(57)【要約】【課題】アンテナの大型化、複雑化、高コスト化を招くことなく、簡易な構成で方位分解能の向上を図ることのできる技術を提供する。【解決手段】アンテナのビーム幅およびビーム方向を切り替えて複数の１次検知領域Ａ〜Ｉを走査する。１次検知領域Ａ〜Ｉは、一の検知領域が他のいずれかの検知領域と重なりを有するように形成される。１次検知領域のそれぞれの検知結果に基づいて、検知対象物が検知された１次検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域に対応する小領域（２次検知領域（１）〜（１４）のいずれか）を、検知対象物が存在する方位と特定する。【選択図】　図２
2004144542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知領域に電波を照射し、そのエコーを受信するアンテナと、
一の検知領域が少なくとも他のいずれかの検知領域と重なりを有するように、前記アンテナのビーム幅および／またはビーム方向を切り替えて複数の検知領域を走査する制御手段と、
受信したエコーに基づき検知領域内に検知対象物が存在するか否かを検知する検知手段と、
複数の検知領域の検知結果に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む方位特定手段と、
を備えた物体検知装置。
【請求項２】
前記方位特定手段は、
検知対象物が検知された検知領域の検知結果と検知対象物が検知されなかった検知領域の検知結果の両方に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記方位特定手段は、
検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位とする請求項２記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記方位特定手段は、
検知領域に検知対象物が存在するか否かの情報を論理値で取り扱い、検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、論理演算によって算出する請求項３記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記方位特定手段は、
予め設定された複数の検知領域のすべてについての検知結果が得られた後に、検知対象物が存在する方位を特定する請求項１〜４のうちいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
予め設定された複数の検知領域のうち、最も少ない回数ですべての検知領域の和集合に相当する全領域を走査し得る一部の検知領域の組についてのみ走査を繰り返し、
前記一部の検知領域の組のいずれかで検知対象物が検知された場合に、検知対象物が存在する方位を絞り込むために必要な他の検知領域の走査を開始する請求項１〜４のうちいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記方位特定手段により特定可能な方位のうち１つ以上の方位を検知対象方位として設定可能な設定手段を有し、
前記制御手段は、予め設定された複数の検知領域のうち、前記設定手段により設定された検知対象方位を絞り込むために必要な検知領域のみを走査する請求項１〜６のうちいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記アンテナは複数のアンテナ素子および移相器を有するフェーズドアレイアンテナであり、
前記制御手段は、給電するアンテナ素子数を変えることによりビーム幅を切り替え、また、移相器の給電位相を制御することによりビーム方向を切り替える請求項１〜７のうちいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項９】
給電するアンテナ素子数に応じてアンテナ素子への給電電力を可変する増幅器を各アンテナ素子毎に設ける請求項８記載の物体検知装置。
【請求項１０】
複数のアンテナ素子へ電力を分配する電力分配器と、
給電するアンテナ素子数に応じて前記電力分配器に供給される電力を可変する増幅器とを備える請求項８記載の物体検知装置。
【請求項１１】
検知領域に電波を照射し、そのエコーを受信するアンテナを用いて物体を検知する物体検知方法であって、
一の検知領域が少なくとも他のいずれかの検知領域と重なりを有するように、前記アンテナのビーム幅および／またはビーム方向を切り替えて複数の検知領域を走査するステップと、
受信したエコーに基づき検知領域内に検知対象物が存在するか否かを検知するステップと、
複数の検知領域の検知結果に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込むステップと、
を含む物体検知方法。
【請求項１２】
検知対象物が検知された検知領域の検知結果と検知対象物が検知されなかった検知領域の検知結果の両方に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む請求項１１記載の物体検知方法。
【請求項１３】
検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位とする請求項１２記載の物体検知方法。
【請求項１４】
検知領域に検知対象物が存在するか否かの情報を論理値で取り扱い、検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、論理演算によって算出する請求項１３記載の物体検知方法。
【請求項１５】
予め設定された複数の検知領域のすべてについての検知結果が得られた後に、検知対象物が存在する方位を特定する請求項１１〜１４のうちいずれか１項記載の物体検知方法。
【請求項１６】
予め設定された複数の検知領域のうち、最も少ない回数ですべての検知領域の和集合に相当する全領域を走査し得る一部の検知領域の組についてのみ走査を繰り返し、
前記一部の検知領域の組のいずれかで検知対象物が検知された場合に、検知対象物が存在する方位を絞り込むために必要な他の検知領域の走査を開始する請求項１１〜１４のうちいずれか１項記載の物体検知方法。
【請求項１７】
特定可能な方位のうち１つ以上の方位が検知対象方位として設定された場合に、
予め設定された複数の検知領域のうち、前記設定された検知対象方位を絞り込むために必要な検知領域のみを走査する請求項１１〜１６のうちいずれか１項記載の物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェーズドアレイアンテナ等を利用した物体検知装置に用いられて有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の領域内に電波を照射し、その検知領域内に存在する物標で反射されたエコーを解析することにより物体検知を行う技術が知られている。このような電波を利用したリモートセンシング技術は、たとえば、防犯用の侵入者検知装置や車載用の車輌検知装置などの物体検知装置に応用されている。
【０００３】
図１０は、フェーズドアレイアンテナを用いた物体検知装置１００の一例を示した図である。フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナと、各アンテナ素子への給電位相を制御する複数の移相器とを有して構成される。フェーズドアレイアンテナでは、各素子の指向性合成を利用して所望のビーム形状を得ることができ、また、素子毎の給電位相を異ならせることにより電子的にビーム方向を切り替えることができる。
【０００４】
図示の例では、８個のアンテナ素子を用いて約１０度のアンテナビーム幅（メインローブ幅）を実現し、そのビームを正面０度方向を中心に１０度ずつ５方向にビーム走査を行っている。図中、Ａ〜Ｅで示した領域が、それぞれの指向性（ビーム方向）における検知領域を表している。
【０００５】
物体検知を行う際には、まず、ビーム方向が検知領域Ａに向くように給電位相を設定したうえで、検知領域Ａに電波を照射し、そのエコーを観測する。検知領域Ａ内に検知対象物が存在する場合には、エコーの電力強度（受信電力強度）が強くなる。したがって、受信電力強度が所定の閾値を超えるか否かを判定することにより、検知領域Ａ内の検知対象物の有無を検知することができる。同様にして、検知領域Ｂ〜Ｅを順次走査し、５０度の範囲の物体検知を行うことができる。
【０００６】
この種の物体検知装置にあっては、検知対象物を他物標と識別し、かつ、検知対象物の正確な方位を特定する必要から、アンテナ特性として鋭い指向性が要求される。また、方位分解能向上のために、ビーム方向を微細に可変できることが望ましい。
【０００７】
上述の例では、１０度のビーム幅で１０度ずつ５方向に走査しているが、これよりも高い方位分解能が要求される場合には、アンテナ素子の数を増やしてビーム幅をより狭くし、そのビームをより細かい角度で広角度に走査すればよい。
【０００８】
また、特許文献１では、アンテナ素子を増やすことなくビーム幅を狭くする方法として、送受兼用アンテナから照射する送信／受信ビームのビーム軸を異ならせることで等価的に狭いビーム幅を形成する方法が提案されている。また、特許文献２では、フェーズドアレイアンテナにおいてビーム方向を連続的に変化させて、高い方位分解能を実現する方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１０５９５５号公報
【特許文献２】
特開平７−１０６８３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋭い指向性を実現するためにアンテナ素子数を増やすと、それに伴い移相器や回路の追加も必要となりコストが増大する。また、アンテナ面積が大きくなるので装置自体が大型化するという問題も招く。防犯用や車載用の物体検知装置にあっては、設置上の制約から、できるだけコンパクトなものが求められるため、上記問題は特に深刻となる。
【００１１】
特許文献１の方法を採用した場合は、アンテナ面積の大型化は回避できるものの、送受２系統の移相回路が必要となるうえ、高精度な移相値設定が必要となり、移相回路が複雑化する。それゆえ、民生レベルでの実用化は難しい。
【００１２】
また、ビーム方向を微細かつ広角度に制御するためには、非常に高性能な移相器が必要となるとともに、アンテナや線路長の設計および製造がシビアとなるので、構成の複雑化、歩留まりの低下、コストの増大等の諸問題を招いてしまう。さらに、特許文献２のごとく連続走査を実現するためには、移相器や増幅器の温度変動による特性変化を抑えるために補償回路等を設ける必要があるとともに、高精度な制御が必要となり、構成の複雑化やコストの増大を避け得ない。
【００１３】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、アンテナの大型化、複雑化、高コスト化を招くことなく、簡易な構成で方位分解能の向上を図ることのできる技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る物体検知装置および物体検知方法は以下のように構成される。
【００１５】
制御手段によって、一の検知領域が少なくとも他のいずれかの検知領域と重なりを有するように、アンテナのビーム幅および／またはビーム方向を切り替えて複数の検知領域を走査する。これにより、検知領域が重なる方位に検知対象物が存在する場合には、複数の検知領域にて検知対象物によるエコーが観測されることになる。
【００１６】
ここで「検知領域」とは、アンテナのビーム幅とビーム方向によって定まる領域であって、アンテナが電波を照射でき、かつ、検知対象物により反射されたエコーを受信可能な範囲をいう。検知領域同士の「重なり」の態様には、一の検知領域の一部と他の検知領域の一部とが重なる態様、一の検知領域の一部が他の検知領域の全部である態様、一の検知領域の全部が他の検知領域の一部である態様を含む。
【００１７】
ある検知領域でのエコーを受信したら、検知手段によって、受信したエコーに基づき検知領域内に検知対象物が存在するか否かを検知する。これにより、走査を行った各検知領域について、検知対象物が存在するか否かの情報を得ることができる。
【００１８】
上記検知処理は、典型的には次のように行うとよい。すなわち、検知対象物が存在する場合には、存在しない場合に比べてアンテナで受信されるエコーの受信電力強度が強くなる。この現象を利用し、受信電力強度が所定の閾値を超えたか否かで検知対象物の有無を判断する等すればよい。
【００１９】
上記検知結果が得られたら、方位特定手段によって、複数の検知領域の検知結果に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む。たとえば、互いに重なる検知領域１と検知領域２との両方で検知対象物が検知された場合には、検知対象物は２つの検知領域の積集合に相当する領域内に存在すると絞り込むことができる。つまり、個々の検知領域よりも狭い範囲に方位の絞り込みを行うことができるのである。
【００２０】
また、このとき、検知対象物が検知された検知領域の検知結果と検知対象物が検知されなかった検知領域の検知結果の両方に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込むとよい。たとえば、上記の例において、検知領域１，２の両方に重なる検知領域３では検知対象物が検知されなかった場合には、検知対象物は検知領域１，２の積集合に相当する領域から検知領域３を引いた差集合に相当する領域内に存在すると絞り込むことができる。つまり、両方の検知結果を用いることにより、さらに狭い範囲に方位の絞り込みを行うことができるのである。
【００２１】
上記の方位特定処理は、典型的には次のように行うとよい。すなわち、検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位とすればよい。これにより、それぞれの検知領域の境界で区切られる小領域の単位（個々の検知領域よりも狭い範囲）で検知対象物の方位の特定が可能となる。
【００２２】
また、この処理に関しては、検知領域に検知対象物が存在するか否かの情報を論理値で取り扱い、検知対象物が検知された検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、論理演算によって算出することが好適である。これにより、処理コストを極めて小さくでき、高速に方位の特定を行うことが可能となる。
【００２３】
上述した各処理の実行態様としては、たとえば、予め設定された複数の検知領域のすべてについての検知結果が得られた後に、検知対象物が存在する方位を特定する態様を採り得る。この態様はロジックが単純であるため、ハードウエア（ロジック回路）によって実現することができる。
【００２４】
また、予め設定された複数の検知領域のうち、最も少ない回数ですべての検知領域の和集合に相当する全領域を走査し得る一部の検知領域の組についてのみ走査を繰り返し（通常走査モード）、一部の検知領域の組のいずれかで検知対象物が検知された場合に、検知対象物が存在する方位を絞り込むために必要な他の検知領域の走査を開始する（絞込走査モード）態様も好適である。この態様によれば、走査の回数を減らすことができるので、効率的かつ高速に物体検知を行うことができる。
【００２５】
また、設定手段によって、特定可能な方位のうち１つ以上の方位が検知対象方位として設定された場合に、予め設定された複数の検知領域のうち、設定された検知対象方位を絞り込むために必要な検知領域のみを走査する態様も好適である。この態様によれば、必要最小限の範囲しか走査しないので、さらに走査回数を減らすことができ、より効率的な物体検知を行うことが可能となる。
【００２６】
アンテナとしては、典型的には、検知領域に電波を照射し、そのエコーを受信する送受兼用のアンテナを用いることができ、好適には、フェーズドアレイアンテナを用いることができる。
【００２７】
フェーズドアレイアンテナを用いた場合には、給電するアンテナ素子数を変えることによりビーム幅を切り替え、また、移相器の給電位相を制御することによりビーム方向を切り替えるとよい。これにより、簡易な構成かつ簡単な制御で、複数の検知領域の走査を行うことができる。
【００２８】
給電するアンテナ素子数を減らしてビーム幅を広くすると、相対的に利得が低下してしまう。そこで、各アンテナ素子毎に増幅器を設け、この増幅器によって、給電するアンテナ素子数に応じてアンテナ素子への給電電力を可変するとよい。あるいは、複数のアンテナ素子へ電力を分配する電力分配器の前段に増幅器を設け、給電するアンテナ素子数に応じて電力分配器に供給される電力を可変してもよい。これにより、給電するアンテナ素子の数、すなわちビーム幅の広狭によらず、アンテナ利得を一定にすることができる。
【００２９】
上述した本発明によれば、アンテナの指向性に基づく検知領域よりも狭い範囲に検知対象物の方位の絞り込みを行うことができるので、アンテナの指向性を高めたりビーム方向の可変量を細かく制御することなく、すなわち、アンテナの大型化、複雑化、高コスト化を招くことなく、簡易な構成で方位分解能の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記手段ないし手順の少なくとも一部を含む物体検知装置，物体検知方法，またはこれらをコンピュータで実現するためのプログラムとして具現化できる。また、上記手段および手順の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。本発明の物体検知装置および物体検知方法は、侵入者や侵入物を検知する防犯用センサ、前方車輌や障害物等を検知する車載用センサ、駐車場等に設置される車輌センサ等の種々の物体検知に好適に用いることができる。
【００３２】
なお、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３４】
同図に示すように、物体検知装置１は、概略、アレイアンテナ２，移相器３，電力分配合成器４，制御回路５，レーダモジュール６，信号処理回路７，出力部８を有して構成される。また、必要に応じて、物体検知装置１に対して指示・設定を行ったり、パラメータを入力したりする入力部を備えてもよい。なお、上記各部分は一体構成の装置に組み込まれていてもよいし、それぞれ又はその一部を別体で構成することもできる。
【００３５】
アレイアンテナ２は、複数のアンテナ素子２ａから構成される。アレイアンテナ２は、複数のアンテナ素子２ａの指向性合成により必要なビーム形状を得るものであって、本実施形態では、約４ミリ角の平面パッチ型アンテナ素子２ａを約９ミリ間隔で８個配列することにより、後述する所望の検知領域を形成できるようにした。
【００３６】
各アンテナ素子２ａには給電位相を切り替えるディジタル移相器３が接続される。各移相器３は、スイッチで線路長を切り替えることにより、ｎπ／２ｍ（ｎ：０以上の整数，ｍ：１以上の整数）ごとに段階的に給電位相を可変する。本実施形態では、０，π／４，２π／４，３π／４の４種類の給電位相を設定可能な移相器３を用いている。
【００３７】
電力分配合成器４は、レーダモジュール６からの送信電力を各アンテナ素子２ａに等分配する電力分配器としての機能と、各アンテナ素子２ａからの受信電力を合成する電力合成器としての機能とを併せ持つ。電力分配合成器４の各出力端はスイッチ切り替え可能に構成されており、一方の出力端は移相器３に接続され、他方は終端抵抗に接続されている。
【００３８】
各移相器３および電力分配合成器４には、制御手段としての制御回路５が接続されている。
【００３９】
制御回路５は、電力分配合成器４に制御信号を与えて出力端のスイッチを切り替えることにより、給電するアンテナ素子の数（給電素子数）を変更する。給電素子数が多いほどアレイアンテナ２全体としてのビーム幅が狭くなり、逆に給電素子数を少なくするほどビーム幅は広くなる。本実施形態では、制御回路５によって給電素子数を８素子，４素子，２素子の３段階に切り替えて、それぞれ約１０度，約２０度，約４０度のビーム幅を得る。
【００４０】
また、制御回路５は、各移相器３に制御信号を与えることにより、各移相器３の給電位相を適宜設定する。これにより、アレイアンテナ２全体としてのビーム方向を切り替えることができる。本実施形態では、正面０度方向を中心として、＋２０度方向，−２０度方向の３方向にビーム走査を行う。
【００４１】
図２は、ビーム幅とビーム方向によって定まる検知領域を示す模式図であり、横軸は角度を示している。制御回路５は、ビーム幅および／またはビーム方向を切り替えることにより、Ａ〜Ｉで示される９つの検知領域を走査可能である。以下、アレイアンテナ２のビームにより直接的に形成されるこれらの検知領域を「１次検知領域」と称す。
【００４２】
１次検知領域Ａは、ビーム方向０度／ビーム幅１０度の指向性で形成される領域であり、−５度〜＋５度の範囲にわたる。１次検知領域Ｂは、ビーム方向−２０度／ビーム幅１０度の指向性で形成される領域であり、−２５度〜−１５度の範囲にわたる。１次検知領域Ｃは、ビーム方向＋２０度／ビーム幅１０度の指向性で形成される領域であり、＋１５度〜＋２５度の範囲にわたる。１次検知領域Ｄは、ビーム方向０度／ビーム幅２０度の指向性で形成される領域であり、−１０度〜＋１０度の範囲にわたる。１次検知領域Ｅは、ビーム方向−２０度／ビーム幅２０度の指向性で形成される領域であり、−３０度〜−１０度の範囲にわたる。１次検知領域Ｆは、ビーム方向＋２０度／ビーム幅２０度の指向性で形成される領域であり、＋１０度〜＋３０度の範囲にわたる。１次検知領域Ｇは、ビーム方向０度／ビーム幅４０度の指向性で形成される領域であり、−２０度〜＋２０度の範囲にわたる。１次検知領域Ｈは、ビーム方向−２０度／ビーム幅４０度の指向性で形成される領域であり、−４０度〜０度の範囲にわたる。１次検知領域Ｉは、ビーム方向＋２０度／ビーム幅４０度の指向性で形成される領域であり、０度〜＋４０度の範囲にわたる。
【００４３】
１次検知領域Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｈ，Ｉは互いに重なりを有する。また、１次検知領域Ｂ，Ｅ，Ｇ，Ｈは互いに重なりを有し、１次検知領域Ｃ，Ｆ，Ｇ，Ｉも互いに重なりを有する。すなわち、ここで形成される複数の１次検知領域Ａ〜Ｉのいずれもが少なくとも他のいずれかの検知領域と重なりを有するように形成されている。
【００４４】
この１次検知領域同士の重なりに着目すると、全検知範囲（１次検知領域Ａ〜Ｉの和集合に相当する全領域である−４０度〜＋４０度の範囲）を、図中（１）〜（１４）で示した１４の小領域に分割して考えることができる。以下、これらの小領域を「２次検知領域」と称す。
【００４５】
２次検知領域（１）は、１次検知領域Ｈのみから構成され、その範囲は−４０度〜−３０度である。２次検知領域（２）は、１次検知領域Ｈ，Ｅのみが重なる領域であり、その範囲は−３０度〜−２５度である。２次検知領域（３）は、１次検知領域Ｈ，Ｅ，Ｂのみが重なる領域であり、その範囲は−２５度〜−２０度である。２次検知領域（４）は、１次検知領域Ｇ，Ｈ，Ｅ，Ｂのみが重なる領域であり、その範囲は−２０度〜−１５度である。２次検知領域（５）は、１次検知領域Ｇ，Ｈ，Ｅのみが重なる領域であり、その範囲は−１５度〜−１０度である。２次検知領域（６）は、１次検知領域Ｇ，Ｈ，Ｄのみが重なる領域であり、その範囲は−１０度〜−５度である。２次検知領域（７）は、１次検知領域Ｇ，Ｈ，Ｄ，Ａのみが重なる領域であり、その範囲は−５度〜０度である。２次検知領域（８）は、１次検知領域Ｇ，Ｉ，Ｄ，Ａのみが重なる領域であり、その範囲は０度〜５度である。２次検知領域（９）は、１次検知領域Ｇ，Ｉ，Ｄのみが重なる領域であり、その範囲は５度〜１０度である。２次検知領域（１０）は、１次検知領域Ｇ，Ｉ，Ｆのみが重なる領域であり、その範囲は１０度〜１５度である。２次検知領域（１１）は、１次検知領域Ｇ，Ｉ，Ｆ，Ｃのみが重なる領域であり、その範囲は１５度〜２０度である。２次検知領域（１２）は、１次検知領域Ｉ，Ｆ，Ｃのみが重なる領域であり、その範囲は２０度〜２５度である。２次検知領域（１３）は、１次検知領域Ｉ，Ｆのみが重なる領域であり、その範囲は２５度〜３０度である。２次検知領域（１４）は、１次検知領域Ｉのみから構成され、その範囲は３０度〜４０度である。
【００４６】
このように各２次検知領域（１）〜（１４）は、１つまたは２以上の１次検知領域の組み合わせ（重なり）として把握できるものであり、それぞれの１次検知領域の境界で区切られる単位である。それゆえ、２次検知領域は、それを構成する１次検知領域の幅よりも必ず狭くなる。
【００４７】
したがって、予め設定された複数の１次検知領域を走査して、それぞれのエコーを観測すれば、検知対象物が検知された１次検知領域の組み合わせに基づき、検知対象物の方位を１次検知領域よりも狭い２次検知領域の範囲に絞り込むことができる。本実施形態の物体検知装置１は、この原理に基づき物体検知を行っている。
【００４８】
なお、１次検知領域および２次検知領域の形成態様は、図２に示したものに限られず、要求される検知範囲を実現するために必要に応じて適宜変形してもよい。たとえば、ビーム幅やビーム方向の設定を変更したり、それらの切り替え段階を増減して、様々な態様の１次検知領域および２次検知領域を形成できる。また、最初に２次検知領域を定め、その２次検知領域を形成するような１次検知領域の組み合わせを得るように、ビーム幅やビーム方向の制御を行うこともできる。
【００４９】
レーダモジュール６は、アレイアンテナ２から放射する送信信号を生成し、電力分配合成器４に供給する機能、および、アレイアンテナ２で受信した受信信号（エコー）を電力分配合成器４を介して受け取り、送信信号と受信信号をミキシングして得られるビート信号を信号処理回路７に出力する機能を有する。
【００５０】
なお、レーダ方式には、アンテナから照射する電波にパルス波を用いるパルスレーダ方式と周波数変調波を用いる連続波レーダ方式とがあり、さらにその変調方式にもＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ），ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ），ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の方式があるが、ここではいずれの方式も適用可能である。また、使用する電波の周波数帯も特に限定されることはない。
【００５１】
信号処理回路７は、レーダモジュール６から入力されたビート信号に対して所定の処理を行う信号処理手段であり、受信したエコーに基づき１次検知領域内に検知対象物が存在するか否かを検知する検知手段、および、複数の１次検知領域の検知結果に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む方位特定手段としての機能を有する。また、必要に応じて制御回路５に命令を出力することもある。
【００５２】
信号処理回路７は、ＣＰＵ（中央演算処理装置），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を基本ハードウエアとして備えるコンピュータにより構成される。装置稼動時には、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれ実行されることで、上記諸機能が実現される。
【００５３】
出力部８は、物体検知処理の結果を出力するための出力手段である。たとえば、２次検知領域（１）〜（１４）に対応するランプを設けて、検知対象物が検知された方位のランプを点灯させる手段や、検知対象物が検知された方位を表示する液晶パネル等の表示手段や、いずれかの方位に検知対象物が検知された場合に警告音を発する警告手段や、検知結果を他の外部機器に信号出力する手段などが考えられる。また、出力部８に、現在走査中の１次検知領域を出力してもよい。
【００５４】
次に、図３のフローチャートを参照して、上記構成の物体検知装置１における物体検知処理について詳しく説明する。ここでは、２次検知領域（５）の方位に検知対象物が存在する場合を例にとる。
【００５５】
物体検知装置１が稼動すると、レーダ動作が開始され、上記各部のイニシャライズ等が行われる（ステップＳ１）。
【００５６】
ステップＳ２では、制御回路５が移相器３および電力分配合成器４に制御信号を送信し、アレイアンテナ２のビーム幅およびビーム方向を切り替える。本実施形態では、Ｉ→Ｇ→Ｈ→Ｆ→Ｄ→Ｅ→Ｃ→Ａ→Ｂの順に１次検知領域の走査を行うので、最初は１次検知領域Ｉを形成するように指向性を設定する。具体的には、給電するアンテナ素子２ａの数を２素子に設定して４０度にビーム幅を設定するとともに、ビーム方向を＋２０度に設定する。
【００５７】
ステップＳ３では、アレイアンテナ２から１次検知領域に向けて電波を照射し、そのエコーを受信する。
【００５８】
ステップＳ４では、レーダモジュール６により送信信号と受信信号からビート信号が生成され、信号処理回路７に出力される。信号処理回路７では、ビート信号をＡ／Ｄ変換した後に、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施し、受信電力強度データを得る。当該１次検知領域内に検知対象物が存在する場合には、存在しない場合に比べて受信電力強度が強くなる。信号処理回路７では、受信電力強度が所定の閾値を超えたか否かで検知対象物が存在するか否かの判定を行う。
【００５９】
ステップＳ５では、予め設定された９つの１次検知領域すべての走査を完了したかどうかを判断する。走査が完了していない場合には、ステップＳ２に戻り、アレイアンテナ２の指向性を次の設定に切り替え、ステップＳ３，Ｓ４の処理を繰り返す。
【００６０】
このように１次検知領域Ａ〜Ｉすべてについて順次ビーム走査を行うことにより、各１次検知領域について検知対象物が存在するか否かの情報（検知結果）を得る。検知結果は論理値の形式でＲＡＭ等の記憶手段に一時的に記憶される。ここでは、１次検知領域Ｅ，Ｇ，Ｈについては、検知対象物が検知されたことを示す値「１」が、他の１次検知領域については、検知対象物が検知されなかったことを示す値「０」が記憶される。
【００６１】
ステップＳ６では、複数の１次検知領域の検知結果に基づいて検知対象物が存在する方位を絞り込む。信号処理回路７では、記憶手段から読み込んだ検知結果を所定の論理演算式に代入する処理が実行される。
【００６２】
論理演算式の一例を図４（ａ）に示す。同図中、「Ｖｘ」は、１次検知領域Ｘの検知結果（論理値）を示しており、「＆」はＡＮＤ演算子、「｜」はＯＲ演算子を示す。１次検知領域Ａ〜Ｉの検知結果を各論理演算式に代入して得られた演算結果が「１」となれば、該当する２次検知領域に検知対象物が存在していると特定することができる。ここでは、Ｖｅ，Ｖｇ，Ｖｈが「１」で、その他は「０」ゆえ、５番目の式のみ「１」となり、２次検知領域（５）の方位に検知対象物が存在していると分かる。このように本実施形態では論理演算によって方位特定処理を行うため、処理コストを極めて小さくでき、高速に方位の特定を行うことができる。
【００６３】
上記論理演算式は、検知対象物が検知された１次検知領域の検知結果と検知されなかった１次検知領域の検知結果の両方を用い、検知対象物が検知された１次検知領域（Ｅ，Ｇ，Ｈ）の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった１次検知領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｉ）の和集合に相当する領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位と決定する処理に相当する。これにより、１次検知領域よりも狭い２次検知領域の単位で検知対象物の方位の特定が可能となる。
【００６４】
なお、図４（ａ）の論理演算式は冗長な部分（行う必要のない論理演算）を含んでいる。この冗長部分を除いたかたちのシンプルな論理演算式を同図（ｂ）に示す。これらの論理演算式は、検知対象物が検知された複数の１次検知領域（Ｅ，Ｇ，Ｈ）のうち他の１次検知領域（Ｅ）を包含するもの（Ｈ）を除外した残りの１次検知領域（Ｅ，Ｇ）の積集合に相当する第１領域から、検知対象物が検知されなかった複数の１次検知領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｉ）のうち他の１次検知領域に包含されないものであって、第１領域と重なりを有するもの（Ｂ）の和集合に相当する第２領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位と決定する処理に相当する。これにより、方位特定をより簡単かつ高速に行うことができる。
【００６５】
ステップＳ７では、検知対象物が検知された方位を出力部８に出力する。これにより、ユーザに対して検知対象物の存在を通知する。
【００６６】
以上述べたように、本実施形態によれば、最小のビーム幅が１０度のアレイアンテナ２を用いて、５度刻みの方位分解能を実現することができる。また、ビームを３方向に切り替えられる移相器３を用いて、−４０度〜＋４０度の広範囲について１４方位の方位特定を実現することができる。すなわち、アンテナや移相器の構成を特に変えることなく、従来の方式に比べて、方位分解能を２倍、走査ステップ数を約５倍に向上することができたといえる。
【００６７】
なお、同様の検知処理を従来の方式で実現するためには、ビーム幅が５度のアンテナを用いて、５度ずつ１４段階にビーム方向を切り替える必要がある。ビーム幅を狭くすることはアンテナ素子数の増大、すなわちアンテナ面積の大型化につながり、また走査ステップ数の増加は移相器の高性能化および複雑化、すなわち高コスト化につながるため好ましくない。
【００６８】
この点、本実施形態では、アンテナの大型化、複雑化、高コスト化を招くことなく、しかも簡易な構成かつ簡単な制御で方位分解能の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では方位特定処理をソフトウエアプログラムにより実現したが、図４に示す論理演算式のロジックを行うハードウエア（ロジック回路）により実現してもよい。
【００７０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、物体検知装置１の装置構成や１次検知領域および２次検知領域の態様については第１の実施形態と同一なので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００７１】
上記第１の実施形態では、予め設定された９つの１次検知領域Ａ〜Ｉのすべてについての検知結果が得られた後に、検知対象物が存在する方位を特定する処理を実行したが、本実施形態では、予め設定された９つの１次検知領域Ａ〜Ｉのうち、最も少ない回数で全検知範囲を走査し得る一部の１次検知領域の組（Ｈ，Ｉ）についてのみ走査を繰り返し（通常走査モード）、１次検知領域ＨまたはＩで検知対象物が検知された場合に、検知対象物が存在する方位を絞り込むために必要な他の１次検知領域（Ａ〜Ｇ）の走査を開始する（絞込走査モード）点が異なる。
【００７２】
ステップＳ１１では、制御回路５が移相器３および電力分配合成器４に制御信号を送信し、１次検知領域Ｉを形成するように指向性を設定する。そして、アレイアンテナ２から１次検知領域Ｉに向けて電波を照射し、そのエコーを受信し、第１の実施形態と同様の検知処理を実行することにより、１次検知領域Ｉ内に検知対象物が存在するか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ１２では、制御回路５が１次検知領域Ｈを形成するように指向性を設定する。そして、同様の処理を実行して、１次検知領域Ｈ内に検知対象物が存在するか否かを判定する。
【００７４】
ステップＳ１３では、１次検知領域ＨまたはＩのいずれかで検知対象物が検知されたかどうかを判断する。検知対象物が検知されなかった場合には、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返す。これが通常走査モードである。
【００７５】
ステップＳ１３において、１次検知領域ＨまたはＩで検知対象物が検知されたと判断された場合には、ステップＳ１４以降の絞込走査モードを実行する。
【００７６】
ステップＳ１４では、方位を絞り込むために次に走査すべき１次検知領域を決定する。図６は、絞込走査モードにおける１次検知領域の設定順序を示す説明図である。実線矢印は検知された場合に次に走査すべき１次検知領域を示し、破線矢印は検知されなかった場合に次に走査すべき１次検知領域を示している。たとえば、１次検知領域Ｈで検知された場合には、次に１次検知領域Ｅに設定される。さらに、１次検知領域Ｅで検知された場合には、次に１次検知領域Ｂに設定され、逆に検知されなかった場合には、次に１次検知領域Ｄに設定される。
【００７７】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４で決定された１次検知領域を形成するように指向性を設定する。そして、上記と同様の検知処理を実行することにより、当該１次検知領域内に検知対象物が存在するか否かを判定する。
【００７８】
ステップＳ１６では、ステップＳ１５における検知結果により２次検知領域の特定をすることができたかどうかを判断する。具体的には、図６に示すように、１次検知領域ＡもしくはＧの検知結果が得られたとき、または、１次検知領域Ｄの検知結果が非検知のときは２次検知領域を特定できる。それ以外のときは、さらに絞り込みが必要であるため、ステップＳ１４に戻る。
【００７９】
以上述べた実行態様によっても、検知対象物の方位を２次検知領域の範囲に絞り込むことができるので、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第１の実施形態よりも走査の回数を減らすことができるので、効率的かつ高速に物体検知を行うことができるという利点がある。
【００８０】
なお、ここで行われる絞り込み処理は、図４（ｂ）に示した論理演算式のうちいずれか１つの式の演算を行っていることと等価であり、検知対象物が検知された１次検知領域の積集合に相当する領域から、検知対象物が検知されなかった１次検知領域の和集合に相当する領域を除いた領域を、検知対象物が存在する方位と特定する処理に他ならない。
【００８１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図７を参照して説明する。
【００８２】
同図に示すように、本実施形態の物体検知装置１は、方位特定処理により特定可能な方位である２次検知領域（１）〜（１４）のうち１つ以上の方位を検知対象方位として設定可能な設定手段としての入力部９を備える。
【００８３】
なお、その他の装置構成や１次検知領域および２次検知領域の態様について第１または第２の実施形態と同一なので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００８４】
たとえば、入力部９において、検知対象方位として２次検知領域（２）〜（５）の４つの方位が設定された場合、図６から分かる通り、予め設定された９つの１次検知領域のうち、Ｈ，Ｅ，Ｂ，Ｇの４つの１次検知領域を走査すれば、検知対象物が検知対象方位のいずれかに存在するか否かを絞り込むことが可能である。
【００８５】
したがって、第１の実施形態にならい、１次検知領域Ｈ，Ｅ，Ｂ，Ｇの走査を行った後に、それぞれの検知結果を図４（ｂ）の論理演算式に代入することにより、物体検知処理を遂行できる。あるいは、第２の実施形態にならい、通常走査モードとして１次検知領域Ｈを監視し、そこで検知された場合にＥ→Ｂ→Ｇの順で絞込走査モードを実行することにより、物体検知処理を遂行できる。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、上記第１および第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、必要最小限の範囲しか走査を行わないので、さらに走査回数を減らすことができ、より効率的な物体検知を行うことが可能となる。
【００８７】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図８を参照して説明する。
【００８８】
なお、上記第１，第２または第３の実施形態と同一の部分についての詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分を中心に説明を行う。
【００８９】
上述したように、物体検知装置１では、アレイアンテナ２のビーム幅を広げるために、給電素子数を減らす操作を行う。しかし、給電素子数を減らすと、アレイアンテナ２からトータルで照射される電力が、減らした素子数に応じて小さくなり、アンテナ全体としての利得が低下する。その結果、ビーム幅が広い場合と狭い場合とでは、検知対象物を検知し得る限界距離（アンテナからの距離）が異なることになる。
【００９０】
そこで、本実施形態では、各アンテナ素子２ａ毎に増幅器１０を設け、この増幅器１０によって給電素子数に応じてアンテナ素子２ａへの給電電力を可変する。なお、増幅器１０は移相器３の内部に設置されている。
【００９１】
制御回路５は、ビーム幅（給電素子数）に応じて増幅器１０の増幅率を制御し、ビーム幅の広狭によらず、アンテナ利得が一定に、すなわち、検知対象物を検知し得る限界距離が等しくなるようにする。これにより、良好な物体検知を行うことが可能となる。
【００９２】
また、製造誤差等により各アンテナ素子２ａの線路長にバラツキが生ずる場合があるが、増幅器１０の増幅率をアンテナ素子毎に適宜調整することにより、アレイアンテナ２のビーム形状を微調整することも可能である。これにより、１次検知領域の形成を厳密に行うことができ、物体検知の信頼性を向上することができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について、図９を参照して説明する。
【００９４】
なお、上記第１，第２または第３の実施形態と同一の部分についての詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分を中心に説明を行う。
【００９５】
上記第４の実施形態では、アンテナ素子毎に複数の増幅器を設けたが、その場合には増幅器毎の制御がやや複雑になる。
【００９６】
そこで、本実施形態では、電力分配合成器４の前段に増幅器１０を設け、給電素子数に応じてレーダモジュール６から電力分配合成器４に供給される送信信号の電力を可変する。
【００９７】
制御回路５は、ビーム幅（給電素子数）に応じて増幅器１０の増幅率を制御し、ビーム幅の広狭によらず、アンテナ利得が一定に、すなわち、検知対象物を検知し得る限界距離が等しくなるようにする。これにより、良好な物体検知を行うことが可能となる。
【００９８】
また、本実施形態では、増幅器が１箇所のみであるため、制御が比較的容易である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナの大型化、複雑化、高コスト化を招くことなく、簡易な構成で方位分解能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】検知領域を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る物体検知処理のフローチャートである。
【図４】論理演算式の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る物体検知処理のフローチャートである。
【図６】絞込操作モードにおける１次検知領域の設定順序を示す説明図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のフェーズドアレイアンテナを用いた物体検知装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
１　物体検知装置
２　アレイアンテナ
２ａ　アンテナ素子
３　移相器
４　電力分配合成器
５　制御回路
６　レーダモジュール
７　信号処理回路
８　出力部
９　入力部
１０　増幅器
【図１】
2004144542.tif 000003
【図２】
2004144542.tif 000004
【図３】
2004144542.tif 000005
【図４】
2004144542.tif 000006
【図５】
2004144542.tif 000007
【図６】
2004144542.tif 000008
【図７】
2004144542.tif 000009
【図８】
2004144542.tif 000010
【図９】
2004144542.tif 000011
【図１０】
2004144542.tif 000012