(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、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の移動速度を取得する速度取得部と、前記速度取得部によって取得された前記移動速度の時間的変動に基づいて、前記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
2015075388.tif 000002
【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、
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の移動速度を取得する速度取得部と、
前記速度取得部によって取得された前記移動速度の時間的変動に基づいて、前記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】
前記判別部は、前記時間的変動を近似した直線または曲線に対する前記移動速度のばらつきに基づいて前記判別処理を行う、請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記判別部は、前記時間的変動を所定次数以下の多項式で近似する、請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記判別部は、前記時間的変動の周波数に基づいて前記判別処理を行う、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】
前記判別部は、前記時間的変動を示す信号の周波数成分のうち、所定周波数以上の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に基づいて前記判別処理を行う、請求項４に記載の電波センサ。
【請求項６】
前記速度取得部は、前記対象エリアにおける検知対象の自己の電波センサに対する相対速度の成分のうち、自己の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を前記移動速度として取得する、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、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７のいずれか１項に記載の電波センサ。
【請求項９】
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、
受信した電波に基づいて、前記対象エリアにおける検知対象の移動速度を取得するステップと、
取得した前記移動速度の時間的変動に基づいて、前記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１０月２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、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の移動速度を取得する速度取得部と、上記速度取得部によって取得された上記移動速度の時間的変動に基づいて、上記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】
（９）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、受信した電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の移動速度を取得するステップと、取得した上記移動速度の時間的変動に基づいて、上記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。
【０００９】
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】
【００１０】
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】
【００１１】
【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速度取得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電波センサにおける差分信号処理部が作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差分信号処理部が作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検出対象速度の時間的変動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歩行者の検出対象速度の時間的変動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バッファが蓄積する歩行者の速度配列の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るばらつき算出部が算出する速度差の時間変化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検出対象速度の時間的変動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判別部が処理する自動車の検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施の形態に係るバッファが蓄積する自動車の速度配列の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施の形態に係るばらつき算出部が算出する速度差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１７】図１７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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す速度信号を高速フーリエ変換した周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図１９】図１９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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す速度信号を高速フーリエ変換した周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図２１】図２１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２２】図２２は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が移動速度のばらつきに基づいて判別処理を行う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１の実施の形態に係る判別部が移動速度の時間的変動の周波数に基づいて判別処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図２４】図２４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２５】図２５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速度取得部の構成を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明の第２の実施の形態に係る三角波生成部が生成する三角波の時間変化、電波センサが送受信する電波の周波数の時間変化、およびピーク探索部が出力する周波数の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１３】
（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、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の移動速度を取得する速度取得部と、上記速度取得部によって取得された上記移動速度の時間的変動に基づいて、上記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。
【００１４】
このような構成により、検知対象の種類に応じた上記時間的変動の差異に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。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。
【００１５】
（２）好ましくは、上記判別部は、上記時間的変動を近似した直線または曲線に対する上記移動速度のばらつきに基づいて上記判別処理を行う。
【００１６】
このように、移動速度のばらつきの検知対象の種類に応じた差異を用いる構成により、正確な判別処理を行うことができる。
【００１７】
（３）より好ましくは、上記判別部は、上記時間的変動を所定次数以下の多項式で近似する。
【００１８】
このような構成により、上記多項式に基づく直線または曲線の上記時間的変動に対するトレースを適度に不正確にすることができるので、移動速度のばらつきの検知対象の種類に応じた差異がなくなってしまう状況を回避することができる。これにより、正確な判別処理を行うことができる。
【００１９】
（４）好ましくは、上記判別部は、上記時間的変動の周波数に基づいて上記判別処理を行う。
【００２０】
このように、上記時間的変動の周波数の検知対象の種類に応じた差異を用いる構成により、正確な判別処理を行うことができる。
【００２１】
（５）より好ましくは、上記判別部は、上記時間的変動を示す信号の周波数成分のうち、所定周波数以上の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分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、周波数ゼロに近い周波数成分が他の周波数成分より上記信号に多く含まれている場合においても、上記信号の周波数成分の検知対象の種類に応じた差異を適切に抽出することができる。これにより、抽出した差異に基づいて正確な判別処理を行うことができる。
【００２３】
（６）好ましくは、上記速度取得部は、上記対象エリアにおける検知対象の自己の電波センサに対する相対速度の成分のうち、自己の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を上記移動速度として取得する。
【００２４】
このように、自己の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を特に用いる構成により、対象エリアにおける検知対象の移動速度の情報を簡易な構成で取得することができる。
【００２５】
（７）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、移動速度について、数Ｈｚの周期で大きな変動を示す人間と、数Ｈｚの周期で大きな変動を示さない車両とを、移動速度の時間的変動に基づいて精度よく判別することができる。
【００２７】
（８）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。
【００２８】
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、両検知対象の電波センサに対する相対速度の各々の成分のうち、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が近くなる場合であっても、検知対象の種類に応じた移動速度の時間的変動の差異に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。
【００２９】
（９）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、受信した電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の移動速度を取得するステップと、取得した上記移動速度の時間的変動に基づいて、上記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。
【００３０】
このような構成により、検知対象の種類に応じた上記時間的変動の差異に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
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、速度取得部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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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ドップラー反射波が含まれる。
【００５８】
ここで、受信アンテナ１７に対する検知対象Ｔｇｔの速度を相対速度ｖｔと定義する。また、相対速度ｖｔの成分のうち、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成分を検出対象速度ｖｄと定義する。言い換えると、検出対象速度ｖｄは、検知対象Ｔｇｔから受信アンテナ１７への方向の単位ベクトルｎｄと相対速度ｖｔとの内積に相当する。
【００５９】
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、相対速度ｖｔは、検知対象Ｔｇｔの地面に対する相対速度でもある。
【００６０】
受信アンテナ１７が受信する検知対象Ｔｇｔにおける表面からのドップラー反射波の周波数ｆ１ｒは、送信波の周波数ｆ１に対して、検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄに応じてシフトする。また、ドップラー反射波の振幅は、検知対象Ｔｇｔの反射断面積σに応じた振幅となる。
【００６１】
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、ドップラー反射波Ｒ１ｄ（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１０月２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】
2015075388.tif 000003
【数２】
2015075388.tif 000004
【００６２】
ここで、φ１は初期位相である。Ａは送信波の振幅である。Ｌは受信アンテナ１７および検知対象Ｔｇｔ間の距離である。ｃは光速である。ａ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Ｌならびに反射断面積σ等により定まる値である。
【００６３】
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。
【００６４】
ドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の周波数ｆ１ｒ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×ｖｄ／ｃ）を加えた周波数となる。具体的には、検知対象Ｔｇｔが受信アンテナ１７へ近づく方向へ移動するとき、ｖｄが正となるので周波数ｆ１ｒは周波数ｆ１より高くなり、また、検知対象Ｔｇｔが受信アンテナ１７から遠ざかる方向へ移動するとき、ｖｄが負となるので周波数ｆ１ｒは周波数ｆ１より低くなる。
【００６５】
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（３）により表される。
【数３】
2015075388.tif 000005
【００６６】
ここで、検知対象Ｔｇｔ以外のもの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。
【００６７】
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。
【００６８】
差分信号生成部１９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。
【００６９】
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。
【００７０】
ミキサ２０において、送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１（ｔ）とから生成される差分信号Ｂ１（ｔ）は、以下の式（４）により表される。
【数４】
2015075388.tif 000006
【００７１】
ここで、Ｂ１ｄ（ｔ）は、送信波Ｔ１（ｔ）とドップラー反射波Ｒ１ｄ（ｔ）とから生成される差分信号である。Ｋは差分信号Ｂ１ｄ（ｔ）の振幅である。−４π×ｆ１×Ｌ／ｃが遅延位相θ１である。２×ｆ１×ｖｄ／ｃがドップラー周波数ｆ１ｄである。また、ＤＣ１は、送信波Ｔ１（ｔ）と非ドップラー反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）とから生成される差分信号であり、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、直流成分となる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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速度取得部２４へ出力する。
【００７５】
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速度取得部の構成を示す図である。
【００７６】
図４を参照して、速度取得部２４は、差分信号処理部５１と、ピーク探索部５２と、速度算出部５３とを含む。
【００７７】
速度取得部２４は、Ａ／Ｄコンバータ２３から受けるデジタル信号に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得する。
【００７８】
より詳細には、速度取得部２４における差分信号処理部５１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）の周波数分布を示す周波数スペクトルを作成する。具体的には、差分信号処理部５１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。
【００７９】
差分信号処理部５１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。差分信号処理部５１は、作成したドップラースペクトルＤＳ１をピーク探索部５２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。
【００８０】
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差分信号処理部が作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差分信号処理部が作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。
【００８１】
図５および図６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および自動車Ｔｇｔ１が移動している場合のドップラースペクトルＤＳ１ｍおよびＤＳ１ｃがそれぞれ示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄを示し、縦軸は、振幅を示す。
【００８２】
ピーク探索部５２は、たとえば差分信号処理部５１から図５に示すドップラースペクトルＤＳ１ｍを受けると、最も大きな振幅Ｐｍａｘｍを有するピークに対応するドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを特定し、特定したドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを速度算出部５３へ出力する。
【００８３】
同様に、ピーク探索部５２は、たとえば差分信号処理部５１から図６に示すドップラースペクトルＤＳ１ｃを受けると、最も大きな振幅Ｐｍａｘｃを有するピークに対応するドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを特定し、特定したドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを速度算出部５３へ出力する。
【００８４】
速度算出部５３は、ピーク探索部５２から受けるドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘに基づいて、検知対象Ｔｇｔの移動速度すなわち検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄを算出する。具体的には、速度算出部５３は、式（４）に基づく以下に示す式（５）を用いて、ドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘから検出対象速度ｖｄを算出する。そして、速度算出部５３は、算出した検出対象速度ｖｄを判別部２５へ出力する。
【数５】
2015075388.tif 000007
【００８５】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る速度取得部２４は、ドップラースペクトルにおいて、最も大きなピークに対応するドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘに基づいて検知対象Ｔｇｔの移動速度を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。速度取得部２４は、たとえば、図５または図６において、縦軸と平行な線を引いた場合にドップラースペクトルの積分結果を２分する線と横軸との交点に対応するドップラー周波数、およびドップラースペクトルのバンド幅を２分する線と横軸との交点に対応するドップラー周波数等に基づいて検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得する構成であってもよい。
【００８６】
［移動速度のばらつきに基づく判別処理］
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構成を示す図である。
【００８７】
図７を参照して、判別部２５は、バッファ６１と、近似式作成部６２と、ばらつき算出部６３と、判別処理部６４とを含む。
【００８８】
判別部２５は、速度取得部２４によって取得された検出対象速度ｖｄの時間的変動に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。より詳細には、判別部２５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。
【００８９】
具体的には、判別部２５は、たとえば、上記時間的変動を近似した直線または曲線に対する検出対象速度ｖｄのばらつきに基づいて判別処理を行う。
【００９０】
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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。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歩行者の検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。図８および図９を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【００９１】
図８では、対象エリアＡ１において速度を維持しながら移動する歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度ｖｄの時間的変動が速度信号Ｓｃｍにより示される。また、図９では、対象エリアＡ１において速度を変化させながら移動する歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度ｖｄの時間的変動が速度信号Ｓｖｍにより示される。図８および図９に示すように、速度信号Ｓｃｍ，Ｓｖｍは、数Ｈｚの周期で変動する。この数Ｈｚの周期の変動は、歩行者Ｔｇｔ２の速度信号の特徴である。
【００９２】
以下、判別部２５が図８に示す速度信号Ｓｃｍ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が、判別部２５は図９に示す速度信号Ｓｖｍに基づいて同様の判別処理を行うことも可能である。
【００９３】
すなわち、判別部２５は、速度取得部２４から検出対象速度ｖｄをたとえば１００ミリ秒ごとに受ける。判別部２５におけるバッファ６１は、たとえば直近の１秒の間に受ける検出対象速度ｖｄすなわち直近の１０個の検出対象速度ｖｄを蓄積する。
【００９４】
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係るバッファが蓄積する歩行者の速度配列の一例を示す図である。図１０を参照して、横軸は、サンプル番号を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【００９５】
バッファ６１が蓄積する速度配列Ａｃｍ［ｎ］には、たとえば図８に示す速度信号Ｓｃｍについて最新の１０個分の検出対象速度ｖｄがインデックスｎの昇順に新しくなるように格納される。ここで、ｎはたとえばサンプル番号を示すゼロから９までの整数である。速度配列Ａｃｍ［ｎ］は、たとえば速度取得部２４から新たな検出対象速度ｖｄを受けるたびに更新される。
【００９６】
近似式作成部６２は、バッファ６１が蓄積する速度配列Ａｃｍ［ｎ］すなわち速度信号Ｓｃｍを近似する所定次数以下の多項式を作成する。具体的には、近似式作成部６２は、たとえば、速度配列Ａｃｍ［ｎ］が更新されるたびに、更新された速度配列Ａｃｍ［ｎ］を近似する以下の式（６）に示す２次の多項式Ｐｍ（ｎ）を作成する。
【数６】
2015075388.tif 000008
【００９７】
ここで、Ｖ，Ｗ，Ｘは、最小二乗近似法を用いて決定される係数である。より詳細には、Ｖ，Ｗ，Ｘは、Ｐｍ（ｎ）とＡｃｍ［ｎ］との差の二乗を、ゼロから９までのインデックスｎについてとった和が最小になるように決定される係数である。近似式作成部６２は、作成した多項式Ｐｍ（ｎ）をばらつき算出部６３へ出力する。
【００９８】
ばらつき算出部６３は、近似式作成部６２から多項式Ｐｍ（ｎ）を受けると、受けた多項式Ｐｍ（ｎ）とバッファ６１が蓄積する速度配列Ａｃｍ［ｎ］とに基づいて、速度信号Ｓｃｍを近似する曲線に対する検出対象速度ｖｄのばらつきを特徴量として算出する。
【００９９】
具体的には、ばらつき算出部６３は、たとえば、多項式Ｐｍ（ｎ）と速度配列Ａｃｍ［ｎ］との差の絶対値をインデックスｎごとに算出し、算出した絶対値の平均を速度差Ｄｍとして判別処理部６４へ出力する。
【０１００】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るばらつき算出部が算出する速度差の時間変化の一例を示す図である。図１１を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、速度差を示す。図１１には、ばらつき算出部６３が、図８に示す速度信号Ｓｃｍに基づいて算出した直近の１０個の速度差Ｄｍが示される。
【０１０１】
判別処理部６４は、たとえば、１００ミリ秒ごとにばらつき算出部６３から速度差Ｄｍを受けると、受けた速度差Ｄｍおよび所定のしきい値Ｔｈｖ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。
【０１０２】
具体的には、判別処理部６４は、たとえば、速度差Ｄｍがしきい値Ｔｈｖ具体的には０．２０キロメートル毎時以上である場合、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６４は、たとえば、速度差Ｄｍがしきい値Ｔｈｖ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。
【０１０３】
図１１に示すように、速度差Ｄｍは、たとえば０．２６キロメートル毎時から０．３３キロメートル毎時までの範囲に含まれる。したがって、速度差Ｄｍがしきい値Ｔｈｖ以上であるので、判別処理部６４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６４は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１０４】
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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。図１３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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。図１２および図１３を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【０１０５】
図１２では、対象エリアＡ１において速度を維持しながら移動する自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度ｖｄの時間的変動が速度信号Ｓｃｃにより示される。また、図１３では、対象エリアＡ１において速度を変化させながら移動する自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度ｖｄの時間的変動が速度信号Ｓｖｃにより示される。
【０１０６】
図１２および図１３では、図８および図９に示す歩行者Ｔｇｔ２の場合と異なり、速度信号Ｓｃｃ，Ｓｖｃは、歩行者Ｔｇｔ２の移動速度の時間的変動において特徴的な数Ｈｚの周期的な変動を示さない。通常の自動車Ｔｇｔ１の運転操作では、速度信号Ｓｃｃ，Ｓｖｃにおいて、数Ｈｚの周期的な変動を発現させることは困難であると考えられる。
【０１０７】
以下、判別部２５が図１２に示す速度信号Ｓｃｃに基づいて判別処理を行う場合について、簡単に説明するが、判別部２５は図１３に示す速度信号Ｓｖｃに基づいて同様の判別処理を行うことも可能である。
【０１０８】
すなわち、バッファ６１は、たとえば直近の１秒の間に受ける検出対象速度ｖｄすなわち直近の１０個の検出対象速度ｖｄを蓄積する。
【０１０９】
図１４は、本発明の第１の実施の形態に係るバッファが蓄積する自動車の速度配列の一例を示す図である。図１４を参照して、横軸は、サンプル番号を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【０１１０】
バッファ６１が蓄積する速度配列Ａｃｃ［ｎ］には、たとえば図１２に示す速度信号Ｓｃｃについて最新の１０個分の検出対象速度ｖｄがインデックスｎの昇順に新しくなるように格納される。速度配列Ａｃｃ［ｎ］は、たとえば速度取得部２４から新たな検出対象速度ｖｄを受けるたびに更新される。
【０１１１】
近似式作成部６２は、たとえば、速度配列Ａｃｃ［ｎ］が更新されるたびに、最小二乗近似法を用いて、更新された速度配列Ａｃｃ［ｎ］を近似する式（６）と同様の２次の多項式Ｐｃ（ｎ）を作成する。そして、近似式作成部６２は、作成した多項式Ｐｃ（ｎ）をばらつき算出部６３へ出力する。
【０１１２】
ばらつき算出部６３は、近似式作成部６２から多項式Ｐｃ（ｎ）を受けると、多項式Ｐｃ（ｎ）と速度配列Ａｃｃ［ｎ］との差の絶対値をインデックスｎごとに算出し、算出した絶対値の平均を速度差Ｄｃとして判別処理部６４へ出力する。
【０１１３】
図１５は、本発明の第１の実施の形態に係るばらつき算出部が算出する速度差の時間変化の一例を示す図である。図１５を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、速度差を示す。図１５には、ばらつき算出部６３が、図１２に示す速度信号Ｓｃｃに基づいて算出した直近の１０個の速度差Ｄｃが示される。
【０１１４】
判別処理部６４は、たとえば、１００ミリ秒ごとにばらつき算出部６３から速度差Ｄｃを受けると、受けた速度差Ｄｃおよびしきい値Ｔｈｖ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。
【０１１５】
具体的には、図１５に示すように、速度差Ｄｃは、たとえば０．０７キロメートル毎時から０．１３キロメートル毎時までの範囲に含まれる。したがって、速度差Ｄｃがしきい値Ｔｈｖより小さくなるので、判別処理部６４は、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１１６】
なお、本発明の第１の実施の形態の係る判別部２５では、式（６）に示す２次の多項式で表される曲線で移動速度の時間的変動を近似する構成であるとしたが、これに限定するものではなく、移動速度の時間的変動を近似した線を表す多項式の次数が制限される構成であればよい。たとえば、判別部２５は、以下の式（７）に示す１次の多項式Ｐ（ｎ）で表される直線で移動速度の時間的変動を近似する構成であってもよいし、３次以上の多項式で表される曲線で移動速度の時間的変動を近似する構成であってもよい。
【数７】
2015075388.tif 000009
【０１１７】
また、移動速度の時間的変動を近似する多項式の次数が高くなるほど、当該多項式が移動速度の時間的変動をより正確にトレースしてしまう。したがって、判別部２５では、式（７）に示す１次の多項式で表される直線、または式（６）に示す２次の多項式で表される曲線を用いて移動速度の時間的変動を近似する構成が好ましい。
【０１１８】
また、本発明の第１の実施の形態の係る判別部２５では、移動速度の時間的変動を近似した多項式と移動速度との差の絶対値の平均を移動速度のばらつきとして用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。判別部２５は、たとえば、上記多項式と移動速度との差についての分散、三乗和および四乗和等を移動速度のばらつきとして用いる構成であってもよいし、移動速度の時間的変動を近似する多項式を最小二乗近似法を用いて作成する際の残差を移動速度のばらつきとして用いる構成であってもよい。
【０１１９】
また、本発明の第１の実施の形態の係る判別部２５では、直近の１秒の間に速度取得部２４から受ける移動速度に基づいて判別処理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。たとえば、判別部２５は、少なくとも直近の数百ミリ秒の間に速度取得部２４から受ける移動速度に基づいて判別処理を行うことが可能である。したがって、判別部２５は、たとえば、直近の１秒より長い間または短い間、好ましくは数百ミリ秒から数秒の間に速度取得部２４から受ける移動速度に基づいて判別処理を行う構成であってもよい。
【０１２０】
［移動速度の時間的変動の周波数に基づく判別処理］
図１６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。
【０１２１】
図１６を参照して、判別部２５の変形例である判別部２６は、バッファ６１と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部６５と、ピーク周波数抽出部６６と、判別処理部６７とを含む。
【０１２２】
判別部２６は、速度取得部２４によって取得された検出対象速度ｖｄの時間的変動の周波数に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。より詳細には、判別部２６は、検出対象速度ｖｄの時間的変動を示す信号の周波数成分のうち、所定周波数以上の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に基づいて判別処理を行う。
【０１２３】
図１７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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。図１７を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【０１２４】
以下、判別部２６が、図１７に示す検出対象速度ｖｄの時間的変動を示す速度信号Ｓｓｍの周波数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。
【０１２５】
すなわち、判別部２６は、速度取得部２４から検出対象速度ｖｄをたとえば１００ミリ秒ごとに受ける。判別部２６におけるバッファ６１には、速度信号Ｓｓｍを構成するデータとして、検出対象速度ｖｄが所定のサンプリング期間蓄積される。
【０１２６】
具体的には、バッファ６１には、速度信号Ｓｓｍを構成するデータとして、検出対象速度ｖｄがたとえば３２００ミリ秒のサンプリング期間蓄積される。すなわち、バッファ６１には、サンプリング間隔が１００ミリ秒の３２個の検出対象速度ｖｄが蓄積される。
【０１２７】
図１８は、図１７に示す速度信号を高速フーリエ変換した周波数スペクトルの一例を示す図である。図１８を参照して、横軸は、周波数を示し、縦軸は、振幅を示す。
【０１２８】
ＦＦＴ処理部６５は、バッファ６１において検出対象速度ｖｄの蓄積が完了すると、速度信号Ｓｓｍの周波数成分のうち、所定周波数Ｆｔｈ以上の周波数成分を抽出する。
【０１２９】
具体的には、ＦＦＴ処理部６５は、速度信号Ｓｓｍを高速フーリエ変換することにより図１８に示す周波数スペクトルＦＳｍを作成する。ＦＦＴ処理部６５は、たとえば、周波数スペクトルＦＳｍにおいて、周波数ゼロに近い振幅、具体的には周波数Ｆｔｈである０．５Ｈｚ未満の振幅を無視することにより、速度信号Ｓｓｍの周波数成分のうち０．５Ｈｚ以上の周波数成分を抽出する。
【０１３０】
また、ＦＦＴ処理部６５は、サンプリング間隔が１００ミリ秒すなわちサンプリング周期が１０Ｈｚであるので、周波数スペクトルＦＳｍにおいて周波数５Ｈｚより大きい振幅を無視する。ＦＦＴ処理部６５は、作成した周波数スペクトルＦＳｍをピーク周波数抽出部６６へ出力する。
【０１３１】
ピーク周波数抽出部６６は、ＦＦＴ処理部６５から受ける周波数スペクトルにおいて、最も大きな振幅を有するピークに対応する周波数を特徴量として抽出する。具体的には、ピーク周波数抽出部６６は、ＦＦＴ処理部６５から受ける周波数スペクトルＦＳｍにおいて、最も大きな振幅を有するピークに対応する周波数として、たとえば２．８Ｈｚのピーク周波数を抽出する。そして、ピーク周波数抽出部６６は、抽出したピーク周波数を判別処理部６７へ出力する。
【０１３２】
判別処理部６７は、ピーク周波数抽出部６６から受けるピーク周波数および所定のしきい値Ｔｈｐ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。
【０１３３】
具体的には、判別処理部６７は、たとえば、ピーク周波数がしきい値Ｔｈｐ以上具体的には１．５Ｈｚ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６７は、たとえば、ピーク周波数がしきい値Ｔｈｐ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。
【０１３４】
上述したように、判別処理部６７は、ピーク周波数抽出部６６から２．８Ｈｚのピーク周波数を受けるので、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。判別処理部６７は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１３５】
図１９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検出対象速度の時間的変動の一例を示す図である。図１９を参照して、横軸は、時間を示し、縦軸は、検出対象速度ｖｄを示す。
【０１３６】
以下、判別部２６が図１９に示す検出対象速度ｖｄの時間的変動を示す速度信号Ｓｓｃの周波数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。
【０１３７】
すなわち、判別部２６は、速度取得部２４から検出対象速度ｖｄをたとえば１００ミリ秒ごとに受ける。判別部２６におけるバッファ６１には、速度信号Ｓｓｃを構成するデータとして、検出対象速度ｖｄがたとえば３２００ミリ秒のサンプリング期間蓄積される。
【０１３８】
図２０は、図１９に示す速度信号を高速フーリエ変換した周波数スペクトルの一例を示す図である。図２０を参照して、横軸は、周波数を示し、縦軸は、振幅を示す。
【０１３９】
ＦＦＴ処理部６５は、速度信号Ｓｓｃを高速フーリエ変換することにより図２０に示す周波数スペクトルＦＳｃを作成する。ＦＦＴ処理部６５は、たとえば、周波数スペクトルＦＳｃにおいて、周波数Ｆｔｈである０．５Ｈｚ未満の振幅を無視することにより、速度信号Ｓｓｃの周波数成分のうち、０．５Ｈｚ以上の周波数成分を抽出する。
【０１４０】
また、ＦＦＴ処理部６５は、サンプリング周期が１０Ｈｚであるので、周波数スペクトルＦＳｃにおいて周波数５Ｈｚより大きい振幅を無視する。ＦＦＴ処理部６５は、作成した周波数スペクトルＦＳｃをピーク周波数抽出部６６へ出力する。
【０１４１】
ピーク周波数抽出部６６は、ＦＦＴ処理部６５から受ける周波数スペクトルＦＳｃにおいて、最も大きな振幅を有するピークに対応する周波数として、たとえば０．６Ｈｚのピーク周波数を抽出する。そして、ピーク周波数抽出部６６は、抽出したピーク周波数を判別処理部６７へ出力する。
【０１４２】
判別処理部６７は、ピーク周波数抽出部６６から０．６Ｈｚのピーク周波数を受けると、ピーク周波数がしきい値Ｔｈｐより小さいので、検知対象Ｔｇｔの種類が車両であると判別する。
【０１４３】
たとえば、高速フーリエ変換の対象となる速度信号が自動車Ｔｇｔ１に基づく速度信号および歩行者Ｔｇｔ２に基づく速度信号のいずれであるかにかかわらず、高速フーリエ変換後の周波数スペクトルでは、周波数ゼロに近い振幅、具体的には周波数Ｆｔｈ未満の振幅が周波数Ｆｔｈ以上の振幅と比べて大きくなる場合が多い。この場合、ピーク周波数抽出部６６は、周波数Ｆｔｈ未満の周波数をピーク周波数として誤って抽出してしまう可能性が高い。
【０１４４】
具体的には、ピーク周波数抽出部６６は、たとえば、図１８および図２０に示す周波数スペクトルＦＳｍおよびＦＳｃにおいて、それぞれ２．８Ｈｚおよび０．６Ｈｚのピーク周波数の代わりに周波数Ｆｔｈ未満の周波数をピーク周波数として抽出してしまう。この場合、判別処理部６７は、正確な判別処理を行うことができなくなる。
【０１４５】
これに対して、ＦＦＴ処理部６５は、速度信号の周波数成分のうち、周波数Ｆｔｈ以上の周波数成分を抽出する。
【０１４６】
これにより、ピーク周波数抽出部６６は、検知対象Ｔｇｔの種類に応じたピーク周波数を抽出することができるので、判別処理部６７は、ピーク周波数抽出部６６により抽出されたピーク周波数に基づいてより正確な判別処理を行うことができる。
【０１４７】
なお、判別部２６は、３２００ミリ秒のサンプリング期間蓄積した速度信号に基づいて判別処理を行ったが、これに限定するものではない。判別部２６は、たとえば、３２００ミリ秒より短いサンプリング期間または長いサンプリング期間蓄積した速度信号に基づいて判別処理を行ってもよい。具体的には、判別部２６は、たとえば、少なくとも概ね１秒のサンプリング期間蓄積した速度信号に基づいて正確な判別処理を行うことが可能である。
【０１４８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、送信波と反射波とから生成される差分信号に基づいて検知対象Ｔｇｔの検出対象速度を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。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と反射波とから生成される中間周波数帯の差分信号に基づいて検知対象Ｔｇｔの検出対象速度を取得する構成であってもよい。
【０１４９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、差分信号から作成されたドップラースペクトルに基づいて検知対象Ｔｇｔの検出対象速度を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。電波センサは、たとえば、反射波から直接作成された周波数スペクトルに基づいて検知対象Ｔｇｔの検出対象速度を取得する構成であってもよい。
【０１５０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄを移動速度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。電波センサでは、たとえば、検知対象Ｔｇｔの位置の時間変化を測定することにより図３に示す相対速度ｖｔを算出し、算出した相対速度ｖｔを移動速度として取得する構成であってもよい。
【０１５１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、判別部は、移動速度の時間的変動を近似した直線または曲線に対する移動速度のばらつき、および移動速度の時間的変動の周波数の両方に基づいて判別処理を行うことも可能である。
【０１５２】
［動作］
図２１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。
【０１５３】
図２１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、１０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。
【０１５４】
より詳細には、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）。
【０１５５】
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）。
【０１５６】
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）。
【０１５７】
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信号において、所定値Ｔｈａより大きいＤＳ信号がある場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、以下の処理を行う。すなわち、電波センサ１０１は、ドップラースペクトルＤＳにおいて最も大きな振幅を有するピークに対応するドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘを特定し、特定したドップラー周波数ｆ１ｄｍａｘに基づいて、検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄを取得する（ステップＳ１１０）。
【０１５８】
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）。
【０１５９】
一方、電波センサ１０１は、ＤＳ信号において、所定値Ｔｈａより大きいＤＳ信号がない場合（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）。
【０１６０】
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観測サイクルにおいて１０個の検出対象速度ｖｄを取得したとき（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、取得した１０個の検出対象速度ｖｄの時間的変動に基づいて判別処理を行う（ステップＳ１１６）。
【０１６１】
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観測サイクルにおいて１０個の検出対象速度ｖｄを取得していない場合（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）。
【０１６２】
図２２は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が移動速度のばらつきに基づいて判別処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１６３】
図２２は、図７に示す判別部２５による、図２１におけるステップＳ１１６の動作の詳細を示している。
【０１６４】
図２２を参照して、まず、判別部２５における近似式作成部６２は、たとえばバッファ６１に蓄積された１０個の検出対象速度ｖｄを近似する多項式を作成する（ステップＳ２０２）。
【０１６５】
次に、ばらつき算出部６３は、近似式作成部６２により作成された多項式から算出される値とバッファ６１に蓄積された１０個の検出対象速度ｖｄとの差の絶対値を算出し、算出した絶対値の平均である速度差を評価値として算出する（ステップＳ２０４）。
【０１６６】
次に、判別処理部６４は、ばらつき算出部６３により算出された評価値がしきい値Ｔｈｖより小さい場合（ステップＳ２０６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Ｓ２０８）。
【０１６７】
一方、判別処理部６４は、評価値がしきい値Ｔｈｖ以上である場合（ステップＳ２０６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Ｓ２１０）。
【０１６８】
図２３は、本発明の第１の実施の形態に係る判別部が移動速度の時間的変動の周波数に基づいて判別処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１６９】
図２３は、図１６に示す判別部２６による、図２１におけるステップＳ１１６の動作の詳細を示している。
【０１７０】
図２３を参照して、まず、判別部２６におけるＦＦＴ処理部６５は、たとえばバッファ６１に蓄積された１０個の検出対象速度ｖｄにより構成される速度信号を高速フーリエ変換し、当該速度信号から周波数スペクトルＦＳを作成する（ステップＳ３０２）。
【０１７１】
次に、ＦＦＴ処理部６５は、周波数スペクトルＦＳにおいて、周波数Ｆｔｈ未満の振幅を無視することにより、速度信号の周波数成分のうち、周波数Ｆｔｈ以上の周波数成分を抽出する（ステップＳ３０４）。
【０１７２】
次に、ピーク周波数抽出部６６は、周波数スペクトルＦＳにおいて、最も大きな振幅を有するピークに対応するピーク周波数を評価値として抽出する（ステップＳ３０６）。
【０１７３】
次に、判別処理部６７は、ピーク周波数抽出部６６により抽出された評価値がしきい値Ｔｈｐより小さい場合（ステップＳ３０８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Ｓ３１０）。
【０１７４】
一方、判別処理部６４は、評価値がしきい値Ｔｈｐ以上である場合（ステップＳ３０８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Ｓ３１２）。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。速度取得部２４は、受信部２によって受信される反射波Ｒ１（ｔ）に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得する。そして、判別部２５，２６は、速度取得部２４によって取得された移動速度の時間的変動に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別処理を行う。
【０１７７】
このような構成により、検知対象Ｔｇｔの種類に応じた上記時間的変動の差異に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。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。
【０１７８】
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、上記時間的変動を近似した直線または曲線に対する移動速度のばらつきに基づいて判別処理を行う。
【０１７９】
このように、移動速度のばらつきの検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異を用いる構成により、正確な判別処理を行うことができる。
【０１８０】
たとえば、移動速度の時間的変動を近似した直線または曲線として多項式を用いる場合において、当該多項式の次数が高くなるほど、当該多項式が移動速度の時間的変動をより正確にトレースしてしまう。この際、移動速度のばらつきの検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異がなくなってしまい、判別部２５では、判別処理を正確に行うことができなくなってしまう。
【０１８１】
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、判別部２５は、上記時間的変動を所定次数以下の多項式で近似する。
【０１８２】
このような構成により、上記多項式に基づく直線または曲線の上記時間的変動に対するトレースを適度に不正確にすることができるので、移動速度のばらつきの検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異がなくなってしまう状況を回避することができる。これにより、正確な判別処理を行うことができる。
【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２６は、上記時間的変動の周波数に基づいて判別処理を行う。
【０１８４】
このように、上記時間的変動の周波数の検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異を用いる構成により、正確な判別処理を行うことができる。
【０１８５】
たとえば、移動速度の時間的変動を示す信号には、周波数ゼロに近い周波数成分が他の周波数成分より多く含まれている場合がある。この場合、判別部２６では、上記時間的変動の周波数の検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異を抽出することが困難となる場合がある。
【０１８６】
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、判別部２６は、上記時間的変動を示す信号の周波数成分のうち、所定周波数以上の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に基づいて判別処理を行う。
【０１８７】
このような構成により、周波数ゼロに近い周波数成分が他の周波数成分より上記信号に多く含まれている場合においても、上記信号の周波数成分の検知対象Ｔｇｔの種類に応じた差異を適切に抽出することができる。これにより、抽出した差異に基づいて正確な判別処理を行うことができる。
【０１８８】
たとえば、対象エリアＡ１内を移動する検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得するために、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の位置を測定可能なレーダを用いることが考えられる。当該レーダを用いて測定した検知対象Ｔｇｔの位置の時間変化から検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得することが可能である。しかしながら、当該レーダは、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。
【０１８９】
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、速度取得部２４は、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの自己の電波センサ１０１に対する相対速度の成分のうち、自己の電波センサ１０１に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った成分を移動速度として取得する。
【０１９０】
このように、自己の電波センサ１０１に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った成分を特に用いる構成により、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの移動速度の情報を簡易な構成で取得することができる。
【０１９１】
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２５，２６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。
【０１９２】
このような構成により、移動速度について、数Ｈｚの周期で大きな変動を示す人間と、数Ｈｚの周期で大きな変動を示さない車両とを、移動速度の時間的変動に基づいて精度よく判別することができる。
【０１９３】
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および歩行者Ｔｇｔ２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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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の検出対象速度が近くなる場合であっても、検知対象Ｔｇｔの種類に応じた移動速度の時間的変動の差異に基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を精度よく判別することができる。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
＜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、ＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ）方式に従って、対象エリアにおける検知対象の移動速度を取得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。
【０２００】
［電波センサの構成］
図２４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。
【０２０１】
図２４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、速度取得部２４の代わりに、速度取得部２８を備え、さらに、三角波生成部２７を備える。送信部１、受信部２、差分信号生成部１９、Ａ／Ｄコンバータ２３および判別部２５，２６は、図２に示す送信部１、受信部２、差分信号生成部１９、Ａ／Ｄコンバータ２３および判別部２５，２６とそれぞれ同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０２０２】
図２５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速度取得部の構成を示す図である。
【０２０３】
図２５を参照して、速度取得部２８は、本発明の第１の実施の形態に係る速度取得部２４と比べて、速度算出部５３の代わりに速度算出部５５を含み、さらに、周波数変化観測部５４を含む。差分信号処理部５１およびピーク探索部５２は、図４に示す差分信号処理部５１およびピーク探索部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。
【０２０４】
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ＦＭ−ＣＷ方式に従って、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの移動速度を取得し、取得した移動速度の時間的変動に基づいて判別処理を行う。
【０２０５】
図２６は、本発明の第２の実施の形態に係る三角波生成部が生成する三角波の時間変化、電波センサが送受信する電波の周波数の時間変化、およびピーク探索部が出力する周波数の時間変化の一例を示す図である。
【０２０６】
図２６を参照して、電波センサ１０２における三角波生成部２７は、送信アンテナ１４から送信される送信波の周波数を変調するための周期Ｔｐの三角波Ｔｒ（ｔ）を生成し、生成した三角波Ｔｒ（ｔ）を送信部１へ出力する。
【０２０７】
送信部１における電圧発生部１２は、たとえば、三角波生成部２７から受ける三角波Ｔｒ（ｔ）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、三角波Ｔｒ（ｔ）のレベルに応じた電圧を電圧発生部１２から受け、図２６に示すように、周波数ｆｔｃを中心とする変調幅Δｆｍの周波数ｆ２（ｔ）を有する送信波Ｔ２（ｔ）を生成する。
【０２０８】
電圧制御発振器１３は、生成した送信波Ｔ２（ｔ）を送信アンテナ１４へ出力する。電圧制御発振器１３から出力された送信波Ｔ２（ｔ）は、送信アンテナ１４から対象エリアＡ１へ送信される。
【０２０９】
受信部２は、たとえば、図３に示すように、対象エリアＡ１において受信アンテナ１７から距離Ｌの位置を検出対象速度ｖｄで移動する検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波Ｒ２ｄ（ｔ）を含む反射波Ｒ２（ｔ）を対象エリアＡ１から受信する。
【０２１０】
図２６に示すように、ドップラー反射波Ｒ２ｄ（ｔ）の周波数ｆ２ｒ（ｔ）は、たとえば、送信波Ｔ２（ｔ）の周波数ｆ２（ｔ）に対して２×Ｌ/ｃ遅れており、また、周波数ｆ２（ｔ）に対してｆｔｃ×（２×ｖｄ／ｃ）を加えた周波数である。ここで、ｃは光速である。
【０２１１】
差分信号生成部１９は、送信部１から受ける送信波Ｔ２（ｔ）と、受信部２から受ける反射波Ｒ２（ｔ）とを乗算し、送信波Ｔ２（ｔ）の周波数成分と反射波Ｒ２（ｔ）の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号Ｂ２（ｔ）を生成する。差分信号生成部１９は、生成した差分信号Ｂ２（ｔ）をＡ／Ｄコンバータ２３へ出力する。
【０２１２】
Ａ／Ｄコンバータ２３は、差分信号生成部１９から受ける差分信号Ｂ２（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速度取得部２８へ出力する。
【０２１３】
図２５に示す速度取得部２８における差分信号処理部５１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Ｂ２（ｔ）の周波数分布を示す周波数スペクトルＦＳ２を作成する。差分信号処理部５１は、作成した周波数スペクトルＦＳ２をピーク探索部５２へ出力する。
【０２１４】
ピーク探索部５２は、たとえば差分信号処理部５１から周波数スペクトルＦＳ２を受けると、周波数スペクトルＦＳ２において最も大きな振幅を有するピークに対応する周波数ｆ２ｍａｘを特定する。そして、ピーク探索部５２は、特定した周波数ｆ２ｍａｘを周波数変化観測部５４へ出力する。
【０２１５】
周波数変化観測部５４は、ピーク探索部５２から受ける周波数ｆ２ｍａｘの時間変化を観測する。具体的には、周波数ｆ２ｍａｘ（ｔ）は、図２６に示すように、たとえば、時刻ｔ３〜ｔ４，ｔ７〜ｔ８，ｔ１１〜ｔ１２において周波数ｆ２ｈで一定となり、また、時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ５〜ｔ６，ｔ９〜ｔ１０において周波数ｆ２ｌで一定となる。周波数変化観測部５４は、周波数ｆ２ｈ，ｆ２ｌを抽出し、速度算出部５５へ出力する。
【０２１６】
速度算出部５５は、周波数変化観測部５４から周波数ｆ２ｈ，ｆ２ｌを受けると、受けた周波数ｆ２ｈ，ｆ２ｌおよび以下の式（８），（９）から検出対象速度ｖｄを取得し、取得した検出対象速度ｖｄを判別部２５へ出力する。
【数８】
2015075388.tif 000010
【数９】
2015075388.tif 000011
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０２２０】
［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、
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の移動速度を取得する速度取得部と、
前記速度取得部によって取得された前記移動速度の時間的変動に基づいて、前記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、
前記判別部は、前記時間的変動を近似した直線または曲線に対する前記移動速度のばらつき、および前記時間的変動の周波数の少なくともいずれか一方に基づいて前記判別処理を行い、
前記判別部は、前記時間的変動を近似した直線または曲線に対する前記移動速度のばらつきに基づいて前記判別処理を行う場合には、前記時間的変動を次数が２以下の多項式で近似し、
前記判別部は、前記時間的変動の周波数に基づいて前記判別処理を行う場合には、前記時間的変動を示す信号の周波数成分のうち、１．５Ｈｚ以上の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に基づいて前記判別処理を行い、
前記速度取得部は、前記対象エリアにおける検知対象の検出対象速度を前記移動速度として取得し、
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】
【０２２１】
１  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  Ａ／Ｄコンバータ
２４，２８  速度取得部
２５，２６  判別部
２７  三角波生成部
５１  差分信号処理部
５２  ピーク探索部
５３，５５  速度算出部
５４  周波数変化観測部
６１  バッファ
６２  近似式作成部
６３  ばらつき算出部
６４，６７  判別処理部
６５  ＦＦＴ処理部
６６  ピーク周波数抽出部
１０１，１０２  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】
2015075388.tif 000012
【図２】
2015075388.tif 000013
【図３】
2015075388.tif 000014
【図４】
2015075388.tif 000015
【図５】
2015075388.tif 000016
【図６】
2015075388.tif 000017
【図７】
2015075388.tif 000018
【図８】
2015075388.tif 000019
【図９】
2015075388.tif 000020
【図１０】
2015075388.tif 000021
【図１１】
2015075388.tif 000022
【図１２】
2015075388.tif 000023
【図１３】
2015075388.tif 000024
【図１４】
2015075388.tif 000025
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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