(57)【要約】【課題】回路規模を小さくすることができ、測定対象が移動している場合に距離の測定が可能な移動体測定装置を提供する。【解決手段】測定対象となる移動体の状態を測定する移動体測定装置１ｂにおいて、送信部３は、単一周波数の電磁波を移動体に対して出力し、受信部４は、アンテナ５と移動体との間に形成される反射波を検出し、制御部２１は、受信部４によって検出された反射波に基づいて移動体の距離を算出する。【選択図】  図３
2004271298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる移動体の状態を測定する移動体測定装置であって、
単一周波数の電磁波を前記移動体に対して出力する電磁波出力手段と、
前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記移動体に反射した反射波を検出する反射波検出手段と、
前記反射波検出手段によって検出された反射波に基づいて前記移動体の状態を測定する状態測定手段とを備えることを特徴とする移動体測定装置。
【請求項２】
前記状態測定手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することによって前記移動体の速度を算出する速度算出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項３】
前記反射波検出手段によって検出された反射波を矩形波に波形整形する波形整形手段をさらに備え、
前記状態測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記移動体の移動距離を測定する移動距離測定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項４】
前記状態測定手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の振幅の大きさに基づいて前記移動体の移動方向を検出する第１の移動方向検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項５】
前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段と前記移動体との間の反射波を検出する第１の反射波検出手段と、前記第１の反射波検出手段と所定の間隔を有する位置に設けられ、かつ前記電磁波出力手段と前記移動体との間の反射波を検出する第２の反射波検出手段とを含み、
前記波形整形手段は、前記第１の反射波検出手段によって検出された第１の反射波を第１の矩形波に波形整形するとともに、前記第２の反射波検出手段によって検出された第２の反射波を第２の矩形波に波形整形し、
前記状態測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された第１の矩形波と、前記波形整形手段によって波形整形された第２の矩形波との位相差に基づいて前記移動体の移動方向を検出する第２の移動方向検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項６】
前記反射波検出手段によって検出された反射波の周波数情報をＦＦＴ解析する周波数解析手段をさらに備え、
前記状態測定手段は、前記周波数解析手段によってＦＦＴ解析された周波数情報に基づいて移動体の数を検出する移動体数検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項７】
前記状態測定手段は、前記速度算出手段によって算出された移動体の速度が所定値以下であり、かつ前記反射波検出手段によって検出される反射波が検出されなくなった場合、前記移動体は停止していると判断する移動体停止判断手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項８】
前記状態測定手段は、前記移動距離測定手段によって測定された移動体の移動距離の時間的変化に基づいて前記移動体の形状を測定する移動体形状測定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体測定装置。
【請求項９】
前記移動体は道路施設における車両を含み、
前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記車両に反射した反射波を検出し、
前記速度算出手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することによって前記車両の速度を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体測定装置。
【請求項１０】
前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記車両の移動距離を測定することを特徴とする請求項９記載の移動体測定装置。
【請求項１１】
前記移動体は道路施設における人間を含み、
前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記人間に反射した反射波を検出し、
前記速度算出手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することによって前記人間の速度を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体測定装置。
【請求項１２】
前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記人間の移動距離を測定することを特徴とする請求項１１記載の移動体測定装置。
【請求項１３】
前記移動体は河川の水面を含み、
前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記水面の移動距離を測定することを特徴とする請求項３記載の移動体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象となる移動体の状態、例えば、移動体までの距離、移動体の速度及び移動体の移動方向等を測定する移動体測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の分野において、車間距離を測定するためのセンサや車両及び歩行者を感知するためのセンサ等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなセンサの１つとして、反射波を用いた距離測定装置が知られている。この距離測定装置は、周波数が可変の電磁波をアンテナより送信し、アンテナと測定対象である移動体との間の反射波をアンテナの給電部で観測し、かつ信号源の周波数を変化させることによって、観測点における信号振幅が極小、つまり、反射波の節となる周波数を求め、その周波数から測定対象までの距離を算出するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５９９４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の距離測定装置では、信号源の周波数を変化させなければ測定対象との距離を算出することができないため、信号源の周波数を可変するための周波数可変装置を別途設ける必要があり、回路規模が大きくなってしまうという問題を有している。また、上記従来の距離測定装置は、測定対象が移動している場合、距離を測定することが困難であるという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、回路規模を小さくすることができ、測定対象が移動している場合に距離の測定が可能な移動体測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る移動体測定装置は、測定対象となる移動体の状態を測定する移動体測定装置であって、単一周波数の電磁波を前記移動体に対して出力する電磁波出力手段と、前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記移動体に反射した反射波を検出する反射波検出手段と、前記反射波検出手段によって検出された反射波に基づいて前記移動体の状態を測定する状態測定手段とを備える。
【０００７】
この構成によれば、電磁波出力手段により、単一周波数の電磁波が移動体に対して出力され、出力された単一周波数の電磁波が、移動している物体によって反射されることによって、腹と節の振幅を有する反射波が形成される。そして、反射波検出手段により、電磁波出力手段と移動体との間に形成される反射波が検出され、状態測定手段により、反射波検出手段によって検出された反射波に基づいて移動体の状態が測定される。
【０００８】
このように、単一周波数の電磁波が用いられるため、従来のように、発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を移動している物体に向けて出力し、反射波を検出することによって移動体の状態を測定することができる。
【０００９】
また、上記移動体測定装置において、前記状態測定手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することによって前記移動体の速度を算出する速度算出手段を含むことが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、移動体に対して出力された単一周波数の電磁波は、移動体により反射されて反射波が形成される。そして、反射波検出手段により、電磁波出力手段と移動体との間に形成される反射波が検出され、速度算出手段により、反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間が検出されることによって移動体の速度が算出される。反射波の波長は距離にそのまま対応しているため、検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することで移動体の速度を算出することができる。
【００１１】
このように、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を移動している物体に向けて出力し、反射波を検出することによって移動体の速度を算出することができる。
【００１２】
また、上記移動体測定装置において、前記反射波検出手段によって検出された反射波を矩形波に波形整形する波形整形手段と、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記移動体の移動距離を測定する移動距離測定手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、反射波は波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波を矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって移動体の移動距離を測定することができる。
【００１４】
また、上記移動体測定装置において、前記状態測定手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の振幅の大きさに基づいて前記移動体の移動方向を検出する第１の移動方向検出手段を含むことが好ましい。
【００１５】
移動体が遠くにある場合、電波強度は減衰し、検出される反射波の振幅は小さくなり、移動体が近くにある場合、検出される反射波の振幅は大きくなる。そのため、この構成によれば、反射波検出手段によって検出された反射波の振幅が大から小に減少している場合、移動体は遠ざかっていると判断することができ、反射波の振幅が小から大に増大している場合、移動体は近づいていると判断することができ、反射波の振幅の大きさに基づいて移動体の移動方向を検出することができる。
【００１６】
また、上記移動体測定装置において、前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段と前記移動体との間の反射波を検出する第１の反射波検出手段と、前記第１の反射波検出手段と所定の間隔を有する位置に設けられ、かつ前記電磁波出力手段と前記移動体との間の反射波を検出する第２の反射波検出手段とを含み、前記波形整形手段は、前記第１の反射波検出手段によって検出された第１の反射波を第１の矩形波に波形整形するとともに、前記第２の反射波検出手段によって検出された第２の反射波を第２の矩形波に波形整形し、前記状態測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された第１の矩形波と、前記波形整形手段によって波形整形された第２の矩形波との位相差に基づいて前記移動体の移動方向を検出する第２の移動方向検出手段を含むことが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、電磁波出力手段と移動体との間に形成される反射波を検出する第１の反射波検出手段によって検出された第１の反射波と、第１の反射波検出手段と所定の間隔を有する位置に設けられ、かつ電磁波出力手段と移動体との間に形成される反射波を検出する第２の反射波検出手段によって検出された第２の反射波とは、第１の反射波検出手段と第２の反射波検出手段とが所定の間隔を有する位置に設けられているため、所定の間隔の位相差が生じることとなる。したがって、第１の反射波が波形整形された第１の矩形波と、第２の反射波が波形整形された第２の矩形波との位相差に基づいて、移動体の移動方向を把握することができる。例えば、第１の矩形波の遷移状態がＬレベルからＨレベルに変化する場合に第２の矩形波の遷移状態がＬレベルであれば移動体は順方向に移動していると判断することができる。一方、第１の矩形波の遷移状態がＬレベルからＨレベルに変化する場合に第２の矩形波の遷移状態がＨレベルであれば移動体は逆方向に移動していると判断することができる。
【００１８】
また、上記移動体測定装置において、前記反射波検出手段によって検出された反射波の周波数情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段によってＦＦＴ解析された周波数情報に基づいて移動体の数を検出する移動体数検出手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、複数の移動体との間に複数の反射波が形成された場合、検出された反射波の周波数情報をＦＦＴ解析することによって、周波数成分を分離して異なる反射波の速度成分を分離することができる。つまり、ＦＦＴ解析された周波数情報は、それぞれの移動体毎にピークを有しており、このピークの数を検出することによって移動体の数を検出することができる。
【００２０】
また、上記移動体測定装置において、前記状態測定手段は、前記速度算出手段によって算出された移動体の速度が所定値以下であり、かつ前記反射波検出手段によって検出される反射波が検出されなくなった場合、前記移動体は停止していると判断する移動体停止判断手段を含むことが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、移動体停止判断手段により、移動体の速度が所定値以下である低速状態であり、かつ反射波検出手段によって検出される反射波が検出されなくなった場合に、移動体は停止したと判断される。すなわち、停止している移動体の反射波は検出されないため、移動体が停止した場合、反射波が検出されなくなる。さらに、低速状態であった移動体の反射波が検出されなくなるということは、移動体が減速して停止したということであるから、移動体が停止したことを予測することができる。
【００２２】
また、上記移動体測定装置において、前記状態測定手段は、前記移動距離測定手段によって測定された移動体の移動距離の時間的変化に基づいて前記移動体の形状を測定する移動体形状測定手段を含むことが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、移動体形状測定手段により、移動距離測定手段によって測定された移動体の移動距離の時間的変化に基づいて移動体の形状が測定される。例えば、移動体測定装置が地面に対して垂直な位置に設けられており、移動体が移動体測定装置と地面との間を通過する場合、移動距離測定手段は、地面から移動体の上部までの距離（長さ）を測定する。移動体形状測定手段は、測定された地面から移動体の上部までの長さの所定時間ごとの変化に基づいて、移動体の大まかな形状を把握することができる。
【００２４】
また、上記移動体測定装置において、前記移動体は道路施設における車両を含み、前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記車両に反射した反射波を検出し、前記速度算出手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の一波長あたりの時間を検出することによって前記車両の速度を算出することが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、伝播媒質中に出力された単一周波数の電磁波は、車両により反射されて反射波が形成される。そして、反射波検出手段により、電磁波出力手段と車両との間に形成される反射波が検出され、速度算出手段により、反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間が検出されることによって車両の速度が算出される。このように、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を出力して反射波を検出することによって、道路施設を移動している車両の速度を算出することができる。
【００２６】
また、上記移動体測定装置において、前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記車両の移動距離を測定することが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、反射波の波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波を矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、道路施設を移動している車両の移動距離を測定することができる。
【００２８】
また、上記移動体測定装置において、前記移動体は道路施設における人間を含み、前記反射波検出手段は、前記電磁波出力手段によって出力された前記電磁波が前記人間に反射した反射波を検出し、前記速度算出手段は、前記反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することによって前記人間の速度を算出することが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、伝播媒質中に出力された単一周波数の電磁波は、人間により反射されて反射波が形成される。そして、反射波検出手段により、電磁波出力手段と人間との間に形成される反射波が検出され、速度算出手段により、反射波検出手段によって検出された反射波の所定波長あたりの時間が検出されることによって車両の速度が算出される。このように、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を出力して反射波を検出することによって、道路施設を移動している人間の速度を算出することができる。
【００３０】
また、上記移動体測定装置において、前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記人間の移動距離を測定することが好ましい。
【００３１】
この構成によれば、反射波の波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波を矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、道路施設を移動している人間の移動距離を測定することができる。
【００３２】
また、上記移動体測定装置において、前記移動体は河川の水面を含み、前記移動距離測定手段は、前記波形整形手段によって波形整形された矩形波をカウントすることによって前記水面の移動距離を測定することが好ましい。
【００３３】
この構成によれば、反射波は波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波を矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、河川の水面までの距離を測定することができる。河川の水面の移動距離が算出されることによって、河川の水位変化を測定することができ、移動体測定装置を水位センサに適用することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ａは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第１の実施形態では、アンテナ５と測定対象である移動体との間の伝搬媒質中に形成される移動体による反射波を用いて、移動体の速度を算出する。なお、本実施の形態において、反射波が形成される伝搬媒質は空気であるが、本発明は特にこれに限定されず、水などの他の伝搬媒質中に形成される反射波を用いてもよい。
【００３６】
ここで、第１の実施形態に係る移動体測定装置１ａについて説明する前に、反射波について説明する。
【００３７】
図２は、反射波の形成を説明するための概略説明図であり、図２（ａ）は、アンテナ５と移動体Ｍとの間に形成される反射波を表す波形図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す反射波を波形整形することによって得られる矩形波を表す波形図である。図２（ａ）に示すように、移動体測定装置１ａのアンテナ５から単一周波数ｆの電磁波を空気などの伝搬媒質中に放出すると、電磁波は、進行波となって伝搬媒質中を進行する。やがて、進行波が移動体Ｍに到達すると、進行波が移動体Ｍで反射して反射波Ｓ（図２（ａ）参照）となり、この反射波は移動体Ｍからアンテナ５に向かって進行する。
【００３８】
ここで、単一周波数ｆの波長λは、λ＝ｃ／ｆで表される。波長λは、一周期の間に波動が伝播する距離を表しており、反射波Ｓは、アンテナ５から送信される単一周波数から得られる波長の４分の１であるλ／４で腹Ｓｈと節Ｓｆとが繰り返される。単一周波数の電磁波を出力することによって得られる反射波Ｓは、移動体Ｍが停止している場合、振幅が一定レベルのみを示し、振幅は得られないが、移動体Ｍが移動することで腹Ｓｈと節Ｓｆとが繰り返される振幅が得られることとなる。
【００３９】
上述のように、反射波Ｓの波長λは、一周期の間に波動が伝播する距離を表しているため、腹から腹、節から節、腹から節又は節から腹に至る時間を測定すれば、移動体の速度を測定することができる。すなわち、図２（ａ）に示すように、節ｄ１から節ｄ２までの距離Δｄ（＝ｄ２−ｄ１）は、下記の（１）式で表すことができる。
【００４０】
Δｄ＝λ／２＝（１／２）×（ｃ／ｆ）＝ｃ／２ｆ・・・・（１）
なお、上記（１）式において、ｃは、伝搬媒質（空気）中を進行する電磁波の速度を表し、ｆは、アンテナ５から発信される単一周波数を表している。
【００４１】
さらに、移動体Ｍの速度Ｖは、上記（１）式を用いて下記の（２）式で表すことができる。
【００４２】
Ｖ＝Δｄ／Δｔ＝（ｃ／２ｆ）／Δｔ・・・・（２）
なお、上記（２）式において、Δｄは、反射波Ｓの節ｄ１から節ｄ２までの距離を表し、Δｔは、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間を表し、ｃは、伝搬媒質（空気）中を進行する電磁波の速度を表し、ｆは、アンテナ５から発信される単一周波数を表している。
【００４３】
このように、反射波Ｓの節ｄ１から節ｄ２までの距離Δｄを、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間Δｔで除算することによって移動体の速度Ｖを算出することができる。
【００４４】
図１に戻って、第１の実施形態に係る移動体測定装置１ａについて説明する。
【００４５】
送信部３は、周波数発生部３１及び増幅部３２を備えて構成される。周波数発生部３１は、制御部２１による制御信号に基づいて、例えば交流電源等の一定の単一周波数ｆの信号を出力する。増幅部３２は、周波数発生部３１によって発生された単一周波数ｆの信号を増幅してアンテナ５に出力する。
【００４６】
アンテナ５は、増幅部３２によって増幅された単一周波数ｆの信号を有する電磁波を伝搬媒質中に送信する。また、アンテナ５は、伝搬媒質中に形成される反射波Ｓを受信する。
【００４７】
受信部４は、増幅部４１、波形作成部４２及びパルス計測器４３を備えて構成される。増幅部４１は、アンテナ５によって受信された反射波Ｓの信号を増幅し、波形作成部４２に出力する。波形作成部４２は、アンテナ５で受信し、増幅部４１で増幅された反射波Ｓの信号を検波するととともに、図２（ａ）に示すような反射波Ｓの波形を作成する。パルス計測器４３は、波形作成部４２によって作成された反射波Ｓを矩形波に波形整形する。
【００４８】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、以下、「ＣＰＵ」と略記する。）で構成され、速度算出部２１１を含む。なお、制御部２１は、単一周波数の信号を発生させるための制御信号を周波数発生部３１に出力する。
【００４９】
速度算出部２１１は、受信部４によって検出された反射波Ｓの所定波長あたりの時間を検出することによって移動体Ｍの速度を算出する。
【００５０】
次に、移動体の速度を算出する場合における移動体測定装置１ａの動作について説明する。まず、制御部２１は、所定の単一周波数ｆの信号を発生させるための制御信号を出力し、周波数発生部３１に制御信号が入力される。周波数発生部３１は、入力された制御信号に基づいて所定の単一周波数ｆの信号を発生させ、増幅部３２に出力する。増幅部３２は、入力された単一周波数ｆの信号を増幅させ、アンテナ５に出力する。アンテナ５は、入力された単一周波数ｆの信号に基づいて単一周波数ｆの電磁波を伝搬媒質中に送信する。
【００５１】
アンテナ５より送信された電磁波は、進行波として伝搬媒質中を移動体に向かって進行し、移動している移動体Ｍにより反射波Ｓが形成される。伝搬媒質中に形成された反射波Ｓは、アンテナ５によって受信される。アンテナ５は、受信した反射波Ｓを増幅部４１に出力する。増幅部４１は、アンテナ５より入力された反射波Ｓを増幅し、波形作成部４２に出力する。波形作成部４２は、入力された反射波Ｓを検波するとともに、反射波Ｓの波形を作成し、パルス計測器４３に出力する。
【００５２】
パルス計測器４３は、波形作成部４２より入力された波形信号に基づいて、図２（ｂ）に示すような反射波Ｓの腹ＳｈでＬレベルからＨレベルに変化し、節ＳｆでＨレベルからＬレベルに変化するようなパルス波形に反射波Ｓを波形整形し、制御部２１の速度算出部２１１に出力する。速度算出部２１１は、パルス計測器４３より入力されたパルス波形信号に基づいて所定波長あたりの時間を検出し、検出された所定波長あたりの時間を検出する。すなわち、速度算出部２１１は、パルス波形におけるＨレベルの期間（波長はλ／４）Δｔを検出する。速度算出部２１１は、入力された所定波長λ／４あたりの期間Δｔに基づいて移動体の速度を算出する。すなわち、速度算出部２１１は、所定波長あたりの時間Δｔを（２）式に代入することにより移動体の速度Ｖを算出する。
【００５３】
このように、伝搬媒質中に出力された単一周波数の電磁波は、移動体により反射されて反射波が形成される。そして、受信部４により、電磁波出力手段と移動体との間に存在する伝搬媒質中に形成される反射波が検出され、速度算出部２１１により、受信部４によって検出された反射波の所定波長あたりの時間が検出されることによって移動体の速度が算出される。
【００５４】
反射波の波長は距離にそのまま対応しているため、検出された反射波の所定波長あたりの時間を検出することで移動体の速度を算出することができる。本発明に係る移動体測定装置１ａでは、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を移動している物体に向けて出力し、反射波を検出することによって移動体の速度を算出することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｂは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第２の実施形態では、アンテナ５と測定対象である移動体Ｍとの間の伝搬媒質中に形成される移動体Ｍによる反射波Ｓを用いて、移動体Ｍの移動距離を測定する。なお、移動体測定装置１ｂにおける送信部３、受信部４及びアンテナ５は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３、受信部４及びアンテナ５と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００５６】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、移動距離測定部２１２を含む。
【００５７】
移動距離測定部２１２は、受信部４によって矩形波に波形整形された反射波Ｓをパルスカウントすることによって移動体Ｍの移動距離を測定する。
【００５８】
次に、移動体の移動距離を算出する場合における移動体測定装置１ｂの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｂにおける周波数発生部３１、増幅部３２、アンテナ５、増幅部４１、波形作成部４２及びパルス計測器４３の動作は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００５９】
パルス計測器４３は、波形作成部４２より入力された波形信号に基づいて、図２（ｂ）に示すような反射波Ｓの腹ＳｈでＬレベルからＨレベルに変化し、節ＳｆでＨレベルからＬレベルに変化するようなパルス波形に反射波Ｓを波形整形し、制御部２１の移動距離測定部２１２に出力する。制御部２１の移動距離測定部２１２は、パルス計測器４３より入力されたパルス波形信号に基づいてパルスカウントを行い、パルスカウントによって得られるパルス数を検出力する。移動距離測定部２１２は、パルスカウントによって得られたパルス数に基づいて移動体Ｍの移動距離を算出する。すなわち、反射波Ｓの波長がそのまま距離に対応しているのでパルス数に波長λを乗算することによって移動体Ｍの移動距離を算出する。なお、移動距離測定部２１２は、移動体Ｍに関する反射波Ｓが検出されてから、移動体Ｍに関する反射波Ｓが検出されなくなるまでのパルス数を検出する。例えば、移動距離測定部２１２は、移動体Ｍが動き出してから停止するまでの間に検出される反射波Ｓのパルス数をカウントする。
【００６０】
このように、反射波は波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波を矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって移動体の移動距離を測定することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｃは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第３の実施形態では、アンテナ５と測定対象である移動体Ｍとの間の伝搬媒質中に形成される移動体Ｍの反射波Ｓを用いて、移動体Ｍの移動方向を測定する。なお、移動体測定装置１ｃにおける送信部３及びアンテナ５は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３及びアンテナ５と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００６２】
受信部４は、増幅部４１及び波形作成部４２を備えて構成される。増幅部４１は、アンテナ５によって受信された反射波Ｓの信号を増幅し、波形作成部４２に出力する。波形作成部４２は、アンテナ５で受信し、増幅部４１で増幅された反射波Ｓの信号を検波するととともに、図２（ａ）に示すような反射波Ｓの波形を作成する。
【００６３】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、第１の移動方向検出部２１３を含む。
【００６４】
第１の移動方向検出部２１３は、受信部４によって検出された反射波Ｓの振幅の大きさに基づいて移動体Ｍの移動方向を検出する。
【００６５】
第３の実施形態における移動体測定装置１ｃは、反射波の振幅の変化を検出することによって移動体の移動方向を検出する。すなわち、移動体が移動体測定装置１ｃから遠ざかる場合、電波強度が減衰するため、反射波の振幅は大から小に変化する。一方、移動体が移動体測定装置１に近づく場合、反射波の振幅は小から大に変化する。したがって、反射波の振幅の変化を検出することによって移動体の移動方向を検出することができる。
【００６６】
次に、第３の実施形態における移動体測定装置１ｃの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｃにおける周波数発生部３１、増幅部３２、アンテナ５及び増幅部４１の動作は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００６７】
波形作成部４２は、入力された反射波Ｓを検波するとともに、反射波Ｓの波形を作成し、第１の移動方向検出部２１３に出力する。第１の移動方向検出部２１３は、入力された反射波Ｓの波形信号に基づいて、反射波Ｓの振幅のレベルを検出し、前回の反射波Ｓの振幅のレベルと比較して大きければ、移動体Ｍは近づいていると判断し、小さければ、移動体Ｍは遠ざかっていると判断する。
【００６８】
このように、移動体Ｍが遠くにある場合、電波強度は減衰し、検出される反射波Ｓの振幅は小さくなり、移動体Ｍが近くにある場合、検出される反射波Ｓの振幅は大きくなる特性を利用して、受信部４によって検出された反射波Ｓの振幅が大から小に減少している場合、移動体Ｍは遠ざかっていると判断し、反射波Ｓの振幅が小から大に増大している場合、移動体Ｍは近づいていると判断し、反射波Ｓの振幅の大きさに基づいて移動体Ｍの移動方向を検出することができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｄは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第４の実施形態では、第１の反射波検出手段と、第１の反射波検出手段とは所定の間隔を有する位置に設けられた第２の反射波検出手段とを設けることによって第１の反射波検出手段において検出される第１の反射波と、第２の反射波検出手段において検出される第２の反射波とに位相差を生じさせる。そして、第１の反射波検出手段によって検出された第１の反射波と、第２の反射波検出手段によって検出された第２の反射波との位相差に基づいて、移動体の移動方向を検出する。なお、移動体測定装置１ｄにおける送信部３及び受信部４は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３及び受信部４と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００７０】
第４の実施形態における第１の反射波検出手段及び第２の反射波検出手段は、１のアンテナ５を用いて実現され、アンテナ５を第１の位置から第１の位置とは所定の間隔を有する第２の位置に傾倒させる。アンテナ５を直立させた第１の位置から矢印ａ方向へ所定の角度で傾倒させることによってアンテナ５を第２の位置に移動させ、アンテナ５を直立させた第１の位置で検出される第１の反射波と、直立位置から所定の角度を有する第２の位置で検出される第２の反射波とに位相差を生じさせる。なお、本実施の形態において、第１の位置におけるアンテナ５は第１の反射波検出手段に相当し、第２の位置におけるアンテナ５’は第２の反射波検出手段に相当する。また、本実施の形態では、直立した第１の位置にあるアンテナ５と、第１の位置から傾倒させた第２の位置にあるアンテナ５’とは、所定の位相差（例えば、λ／４）が生じるように振動させる。
【００７１】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、第２の移動方向検出部２１４を含む。
【００７２】
第２の移動方向検出部２１４は、受信部４によって波形整形された第１の矩形波と、受信部４によって波形整形された第２の矩形波との位相差に基づいて移動体Ｍの移動方向を検出する。
【００７３】
次に、第４の実施形態における移動体測定装置１ｄの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｄにおける周波数発生部３１及び増幅部３２の動作は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００７４】
アンテナ５より送信された電磁波は、進行波として伝搬媒質中を移動体Ｍに向かって進行し、移動している移動体Ｍにより、伝搬媒質中に反射波Ｓが形成される。伝搬媒質中に形成された反射波Ｓは、第１の位置におけるアンテナ５によって受信される。さらに、制御部２１は、第１の位置におけるアンテナ５を所定の角度で傾倒させることによって第２の位置に移動させ、第２の位置におけるアンテナ５’によって反射波Ｓを受信する。アンテナ５、５’は、第１の位置で受信した第１の反射波及び第２の位置で受信した第２の反射波を増幅部４１に出力する。増幅部４１は、アンテナ５、５’より入力された第１の反射波及び第２の反射波を増幅し、波形作成部４２に出力する。波形作成部４２は、入力された第１の反射波及び第２の反射波を検波するとともに、第１の反射波及び第２の反射波の波形を作成し、パルス計測器４３に出力する。
【００７５】
パルス計測器４３は、反射波Ｓの腹ＳｈでＬレベルからＨレベルに変化し、節ＳｆでＨレベルからＬレベルに変化するようなパルス波形に第１の反射波及び第２の反射波を波形整形し、第１の反射波を波形整形した第１の矩形波及び第２の反射波を波形整形した第２の矩形波を制御部２１の第２の移動方向検出部２１４に出力する。第２の移動方向検出部２１４は、パルス計測器４３より入力された第１の矩形波及び第２の矩形波の位相差に基づいて移動体Ｍの移動方向を検出する。
【００７６】
図６は、移動体が順方向（移動体測定装置１ｄに近づく方向）に移動する場合の第１の位置において検出される第１の反射波Ｓ１及び第２の位置において検出される第２の反射波Ｓ２の波形を示す図である。図６（ａ）は、第１の位置において検出される第１の反射波Ｓ１の波形を表す波形図であり、図６（ｂ）は、第２の位置において検出される第２の反射波Ｓ２の波形を表す波形図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す第１の反射波Ｓ１を矩形波に波形整形した波形を表す波形図であり、図６（ｄ）は、図６（ｂ）に示す第２の反射波Ｓ２を矩形波に波形整形した波形を表す波形図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１の反射波Ｓ１と第２の反射波Ｓ２とはλ／４だけ位相差が生じる。移動体Ｍが順方向に移動する場合、第１の矩形波がＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミングのとき、第２の矩形波は常にＬレベルとなる。したがって、第１の矩形波と第２の矩形波との遷移状態を判断することにより、移動体Ｍの移動方向が順方向であることを検出することができる。
【００７７】
図７は、移動体が逆方向（移動体測定装置１ｄから離れる方向）に移動する場合の第１の位置において検出される第１の反射波Ｓ１及び第２の位置において検出される第２の反射波Ｓ２の波形を示す図である。図７（ａ）は、第１の位置において検出される第１の反射波Ｓ１の波形を表す波形図であり、図７（ｂ）は、第２の位置において検出される第２の反射波Ｓ２の波形を表す波形図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す第１の反射波Ｓ１を矩形波に波形整形した波形を表す波形図であり、図７（ｄ）は、図７（ｂ）に示す第２の反射波Ｓ２を矩形波に波形整形した波形を表す波形図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１の反射波Ｓ１と第２の反射波Ｓ２とはλ／４だけ位相差が生じる。移動体Ｍが逆方向に移動する場合、第１の矩形波がＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミングのとき、第２の矩形波は常にＨレベルとなる。したがって、第１の矩形波と第２の矩形波との遷移状態を判断することにより、移動体Ｍの移動方向が逆方向であることを検出することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、第１の反射波検出手段及び第２の反射波検出手段を１つのアンテナ５を用いて実現したが、本実施の形態はこれに限定されず、例えば、受信側のアンテナ５を２つ設けて実現してもよい。すなわち、第１のアンテナ及び第１の受信部と、第１のアンテナと所定の間隔を有する第２のアンテナ及び第２の受信部とを設け、第１のアンテナで検出される第１の反射波Ｓ１と、第２のアンテナで検出される第２の反射波Ｓ２とに位相差を生じさせる。
【００７９】
このように、アンテナ５と移動体Ｍとの間に形成される反射波を検出する第１の反射波検出手段によって検出された第１の反射波Ｓ１と、第１の反射波検出手段と所定の間隔を有する位置に設けられ、かつアンテナ５と移動体Ｍとの間に形成される反射波を検出する第２の反射波検出手段によって検出された第２の反射波Ｓ２とは、第１の反射波検出手段と第２の反射波検出手段とが所定の間隔を有する位置に設けられているため、所定の間隔の位相差が生じることとなる。したがって、第１の反射波Ｓ１が波形整形された第１の矩形波と、第２の反射波Ｓ２が波形整形された第２の矩形波との位相差に基づいて、移動体Ｍの移動方向を把握することができる。例えば、第１の矩形波の遷移状態がＬレベルからＨレベルに変化する場合に第２の矩形波の遷移状態がＬレベルであれば移動体Ｍは順方向に移動していると判断することができる。一方、第１の矩形波の遷移状態がＬレベルからＨレベルに変化する場合に第２の矩形波の遷移状態がＨレベルであれば移動体Ｍは逆方向に移動していると判断することができる。
【００８０】
（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｅは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。移動体Ｍが複数存在する場合、複数の反射波Ｓが検出される。そこで、第５の実施形態では、この複数検出される反射波Ｓを用いて移動体Ｍの数を検出する。なお、移動体測定装置１ｅにおける送信部３及びアンテナ５は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３及びアンテナ５と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００８１】
受信部４は、増幅部４１、波形作成部４２及びＡ／Ｄ変換部４４を備えて構成される。なお、移動体測定装置１ｅにおける増幅部４１及び波形作成部４２は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの増幅部４１及び波形作成部４２と同じ構成であるため説明を省略する。
【００８２】
Ａ／Ｄ変換部４４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、波形作成部４２から出力される反射波Ｓのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００８３】
処理部２は、制御部２１及び演算部２２を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、移動体数検出部２１５を含む。移動体数検出部２１５は、後述する演算部２２によってＦＦＴ解析された周波数情報に基づいて移動体Ｍの数を検出する。
【００８４】
演算部２２は、例えばデジタル信号高速演算器（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、以下、「ＤＳＰ」と略記する。）で構成され、入力記憶部２２１、周波数解析部２２２及び出力記憶部２２３を備えて構成される。
【００８５】
入力記憶部２２１は、Ａ／Ｄ変換部４４によってＡ／Ｄ変換された反射波Ｓの周波数情報を一時的に記憶し、周波数解析部２２２に出力する。周波数解析部２２２は、入力記憶部２２２より入力される反射波Ｓの周波数情報をＦＦＴ解析し、ＦＦＴ解析された反射波Ｓの周波数情報を出力記憶部２２３に出力する。出力記憶部２２３は、周波数解析部２２２より入力されるＦＦＴ解析された反射波Ｓの周波数情報を一時的に記憶し、制御部２１に出力する。
【００８６】
次に、第５の実施形態における移動体測定装置１ｅの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｅにおける周波数発生部３１、増幅部３２、アンテナ５及び増幅部４１の動作は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００８７】
波形作成部４２は、入力された反射波Ｓを検波するとともに、反射波Ｓの波形を作成し、Ａ／Ｄ変換部４４に出力する。Ａ／Ｄ変換部４４は、反射波Ｓの波形信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を演算部２２の入力記憶部２２１に出力する。入力記憶部２２１は、Ａ／Ｄ変換部４４から入力されたデジタル信号を一時的に記憶して所定のデータ量を蓄積した後、周波数解析部２２２に出力する。周波数解析部２２２は、入力された複数の波形に関するデータをＦＦＴ変換し、複数の反射波Ｓの周波数成分を分離することによって、複数の移動体の速度成分を分離する。ＦＦＴ変換された移動体Ｍごとの波形のデジタル信号は、出力記憶部２２３に出力される。出力記憶部２２３は、周波数解析部２２２によって解析されたデータを一時的に記憶し、制御部２１の移動体数検出部２１５に出力する。移動体数検出部２１５は、周波数解析部２２２によって解析されたデータに基づいて変換関数Ｆ（ｃｙ）を作成し、変換関数Ｆ（ｃｙ）のピーク値の数を検出する。
【００８８】
図９は、周波数解析部２２２において反射波をＦＦＴ変換した変換関数Ｆ（ｃｙ）を示す図である。速度が異なる複数の移動体が存在する場合、検出された反射波をＦＦＴ変換することによって、移動体の数だけピーク値が現れる。そのため、変換関数Ｆ（ｃｙ）のピーク値の数を検出することによって、移動体の数を検出することができる。図９では、３つの移動体が存在するため、ｃｙ１，ｃｙ２，ｃｙ３の３点でピーク値が検出されている。
【００８９】
なお、本実施の形態におけるピーク値の検出方法は、周波数解析部２２２によって解析されたデータに基づいて変換関数Ｆ（ｃｙ）を作成することによって行われるが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、周波数解析部２２２によって解析されたデータについて、隣接するデータの差を求めて符号の変化を調べることによって検出してもよい。
【００９０】
このように、複数の移動体Ｍとの間に複数の反射波Ｓが形成された場合、検出された反射波Ｓの周波数情報をＦＦＴ解析することによって、周波数成分を分離して異なる反射波Ｓの速度成分を分離することができる。つまり、ＦＦＴ解析された周波数情報は、それぞれの移動体Ｍ毎にピークを有しており、このピークの数を検出することによって移動体Ｍの数を検出することができる。
【００９１】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｆは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。単一周波数の電磁波を用いた場合、移動体Ｍが移動している場合に反射波Ｓは形成され、移動体Ｍが停止した場合に反射波Ｓは形成されない。また、移動体Ｍが車両である場合、車両には減速した後、停止する傾向がある。そこで、第６の実施形態における移動体測定装置１ｆでは、移動体Ｍの速度が低速となり、かつ反射波Ｓが検出されなくなると、移動体Ｍは停止したと判断する。なお、第６の実施形態における移動体測定装置１ｆの送信部３、受信部４及びアンテナ５は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３、受信部４及びアンテナ５と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００９２】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、速度算出部２１１及び移動体停止判断部２１６を含む。なお、第６の実施形態における移動体測定装置１ｆの速度算出部２１１は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの速度算出部２１１と同じ構成であるため説明を省略する。移動体停止判断部２１６は、速度算出部２１１によって算出された移動体Ｍの速度が所定値以下であり、かつ受信部４によって検出される反射波Ｓが検出されなくなった場合、移動体Ｍは停止していると判断する。
【００９３】
次に、第６の実施形態における移動体測定装置１ｆの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｆにおける周波数発生部３１、増幅部３２、アンテナ５、増幅部４１、波形作成部４２、パルス計測器４３及び速度算出部２１１の動作は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００９４】
速度算出部２１１によって算出された移動体Ｍの速度Ｖは、移動体停止判断部２１６に出力される。移動体停止判断部２１６は、速度算出部２１１で算出された移動体Ｍの速度Ｖが所定の値以下であるか否かを判断する。所定の値とは、例えば、２０ｋｍ／ｈであり、速度Ｖが所定の値以下である場合、移動体Ｍは低速であると判断することができる。そして、移動体停止判断部２１６は、移動体Ｍの速度Ｖが所定の値以下であり、かつ反射波Ｓが検出されなくなった場合に移動体Ｍは停止したと判断する。
【００９５】
このように、移動体停止判断部２１６により、移動体Ｍの速度Ｖが所定値以下である低速状態であり、かつ受信部４によって検出される反射波Ｓが検出されなくなった場合に、移動体Ｍは停止したと判断される。すなわち、停止している移動体Ｍの反射波Ｓは検出されないため、移動体Ｍが停止した場合、反射波Ｓが検出されなくなる。さらに、低速状態であった移動体Ｍの反射波Ｓが検出されなくなるということは、移動体Ｍが減速して停止したということであるから、移動体Ｍが停止したことを予測することができる。
【００９６】
（第７の実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｇは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第７の実施形態における移動体測定装置１ｇでは、移動距離測定部２１２によって測定された移動体Ｍの移動距離の時間的変化に基づいて移動体Ｍの形状の測定を行う。なお、第７の実施形態における移動体測定装置１ｇの送信部３、受信部４及びアンテナ５は、第１の実施形態における移動体測定装置１ａの送信部３、受信部４及びアンテナ５と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００９７】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、移動距離測定部２１２及び移動体形状測定部２１７を含む。なお、第７の実施形態における移動体測定装置１ｇの移動距離測定部２１２は、第２の実施形態における移動体測定装置１ｂの移動距離測定部２１２と同じ構成であるため説明を省略する。移動体形状測定部２１７は、移動距離測定部２１２によって測定された移動体Ｍの移動距離の時間的変化に基づいて移動体Ｍの形状を測定する。
【００９８】
次に、第７の実施形態における移動体測定装置１ｇの動作について説明する。なお、移動体測定装置１ｇにおける周波数発生部３１、増幅部３２、アンテナ５、増幅部４１、波形作成部４２、パルス計測器４３及び移動距離測定部２１２の動作は、第２の実施形態における移動体測定装置１ｂの動作と同じであるため説明を省略する。
【００９９】
移動距離測定部２１２によって測定された移動体Ｍの移動距離は、移動体形状測定部２１７に出力される。移動体形状測定部２１７は、所定時間ごとに測定された移動体Ｍの移動距離に基づいて移動体Ｍの形状を測定する。
【０１００】
図１２は、移動体の形状の測定について説明するための図であり、図１２（ａ）は、移動体Ｍと移動体測定装置１ｇとの位置関係を説明するための図であり、図１２（ｂ）は、移動体Ｍの移動距離と経過時間との関係を示す図である。図１２（ａ）において、移動体Ｍは移動体測定装置１ｇと地面Ｇとの間を矢印Ｘ方向に移動しており、移動体測定装置１ｇは移動体Ｍが矢印Ｘ方向に移動することによって矢印Ｙ方向に相対的に移動している。移動体測定装置１ｇは、地面Ｇに向けて単一周波数の電磁波を送信しており、時刻ｔ１において、移動体Ｍの移動距離ａが検出される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、移動体Ｍは相対的に停止しているため、移動体の移動距離は検出されない。時刻ｔ２において、移動体Ｍの移動距離ｂ−ａが検出される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、移動体Ｍは相対的に停止しているため、移動体Ｍの移動距離は検出されない。時刻ｔ３において、移動体Ｍの移動距離ｂ−ａが検出される。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、移動体Ｍは相対的に停止しているため、移動体Ｍの移動距離は検出されない。時刻ｔ４において、移動体Ｍの移動距離ａが検出される。以上のようにして検出された結果を移動体Ｍの移動距離と経過時間との関係で表すと、図１２（ｂ）のようになる。図１２（ｂ）に示すように、移動体Ｍの上部の形状を測定することができる。
【０１０１】
また、移動体Ｍが車両である場合、移動体測定装置１ｇは、あらかじめ、大型車両、普通車両及び小型車両等の車両の形状を記憶しておき、測定された移動体Ｍの形状と比較することによって、移動体測定装置１ｇで形状が測定された車両が大型車両、普通車両及び小型車両のうちのどれであるかを判別することができる。
【０１０２】
このように、移動体形状測定部２１７により、移動距離測定部２１２によって測定された移動体Ｍの移動距離の時間的変化に基づいて移動体Ｍの形状が測定される。例えば、移動体測定装置１ｇが地面Ｇに対して垂直な位置に設けられており、移動体Ｍが移動体測定装置１ｇと地面Ｇとの間を通過する場合、移動距離測定部２１２は、地面Ｇから移動体Ｍの上部までの距離（長さ）を測定する。移動体形状測定部２１７は、測定された地面Ｇから移動体Ｍの上部までの長さの所定時間ごとの変化に基づいて、移動体Ｍの大まかな形状を把握することができる。
【０１０３】
（第８の実施形態）
図１３は、本発明の第８の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。移動体測定装置１ｈは、処理部２、送信部３、受信部４及びアンテナ５を備えて構成される。第８の実施形態における移動体測定装置１ｈでは、波長の異なる複数の単一周波数の電磁波を移動体Ｍに向けて出力し、移動体Ｍとの間に形成される複数の反射波を検出し、検出された複数の反射波に基づいて移動体Ｍの状態を測定する。
【０１０４】
送信部３は、制御部２１による制御信号に基づいて、第１の単一周波数ｆ１の信号を出力する第１周波数発生部３１、第１周波数発生部３１によって発生された第１の単一周波数ｆ１の信号を増幅してアンテナ５に出力する第１増幅部３２、第１の単一周波数ｆ１とは波長が異なる第２の単一周波数ｆ２の信号を出力する第２周波数発生部３１’、第２周波数発生部３１によって発生された第２の単一周波数ｆ２の信号を増幅してアンテナ５に出力する第２増幅部３２’を備えて構成される。
【０１０５】
アンテナ５は、第１増幅部３２によって増幅された第１の単一周波数ｆ１の信号を有する第１の電磁波と、第２増幅部３２’によって増幅された第２の単一周波数ｆ２の信号を有する第２の電磁波とを伝搬媒質中に同時に送信する。また、アンテナ５は、第１の電磁波が移動体Ｍによって反射した第１の反射波及び第２の電磁波が移動体Ｍによって反射した第２の反射波を受信する。
【０１０６】
受信部４は、アンテナ５によって受信された第１の反射波の信号を増幅し、第１波形作成部４２に出力する第３増幅部４１、アンテナ５によって受信された第２の反射波の信号を増幅し、第２波形作成部４２’に出力する第４増幅部４１’、第３増幅部４１で増幅された第１の反射波の信号を検波するととともに、第１の反射波の波形を作成する第１波形作成部４２、第４増幅部４１’で増幅された第２の反射波の信号を検波するととともに、第２の反射波の波形を作成する第２波形作成部４２’、第１の反射波と第２の反射波との位相を比較する位相比較回路４５及び第１の反射波と第２の反射波との位相差を検出する検出回路４６を備えて構成される。
【０１０７】
処理部２は、制御部２１を備えて構成される。制御部２１は、例えば中央演算処理装置で構成され、速度算出部２１１及び距離測定部２１８を含む。速度算出部２１１は、検出回路４６で検出された第１の反射波と第２の反射波との位相差に基づいて移動体Ｍの速度を算出する。距離算出部２１８は、検出回路４６で検出された第１の反射波と第２の反射波との位相差に基づいて移動体Ｍまでの距離を算出する。
【０１０８】
このように、移動体測定装置１ｈは、波長が異なる複数の単一周波数の電磁波を移動体Ｍに対して出力する送信部（電磁波出力手段）３と、送信部３と移動体Ｍとの間に形成される複数の反射波を検出する受信部（反射波検出手段）４と、受信部４によって検出された複数の反射波に基づいて移動体Ｍの状態を測定する処理部（状態測定手段）２とを備える。この場合、波長が異なる複数の単一周波数の電磁波が用いられるため、従来のように、発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、波長の異なる複数の単一周波数の電磁波を移動している物体に向けて出力し、複数の反射波を検出することによって移動体Ｍの状態を測定することができる。
【０１０９】
また、受信部４は、検出された複数の反射波の位相を比較し、位相差を検出し、処理部２は、検出された位相差に基づいて移動体Ｍの速度を算出する速度算出部（速度算出手段）２１１を含む。この場合、複数の反射波の位相を比較し、位相差を検出することによって移動体Ｍの速度を測定することができる。
【０１１０】
また、受信部４は、検出された複数の反射波の位相を比較し、位相差を検出し、処理部２は、検出された位相差に基づいて移動体Ｍまでの距離を測定する距離算出部（距離測定手段）２１８を含む。この場合、複数の反射波の位相を比較し、位相差を検出することによって移動体Ｍまでの絶対距離を測定することができる。
【０１１１】
なお、第１の実施形態から第８の実施形態において、１つのアンテナ５を用いて電磁波出力手段と反射波検出手段とを実現させたが、本発明は特にこれに限定されず、単一周波数の電磁波を出力する第１のアンテナと、反射波を検出する第２のアンテナとを備える構成でもよい。
【０１１２】
また、第１の実施形態から第８の実施形態における反射波は、単一周波数の電磁波が移動体に向かって進行する進行波と、当該単一周波数の電磁波が移動体によって反射する反射波とが干渉することによって形成される定在波を含む。
【０１１３】
また、第１の実施形態から第８の実施形態における移動体Ｍとしては、道路施設における車両を含む。例えば、第１の実施形態において移動体Ｍが道路施設における車両である場合、伝播媒質中に出力された単一周波数の電磁波は、車両により反射されて反射波Ｓが形成される。そして、受信部４により、アンテナ５と車両との間に存在する伝搬媒質中に形成される反射波Ｓが検出され、速度算出部２１１により、受信部４によって検出された反射波Ｓの所定波長あたりの時間が検出されることによって車両の速度が算出される。このように、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を出力して反射波Ｓを検出することによって、道路施設を移動している車両の速度を算出することができる。
【０１１４】
また、例えば、第２の実施形態において移動体Ｍが道路施設における車両である場合、反射波Ｓの波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波Ｓを矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、道路施設を移動している車両の移動距離を測定することができる。さらに、移動体Ｍが車両である場合、移動体測定装置１ｂは、車両との追突を防止するための距離センサに適用することができる。
【０１１５】
また、第１の実施形態から第８の実施形態における移動体Ｍとしては、道路施設における人間を含む。例えば、第１の実施形態において移動体Ｍが道路施設における人間である場合、伝播媒質中に出力された単一周波数の電磁波は、人間により反射されて反射波Ｓが形成される。そして、受信部４により、アンテナ５と人間との間に存在する伝搬媒質中に形成される反射波Ｓが検出され、速度算出部２１１により、受信部４によって検出された反射波Ｓの所定波長あたりの時間が検出されることによって人間の速度が算出される。このように、単一周波数の電磁波を用いるので、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を出力して反射波Ｓを検出することによって、道路施設を移動している人間、特に、歩行者の速度を算出することができる。
【０１１６】
また、例えば、第２の実施形態において移動体Ｍが道路施設における人間である場合、反射波Ｓの波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波Ｓを矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、道路施設を移動している人間の移動距離を測定することができる。さらに、移動体Ｍが人間である場合、移動体測定装置１ｂは、人間との追突を防止するための距離センサに適用することができる。
【０１１７】
また、第２の実施形態における移動体Ｍとしては、河川の水面を含む。すなわち、反射波Ｓは波長が距離にそのまま対応しているため、検出された反射波Ｓを矩形波に波形整形し、波形整形された矩形波をカウントすることによって、河川の水面までの距離を測定することができる。河川の水面の移動距離が算出されることによって、河川の水位の変化量を測定することができ、移動体測定装置１を水位センサに適用することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
単一周波数の電磁波が、停止している物体によって反射されると一定レベルの振幅の反射波が形成されるけれども、移動している物体によって反射されることによって、腹と節の振幅を有する反射波が形成される。したがって、単一周波数の電磁波が用いられるため、従来のように発生させる電磁波の周波数を変化させるための回路が不要であり、単一周波数の電磁波を移動している物体に向けて出力し、反射波を検出することによって移動体の状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図２】反射波Ｓの形成を説明するための概略説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図６】移動体が順方向（移動体測定装置１ｄに近づく方向）に移動する場合の第１の位置において検出される第１の反射波及び第２の位置において検出される第２の反射波の波形を示す図である。
【図７】移動体が逆方向（移動体測定装置１ｄから離れる方向）に移動する場合の第１の位置において検出される第１の反射波及び第２の位置において検出される第２の反射波の波形を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図９】周波数解析部２２２において反射波をＦＦＴ変換した変換関数Ｆ（ｃｙ）を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【図１２】移動体の形状の測定について説明するための図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る移動体測定装置のブロック図の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｇ  移動体測定装置
２  処理部
３  送信部
４  受信部
５  アンテナ
２１  制御部
２２  演算部
３１  周波数発生部
３１ａ  第１周波数発生部
３１ｂ  第２周波数発生部
３２，４１  増幅部
３２ａ  第１増幅部
３２ｂ  第２増幅部
４１ａ  第３増幅部
４１ｂ  第４増幅部
４２  波形作成部
４２ａ  第１波形作成部
４２ｂ  第２波形作成部
４３  パルス計測器
４４  Ａ／Ｄ変換部
４５  位相比較回路
４６  検出回路
２１１  速度算出部
２１２  移動距離測定部
２１３  第１の移動方向検出部
２１４  第２の移動方向検出部
２１５  移動体数検出部
２１６  移動体停止判断部
２１７  移動体形状測定部
２１８  距離測定部
２２１  入力記憶部
２２２  周波数解析部
２２３  出力記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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