(57)【要約】【課題】天候に起因することなく、例えば雨天時における検知誤差を減少させるとともに、センサから検知エリアまでの距離を任意に設定する。【解決手段】ＭＷセンサシステム１に設けられた測定部１５での測定には、雨による検知誤差と、晴天時における検知誤差、雨天時における検知誤差とが含まれ、雨による検知誤差は、予め設定したΔｆが大きくなるにつれて急峻に増加し、晴天時における検知誤差は、予め設定したΔｆが大きくなるにつれて急峻に減少する。また、予め設定したΔｆをパラメータとして、このΔｆに対する雨による検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ａと、晴天時における検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ｂとの重複した範囲が、雨天時における検知誤差の範囲１ｃとして設定され、雨天時における検知誤差の値が、晴天時における検知誤差の値より低くなるよう構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知エリアに向けてマイクロウエーブを発信すると共にこの検知エリアから反射されるマイクロウエーブを受信する、それぞれ位相が異なる複数個のセンサと、これらセンサにおいてマイクロウエーブを受信したか否かを判断する判断部と、この判断部においてマイクロウエーブの受信を確認した時に複数個のセンサに受信したマイクロウエーブそれぞれの位相差およびこれらセンサから検知エリア内の検知対象物となるターゲットまでの距離を算出し、これら算出した位相差および距離と、予め設定した周波数差とに基づいて検知誤差を測定する測定部と、が設けられ、
前記測定部での測定には、降雨など水分が前記センサと前記ターゲットとの間の空気中に存することによる検知誤差と、該システムが保有する検知誤差と、これら検知誤差を加算した検知誤差とが含まれ、
前記水分による検知誤差は、前記予め設定した周波数差が大きくなるにつれて急峻に増加し、かつ、前記システムが保有する検知誤差は、前記予め設定した周波数差が大きくなるにつれて急峻に減少し、
前記予め設定した周波数差をパラメータとして、この周波数差に対する前記水分による検知誤差の値の変動率が少ない範囲と、前記システムが保有する検知誤差の値の変動率が少ない範囲との重複した範囲が、前記加算した検知誤差の範囲として設定され、
前記加算した検知誤差の値が、前記システムが保有する検知誤差の値より低くなるよう構成されたことを特徴とするマイクロウエーブセンサシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロウエーブセンサシステムにおいて、前記周波数差は、晴天時において、前記システムが保有する検知誤差の値が低くなるよう設定され、雨天時など水分が空気中に存する時において、前記加算した検知誤差の範囲内に設定されたことを特徴とするマイクロウエーブセンサシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロウエーブセンサシステムにおいて、
前記周波数差が５ＭＨｚの場合、前記加算した検知誤差の範囲は、２．５ＭＨｚ〜３．７５ＭＨｚの間に設定されたことを特徴とするマイクロウエーブセンサシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロウエーブセンサシステムにおいて、前記加算した検知誤差の値は、２．５ＭＨｚであることを特徴とするマイクロウエーブセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光線よりも低周波の電磁波を用いた能動型のセンサであるマイクロウエーブ（以下、ＭＷという）センサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、防犯装置の一つとして、ＭＷを検知エリアに向けて発信し、検知エリア内に検知対象となるターゲット（例えば、雨、雪、人体など）が存在する場合には、そのターゲットからの反射波（ドップラー効果によって変調したＭＷ）を受信してターゲットを検知するＭＷセンサシステムが知られている。
【０００３】
このＭＷセンサシステムは、ＭＷの発信及び受信を行う発信部および受信部を備えており、発信部から検知エリアに向けて発信されたＭＷは、検知エリア内にターゲットが存在する場合、ドップラー効果によりそのターゲットからの反射波の周波数が変調されて受信部に受信される。つまり、この場合、発信部から発信されたＭＷの周波数に対して受信部に受信されるＭＷは変調されるため、ＭＷセンサシステムの出力信号波形に変化が生じ、これによってＭＷセンサシステムからターゲット検知信号が発信されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４７５６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＭＷセンサシステムには、検知エリアに向けてＭＷを発信すると共にこの検知エリアから反射されるＭＷを受信するセンサが２個設けられてなるものがある。
【０００６】
この２個のセンサが設けられたＭＷセンサシステムでは、センサから発信するＭＷの位相はそれぞれ異なり（２周波方式）、この位相差および予め設定した周波数差（以下、Δｆという）により、予め設定した検知エリア内におけるターゲットを検知する。ＭＷの位相はそれぞれ異なるセンサを用いるため、１個のセンサが設けられたＭＷセンサシステムと比較して、ターゲットまでの距離を正確に測定することができる。
【０００７】
しかし、この２周波方式のＭＷセンサシステムでは、センサとターゲットとの間に物体がある場合、この物体の影響を受ける。例えば、降雨のように雨がセンサとターゲットとの間の空気中に存する時、その雨を検知し、その雨がＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ    Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）出力信号にノイズとして発生していた。
【０００８】
すなわち、センサからターゲットまでの距離が測定されるのではなく、センサから検知する雨までの距離が測定されてしまう。そのため、この雨がノイズとして出力され、雨ノイズの２つのＩＦ出力信号の位相差が小さくなり、図６に示すように、雨ノイズが検知精度を低くする原因となる。
【０００９】
なお、図６はΔｆ＝５ＭＨｚと設定した時のターゲット検知信号の位相差（以下、Δφという）とセンサから検知エリアまでの距離との関係を表したグラフである。図６中の一点線は、晴天時、すなわちシステムがもともと保有し、天候の影響を受けていない状態の位相差を示し、実線は、雨天時の位相差を示し、Δφがπの時、およびセンサから検知エリアまでの距離（以下、Ｒという）が１５ｍの時を点線で示す。また、この測定の条件として、Ｒを最大１５ｍとし、ターゲット信号を２００ｍＶ（以下、Ｓという）とし、雨ノイズを１４０ｍＶ（以下、Ｎという）とし、Ｓ／Ｎ＝３ｄＢとする。
【００１０】
図６に示すように、Ｒが１５ｍである時、雨天時は、晴天時に比べて３０％の検知誤差が生じる。そのため、センサから検知エリアまでの距離を長くすることができなかった。
【００１１】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、天候に起因することなく、例えば雨天時における検知誤差を減少させるとともに、センサから検知エリアまでの距離を任意に設定するマイクロウエーブセンサシステムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明にかかるマイクロウエーブセンサシステムは、検知エリアに向けてマイクロウエーブを発信すると共にこの検知エリアから反射されるマイクロウエーブを受信する、それぞれ位相が異なる複数個のセンサと、これらセンサにおいてマイクロウエーブを受信したか否かを判断する判断部と、この判断部においてマイクロウエーブの受信を確認した時に複数個のセンサに受信したマイクロウエーブそれぞれの位相差およびこれらセンサから検知エリア内の検知対象物となるターゲットまでの距離を算出し、これら算出した位相差および距離と、予め設定した周波数差とに基づいて検知誤差を測定する測定部と、が設けられ、前記測定部での測定には、降雨など水分が前記センサと前記ターゲットとの間の空気中に存することによる検知誤差と、該システムが保有する検知誤差と、これら検知誤差を加算した検知誤差とが含まれ、前記水分による検知誤差は、前記予め設定した周波数差が大きくなるにつれて急峻に増加し、かつ、前記システムが保有する検知誤差は、前記予め設定した周波数差が大きくなるにつれて急峻に減少し、前記予め設定した周波数差をパラメータとして、この周波数差に対する前記水分による検知誤差の値の変動率が少ない範囲と、前記システムが保有する検知誤差の値の変動率が少ない範囲との重複した範囲が、前記加算した検知誤差の範囲として設定され、前記加算した検知誤差の値が、前記システムが保有する検知誤差の値より低くなるよう構成されたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、予め設定した周波数差をパラメータとして、この周波数差に対する水分による検知誤差の値の変動率が少ない範囲と、システムが保有する検知誤差の値の変動率が少ない範囲との重複した範囲が、加算した検知誤差の範囲として設定され、加算した検知誤差の値が、システムが保有する検知誤差の値より低くなるよう構成されるので、センサから検知エリアまでの距離を長くすることで生じる天候に起因する検知誤差を減少させることが可能となる。特に、雨天時における検知誤差を減少させることが可能となる。
【００１４】
上記構成において、上記周波数差は、晴天時において、上記システムが保有する検知誤差の値が低くなるよう設定され、雨天時など水分が空気中に存する時において、上記加算した検知誤差の範囲内に設定されてもよい。具体的に、例えば、機械的に切換スイッチを設けて、この切換スイッチにより周波数差を制御してよい。また、雨検知部（光学式、導通式など）による雨検知と連動させて周波数差を電気的に切換えて制御してもよい。
【００１５】
この場合、晴天時と雨天時とにおいて、それぞれ検知誤差を最小限に抑える構成とすることが可能となり、常に、天候に起因することなく、検知誤差の値を低くすることが可能となる。
【００１６】
また、具体的に、上記構成において、上記周波数差が５ＭＨｚの場合、上記加算した検知誤差の範囲が、２．５ＭＨｚ〜３．７５ＭＨｚの間に設定されることが好ましい。更に、上記加算した検知誤差の値が、２．５ＭＨｚであることがより好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、マイクロウエーブセンサとして２周波方式のマイクロウエーブセンサ（以下、センサという）に本発明を適用した場合を示す。
【００１８】
このマイクロウエーブセンサシステム１（以下、ＭＷセンサシステムという）は、図１に示すように、検知エリアＡに向けてマイクロウエーブ（以下、ＭＷという）を発信すると共にこの検知エリアから反射されるＭＷを受信する２個のセンサ１１、１２が設けられてなる。これらセンサ１１、１２から発信するＭＷのＩＦ出力信号の位相はそれぞれ異なる。
【００１９】
また、図２に示すように、センサ１１、１２それぞれに、センサ１１、１２においてＭＷを受信したか否かを判断する判断部１３、１４が接続され、これら判断部１３、１４に、これら判断部１３、１４で判断した結果からこのＭＷセンサシステム１における検知誤差を測定する測定部１５が接続されている。
【００２０】
測定部１５では、判断部１３、１４においてＭＷの受信を確認した時にセンサ１１、１２それぞれに受信したＭＷそれぞれの位相差（以下、Δφという）およびこれらセンサ１１、１２から検知エリアＡ内のターゲットＴまでの距離（以下、Ｒという）を算出し、これら算出した位相差および距離と、予め設定したＲＦ信号によるセンサ１１、１２の周波数差（以下、Δｆという）とに基づいて検知誤差を測定する。なお、測定部１５において測定するＲは、以下の方程式により求められる。
【数１】
Ｒ＝Δφ・Ｃ／（４π・Δｆ）
（Ｃ：光速）
また、測定部１５での測定には、降雨による雨がセンサ１１、１２とターゲットＴとの間の空気中に存することによる検知誤差（以下、雨による検知誤差という）と、ＭＷセンサシステム１が保有する検知誤差（晴天時など天候の影響を受けていない状態の検知誤差のことをいい、以下、晴天時における検知誤差という）と、これら検知誤差を加算した検知誤差（以下、下記する雨天時における検知誤差という）とが含まれている。
【００２１】
雨による検知誤差は、予め設定したΔｆが大きくなるにつれて急峻に増加する。なお、２周波方式を用いた場合、センサ１１、１２近くで雨が降っている時にその影響を大きく受けるため、Δφを小さくして雨ノイズの影響を小さくする。
【００２２】
晴天時における検知誤差とは、外的環境の影響を受けない例えば晴天時における検知誤差のこと等を示し、予め設定したΔｆが大きくなるにつれて急峻に減少する。この晴天時における検知誤差は、以下の式で求まる。
【００２３】
【数２】
β＝Ａ／Δｆ
（β：晴天時における検知誤差、Ａ：定数）
これら雨による検知誤差と晴天時における検知誤差を加算することで雨天時における検知誤差が測定される。なお、この雨天時における検知出力信号は、図３に示すようにターゲットＴの検知信号と雨ノイズとのベクトル合成で形成される。そのため、ターゲットＴの検知信号は、図３に示すように、ターゲットＴの検知信号の位相と雨ノイズの位相とが離れるにともなって、雨ノイズの影響を大きく受ける。
【００２４】
また、このＭＷセンサシステム１では、予め設定したΔｆをパラメータとして、このΔｆに対する雨による検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ａ（図４参照）と、晴天時における検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ｂ（図４参照）との重複した範囲が、雨天時における検知誤差の範囲１ｃ（図４参照）として設定され、雨天時における検知誤差の値が、晴天時における検知誤差の値より低くなるよう構成されている。
【００２５】
さらに、このＭＷセンサシステム１には、Δｆを機械的に可変させる切換スイッチ（図示省略）が設けられ、この切換スイッチの切換により、Δｆが、晴天時においては晴天時における検知誤差の値が低くなるよう設定され、雨天時においては雨天時における検知誤差の範囲内に設定されている。
＜実施例＞
次に、上記したＭＷセンサシステム１を用いて雨天時における検知誤差を測定した。その測定結果を表１に示し、この表１に示す測定結果を図４に示す。なお、測定条件として、Ｒを最大１５ｍとし、ターゲット信号を２００ｍＶ（以下、Ｓという）とし、雨ノイズを１４０ｍＶ（以下、Ｎという）とし、Ｓ／Ｎ＝３ｄＢとする。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
図４に示すように、このＭＷセンサシステム１では、予め設定したΔｆをパラメータとして、このΔｆに対する雨による検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ａと、晴天時における検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ｂとの重複した範囲が、雨天時における検知誤差の範囲１ｃとして設定される。
【００２８】
これら表１および図４から、本実施例では、晴天時においてΔｆが５ＭＨｚに設定され、雨天時においてΔｆが２．５ＭＨｚに設定されることが最適条件であることが分かる。
【００２９】
なお、Δｆが５ＭＨｚに設定された時と２．５ＭＨｚに設定された時のターゲット検知信号のΔφとＲとの関係を図５、図６に示す。
【００３０】
図５中の一点線は、晴天時における位相差を示し、実線は、雨天時における位相差を示し、Δφがπ／２、πの時、およびＲが１５ｍの時を点線で示す。
【００３１】
図６中の一点線は、晴天時における位相差を示し、実線は、雨天時における位相差を示し、Δφがπの時、およびＲが１５ｍの時を点線で示す。
【００３２】
また、本実施例では、上記した測定条件のもとΔｆが設定されたが、これに限定されるものではなく、測定条件の変動にともなって晴天時における検知誤差と雨天時における検知誤差の値は可変するよう構成されている。
【００３３】
上記したＭＷセンサシステム１によれば、予め設定したΔｆをパラメータとして、このΔｆに対する雨による検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ａと、晴天時における検知誤差の値の変動率が少ない範囲１ｂとの重複した範囲が、雨天時における検知誤差の範囲１ｃとして設定され、雨天時における検知誤差の値が、晴天時における検知誤差の値より低くなるよう構成されるので、センサ１１、１２から検知エリアＡまでの距離を長くすることで生じる雨天時における検知誤差を減少させることができる。
【００３４】
そのため、雨が降った場合であっても、検知誤差を減少させるとともに、センサ１１、１２から検知エリアＡまでの距離を任意に設定することができる。
【００３５】
また、このＭＷセンサシステム１には、Δｆを機械的に可変させる切換スイッチが設けられ、この切換スイッチの切換により、Δｆが、晴天時においては晴天時における検知誤差の値が低くなるよう設定され、雨天時においては雨天時における検知誤差の範囲内に設定されているので、晴天時と雨天時とにおいて、それぞれ検知誤差を最小限に抑える構成とすることができ、常に、天候に起因することなく、検知誤差の値を低くすることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、センサ１１、１２に、２周波方式のマイクロウエーブセンサを用いたが、本実施の形態に限定されるものではなく、２周波以上の方式のセンサであってもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、雨天時における検知誤差を減少させているが、これに限定されるものでなく、空気中に存在する水分であれば例えば、雪天時における検知誤差を減少させてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、機械的に切換スイッチが設けられているが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、光学式、導通式などの雨検知部１６による雨検知と連動させてΔｆが電気的に可変するよう制御部１７より制御してもよい。
【００３９】
この場合、電気的にΔｆを可変させるため、晴天時と雨天時とにおいて、それぞれ検知誤差を最小限に抑える構成とすることができ、常に、天候に起因することなく、検知誤差の値を低くすることができる。また、雨検知部１６により自動的に晴天時と雨天時とに対応させたΔｆを設定することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかるマイクロウエーブセンサシステムによれば、天候に起因することなく、例えば雨天時における検知誤差を減少させるとともに、センサから検知エリアまでの距離を任意に設定することができる。
【００４１】
すなわち、本発明にかかるマイクロウエーブセンサシステムによれば、予め設定した周波数差をパラメータとして、この周波数差に対する水分による検知誤差の値の変動率が少ない範囲と、システムが保有する検知誤差の値の変動率が少ない範囲との重複した範囲が、加算した検知誤差の範囲として設定され、加算した検知誤差の値が、システムが保有する検知誤差の値より低くなるよう構成されるので、センサから検知エリアまでの距離を長くすることで生じる天候に起因する検知誤差を減少させることができる。特に、雨天時における検知誤差を減少させることができる。その結果、天候に起因することなく、検知誤差を減少させるとともに、センサから検知エリアまでの距離を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるマイクロウエーブセンサシステムの概略構成図である。
【図２】本実施の形態にかかるマイクロウエーブセンサシステムの概略構成ブロック図である。
【図３】本実施の形態にかかるマイクロウエーブセンサシステムに設けられた、降雨の際のセンサが発するＭＷのベクトル関係を示した図である。
【図４】本実施の形態にかかるマイクロウエーブセンサシステムを用いて雨天時における検知誤差を測定したグラフである。
【図５】周波数差を２．５ＭＨｚと設定した時のターゲット検知信号の位相差とセンサから検知エリアまでの距離との関係を表したグラフである。
【図６】周波数差を５ＭＨｚと設定した時のターゲット検知信号の位相差とセンサから検知エリアまでの距離との関係を表したグラフである。
【図７】本発明にかかる他の形態のマイクロウエーブセンサシステムの概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１    マイクロウエーブセンサシステム
１１、１２    センサ
１３、１４  判断部
１５  測定部
１ａ    水分による検知誤差の値の変動率が少ない範囲
１ｂ    システムが保有する検知誤差の値の変動率が少ない範囲
１ｃ    加算した検知誤差の範囲
Ａ    検知エリア
Ｔ    ターゲット
【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】
2004219167.tif 000008
【図６】
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【図７】
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