(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】アンテナ部と、前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、前記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、前記アンテナ部は、前記送信部によって送信された電波が前記検知対象において反射した反射波の受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む、電波センサ。【選択図】図２
2015087120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ部と、
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、
前記アンテナ部は、前記送信部によって送信された電波が前記検知対象において反射した反射波の受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む、電波センサ。
【請求項２】
前記判別部は、前記受信部によって受信される電波の電力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または請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記アンテナの指向性の方向における前記対象エリアの長さは、前記指向性の方向と直交する方向における前記対象エリアの長さより大きい、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】
アンテナ部を備える電波センサにおける検知方法であって、
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、
前記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、
前記アンテナ部は、前記アンテナ部を介して送信した電波が前記検知対象において反射した反射波の前記電波センサにおける受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む、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】ＳＨＦテレビジョン放送普及推進研究会、「これからの受信障害対策」、兼六館出版株式会社、平成３年１０月１日、Ｐ．６６
【非特許文献２】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１１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３】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、アンテナ部と、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、上記アンテナ部は、上記送信部によって送信された電波が上記検知対象において反射した反射波の受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。
【０００８】
（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる検知方法は、アンテナ部を備える電波センサにおける検知方法であって、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、上記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、上記アンテナ部は、上記アンテナ部を介して送信した電波が上記検知対象において反射した反射波の上記電波センサにおける受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。
【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、本発明の実施の形態に係る電波センサが送受信する電波の電力の指向性を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナおよび受信アンテナの一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナ、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６】図６は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける受信電力取得部の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電波センサ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。
【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、アンテナ部と、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、上記アンテナ部は、上記送信部によって送信された電波が上記検知対象において反射した反射波の受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。
【００１４】
このような構成により、同じ種類の検知対象からの電波の受信電力を、検知対象の対象エリアにおける位置にかかわらず略一定にすることができる。
【００１５】
これにより、検知対象の位置にかかわらず、検知対象の種類に応じた大きさとなる受信電力に基づいて、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。
【００１６】
（２）好ましくは、上記判別部は、上記受信部によって受信される電波の電力に基づいて上記判別処理を行う。
【００１７】
このように、検知対象の種類に応じて変化する受信電力を用いる構成により、たとえば１つのしきい値と受信電力との大小関係を判定する単純なアルゴリズムを用いて判別処理を行うことができるので、処理を簡素化することができる。
【００１８】
（３）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。
【００１９】
このような構成により、大きい反射断面積を有する車両と小さい反射断面積を有する人間とを、反射断面積の大きさに応じて変化する受信電力に基づいて精度よく判別することができる。
【００２０】
（４）好ましくは、上記アンテナの指向性の方向における上記対象エリアの長さは、上記指向性の方向と直交する方向における上記対象エリアの長さより大きい。
【００２１】
このように、アンテナの特性に応じたエリアを対象エリアとする構成により、当該対象エリアの面積を最大化することができる。
【００２２】
（５）本発明の実施の形態に係る検知方法は、アンテナ部を備える電波センサにおける検知方法であって、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、上記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、上記アンテナ部は、上記アンテナ部を介して送信した電波が上記検知対象において反射した反射波の上記電波センサにおける受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。
【００２３】
このような構成により、同じ種類の検知対象からの電波の受信電力を、検知対象の対象エリアにおける位置にかかわらず略一定にすることができる。
【００２４】
これにより、検知対象の位置にかかわらず、検知対象の種類に応じた受信電力に基づいて、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。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２６】
［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。
【００２７】
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。
【００２８】
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の、地面から高さＨの位置に固定されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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、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。
【００３８】
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り、たとえば、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積は、歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積と比べて１０ｄＢ程度大きい。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。
【００３９】
また、たとえば、上記強度センサに検知対象Ｔｇｔの位置情報を検出する機能を付与することが考えられる。検知対象Ｔｇｔの位置情報は、たとえば距離および方位に基づいて算出される。この際、強度センサでは、以下の問題が生ずる。
【００４０】
すなわち、位置情報に応じた反射波の強度に基づく判別処理を行う必要があるため、信号処理が複雑になる。検知対象Ｔｇｔの方位を測定するための複数の受信系が必要となり、コストがかかる。また、一般に、方位については測定誤差が大きいので、当該測定誤差に起因する位置情報の検出誤差により判別を誤ってしまう可能性が高い。
【００４１】
また、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
そこで、本発明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。
【００４５】
［電波センサの構成］
図２は、本発明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。
【００４６】
図２を参照して、電波センサ１０１は、送信部１と、受信部２と、アンテナ部３と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２３と、受信電力取得部２４と、判別部２５とを備える。送信部１は、ミリ波生成部１１と、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、ローノイズアンプ１８と、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。アンテナ部３は、送信アンテナ１４と、受信アンテナ１７とを含む。
【００４７】
より詳細には、アンテナ部３は、送信部１によって送信された電波が検知対象Ｔｇｔにおいて反射した反射波の、自己の電波センサ１０１における受信電力が、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず略一定になるように設計された、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む。ここで、「略一定」とは、上記反射波の自己の電波センサ１０１における受信電力が、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず一定とみなせればよいことを意味する。
【００４８】
好ましくは、アンテナ部３は、上記反射波の自己の電波センサ１０１における受信電力が、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず±４ｄＢの誤差で一定になるように設計された、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む。
【００４９】
より好ましくは、アンテナ部３は、上記反射波の自己の電波センサ１０１における受信電力が、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず±３ｄＢの誤差で一定になるように設計された、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む。
【００５０】
送信部１は、アンテナ部３を介して対象エリア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および受信部２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、アンテナ部３における送信アンテナ１４へ出力する。
【００５３】
図３は、本発明の実施の形態に係る電波センサが送受信する電波の電力の指向性を説明するための図である。
【００５４】
図３を参照して、送信アンテナ１４は、たとえば、地面から高さＨの位置に固定されている。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、方向Ｄｉｒは、たとえば送信アンテナ１４から対象エリアＡ１の中心Ｃｔｒへの方向である。
【００５５】
図３に示す点Ａは、対象エリアＡ１内であって、送信アンテナ１４の鉛直下方の地面上の点Ｚｄと対象エリアＡ１の中心Ｃｔｒとを含むｘ軸上に位置する。送信アンテナ１４から点Ａまでの距離をＬＡと定義する。水平線に対する送信アンテナ１４から点Ａへの俯角をθＡと定義する。ｘ軸と対象エリアＡ１との２つの交点において、送信アンテナ１４に近い側から順に点Ａ１ｎおよび点Ａ１ｆと定義する。また、送信アンテナ１４から点Ａ１ｎ，Ａ１ｆへの俯角をθＡｎ，θＡｆとそれぞれ定義する。
【００５６】
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、たとえば、所定範囲の電波の送信角度すなわち俯角において、当該所定範囲に対応するｘ軸上の範囲における自己からの電波の受信電力が略一定になるように設計されている。
【００５７】
具体的には、送信アンテナ１４は、たとえば、θＡｎからθＡｆまでの電波の送信角度において、ｘ軸上の点Ａ１ｎから点Ａ１ｆまでの範囲における自己からの電波の受信電力が略一定になるように設計されている。
【００５８】
以下、送信アンテナ１４から点Ａへの放射電界強度を考える。すなわち、送信アンテナ１４における点Ａへのアンテナ放射電界強度をＥ０（θＡ）とすると、距離ＬＡが送信波の波長より十分長い場合、点Ａにおける電界強度ＥＡは以下の式（１）で表される。
【数１】
2015087120.tif 000003
【００５９】
また、距離ＬＡは、以下の式（２）で表される。
【数２】
2015087120.tif 000004
【００６０】
式（２）におけるＬＡを式（１）へ代入することにより、電界強度ＥＡは以下の式（３）で表される。
【数３】
2015087120.tif 000005
【００６１】
点Ａがｘ軸上の点Ａ１ｎから点Ａ１ｆまでの範囲に位置する場合において、点Ａにおける電界強度が俯角θＡによらずに一定であるための条件は、θＡがθＡｎからθＡｆまでの範囲において、Ｅ０（θＡ）が以下の式（４）を満たせばよい。
【数４】
2015087120.tif 000006
【００６２】
ここで、ｋｔｆは任意の定数である。すなわち、アンテナ放射電界強度Ｅ０（θＡ）は、俯角θＡの余割すなわちコセカントに比例するように設計されている。
【００６３】
また、点Ａにおける受信電力ＰＡは、式（３）に基づいて以下の式（５）で表される。
【数５】
2015087120.tif 000007
【００６４】
ここで、Ｙはたとえば空間のインピーダンス等により定まる値である。式（５）において、送信アンテナ１４により送信されるミリ波の送信電力Ｐ０と送信アンテナ１４の点Ａへの方向の送信ゲインＧＴ（θＡ）との積を用いてアンテナ放射電界強度Ｅ０（θＡ）の二乗を表すと、受信電力ＰＡは、以下の式（６）で表される。
【数６】
2015087120.tif 000008
【００６５】
すなわち、アンテナ放射電界強度Ｅ０（θＡ）を俯角θＡのコセカントに比例するように設計することは、送信ゲインＧＴ（θＡ）を俯角θＡのコセカントの二乗に比例するように設計することに相当する。
【００６６】
また、送信アンテナ１４の指向性の方向Ｄｉｒにおける対象エリアの長さＡ１ｄは、指向性Ｄｉｒの方向と直交する方向における対象エリアの長さより大きい。これにより、対象エリアＡ１における任意の位置における送信波の電界強度すなわち受信電力を略一定にすることができる。
【００６７】
図４は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナおよび受信アンテナの一例を示す図である。
【００６８】
図４を参照して、送信アンテナ１４は、たとえば、ＳＨＦテレビジョン放送普及推進研究会、「これからの受信障害対策」、兼六館出版株式会社、平成３年１０月１日、Ｐ．６６（非特許文献１）に記載されたコセカントビームアンテナであり、特殊鏡面反射鏡４１と、１次放射器４２と、矩形導波管４３とを含む。
【００６９】
送信アンテナ１４における１次放射器４２は、パワーアンプ１５から矩形導波管４３を経由して受ける送信波を特殊鏡面反射鏡４１へ放射する。特殊鏡面反射鏡４１は、１次放射器４２から放射される送信波を反射し、送信ゲインＧＴ（θＡ）が俯角θＡのコセカントの二乗に比例するように対象エリアＡ１へ送信波を送信する。
【００７０】
再び図２を参照して、受信アンテナ１７は、たとえば、図４に示す送信アンテナ１４と同様のコセカントビームアンテナである。受信アンテナ１７は、たとえば送信アンテナ１４の近傍に、指向性の方向が送信アンテナ１４の指向性の方向Ｄｉｒとほぼ平行になるように設置されている。
【００７１】
受信アンテナ１７は、対象エリアＡ１からの電波を受信する。より詳細には、受信アンテナ１７における１次放射器は、特殊鏡面反射鏡によって反射された対象エリアＡ１からのミリ波すなわち反射波を受信し、受信した反射波を矩形導波管経由で受信部２へ出力する。
【００７２】
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を移動する検知対象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生成される検知対象反射波が含まれる。
【００７３】
検知対象反射波の電力Ｐｔｒは、検知対象Ｔｇｔの表面における送信波の受信電力、および検知対象Ｔｇｔの反射断面積σに比例する。また、前述のように、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔが受ける送信波の受信電力は略一定である。したがって、同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔは、対象エリアＡ１におけるいずれの位置においても略一定の電力Ｐｔｒの検知対象反射波を生成する。
【００７４】
再び図３を参照して、受信アンテナ１７は、たとえば、所定範囲の電波の受信角度すなわち俯角において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されている。具体的には、受信アンテナ１７は、たとえば、θＡｎからθＡｆまでの電波の受信角度において、ｘ軸上の点Ａ１ｎから点Ａ１ｆまでの範囲に位置する同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔからの検知対象反射波の受信電力が略一定になるように設計されている。
【００７５】
より詳細には、送信アンテナ１４の場合と同様に、受信アンテナ１７の受信ゲインの俯角特性を示すＧＲ（θＡ）は、たとえば俯角θＡのコセカントの二乗に比例するように設計されている。また、送信アンテナ１４の場合と同様に、受信アンテナ１７の指向性の方向における対象エリアの長さは、当該指向性の方向と直交する方向における対象エリアの長さより大きい。これにより、対象エリアＡ１から受信する検知対象反射波の受信電力を略一定にすることができる。
【００７６】
したがって、同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔからの検知対象反射波の受信電力を、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの位置にかかわらず略一定にすることができる。
【００７７】
図５は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナ、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。
【００７８】
図５を参照して、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。
【００７９】
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。
【００８０】
受信アンテナ１７が受信する検知対象反射波の周波数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。
【００８１】
より詳細には、送信波Ｔ１（ｔ）が以下の式（７）により表される場合、検知対象反射波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１１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）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３）に示すように以下の式（８）により表される。
【数７】
2015087120.tif 000009
【数８】
2015087120.tif 000010
【００８２】
ここで、β１は初期位相である。Ａは送信波の振幅である。ＬＡ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、送信波の波長および反射断面積σ等により定まる値である。
【００８３】
検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の周波数ｆ１ｒは、式（８）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。
【００８４】
受信アンテナ１７が受信する反射波Ｒ１（ｔ）には、一般に、検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）、および検知対象Ｔｇｔ以外の部分からの非検知対象反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）が含まれる。したがって、反射波Ｒ１（ｔ）は、検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）および非検知対象反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）の重ね合わせとなり、以下の式（９）により表される。
【数９】
2015087120.tif 000011
【００８５】
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、すなわち非検知対象反射波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。
【００８６】
再び図２を参照して、受信部２は、アンテナ部３における受信アンテナ１７を介して対象エリアＡ１からの反射波Ｒ１（ｔ）を受信する。そして、受信部２は、受信した反射波Ｒ１（ｔ）をたとえば検波する。より詳細には、受信部２におけるローノイズアンプ１８は、受信アンテナ１７が受信した反射波Ｒ１（ｔ）を増幅し、ミキサ２０へ出力する。
【００８７】
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。
【００８８】
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、たとえば以下の式（１０）により表される。
【数１０】
2015087120.tif 000012
【００８９】
ここで、Ｂ１ｄ（ｔ）は、送信波Ｔ１（ｔ）と検知対象反射波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×ＬＡ／ｃが遅延位相γ１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）と非検知対象反射波Ｒ１ｎｄ（ｔ）とから生成される差分信号であり、非検知対象反射波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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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受信電力取得部２４へ出力する。
【００９３】
図６は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける受信電力取得部の構成を示す図である。
【００９４】
図６を参照して、受信電力取得部２４は、バッファ５１と、受信電力算出部５２とを含む。
【００９５】
バッファ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ミリ秒間蓄積する。
【００９６】
受信電力算出部５２は、たとえば、バッファ５１においてデジタル信号の蓄積が完了すると、蓄積されたデジタル信号Ｓｄに基づいて検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の受信電力を算出する。
【００９７】
より詳細には、デジタル信号Ｓｄには、たとえば検知対象Ｔｇｔの反射断面積σに比例する振幅、および周波数ｆ１ｄを有する振動成分が含まれる。受信電力算出部５２は、たとえば、デジタル信号Ｓｄから当該振動成分を抽出し、抽出した振動成分の振幅を検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）の受信電力Ｐｒとして算出する。受信電力算出部５２は、算出した受信電力Ｐｒを判別部２５へ出力する。
【００９８】
再び図２を参照して、判別部２５は、受信電力取得部２４における受信電力算出部５２から受信電力Ｐｒを受けると、受けた受信電力Ｐｒ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。
【００９９】
より詳細には、上述したように、同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔからの検知対象反射波の受信電力Ｐｒは、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの位置にかかわらず略一定である。
【０１００】
したがって、反射断面積σｃを有する自動車Ｔｇｔ１からの検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）に基づく受信電力Ｐｒｃは、対象エリアＡ１における自動車Ｔｇｔ１の位置にかかわらず略一定である。同様に、反射断面積σｍを有する歩行者Ｔｇｔ２からの検知対象反射波Ｒ１ｄ（ｔ）に基づく受信電力Ｐｒｍは、対象エリアＡ１における歩行者Ｔｇｔ２の位置にかかわらず略一定である。
【０１０１】
たとえば、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積σｃは歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積σｍと比べて１０ｄＢ程度大きいので、受信電力Ｐｒｃは、受信電力Ｐｒｍと比べて１０ｄＢ程度大きい。
【０１０２】
判別部２５は、たとえば、受信電力Ｐｒｃおよび受信電力Ｐｒｍの間に設定された所定のしきい値Ｔｈｐと受信電力Ｐｒと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。
【０１０３】
具体的には、判別部２５は、たとえば、受信電力Ｐｒがしきい値Ｔｈｐ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。また、判別部２５は、たとえば、受信電力Ｐｒがしきい値Ｔｈｐより小さい場合、検知対象Ｔｇｔの種類が人間であると判別する。判別部２５は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０１０４】
なお、本発明の実施の形態に係るアンテナ部３は、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ部３は、電波の送信機能および電波の受信機能の両方を有する共通アンテナを含む構成であってもよい。
【０１０５】
共通アンテナを用いる場合、受信電力Ｐｒは、たとえば以下の式（１１）に示すレーダー方程式で表される。
【数１１】
2015087120.tif 000013
【０１０６】
ここで、Ｐｔは送信波の電力である。Ｇは共通アンテナのアンテナゲインである。λは電波センサ１０１が送受信するミリ波の波長である。送信ゲインＧＴ（θＡ）および受信ゲインＧＲ（θＡ）の俯角特性と同様に、共通アンテナのアンテナゲインの俯角特性がたとえば俯角θＡのコセカントの二乗に比例するように設計されている場合、同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔからの検知対象反射波の受信電力Ｐｒを、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの位置にかかわらず略一定にすることができる。
【０１０７】
また、本発明の実施の形態に係るアンテナ部３は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されたコセカントビームアンテナを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ部３は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度の少なくともいずれか一方において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されたコセカントビームアンテナを含む構成であればよい。
【０１０８】
［動作］
図７は、本発明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。
【０１０９】
図７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。
【０１１０】
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）。
【０１１１】
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）。
【０１１２】
次に、電波センサ１０１は、Ｃｔ＋１回目の観測サイクルの間、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）がＡ／Ｄ変換されたデジタル信号Ｓｄをバッファ５１に蓄積する（ステップＳ１０６）。
【０１１３】
次に、電波センサ１０１は、蓄積したデジタル信号Ｓｄにおいて、所定値Ｔｈａより大きいデジタル信号Ｓｄがある場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、デジタル信号Ｓｄに基づいて受信電力Ｐｒを評価値として算出する（ステップＳ１１０）。
【０１１４】
次に、電波センサ１０１は、Ｃｔが１０以上であるか否かを確認する（ステップＳ１１２）。
【０１１５】
一方、電波センサ１０１は、蓄積したデジタル信号Ｓｄにおいて、所定値Ｔｈａより大きいデジタル信号Ｓｄがない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、Ｃｔが１０以上であるか否かを確認する（ステップＳ１１２）。
【０１１６】
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）。
【０１１７】
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）。
【０１１８】
次に、電波センサ１０１は、算出した平均値Ａｖｅがしきい値Ｔｈｐ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）。
【０１１９】
一方、電波センサ１０１は、算出した平均値Ａｖｅがしきい値Ｔｈｐ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）。
【０１２０】
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）。
【０１２１】
なお、電波センサ１０１は、たとえば、差分信号Ｂ１（ｔ）の周波数スペクトルを作成し、作成した周波数スペクトルのピーク周波数および式（８）に基づいて、検出対象速度ｖｄを算出してもよい。電波センサ１０１は、たとえば、算出した検出対象速度ｖｄを判別処理のための情報として加えてもよい。
【０１２２】
また、電波センサ１０１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）方式およびＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＣＷ）方式に従って、検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄおよび検知対象までの距離Ｌを算出し、算出した検出対象速度ｖｄおよび距離Ｌを判別処理のための情報として加えてもよい。
【０１２３】
具体的には、電波センサ１０１は、たとえば、上記ステップＳ１２２において、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る代わりに、以下の処理を行う。
【０１２４】
すなわち、電波センサ１０１は、たとえば、検出対象速度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。
【０１２５】
より詳細には、検出対象速度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、受信電力Ｐｒに基づく判別が誤っている可能性が高い。
【０１２６】
また、電波センサ１０１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。
【０１２７】
より詳細には、たとえば、電波センサ１０１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、算出した距離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、受信電力Ｐｒに基づく判別が誤っている可能性が高い。
【０１２８】
また、電波センサ１０１は、たとえば、検出対象速度ｖｄが所定のしきい値Ｔｈｖ以下であり、かつ距離Ｌが所定のしきい値Ｔｈｌ以下であるとき、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。
【０１２９】
上記のように、受信電力Ｐｒ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、電波センサ１０１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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
これに対して、本発明の実施の形態に係る電波センサは、アンテナ部３と、アンテナ部３を介して対象エリアＡ１へ電波を送信する送信部１と、アンテナ部３を介して対象エリアＡ１からの電波を受信する受信部２と、受信部２によって受信される電波に基づいて、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判別部２５とを備える。そして、アンテナ部３は、送信部１によって送信された電波が検知対象Ｔｇｔにおいて反射した検知対象反射波の受信電力Ｐｒが、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず略一定になるように設計された、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む。言い換えると、アンテナ部３は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度の少なくともいずれか一方において、受信する電波の電力が一定になるように設計された、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７を含む。
【０１３２】
このような構成により、同じ反射断面積σを有する検知対象Ｔｇｔからの電波の受信電力Ｐｒを、検知対象Ｔｇｔの対象エリアＡ１における位置にかかわらず略一定にすることができる。
【０１３３】
これにより、検知対象Ｔｇｔの位置にかかわらず、検知対象Ｔｇｔからの電波の受信電力Ｐｒから検知対象Ｔｇｔの反射断面積σを認識することができるので、認識した反射断面積σ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。
【０１３４】
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に、検知対象Ｔｇｔの位置情報を検出する機能を付与することが考えられる。検知対象Ｔｇｔの位置情報は、たとえば距離および方位に基づいて算出される。この際、当該強度センサでは、以下の問題が生ずる。
【０１３５】
すなわち、位置情報に応じた反射波の強度に基づく判別処理を行う必要があるため、信号処理が複雑になる。検知対象Ｔｇｔの方位を測定するための複数の受信系が必要となり、コストがかかる。また、一般に、方位については測定誤差が大きいので、当該測定誤差に起因する位置情報の検出誤差により判別を誤ってしまう可能性が高い。
【０１３６】
これに対して、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、判別部２５は、受信部２によって受信される電波の電力に基づいて判別処理を行う。
【０１３７】
このように、検知対象Ｔｇｔの反射断面積σに応じて変化する受信電力Ｐｒを用いる構成により、たとえば１つのしきい値と受信電力Ｐｒとの大小関係を判定する単純なアルゴリズムを用いて判別処理を行うことができるので、処理を簡素化することができる。
【０１３８】
また、たとえば検知対象Ｔｇｔの位置情報等の受信電力Ｐｒ以外の情報を用いることなく判別処理を行うことができるので、受信系の構成を簡素化でき、かつ位置情報の検出誤差により判別結果を誤ってしまうことを回避することができる。
【０１３９】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、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。
【０１４０】
このような構成により、大きい反射断面積σを有する車両と小さい反射断面積σを有する人間とを、反射断面積σの大きさに応じて変化する受信電力Ｐｒに基づいて精度よく判別することができる。
【０１４１】
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７の少なくともいずれか一方の指向性の方向における対象エリアＡ１の長さは、当該指向性の方向と直交する方向における対象エリアＡ１の長さより大きい。
【０１４２】
このように、送信アンテナ１４および受信アンテナ１７の少なくともいずれか一方の特性に応じたエリアを対象エリアＡ１とする構成により、対象エリアＡ１の面積を最大化することができる。
【０１４３】
なお、本発明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。
【０１４４】
また、本発明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受信電力Ｐｒ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受信電力Ｐｒを取得する構成であってもよい。
【０１４５】
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。
【０１４６】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１４７】
［付記１］
アンテナ部と、
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記アンテナ部を介して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種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、
前記アンテナ部は、前記送信部によって送信された電波が前記検知対象において反射した反射波の受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含み、
好ましくは、前記アンテナ部は、前記受信電力が前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず±４ｄＢの誤差で一定になるように設計されたアンテナを含み、
より好ましくは、前記アンテナ部は、前記受信電力が前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず±３ｄＢの誤差で一定になるように設計されたアンテナを含み、
前記判別部は、前記受信部によって受信される電波の電力と所定のしきい値との大小関係に基づいて前記判別処理を行い、
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する、電波センサ。
【符号の説明】
【０１４８】
１  送信部
２  受信部
３  アンテナ部
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
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  受信電力取得部
２５  判別部
４１  特殊鏡面反射鏡
４２  １次放射器
４３  矩形導波管
５１  バッファ
５２  受信電力算出部
１０１  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】
2015087120.tif 000014
【図２】
2015087120.tif 000015
【図３】
2015087120.tif 000016
【図４】
2015087120.tif 000017
【図５】
2015087120.tif 000018
【図６】
2015087120.tif 000019
【図７】
2015087120.tif 000020