｃ］を特定し、特定したＤＳ信号Ｓｆｃ［ｐｃ］のインデックスｐｃをスペクトル広がり算出部５２へ出力する。
【０１１６】
スペクトル広がり算出部５２は、ピーク探索部５１から受けるインデックスｐｃに基づいて、インデックスが（ｐｃ−２）から（ｐｃ＋２）までの区間が、ＤＳ信号が連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間であると認識する。そして、スペクトル広がり算出部５２は、区間の長さに相当する｛ｐｃ＋２−（ｐｃ−２）｝すなわち「４」をドップラースペクトルＤＳ１ｃの特徴量である広がりＤＳＷｃとして算出する。スペクトル広がり算出部５２は、算出した広がりＤＳＷｃ、具体的には周波数幅（ｄｆ×４）を判別処理部５３へ出力する。
【０１１７】
たとえば、自動車Ｔｇｔ１のフェンダー、窓ガラスおよびドア等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉがほぼ一定であるため、広がりＤＳＷｃは小さくなる。このため、広がりＤＳＷｃがしきい値Ｔｈｂより小さくなるので、判別処理部５３は、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１１８】
［ドップラースペクトルの広がりおよびピークの大きさに基づく判別処理］
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判別部の変形例の構成を示す図である。
【０１１９】
図７を参照して、判別部２５の変形例である判別部２６は、ピーク探索部５１と、スペクトル広がり算出部５２と、除算部５４と、判別処理部５５とを含む。ピーク探索部５１およびスペクトル広がり算出部５２は、図６に示すピーク探索部５１およびスペクトル広がり算出部５２とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１２０】
判別部２６は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間の長さと当該区間における各周波数成分の大きさとに基づいて判別処理を行う。
【０１２１】
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄを示し、縦軸は、振幅を示す。図８に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍは、図４に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍと同じである。
【０１２２】
以下、判別部２６が図８に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍに基づいて判別処理を行う場合について詳細に説明する。すなわち、判別部２６におけるピーク探索部５１は、ドップラースペクトルＤＳ１ｍに基づいて、ピークに対応するインデックスｐｍを特定し、特定したインデックスｐｍをスペクトル広がり算出部５２および除算部５４へ出力する。
【０１２３】
スペクトル広がり算出部５２は、ピーク探索部５１から受けるインデックスｐｍに基づいて、ドップラースペクトルＤＳ１ｍの広がりＤＳＷｍを算出し、算出した広がりＤＳＷｍを除算部５４へ出力する。
【０１２４】
除算部５４は、たとえば、ピーク探索部５１から受けるインデックスｐｍに基づいて、ＤＳ信号Ｓｆｍ［ｐｍ］をドップラースペクトルＤＳ１ｍにおけるピークの最大値Ｐｍａｘｍとして取得する。
【０１２５】
除算部５４は、たとえば、スペクトル広がり算出部５２から受ける広がりＤＳＷｍで最大値Ｐｍａｘｍを除算し、特徴量としてＰｍａｘｍ／ＤＳＷｍを算出する。そして、除算部５４は、算出したＰｍａｘｍ／ＤＳＷｍを判別処理部５５へ出力する。
【０１２６】
判別処理部５５は、たとえば、除算部５４からＰｍａｘｍ／ＤＳＷｍを受けると、Ｐｍａｘｍ／ＤＳＷｍが所定のしきい値Ｔｈｒより小さい場合、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。また、判別処理部５５は、たとえば、Ｐｍａｘｍ／ＤＳＷｍがしきい値Ｔｈｒ以上である場合、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１２７】
具体的には、ドップラースペクトルＤＳ１ｍでは、図８に示すように、歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積σが小さいためピークの最大値Ｐｍａｘｍが小さく、かつ、腕、足および胴体等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉがばらつくため広がりＤＳＷｍが大きい。このため、Ｐｍａｘｍ／ＤＳＷｍがしきい値Ｔｈｒより小さくなり、判別処理部５５は、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。判別処理部５５は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１２８】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄを示し、縦軸は、振幅を示す。図９に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃは、図５に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃと同じである。
【０１２９】
以下、判別部２６が図９に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃに基づいて判別処理を行う場合について、簡単に説明する。すなわち、除算部５４は、たとえば、ピーク探索部５１がドップラースペクトルＤＳ１ｃに基づいて、ピークに対応するインデックスｐｃを特定すると、ＤＳ信号Ｓｆｃ［ｐｃ］をドップラースペクトルＤＳ１ｃにおけるピークの最大値Ｐｍａｘｃとして取得する。
【０１３０】
除算部５４は、たとえば、スペクトル広がり算出部５２から受けるドップラースペクトルＤＳ１ｃの広がりＤＳＷｃで最大値Ｐｍａｘｃを除算し、特徴量としてＰｍａｘｃ／ＤＳＷｃを算出する。そして、除算部５４は、算出したＰｍａｘｃ／ＤＳＷｃを判別処理部５５へ出力する。
【０１３１】
具体的には、ドップラースペクトルＤＳ１ｃでは、図９に示すように、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積σが大きいためピークの最大値Ｐｍａｘｃが大きく、かつ、フェンダー、窓ガラスおよびドア等の各部位における表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉがほぼ一定であるためスペクトルの広がりＤＳＷｃが小さい。このため、Ｐｍａｘｃ／ＤＳＷｃがしきい値Ｔｈｒ以上になり、判別処理部５５は、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１３２】
［ドップラースペクトルの傾きに基づく判別処理］
図１０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判別部の変形例の構成を示す図である。
【０１３３】
図１０を参照して、判別部２５の変形例である判別部２７は、ピーク探索部５１と、広がり範囲算出部５６と、傾き算出部５７と、判別処理部５８とを含む。ピーク探索部５１は、図６に示すピーク探索部５１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１３４】
判別部２７は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における周波数成分の大きさの変化度合いに基づいて判別処理を行う。
【０１３５】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄを示し、縦軸は、振幅を示す。図１１に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍは、図４に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍと同じである。
【０１３６】
以下、判別部２７が図１１に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍに基づいて判別処理を行う場合について詳細に説明する。すなわち、判別部２７におけるピーク探索部５１は、ドップラースペクトルＤＳ１ｍに基づいて、ピークに対応するインデックスｐｍを特定し、特定したインデックスｐｍを広がり範囲算出部５６へ出力する。
【０１３７】
広がり範囲算出部５６は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｍにおける周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる対象範囲を算出する。
【０１３８】
具体的には、広がり範囲算出部５６は、ピーク探索部５１から受けるインデックスｐｍに基づいて、ＤＳ信号Ｓｆｍの大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる対象範囲が、インデックスが（ｐｍ−５）から（ｐｍ＋３）までの範囲であると認識する。そして、広がり範囲算出部５６は、認識した対象範囲の始点のインデックス（ｐｍ−５）および終点のインデックス（ｐｍ＋３）を傾き算出部５７へ出力する。
【０１３９】
傾き算出部５７は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における対象範囲に含まれる周波数成分の大きさの変化度合いの平均を算出する。より詳細には、傾き算出部５７は、たとえば、広がり範囲算出部５６から対象範囲の始点および終点のインデックスを受けると、対象範囲に含まれるＤＳ信号の傾きの絶対値の平均を算出する。
【０１４０】
具体的には、傾き算出部５７は、たとえば、広がり範囲算出部５６から始点のインデックス（ｐｍ−５）および終点のインデックス（ｐｍ＋３）を受けると、インデックス（ｐｍ−５）から（ｐｍ＋３）までの各インデックスに対応するＤＳ信号Ｓｆｍの傾きの絶対値を算出する。
【０１４１】
傾き算出部５７は、たとえば、インデックス（ｐｍ−５）に対しては、傾きＧｒ［ｐｍ−５］の絶対値を、｜Ｓｆｍ［ｐｍ−４］−Ｓｆｍ［ｐｍ−５］｜／ｄｆと算出する。
【０１４２】
傾き算出部５７は、インデックス（ｐｍ−４）から（ｐｍ＋３）までの各インデックスに対しても同様に、傾きの絶対値｜Ｇｒ［ｐｍ−４］｜〜｜Ｇｒ［ｐｍ＋３］｜を算出する。そして、傾き算出部５７は、たとえば、傾きの絶対値｜Ｇｒ［ｐｍ−５］｜〜｜Ｇｒ［ｐｍ＋３］｜の平均値Ａｖｅｍを特徴量として算出し、算出した平均値Ａｖｅｍを判別処理部５８へ出力する。
【０１４３】
判別処理部５８は、たとえば、傾き算出部５７から平均値Ａｖｅｍを受けると、平均値Ａｖｅｍが所定のしきい値Ｔｈｇより小さい場合、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。また、判別処理部５５は、たとえば、平均値Ａｖｅｍがしきい値Ｔｈｇ以上である場合、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１４４】
具体的には、ドップラースペクトルＤＳ１ｍでは、図１１に示すようにピークの最大値であるＳｆｍ［ｐｍ］が小さく、かつ、ＤＳＷｍが大きい。このため、平均値Ａｖｅｍがしきい値Ｔｈｇより小さくなるため、判別処理部５８は、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。判別処理部５８は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１４５】
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が処理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。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄを示し、縦軸は、振幅を示す。図１２に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃは、図５に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃと同じである。
【０１４６】
以下、判別部２７が図１２に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃに基づいて判別処理を行う場合について、簡単に説明する。すなわち、ピーク探索部５１は、ドップラースペクトルＤＳ１ｃに基づいて、ピークに対応するインデックスｐｃを特定し、特定したインデックスｐｃを広がり範囲算出部５６へ出力する。
【０１４７】
広がり範囲算出部５６は、ピーク探索部５１から受けるインデックスｐｃに基づいて、インデックスが（ｐｃ−２）から（ｐｃ＋２）までの対象範囲を認識し、対象範囲の始点および終点のインデックスを傾き算出部５７へ出力する。
【０１４８】
傾き算出部５７は、たとえば、広がり範囲算出部５６から対象範囲の始点および終点のインデックスを受けると、対象範囲に含まれるＤＳ信号の傾きの絶対値の平均を算出する。
【０１４９】
具体的には、たとえば、傾き算出部５７は、始点のインデックス（ｐｃ−２）に対しては、傾きＧｒ［ｐｃ−２］の絶対値を、｜Ｓｆｃ［ｐｃ−１］−Ｓｆｃ［ｐｃ−２］｜／ｄｆと算出する。傾き算出部５７は、インデックス（ｐｃ−１）から（ｐｃ＋２）までの各インデックスに対しても同様に、傾きの絶対値｜Ｇｒ［ｐｃ−１］｜〜｜Ｇｒ［ｐｃ＋２］｜を算出する。そして、傾き算出部５７は、たとえば、傾きの絶対値｜Ｇｒ［ｐｃ−２］｜〜｜Ｇｒ［ｐｃ＋２］｜の平均値Ａｖｅｃを特徴量として算出し、算出した平均値Ａｖｅｃを判別処理部５８へ出力する。
【０１５０】
たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１ｃでは、図１２に示すようにピークの最大値であるＳｆｃ［ｐｃ］が大きく、かつ、広がりＤＳＷｃが小さい。このため、平均値Ａｖｅｃがしきい値Ｔｈｇ以上になるため、判別処理部５８は、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１５１】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る判別部は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における所定の周波数範囲において、各周波数成分の大きさの平均とピークの最大値の大きさとの比に基づいて判別処理を行ってもよい。
【０１５２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る判別部は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１における所定の周波数範囲に含まれる各周波数成分の振幅をピークの最大値で規格化し、規格化後の各周波数成分の振幅を当該周波数範囲で積分した値に基づいて判別処理を行ってもよい。
【０１５３】
具体的には、判別部は、たとえば、積分した値が所定値より大きい場合、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別し、また、積分した値が所定値以下である場合、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１５４】
［動作］
図１３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検知対象の種類を判別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。
【０１５５】
図１３を参照して、電波センサ１０１は、たとえば、観測時間Ｔｏｂｓを１観測サイクルとし、１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）に基づいて判別処理を行う。
【０１５６】
まず、電波センサ１０１は、たとえば、信号制御装置１５１から測定開始命令を受信した場合、観測サイクルをカウントするためのカウント値Ｃｔをゼロに設定し、送信アンテナ１４から送信波Ｔ１（ｔ）を対象エリアＡ１へ送信する（ステップＳ１０２）。
【０１５７】
次に、電波センサ１０１は、カウント値Ｃｔをインクリメントし、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルを開始する（ステップＳ１０４）。
【０１５８】
次に、電波センサ１０１は、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルの間、受信する反射波Ｒ１（ｔ）および送信波Ｔ１（ｔ）から生成される差分信号Ｂ１（ｔ）を蓄積し、蓄積した差分信号Ｂ１（ｔ）に基づいて周波数スペクトルすなわちドップラースペクトルＤＳを作成する（ステップＳ１０６）。
【０１５９】
次に、電波センサ１０１は、作成したドップラースペクトルＤＳを構成するＤＳ信号Ｓｆ［０］〜Ｓｆ［ｎｍａｘ−１］において、所定値Ｔｈａより大きいＤＳ信号Ｓｆがある場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ドップラースペクトルＤＳから評価値として広がりＤＳＷを算出する（ステップＳ１１０）。
【０１６０】
次に、電波センサ１０１は、Ｃｔが１０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【０１６１】
一方、電波センサ１０１は、ＤＳ信号Ｓｆ［０］〜Ｓｆ［ｎｍａｘ−１］において、所定値Ｔｈａより大きいＤＳ信号Ｓｆがない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、Ｃｔが１０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【０１６２】
次に、電波センサ１０１は、Ｃｔが１０以上である場合において（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、直近の１０観測サイクルのうち５以上の観測サイクルにおいて評価値を算出したとき（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、直近の１０観測サイクルにおいて算出された評価値の平均値Ａｖｅを算出する（ステップＳ１１６）。
【０１６３】
一方、電波センサ１０１は、Ｃｔが１０以上でない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、または直近の１０観測サイクルのうち５以上の観測サイクルにおいて評価値を算出していない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、カウント値Ｃｔをインクリメントし、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルを開始する（ステップＳ１０４）。
【０１６４】
次に、電波センサ１０１は、算出した平均値Ａｖｅがしきい値Ｔｈｂより小さい場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別し、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する（ステップＳ１２０）。
【０１６５】
一方、電波センサ１０１は、算出した平均値Ａｖｅがしきい値Ｔｈｂ以上である場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別し、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する（ステップＳ１２２）。
【０１６６】
次に、電波センサ１０１は、カウント値Ｃｔをインクリメントし、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルを開始する（ステップＳ１０４）。
【０１６７】
なお、電波センサ１０１は、上記ステップＳ１１０において、広がりＤＳＷの代わりに、ピークの最大値および広がりＤＳＷの比または傾きの絶対値の平均値を評価値としてドップラースペクトルＤＳから算出してもよい。この際、電波センサ１０１は、上記ステップＳ１１８において、上記比または傾きの絶対値の平均値と所定のしきい値との大小関係に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であるか、または車両であるかを判別する。
【０１６８】
また、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、送信波の周波数と異なる周波数を有するローカル信号および反射波から生成される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。
【０１６９】
周波数スペクトルＩＦＦＳ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、当該差分信号の周波数ｆｎｄより高周波領域に電波センサに近づく検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波の振幅が位置し、また、周波数ｆｎｄより低周波領域に電波センサから遠ざかる検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波の振幅が位置する。
【０１７０】
したがって、電波センサは、周波数スペクトルＩＦＦＳ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対象信号に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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、送信部１は、対象エリアＡ１へ送信波Ｔ１（ｔ）を送信する。受信部２は、対象エリアＡ１からの反射波Ｒ１（ｔ）を受信する。差分信号生成部１９は、所定の電波の周波数成分と受信部２によって受信される反射波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を生成する。ＦＦＴ処理部２４は、差分信号生成部１９によって生成された差分信号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。そして、判別部２５〜２７は、ＦＦＴ処理部２４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における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。
【０１７３】
このように、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉ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、周波数分布情報は検知対象Ｔｇｔの種類に応じて異なることから、検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。
【０１７４】
また、画像処理を行うことなく検知対象Ｔｇｔの種類を判別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。
【０１７５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、差分信号生成部１９は、送信部１によって送信される送信波Ｔ１（ｔ）の周波数成分と受信部２によって受信される反射波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Ｂ１（ｔ）を生成する。
【０１７６】
このような構成により、送信部１から送信される送信波Ｔ１（ｔ）を差分信号Ｂ１（ｔ）の生成に用いることができ、また、低周波領域の差分信号Ｂ１（ｔ）を処理すればよくなるので、電波センサ１０１の製造コストを低減することができる。
【０１７７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、判別部２５は、周波数分布における周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間の長さに基づいて判別処理を行う。
【０１７８】
このような構成により、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉのばらつきに基づいて、各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉの分布を表すパラメータを適切に定量化することができる。これにより、電波センサ１０１では、定量化したパラメータに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を簡易な処理で判別することができる。
【０１７９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、判別部２６は、周波数分布における周波数成分の大きさが連続して所定値Ｔｈａより大きくなる区間の長さと当該区間における各周波数成分の大きさとに基づいて判別処理を行う。
【０１８０】
このような構成により、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉのばらつきおよび各表面部分Ｐｉからの反射波の振幅に基づいて、各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉの分布を表すパラメータをより適切に定量化することができる。これにより、電波センサ１０１では、定量化したパラメータに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を簡易な処理で判別することができる。
【０１８１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、判別部２７は、周波数分布における周波数成分の大きさの変化度合いに基づいて判別処理を行う。
【０１８２】
このような構成により、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉのばらつきが反映される各表面部分Ｐｉからの反射波の振幅の変化度合いに基づいて、各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉの分布を表すパラメータを適切に定量化することができる。これにより、電波センサ１０１では、定量化したパラメータに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を簡易な処理で判別することができる。
【０１８３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、判別部２５〜２７は、判別処理として、対象エリアＡ１における人間および車両を判別する。
【０１８４】
このような構成により、各表面部分Ｐｉの相対配置を変えながら移動するため各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉのばらつきが大きい人間と、各表面部分Ｐｉの相対配置を維持しながら移動するため各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉのばらつきが小さい車両とを、各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉの分布についての情報である周波数分布情報に基づいて精度よく判別することができる。
【０１８５】
たとえば、道路Ｒｄ１上または道路Ｒｄ１付近において、自動車Ｔｇｔ１等の移動速度の大きい検知対象Ｔｇｔの進行方向Ｄｃと、歩行者Ｔｇｔ２等の移動速度の小さい検知対象Ｔｇｔの進行方向Ｄｗとが平行に近い場合、進行方向ＤｃまたはＤｗにおける自動車Ｔｇｔ１全体および歩行者Ｔｇｔ２全体の検出対象速度が大きく異なるので、検出対象速度の大きさに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を容易に判別することが可能である。
【０１８６】
一方、図１に示すように、たとえば、進行方向Ｄｃすなわち速度ｖｃの方向と進行方向Ｄｗすなわち速度ｖｍの方向とのなす角度が直角に近づく場合、方向Ｄｉｒとほぼ平行な進行方向Ｄｗにおける自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度が近くなるときがある。このとき、検出対象速度の大きさに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を判別することが困難となる。
【０１８７】
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は、道路Ｒｄ１上または道路Ｒｄ１付近に設置される。そして、送信部１における送信アンテナ１４の指向性の方向Ｄｉｒは、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの進行方向と交差する。
【０１８８】
このような構成により、移動速度の速い道路Ｒｄ１上の検知対象Ｔｇｔの進行方向Ｄｃと移動速度の遅い道路Ｒｄ１上の検知対象Ｔｇｔの進行方向Ｄｗとが交差し、両検知対象Ｔｇｔ全体の検出対象速度が近くなる場合であっても、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉの分布についての情報である周波数分布情報に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。
【０１８９】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検知対象Ｔｇｔとして自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２の種類を判別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、自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２に加えて自転車およびオートバイ等の二輪車を含む検知対象Ｔｇｔの種類の判別に適用することも可能である。
【０１９０】
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。
【０１９１】
＜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、検知対象全体の検出対象速度および検知対象までの距離に関する情報を判別処理のための情報として加える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。
【０１９２】
［電波センサの構成］
図１４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。
【０１９３】
図１４を参照して、電波センサ１０２は、第１の実施の形態に係る電波センサ１０１と比べて、判別部２５，２６，２７の代わりに、判別部３５，３６，３７をそれぞれ備え、さらに、周波数切替部３４を備える。受信部２およびＡ／Ｄコンバータ２３は、図２に示す受信部２およびＡ／Ｄコンバータ２３とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１９４】
電波センサ１０２におけるミリ波生成部１１は、対象エリアＡ１へ異なる周波数の電波を送信アンテナ１４経由で交互に送信する。差分信号生成部１９は、所定の電波の周波数成分と受信アンテナ１７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。ＦＦＴ処理部２４は、差分信号生成部１９によって生成された差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を、送信される異なる周波数の電波ごとに作成する。判別部２５は、ＦＦＴ処理部２４によって作成された各周波数の電波に対応する周波数分布情報に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。
【０１９５】
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る周波数切替部が出力する信号のレベルおよびミリ波生成部が生成するミリ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。
【０１９６】
図１５を参照して、電波センサ１０２は、たとえば、非特許文献１および非特許文献２に記載された２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ）方式に従って、検知対象Ｔｇｔ全体の検出対象速度ｖｄおよび検知対象Ｔｇｔまでの距離Ｌを取得し、取得した検出対象速度ｖｄおよび距離Ｌに基づいて判別処理を行う。以下、検知対象Ｔｇｔ全体の検出対象速度ｖｄを代表速度ｖｄとも称する。
【０１９７】
より詳細には、電波センサ１０２における周波数切替部３４は、送信アンテナ１４から送信される送信波の周波数を所定時間ごとにｆ１およびｆ２に交互に切替える。具体的には、周波数切替部３４は、図１５に示すように、たとえば２マイクロ秒ごとにハイレベルおよびローレベルの切り替わる切替信号をＦＦＴ処理部２４および送信部１へ出力する。
【０１９８】
送信部１における電圧発生部１２は、たとえば、周波数切替部３４から受ける切替信号のレベルに応じた電圧を生成し、生成した電圧を電圧制御発振器１３へ出力する。電圧制御発振器１３は、たとえば、図１５に示すように、ローレベルの切替信号に応じた電圧を電圧発生部１２から受ける場合、周波数ｆ１を有する送信波Ｔ１（ｔ）を生成する。また、電圧制御発振器１３は、たとえば、ハイレベルの切替信号に応じた電圧を電圧発生部１２から受ける場合、以下の式（８）に示す周波数ｆ２を有する送信波Ｔ２（ｔ）を生成する。周波数ｆ１とｆ２との差は、たとえば数ＭＨｚである。
【数８】
2015075387.tif 000010
【０１９９】
ここで、φ２は初期位相である。なお、送信波Ｔ２（ｔ）の振幅および送信波Ｔ１（ｔ）の振幅はたとえば共にＡである。
【０２００】
電圧制御発振器１３は、生成した送信波Ｔ１（ｔ）および送信波Ｔ２（ｔ）を送信アンテナ１４へ交互に出力する。電圧制御発振器１３から交互に出力された送信波Ｔ１（ｔ）および送信波Ｔ２（ｔ）は、送信アンテナ１４から対象エリアＡ１へ送信される。
【０２０１】
受信部２は、送信アンテナ１４から送信波Ｔ１（ｔ）が送信されている期間、式（４）に示す反射波Ｒ１（ｔ）を受信する。また、受信部２は、送信アンテナ１４から送信波Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、式（２）〜（４）と同様に導出される、以下の式（９）に示す反射波Ｒ２（ｔ）を受信する。
【数９】
2015075387.tif 000011
【０２０２】
差分信号生成部１９は、送信アンテナ１４から送信波Ｔ１（ｔ）が送信されている期間、式（７）に示す差分信号Ｂ１（ｔ）を生成する。また、差分信号生成部１９は、送信アンテナ１４から送信波Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、式（２）〜（７）と同様に導出される、以下の式（１０）に示す差分信号Ｂ２（ｔ）を生成する。
【数１０】
2015075387.tif 000012
【０２０３】
ここで、Ｋ２ｉは部分差分信号の振幅である。−４π×ｆ２×Ｌｉ／ｃが遅延位相θ２ｉである。２×ｆ２×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ２ｄｉである。
【０２０４】
ＦＦＴ処理部２４は、たとえば、周波数切替部３４がローレベルおよびハイレベルの切替信号を出力する期間、Ａ／Ｄコンバータ２３から受けるデジタル信号に基づいて差分信号Ｂ１（ｔ）およびＢ２（ｔ）の周波数分布と位相分布とをそれぞれ作成する。
【０２０５】
より詳細には、ＦＦＴ処理部２４は、差分信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ）からドップラースペクトルＤＳ１，ドップラースペクトルＤＳ２をそれぞれ生成する。また、ＦＦＴ処理部２４は、たとえば、差分信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ）から位相スペクトルＰＳ１，ＰＳ２をそれぞれ生成する。位相スペクトルＰＳ１，ＰＳ２は、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ）にそれぞれ含まれる各周波数成分の位相を示す。
【０２０６】
ＦＦＴ処理部２４は、生成したドップラースペクトルＤＳ１，ＤＳ２および位相スペクトルＰＳ１，ＰＳ２を判別部３５へ出力する。
【０２０７】
［代表速度および距離を加えた判別処理］
図１６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判別部の構成を示す図である。
【０２０８】
図１６を参照して、判別部３５は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部２５と比べて、さらに、距離取得部３２と、移動速度取得部３３とを含む。
【０２０９】
移動速度取得部３３は、たとえば、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ）またはＲ２（ｔ）に基づいて、自己の電波センサ１０２に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った検知対象Ｔｇｔの移動速度すなわち代表速度ｖｄを取得する。
【０２１０】
具体的には、移動速度取得部３３は、たとえば、ピーク探索部５１からドップラースペクトルＤＳ１のピークの最大値に対応するインデックスｐｍを受けると、ＦＦＴ処理部２４から受けるドップラースペクトルＤＳ１を参照し、インデックスｐｍに対応するピークドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを算出する。周波数ｆ１ｄｍａｘは、たとえばｄｆ×ｐｍである。
【０２１１】
なお、移動速度取得部３３は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ２に基づいて、ドップラースペクトルＤＳ２のピークの最大値に対応するピークドップラー周波数ｆ２ｄｍａｘを算出してもよい。
【０２１２】
移動速度取得部３３は、たとえば、式（５）および（１０）に基づく以下の式（１１）を用いてピークドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘまたはｆ２ｄｍａｘから算出される速度ｖｄを、代表速度ｖｄとして算出する。移動速度取得部３３は、算出した代表速度ｖｄを判別処理部５３へ出力する。
【数１１】
2015075387.tif 000013
【０２１３】
距離取得部３２は、たとえば、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔと自己の電波センサ１０２との間の距離Ｌを取得する。
【０２１４】
具体的には、距離取得部３２は、たとえば、ピーク探索部５１からインデックスｐｍを受けると、ドップラースペクトルＤＳ１を参照し、インデックスｐｍに対応するピークドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを算出する。そして、距離取得部３２は、たとえば、ＦＦＴ処理部２４から受ける位相スペクトルＰＳ１を参照し、ピークドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘにおける位相θ１ｄｍａｘを取得する。
【０２１５】
同様に、距離取得部３２は、たとえば、ＦＦＴ処理部２４から受ける位相スペクトルＰＳ２を参照し、ピークドップラー周波数ｆ２ｄｍａｘにおける位相θ２ｄｍａｘを取得する。
【０２１６】
距離取得部３２は、たとえば、式（５）および（１０）に基づく以下の式（１２）を用いて、位相θ１ｄｍａｘ，θ２ｄｍａｘから距離Ｌを算出する。距離取得部３２は、算出した距離Ｌを判別処理部５３へ出力する。
【数１２】
2015075387.tif 000014
【０２１７】
判別処理部５３は、ドップラースペクトルＤＳ１またはＤＳ２、移動速度取得部３３から受ける代表速度ｖｄ、および距離取得部３２から受ける距離Ｌに基づいて、判別処理を行う。
【０２１８】
具体的には、判別処理部５３は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ１またはＤＳ２から算出される広がりＤＳＷに基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別すべき場合において、以下の処理を行う。
【０２１９】
すなわち、判別処理部５３は、たとえば、代表速度ｖｄが所定のしきい値Ｔｈｖ、具体的には３０キロメートル毎時より大きいとき、判別処理を保留する。
【０２２０】
より詳細には、代表速度ｖｄがしきい値Ｔｈｖより大きい場合、検知対象Ｔｇｔの種類は車両である可能性が高い。したがって、広がりＤＳＷに基づく判別が誤っている可能性が高い。
【０２２１】
また、判別処理部５３は、たとえば、距離Ｌが所定のしきい値Ｔｈｌより大きいとき、判別処理を保留する。
【０２２２】
より詳細には、たとえば、電波センサ１０２と対象エリアＡ１との距離が既知の３０〜４０メートルである場合において、距離取得部３２から受ける距離Ｌが１００メートルであるとき、正しく測定されていない可能性が高い。したがって、広がりＤＳＷに基づく判別が誤っている可能性が高い。
【０２２３】
上記のように、広がりＤＳＷに基づく判別が誤っている可能性が高い場合において、判別処理を保留することにより、判別処理部５３が誤った判別結果を信号制御装置１５１へ送信してしまうことを回避することができる。
【０２２４】
なお、電波センサ１０２は、判別部３５の代わりに、判別部３６または３７を備えていてもよい。判別部３６または３７は、判別部３５と同様に、本発明の第１の実施の形態に係る判別部２６または２７が行う判別処理に対して、代表速度ｖｄおよび検知対象Ｔｇｔまでの距離Ｌに関する情報を判別処理のための情報としてそれぞれ加える。
【０２２５】
また、判別部３５，３６，３７は、距離取得部３２から受ける距離Ｌに応じて、判別処理にそれぞれ用いるしきい値Ｔｈｂ，Ｔｈｒ，Ｔｈｇを変更してもよい。
【０２２６】
具体的には、たとえば、判別部３６は、距離取得部３２から受ける距離Ｌが３０メートル未満であるか否かに応じてしきい値Ｔｈｒを変更する。より詳細には、判別部３６は、たとえば、距離Ｌが３０メートル未満である場合にしきい値Ｔｈｒとして用いる値を距離Ｌが３０メートル以上である場合にしきい値Ｔｈｒとして用いる値より大きくする。
【０２２７】
これにより、たとえば、広がりＤＳＷの距離Ｌに対する変化があまりない一方、距離Ｌが小さいほどピークの最大値Ｐｍａｘが大きくなる場合においても、判別部３６は、Ｐｍａｘ／ＤＳＷに基づいて検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。
【０２２８】
［動作］
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが対象エリアにおける検知対象の種類を判別する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０２２９】
図１７を参照して、ステップＳ２０２〜Ｓ２２０の動作は、図１３に示すフローチャートにおけるステップＳ１０２〜Ｓ１２０の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。
【０２３０】
次に、電波センサ１０２は、算出した平均値Ａｖｅがしきい値Ｔｈｂ以上である場合（ステップＳ２１８でＮＯ）、代表速度ｖｄおよび検知対象Ｔｇｔまでの距離Ｌを算出する（ステップＳ２２２）。
【０２３１】
次に、電波センサ１０２は、算出した代表速度ｖｄがしきい値Ｔｈｖ以下であり、かつ算出した距離Ｌがしきい値Ｔｈｌ以下である場合（ステップＳ２２４でＮＯ）、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別し、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する（ステップＳ２２６）。
【０２３２】
一方、電波センサ１０２は、算出した代表速度ｖｄがしきい値Ｔｈｖより大きいか、または算出した距離Ｌがしきい値Ｔｈｌより大きい場合（ステップＳ２２４でＹＥＳ）、判別処理を保留する。
【０２３３】
次に、電波センサ１０２は、カウント値Ｃｔをインクリメントし、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルを開始する（ステップＳ２０４）。
【０２３４】
なお、電波センサ１０２は、上記ステップＳ２２２において、Ｃｔ回目のドップラースペクトルＤＳに基づいて代表速度ｖｄおよび距離Ｌを算出してもよいし、直近の１０サイクル分のドップラースペクトルＤＳに基づく代表速度ｖｄおよび距離Ｌの平均を算出してもよい。
【０２３５】
また、代表速度ｖｄについては、２周波ＣＷ方式を用いなくても算出することが可能である。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサ１０１により行われる判別処理に、ピークドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘおよび式（１１）を用いて算出した検知対象全体の検出対象速度に関する情報を判別処理のための情報として加えてもよい。
【０２３６】
また、電波センサ１０２は、上記ステップＳ２２４において、代表速度ｖｄおよび距離Ｌのいずれか一方に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別するか、判別処理を保留するかの判断を行ってもよい。
【０２３７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る電波センサと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２３８】
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、移動速度取得部３３は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ）またはＲ２（ｔ）に基づいて、自己の電波センサ１０２に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った検知対象Ｔｇｔの代表速度ｖｄを取得する。そして、判別部３５〜３７は、周波数分布情報および移動速度取得部３３によって取得された代表速度ｖｄに基づいて判別処理を行う。
【０２３９】
このように、代表速度ｖｄを判別処理のための情報として加える構成により、判別部３５〜３７が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【０２４０】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、距離取得部３２は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔと自己の電波センサ１０２との間の距離Ｌを取得する。そして、判別部３５〜３７は、周波数分布情報および距離取得部３２によって取得された距離Ｌに基づいて判別処理を行う。
【０２４１】
このように、電波センサ１０２から検知対象Ｔｇｔまでの距離Ｌを判別処理のための情報として加える構成により、判別部３５〜３７が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【０２４２】
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。
【０２４３】
＜第３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、反射波から直接周波数分布情報を作成する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。
【０２４４】
［電波センサの構成］
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【０２４５】
図１８を参照して、電波センサ１０３は、第１の実施の形態に係る電波センサ１０１と比べて、送信部１、差分信号生成部１９、Ａ／Ｄコンバータ２３およびＦＦＴ処理部２４の代わりに、送信部３、Ａ／Ｄコンバータ４３およびＦＦＴ処理部（分析部）４４を備える。送信部３は、第１の実施の形態に係る送信部１と比べて、方向性結合器１６を含まない。
【０２４６】
ミリ波生成部１１、送信アンテナ１４、パワーアンプ１５、受信部２および判別部２５は、図２に示すミリ波生成部１１、送信アンテナ１４、パワーアンプ１５、受信部２および判別部２５とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０２４７】
Ａ／Ｄコンバータ４３は、たとえばミリ波帯の周波数成分を有する信号を処理することが可能であり、所定のサンプリング周波数を用いて反射波Ｒ１（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４３は、ローノイズアンプ１８から受ける反射波Ｒ１（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ＦＦＴ処理部４４へ出力する。
【０２４８】
ＦＦＴ処理部４４は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ４３から受けるデジタル信号に基づいて反射波Ｒ１（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。具体的には、ＦＦＴ処理部４４は、たとえば、Ａ／Ｄコンバータ４３から受けるデジタル信号を高速フーリエ変換し、観測時間Ｔｏｂｓにおける反射波Ｒ１（ｔ）のミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１を周波数分布情報として作成する。ＦＦＴ処理部４４は、作成したミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１を判別部２５へ出力する。
【０２４９】
なお、ＦＦＴ処理部４４が作成するミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１は、本発明の第１の実施の形態に係るＦＦＴ処理部２４が作成するドップラースペクトルＤＳ１と比べて、周波数ｆ１より高周波領域に電波センサ１０３に近づく検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の振幅が位置し、また、周波数ｆ１より低周波領域に電波センサ１０３から遠ざかる検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の振幅が位置する。
【０２５０】
したがって、電波センサ１０３は、ミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１において、たとえば、周波数ｆ１に対して高周波領域および低周波領域における対象信号に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０２５１】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る電波センサと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２５２】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る電波センサでは、送信部３は、対象エリアＡ１へ送信波Ｔ１（ｔ）を送信する。受信部２は、対象エリアＡ１からの反射波Ｒ１（ｔ）を受信する。ＦＦＴ処理部４４は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ）の周波数分布に関する情報であるミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１を作成する。そして、判別部２５〜２７は、ＦＦＴ処理部４４によって作成されたミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。
【０２５３】
このように、検知対象Ｔｇｔにおける各表面部分Ｐｉの検出対象速度ｖｄｉ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、周波数分布情報は検知対象Ｔｇｔの種類に応じて異なることから、検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。
【０２５４】
また、画像処理を行うことなく検知対象Ｔｇｔの種類を判別することができるので、電波センサ１０３を低コストかつ簡易な構成にすることができる。
【０２５５】
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。
【０２５６】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る電波センサと比べて、検知対象全体の検出対象速度および検知対象までの距離に関する情報を判別処理のための情報として加える電波センサに関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る電波センサと同様である。
【０２５７】
［電波センサの構成］
図１９は、本発明の第４の実施の形態に係る電波センサの構成を示す図である。
【０２５８】
図１９を参照して、電波センサ１０４は、第３の実施の形態に係る電波センサ１０３と比べて、判別部２５，２６，２７の代わりに、判別部３５，３６，３７をそれぞれ備え、さらに、周波数切替部３４を備える。
【０２５９】
Ａ／Ｄコンバータ４３は、図１８に示すＡ／Ｄコンバータ４３と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。周波数切替部３４、ミリ波生成部１１、送信アンテナ１４、パワーアンプ１５、受信部２および判別部３５〜３７は、図１４に示す周波数切替部３４、ミリ波生成部１１、送信アンテナ１４、パワーアンプ１５、受信部２および判別部３５〜３７とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０２６０】
ＦＦＴ処理部４４は、たとえば、周波数切替部３４がローレベルおよびハイレベルの信号を出力する期間、Ａ／Ｄコンバータ４３から受けるデジタル信号に基づいて反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）の周波数分布と位相分布とをそれぞれ作成する。
【０２６１】
より詳細には、ＦＦＴ処理部４４は、反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）からミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１，ＭＷＦＳ２をそれぞれ生成する。また、ＦＦＴ処理部４４は、たとえば、反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）からミリ波位相スペクトルＭＷＰＳ１，ＭＷＰＳ２をそれぞれ生成する。ＦＦＴ処理部４４は、生成したミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１，ＭＷＦＳ２およびミリ波位相スペクトルＭＷＰＳ１，ＭＷＰＳ２を判別部３５へ出力する。
【０２６２】
なお、ＦＦＴ処理部４４が作成するミリ波位相スペクトルＭＷＰＳ１，ＭＷＰＳ２は、ミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１，ＭＷＦＳ２と同様に、周波数ｆ１，ｆ２の各々より高周波領域に電波センサ１０４に近づく検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ），Ｒ２ｄ（ｔ）の位相が位置し、また、周波数ｆ１，ｆ２の各々より低周波領域に電波センサ１０４から遠ざかる検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ），Ｒ２ｄ（ｔ）の位相が位置する。
【０２６３】
また、電波センサ１０４は、ミリ波周波数スペクトルＭＷＦＳ１およびＭＷＦＳ２における対象信号のドップラー周波数を算出する場合、たとえば当該対象信号の周波数と周波数ｆ１およびｆ２との差の周波数をドップラー周波数としてそれぞれ算出する。そして、電波センサ１０４は、算出したドップラー周波数および式（１１）から代表速度ｖｄを算出する。
【０２６４】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る電波センサと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２６５】
以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る電波センサでは、移動速度取得部３３は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ）またはＲ２（ｔ）に基づいて、自己の電波センサ１０４に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った検知対象Ｔｇｔの代表速度ｖｄを取得する。そして、判別部３５〜３７は、周波数分布情報および移動速度取得部３３によって取得された代表速度ｖｄに基づいて判別処理を行う。
【０２６６】
このように、代表速度ｖｄを判別処理のための情報として加える構成により、判別部３５〜３７が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【０２６７】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電波センサでは、距離取得部３２は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ），Ｒ２（ｔ）に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔと自己の電波センサ１０４との間の距離Ｌを取得する。そして、判別部３５〜３７は、周波数分布情報および距離取得部３２によって取得された距離Ｌに基づいて判別処理を行う。
【０２６８】
このように、電波センサ１０４から検知対象Ｔｇｔまでの距離Ｌを判別処理のための情報として加える構成により、判別部３５〜３７が誤った判別をしてしまう可能性を低下させることができる。
【０２６９】
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。
【０２７０】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０２７１】
［付記１］
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差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記差分信号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検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、
前記差分信号生成部は、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である低周波差分信号を生成し、
前記分析部は、前記低周波差分信号の周波数スペクトルを前記周波数分布情報として作成し、
前記判別部は、前記周波数スペクトルにおける周波数成分の大きさが連続して所定値より大きくなる区間の長さに基づく前記判別処理、前記区間の長さと前記区間における各周波数成分の大きさの最大値との比に基づく前記判別処理、および前記周波数スペクトルにおける周波数成分の傾きの絶対値に基づく前記判別処理の少なくともいずれか１つを行い、
前記判別部は、前記判別処理として、前記対象エリアにおける人間および車両を判別し、
前記電波センサは、道路上または道路付近に設置され、
前記送信部におけるアンテナの指向性の方向は、前記対象エリアにおける検知対象の進行方向と交差し、前記アンテナは、好ましくは、前記指向性の方向に対する前記検知対象が進行する方向の角度の絶対値が４５度以上かつ１３５度以下になるように設置され、より好ましくは、前記角度の絶対値が略直角になるように設置される、電波センサ。
【符号の説明】
【０２７２】
１，３  送信部
２  受信部
１１  ミリ波生成部
１２  電圧発生部
１３  電圧制御発振器
１４  送信アンテナ
１５  パワーアンプ
１６  方向性結合器
１７  受信アンテナ
１８  ローノイズアンプ
１９  差分信号生成部
２０  ミキサ
２１  ＩＦアンプ
２２  ローパスフィルタ
２３，４３  Ａ／Ｄコンバータ
２４，４４  ＦＦＴ処理部（分析部）
２５，２６，２７  判別部
３２  距離取得部
３３  移動速度取得部
３４  周波数切替部
３５，３６，３７  判別部
５１  ピーク探索部
５２  スペクトル広がり算出部
５３，５５，５８  判別処理部
５４  除算部
５６  広がり範囲算出部
５７  傾き算出部
１０１，１０２，１０３，１０４  電波センサ
１５１  信号制御装置
１６１  歩行者用信号灯器
２０１  信号制御システム
【図１】
2015075387.tif 000015
【図２】
2015075387.tif 000016
【図３】
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【図４】
2015075387.tif 000018
【図５】
2015075387.tif 000019
【図６】
2015075387.tif 000020
【図７】
2015075387.tif 000021
【図８】
2015075387.tif 000022
【図９】
2015075387.tif 000023
【図１０】
2015075387.tif 000024
【図１１】
2015075387.tif 000025
【図１２】
2015075387.tif 000026
【図１３】
2015075387.tif 000027
【図１４】
2015075387.tif 000028
【図１５】
2015075387.tif 000029
【図１６】
2015075387.tif 000030
【図１７】
2015075387.tif 000031
【図１８】
2015075387.tif 000032
【図１９】
2015075387.tif 000033