(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波センサであって、
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、
所定の電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数の仮グループに分類し、
前記分類部は、複数のタイミングにおける前記仮グループの分類結果のうちの最も頻度が高い分類結果を採用して前記各ピークを１または複数のグループに分類する、電波センサ。
【請求項２】
前記電波センサは、さらに、
前記グループにおける前記各ピークの前記対象距離の分布に基づいて、前記グループに対応する前記検知対象の種類を判別する判別部を備える、請求項１に記載の電波センサ。
【請求項３】
前記電波センサは、さらに、
前記電波センサから前記検知対象への方向である対象方向を前記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離および前記対象方向に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する、請求項１または請求項２に記載の電波センサ。
【請求項４】
前記電波センサは、さらに、
前記グループにおける前記各ピークの前記対象距離および前記対象方向の分布に基づいて、前記グループに対応する前記検知対象の種類を判別する判別部を備える、請求項３に記載の電波センサ。
【請求項５】
前記電波センサは、さらに、
前記グループにおける前記各ピークの前記対象距離の分布に基づいて、前記グループに対応する前記検知対象の種類を判別する判別部を備え、
前記判別部は、前記分布の広がり度合いが大きい場合、前記検知対象の種類を車両と判別し、前記分布の広がり度合いが小さい場合、前記検知対象の種類を人間と判別する、請求項３または請求項４に記載の電波センサ。
【請求項６】
前記電波センサは、さらに、
前記分類部による前記グループの分類結果に基づいて前記検知対象の個数を検知する個数検知部を備える、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】
前記電波センサは、さらに、
前記電波センサから前記検知対象への方向である対象方向を前記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離および前記対象方向に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類し、
前記電波センサは、さらに、
前記グループにおける前記各ピークの前記対象距離の時間的推移および前記対象方向の時間的推移に基づいて、前記グループに対応する前記検知対象の移動方向を判定する移動方向判定部と、
前記移動方向判定部によって判定された前記検知対象の移動方向に基づいて、前記グループに対応する前記検知対象の種類を判別する判別部とを備える、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】
電波センサであって、
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の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数の仮グループに分類し、
前記分類部は、複数のタイミングにおける前記仮グループの分類結果のうちの最も頻度が高い分類結果を採用して前記各ピークを１または複数のグループに分類する、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、
所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、
生成した前記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、
作成した前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得するステップと、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを含み、
前記グループに分類するステップにおいては、前記各ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数の仮グループに分類し、複数のタイミングにおける前記仮グループの分類結果のうちの最も頻度が高い分類結果を採用して前記各ピークを１または複数のグループに分類する、検知方法。
【請求項１０】
対象エリアへ電波を送信し、前記対象エリアからの電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、
コンピュータに、
所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、
生成した前記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、
作成した前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得するステップと、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを実行させるためのプログラムであり、
前記グループに分類するステップにおいては、前記各ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数の仮グループに分類し、複数のタイミングにおける前記仮グループの分類結果のうちの最も頻度が高い分類結果を採用して前記各ピークを１または複数のグループに分類する、検知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波センサ、検知方法および検知プログラムに関し、特に、電波を用いて検知対象を検出する電波センサ、検知方法および検知プログラムに関する。
【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２６年５月３０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、検知対象を精度よく検知することが可能な電波センサ、検知方法および検知プログラム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、電波センサであって、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、所定の電波の周波数成分と上記受信部によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する差分信号生成部と、上記差分信号生成部によって生成された上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備える。
【０００８】
（９）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる電波センサは、電波センサであって、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の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備える。
【０００９】
（１０）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、所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、生成した上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得するステップと、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを含む。
【００１０】
（１１）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プログラムは、対象エリアへ電波を送信し、上記対象エリアからの電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、コンピュータに、所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、生成した上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得するステップと、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを実行させるためのプログラムである。
【００１１】
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、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】
【００１２】
本発明によれば、簡易かつ低コストな構成で、検知対象を精度よく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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送信部における電波生成部の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数切替部が出力する信号および電圧制御発振器が生成するミリ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。
【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、本発明の第１の実施の形態に係る受信アンテナを上方から見た場合における配置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受信波処理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受信波処理部における差分信号生成部の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおける信号処理部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成するドップラースペクトルの一例を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生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１２】図１２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ＦＦＴ処理部が生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１３】図１３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周波数分布情報処理部の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにおけるＦＦＴ処理部が生成する自動車および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１５】図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数分布情報処理部における対象波形取得部が生成する対象波形情報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周波数分布情報処理部における対象波形分析部が生成する対象波形分析結果の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにより算出された、対象波形における各ピークを形成する周波数成分の反射波が生成された各位置の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る分類部が対象波形における各ピークをグループに分類した結果を示すグループテーブ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分類部が対象波形における各ピークをグループに分類した結果を示すグループテーブルの一例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにより算出された、対象波形における各ピークを形成する周波数成分の反射波が生成された各位置の時間的推移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、グループにおける各ピークの対象距離および対象方向の分布に基づいて、当該グループに対応す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電波センサが、検知対象の移動方向に基づいて、グループに対応す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２３】図２３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２４】図２４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信号処理部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の実施の形態に係る電波センサは、電波センサであって、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、所定の電波の周波数成分と上記受信部によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する差分信号生成部と、上記差分信号生成部によって生成された上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備える。
【００１６】
このように、対象波形のピークごとに対象距離を取得し、各ピークの対象距離に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象からの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離に基づいて正しく分類した各グループと各検知対象とをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象をより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【００１７】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【００１８】
（２）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記グループにおける上記各ピークの上記対象距離の分布に基づいて、上記グループに対応する上記検知対象の種類を判別する判別部を備える。
【００１９】
このような構成により、対象距離の分布に基づいて、グループに対応する検知対象の大きさを取得することができるので、検知対象の種類の判別精度を向上させることができる。
【００２０】
（３）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記電波センサから上記検知対象への方向である対象方向を上記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、上記分類部は、上記各ピークの上記対象距離および上記対象方向に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する。
【００２１】
このような構成により、たとえば、対象方向が異なる一方で同程度の対象距離に複数の検知対象が存在する場合においても、当該複数の検知対象を異なるグループとして正しく分類することができる。
【００２２】
（４）より好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記グループにおける上記各ピークの上記対象距離および上記対象方向の分布に基づいて、上記グループに対応する上記検知対象の種類を判別する判別部を備える。
【００２３】
このような構成により、対象距離および対象方向の分布に基づいて、電波センサに対する動径方向についての検知対象の大きさに加えて、接線方向についての検知対象の大きさを取得することができるので、グループに対応する検知対象の大きさをより正確に取得することができる。これにより、検知対象の種類の判別精度をより向上させることができる。
【００２４】
（５）より好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記グループにおける上記各ピークの上記対象距離の分布に基づいて、上記グループに対応する上記検知対象の種類を判別する判別部を備え、上記判別部は、上記分布の広がり度合いが大きい場合、上記検知対象の種類を車両と判別し、上記分布の広がり度合いが小さい場合、上記検知対象の種類を人間と判別する。
【００２５】
このように、検知対象の大きさと相関を有する上記分布の広がり度合いの大きさに基づいて、検知対象の種類を判別する構成により、検知対象の種類の判別精度をより向上させることができる。
【００２６】
（６）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記分類部による上記グループの分類結果に基づいて上記検知対象の個数を検知する個数検知部を備える。
【００２７】
このような構成により、グループの分類結果から検知対象の個数を得ることができる。
【００２８】
（７）好ましくは、上記分類部は、上記各ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数の仮グループに分類し、上記分類部は、複数のタイミングにおける上記仮グループの分類結果に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する。
【００２９】
このような構成により、各ピークの対象距離の相対的な関係が時間の経過とともに変化する場合においても、対象距離に基づいて各ピークをより正しく分類することができる。
【００３０】
（８）好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記電波センサから上記検知対象への方向である対象方向を上記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、上記分類部は、上記各ピークの上記対象距離および上記対象方向に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類し、上記電波センサは、さらに、上記グループにおける上記各ピークの上記対象距離の時間的推移および上記対象方向の時間的推移に基づいて、上記グループに対応する上記検知対象の移動方向を判定する移動方向判定部と、上記移動方向判定部によって判定された上記検知対象の移動方向に基づいて、上記グループに対応する上記検知対象の種類を判別する判別部とを備える。
【００３１】
このように、グループに対応する検知対象の移動方向を判定する構成により、検知対象の移動方向は種類に応じて異なることから、検知対象の移動方向に基づいて検知対象の種類の判別精度をより向上させることができる。
【００３２】
また、たとえば、検知対象における各部分が統一性のない動作を行っているために、対象波形における各ピークの移動方向に基づいて検知対象の移動方向を取得することが困難な場合においても、検知対象の全体的な移動方向を正しく判定することができるので、検知対象の種類の判別精度をより向上させることができる。
【００３３】
（９）本発明の実施の形態に係る電波センサは、電波センサであって、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の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、上記分析部によって作成された上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備える。
【００３４】
このように、対象波形のピークごとに対象距離を取得し、各ピークの対象距離に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象からの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離に基づいて正しく分類した各グループと各検知対象とをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象をより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【００３５】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【００３６】
（１０）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、所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、生成した上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得するステップと、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを含む。
【００３７】
このように、対象波形のピークごとに対象距離を取得し、各ピークの対象距離に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象からの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離に基づいて正しく分類した各グループと各検知対象とをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象をより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【００３８】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【００３９】
（１１）本発明の実施の形態に係る検知プログラムは、対象エリアへ電波を送信し、上記対象エリアからの電波を受信する電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、コンピュータに、所定の電波の周波数成分と受信した電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成するステップと、生成した上記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成するステップと、作成した上記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、上記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得するステップと、上記電波センサから上記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を上記対象波形のピークごとに取得するステップと、各上記ピークの上記対象距離に基づいて上記各ピークを１または複数のグループに分類するステップとを実行させるための検知プログラムである。
【００４０】
このように、対象波形のピークごとに対象距離を取得し、各ピークの対象距離に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象からの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離に基づいて正しく分類した各グループと各検知対象とをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象をより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【００４１】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【００４２】
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。
【００４３】
＜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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。ここで、対象エリアＡ１は、たとえば、電波センサ１０１の設置者であるセンサ設置者が設定するエリアである。
【００４６】
具体的には、図１に示すように、センサ設置者は、たとえば、道路Ｒｄ１を隔てて設置された歩道Ｐｖ１，Ｐｖ２の間に位置する横断歩道ＰＣ１を移動する歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を検知対象Ｔｇｔとする場合、横断歩道ＰＣ１の全部を含むエリアを対象エリアＡ１として設定する。なお、センサ設置者は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の一部を含むエリアを対象エリアＡ１として設定してもよい。また、センサ設置者は、たとえば、電波センサ１０１が自動車に取り付けられる場合において、当該自動車の前方に位置する歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を検知対象Ｔｇｔとするとき、当該自動車の前方の所定範囲を対象エリアＡ１として設定する。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔを検出し、検出した検知対象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。
【００５０】
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対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔを検出し、検出した検知対象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。
【００５１】
歩行者用信号灯器１６１は、信号制御装置１５１の制御に従って、たとえば横断歩道ＰＣ１を横断する歩行者Ｔｇｔ２に対して「すすめ」または「とまれ」を点灯して表示する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
［課題］
横断歩道では、歩行者Ｔｇｔ２だけでなく、自動車Ｔｇｔ１も通行する。質の高いサービスを提供するためには、横断歩道における歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を区別し、歩行者Ｔｇｔ２が存在しているときに、歩行者Ｔｇｔ２の存在を正しく検知する必要がある。
【００５７】
具体的には、横断歩道では、自動車Ｔｇｔ１だけが通行する場合、歩行者Ｔｇｔ２だけが通行する場合、ならびに自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２が通行する場合の３つのパターンが大まかに考えられる。各パターンにおいて、自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２すなわち検知対象Ｔｇｔの数および動き方は様々であるため、想定されるシーンは多岐にわたる。これらのシーンにおいて歩行者Ｔｇｔ２をより確実に検知することが求められる。
【００５８】
横断歩道における歩行者Ｔｇｔ２を検知するために、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。
【００５９】
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、検知対象Ｔｇｔ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検知対象Ｔｇｔ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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
［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。
【００６３】
図２を参照して、電波センサ１０１は、送信部１と、受信部２と、信号処理部３と、周波数分布情報処理部４と、受信波処理部１２とを備える。送信部１は、電波生成部３１と、方向性結合器３２と、パワーアンプ３３と、送信アンテナ１１とを含む。受信部２は、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄと、ローノイズアンプ４１Ｓ，４１Ｄとを含む。
【００６４】
以下、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄの各々を受信アンテナ１３とも称する。また、ローノイズアンプ４１Ｓ，４１Ｄの各々をローノイズアンプ４１とも称する。なお、送信アンテナ１１および受信アンテナ１３は、電波センサ１０１が備える構成に限らず、電波センサ１０１の外部に設けられてもよい。
【００６５】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る送信部における電波生成部の構成を示す図である。
【００６６】
図３を参照して、電波生成部３１は、電圧制御発振器３７と、電圧発生部３８と、周波数切替部３９とを含む。
【００６７】
電波センサ１０１は、たとえば、四分一  浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２６年５月３０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）、または稲葉  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）に記載された２周波ＣＷ方式を用いる電波センサである。
【００６８】
［電波の送信処理］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数切替部が出力する信号および電圧制御発振器が生成するミリ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。
【００６９】
図２〜４を参照して、送信部１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。より詳細には、送信部１における電波生成部３１は、たとえば２４ＧＨｚ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３２へ出力する。
【００７０】
なお、電波生成部３１は、たとえば６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯または７９ＧＨｚ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。また、電波生成部３１は、たとえばミリ波帯より周波数の低いマイクロ波帯の周波数を有する電波を生成してもよいし、また、ミリ波帯より周波数の高いテラヘルツ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。
【００７１】
より詳細には、電波生成部３１における周波数切替部３９は、送信アンテナ１１から送信される電波である送信波の周波数を所定の切替周波数ｆｓｗｔで交互に切替えるための切替信号を電圧発生部３８および信号処理部３へ出力する。
【００７２】
具体的には、周波数切替部３９は、たとえば、図４に示すように、１０キロヘルツの切替周波数ｆｓｗｔすなわち０．１ミリ秒の周期で切替信号のレベルＬｓをハイレベルおよびローレベルに切り替える切替信号を電圧発生部３８および信号処理部３へ出力する。
【００７３】
電圧発生部３８は、たとえば、所定の送信周波数ｆ１，ｆ２の電波を電圧制御発振器３７に発生させるための制御電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２をそれぞれ設定する。なお、送信周波数ｆ２およびｆ１の差は、たとえば数メガヘルツ程度である。
【００７４】
電圧発生部３８は、たとえば、周波数切替部３９から受ける切替信号のレベルＬｓがローレベルである場合、制御電圧Ｖｆ１を生成し、生成した制御電圧Ｖｆ１を電圧制御発振器３７へ出力する。また、電圧発生部３８は、たとえば、切替信号のレベルＬｓがハイレベルである場合、制御電圧Ｖｆ２を生成し、生成した制御電圧Ｖｆ２を電圧制御発振器３７へ出力する。
【００７５】
電圧制御発振器３７は、具体的にはＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）であり、電圧発生部３８から受ける制御電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２に応じた周波数を有するミリ波帯の送信波を生成する。
【００７６】
より詳細には、電圧制御発振器３７は、たとえば、図４に示すように、ローレベルの切替信号に基づく制御電圧Ｖｆ１を電圧発生部３８から受けている間、以下の式（１）に示す周波数ｆ１を有する送信波Ｔ１（ｔ）を生成する。
【数１】
0006368160.tif 000002
【００７７】
ここで、φ１は初期位相である。式（１）および以下の式中におけるｔは時刻を表す。また、電圧制御発振器３７は、たとえば、図４に示すように、ハイレベルの切替信号に基づく制御電圧Ｖｆ２を電圧発生部３８から受けている間、以下の式（２）に示す周波数ｆ２を有する送信波Ｔ２（ｔ）を生成する。
【数２】
0006368160.tif 000003
【００７８】
ここで、φ２は初期位相である。なお、送信波Ｔ１（ｔ）の振幅および送信波Ｔ２（ｔ）の振幅はたとえば共にＡである。電圧制御発振器３７は、送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）を交互に生成して方向性結合器３２へ出力する。
【００７９】
再び図２を参照して、方向性結合器３２は、電波生成部３１から受ける送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）をパワーアンプ３３および受信波処理部１２へ分配する。パワーアンプ３３は、方向性結合器３２から受ける送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）を増幅する。パワーアンプ３３は、増幅後の送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）を送信アンテナ１１経由で対象エリアＡ１へ送信する。
【００８０】
送信アンテナ１１は、図１に示すように、たとえば指向性の方向Ｄｉｒが横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿うように設置される。好ましくは、送信アンテナ１１は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の面に対して指向性の方向を当該面の法線方向に射影した方向と、歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアにおける横断歩道ＰＣ１を移動する方向ｖｍすなわち方向ｖｍ２とが平行または反平行になるように設置される。
【００８１】
［電波の受信処理］
図５は、本発明の第１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。
【００８２】
図５を参照して、受信部２は、対象エリアＡ１からの電波を受信アンテナ１３経由で受信する。具体的には、受信部２は、対象エリアＡ１からのミリ波すなわち反射波を受信アンテナ１３経由で受信する。ここで、受信アンテナ１３は、たとえば、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔが送信アンテナ１１から送信される送信波Ｔ１（ｔ）またはＴ２（ｔ）をそれぞれ反射することにより生成される反射波Ｒ１（ｔ）またはＲ２（ｔ）を受信可能な構成であればよい。
【００８３】
具体的には、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄのいずれか一方は、送信アンテナ１１と同じアンテナであってもよいし、異なるアンテナであってもよい。なお、送信アンテナ１１ならびに受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄが別々のアンテナである場合、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄは、送信アンテナ１１から離れた位置に配置されてもよいが、電波センサ１０１の構成を簡易にするために送信アンテナ１１の近傍に配置されることが好ましい。なお、受信アンテナ１３Ｓおよび１３Ｄの配置の詳細については後述する。
【００８４】
受信アンテナ１３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の表面の一部である表面部分Ｐｉが送信アンテナ１１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部分反射波が含まれる。
【００８５】
ここで、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表面部分Ｐｉの移動速度を検出対象速度ｖｄｉと定義する。言い換えると、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受信アンテナ１３に対する表面部分Ｐｉの相対速度の成分が検出対象速度ｖｄｉである。
【００８６】
たとえば、受信アンテナ１３に対する表面部分Ｐｉの相対速度を部分速度ｖｐｉと定義すると、検出対象速度ｖｄｉは、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３への方向の単位ベクトルｎｄｉと部分速度ｖｐｉとの内積で表される。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１３および対象エリアＡ１は地面に対して固定されるので、部分速度ｖｐｉは、表面部分Ｐｉの地面に対する相対速度でもある。
【００８７】
検知対象Ｔｇｔは、形状を維持する剛体であってもよいし、形状を変える非剛体であってもよい。具体的には、検知対象Ｔｇｔが自動車Ｔｇｔ１である場合、検知対象Ｔｇｔは剛体であり、また、検知対象Ｔｇｔが歩行者Ｔｇｔ２である場合、検知対象Ｔｇｔは非剛体である。
【００８８】
受信アンテナ１３が受信する検知対象Ｔｇｔにおける表面部分Ｐｉからの部分反射波の周波数ｆ１ｒｉ，ｆ２ｒｉは、送信波の周波数ｆ１，ｆ２に対して、表面部分Ｐｉに対応する検出対象速度ｖｄｉに応じてそれぞれシフトする。また、部分反射波の振幅は、表面部分Ｐｉの反射断面積σｉに応じた振幅となる。
【００８９】
［受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄの配置］
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る受信アンテナを上方から見た場合における配置の一例を示す図である。
【００９０】
図６を参照して、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄは、たとえば、横断歩道ＰＣ１の横断方向を示すベクトルＤｃに対して直交する方向に水平に並べて配置され、また、たとえば距離ｄ離して配置される。以下、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄが並ぶ方向を示すベクトルをベクトルＤｌとも称する。
【００９１】
たとえば、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄと表面部分Ｐｉとの距離である対象距離Ｌｉが距離ｄに比べて十分長い場合、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄが受信する部分反射波を平面波として近似することができる。
【００９２】
ここで、表面部分Ｐｉからの部分反射波の受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄへの入射角ξｉを以下のように定義する。すなわち、たとえば、部分反射波が伝搬する方向を示すベクトルＤｐ、およびベクトルＤｌを含む面を入射面Ｐｉｎと定義する。したがって、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄは、入射面Ｐｉｎに含まれる。そして、入射面Ｐｉｎに含まれ、ベクトルＤｌと直交し、かつ横断歩道ＰＣ１に向いたベクトルＤａとベクトルＤｐとの間の角度を入射角ξｉと定義する。また、入射角ξｉは、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄの上方から見て反時計回りに増加するように定義する。また、ベクトルＤｐの向きとベクトルＤａの向きとが反平行になるときの入射角ξｉを０°と定義する。
【００９３】
たとえば、入射角ξｉが０°である場合、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｓまでの距離と、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｄまでの距離とは同じになる。一方、たとえば、入射角ξｉが正である場合、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｄまでの距離は、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｓまでの距離と比べて光路差Δｓだけ長くなる。ここで、光路差Δｓは、たとえばｄ×ｓｉｎ（ξｉ）である。また、たとえば、入射角ξｉが負である場合、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｄまでの距離は、表面部分Ｐｉから受信アンテナ１３Ｓまでの距離と比べて光路差Δｓだけ短くなる。
【００９４】
すなわち、たとえば、入射角ξｉが０°である場合、受信アンテナ１３Ｄが受信する部分反射波の位相と、受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波の位相とは同じになる。一方、たとえば、入射角ξｉが正である場合、受信アンテナ１３Ｄが受信する部分反射波の位相は、受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波の位相と比べて光路差Δｓに応じて遅れる。また、たとえば、入射角ξｉが負である場合、受信アンテナ１３Ｄが受信する部分反射波の位相は、受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波の位相と比べて光路差Δｓに応じて進む。
【００９５】
したがって、受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波の位相を基準とした場合における受信アンテナ１３Ｄが受信する部分反射波の位相のずれ具合から入射角ξｉを算出することが可能となる。これにより、受信アンテナ１３Ｓ，１３Ｄに対する表面部分Ｐｉへの方向を算出することが可能となる。
【００９６】
以下、位相の基準とする受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波について詳細に説明するが、受信アンテナ１３Ｄが受信する部分反射波についても同様である。
【００９７】
再び図２を参照して、送信波Ｔ１（ｔ）が式（１）により表される場合において、たとえば受信アンテナ１３Ｓが送信アンテナ１１の近傍に配置されているとき、受信アンテナ１３Ｓが受信する部分反射波Ｒ１Ｓｉ（ｔ）は、非特許文献１または非特許文献２に示すように以下の式（３）により表される。
【数３】
0006368160.tif 000004
【００９８】
ここで、Ｌｉは受信アンテナ１３Ｓおよび表面部分Ｐｉ間の対象距離である。ｃは光速である。ａｉはたとえば送信波Ｔ１（ｔ）の振幅Ａおよび波長、送信アンテナ１１および受信アンテナ１３のアンテナゲイン、対象距離Ｌｉならびに反射断面積σｉ等により定まる値である。
【００９９】
部分反射波Ｒ１Ｓｉ（ｔ）の周波数ｆ１ｒｉは、式（３）に示すように、送信波Ｔ１（ｔ）の周波数ｆ１に対して、ｆ１×（２×ｖｄｉ／ｃ）を加えた周波数となる。具体的には、表面部分Ｐｉが受信アンテナ１３Ｓへ近づく方向へ移動するとき、ｖｄｉが正となるので周波数ｆ１ｒｉは周波数ｆ１より高くなり、また、表面部分Ｐｉが受信アンテナ１３Ｓから遠ざかる方向へ移動するとき、ｖｄｉが負となるので周波数ｆ１ｒｉは周波数ｆ１より低くなる。
【０１００】
全検知対象、具体的にはフェンダー、窓ガラスおよびドアの各々の表面部分Ｐｆ、ＰｗおよびＰｄを含む自動車Ｔｇｔ１、ならびに腕、足および胴体の各々の表面部分Ｐａ、ＰｌおよびＰｂを含む歩行者Ｔｇｔ２からのドップラー反射波Ｒ１Ｓｄ（ｔ）は、以下の式（４）により表される。
【数４】
0006368160.tif 000005
【０１０１】
ここで、Ｊは全検知対象における表面部分Ｐｉの数である。また、受信アンテナ１３Ｓが受信する反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）には、一般に、ドップラー反射波Ｒ１Ｓｄ（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Ｒ１Ｓｎｄ（ｔ）が含まれる。したがって、反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）は、ドップラー反射波Ｒ１Ｓｄ（ｔ）および非ドップラー反射波Ｒ１Ｓｎｄ（ｔ）の重ね合わせとなり、以下の式（５）により表される。
【数５】
0006368160.tif 000006
【０１０２】
ここで、検知対象Ｔｇｔ以外の部分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Ｒ１Ｓｎｄ（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。
【０１０３】
また、受信アンテナ１３Ｄが受信する反射波Ｒ１Ｄ（ｔ）は、式（１）および（３）〜（５）と同様に導出される、以下の式（６）により表される。
【数６】
0006368160.tif 000007
【０１０４】
同様に、受信部２における受信アンテナ１３Ｓは、送信アンテナ１１から送信波Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、式（１）および（３）〜（５）と同様に導出される、以下の式（７）に示す反射波Ｒ２Ｓ（ｔ）を受信する。
【数７】
0006368160.tif 000008
【０１０５】
ここで、送信波Ｔ１（ｔ）およびＴ２（ｔ）の振幅はともにＡであり、かつ周波数ｆ１およびｆ２はほぼ同じであるため、部分反射波Ｒ２Ｓｉ（ｔ）の振幅は、式（３）におけるａｉで表すことが可能である。
【０１０６】
また、受信部２における受信アンテナ１３Ｄが受信する反射波Ｒ２Ｄ（ｔ）は、式（７）と同様に導出される、以下の式（８）により表される。
【数８】
0006368160.tif 000009
【０１０７】
受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｓは、受信アンテナ１３Ｓが受信した反射波Ｒ１Ｓ（ｔ），Ｒ２Ｓ（ｔ）を増幅し、受信波処理部１２へ出力する。また、ローノイズアンプ４１Ｄは、受信アンテナ１３Ｄが受信した反射波Ｒ１Ｄ（ｔ），Ｒ２Ｄ（ｔ）を増幅し、受信波処理部１２へ出力する。
【０１０８】
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受信波処理部の構成を示す図である。
【０１０９】
図７を参照して、受信波処理部１２は、差分信号生成部４２ＳＩ，４２ＳＱ，４２ＤＩと、移相器４３とを含む。以下、差分信号生成部４２ＳＩ，４２ＳＱ，４２ＤＩの各々を差分信号生成部４２とも称する。
【０１１０】
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る受信波処理部における差分信号生成部の構成を示す図である。
【０１１１】
図８を参照して、差分信号生成部４２は、ミキサ４５と、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ４６と、ローパスフィルタ４７と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４８とを含む。
【０１１２】
図７および図８を参照して、移相器４３は、たとえば、送信部１により生成される送信波の位相をπ／２シフトさせ、位相をシフトさせた送信波を差分信号生成部４２ＳＱへ出力する。
【０１１３】
差分信号生成部４２は、所定の電波、具体的には送信波の周波数成分と、受信部２によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する。
【０１１４】
以下、差分信号生成部４２ＳＩにおける動作を詳細に説明するが、差分信号生成部４２ＳＱ，４２ＤＩにおける動作も同様である。
【０１１５】
図８に示す差分信号生成部４２たとえば差分信号生成部４２ＳＩにおけるミキサ４５は、送信部１から送信波Ｔ１（ｔ）が送信されている期間、以下の処理を行う。
【０１１６】
すなわち、ミキサ４５は、送信部１における方向性結合器３２から受ける送信波Ｔ１（ｔ）と、受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｓから受ける反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）とを乗算する。そして、ミキサ４５は、送信波Ｔ１（ｔ）の周波数成分と反射波Ｒ１Ｓ（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。
【０１１７】
ミキサ４５において、送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）に含まれる部分反射波Ｒ１Ｓｉ（ｔ）とから生成される部分差分信号Ｂ１Ｓｉ（ｔ）は、以下の式（９）により表される。
【数９】
0006368160.tif 000010
【０１１８】
ここで、Ｋｉは部分差分信号の振幅である。−４π×ｆ１×Ｌｉ／ｃが遅延位相θ１Ｓｉである。２×ｆ１×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ１ｄｉである。また、ドップラー反射波Ｒ１Ｓｄ（ｔ）に基づくドップラー差分信号Ｂ１Ｓｄ（ｔ）は、以下の式（１０）により表される。
【数１０】
0006368160.tif 000011
【０１１９】
ここで、Ｊは、式（４）の場合と同様に、全検知対象における表面部分Ｐｉの数である。また、非ドップラー反射波Ｒ１Ｓｎｄ（ｔ）に基づく差分信号は、非ドップラー反射波Ｒ１Ｓｎｄ（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Ｄ１Ｓとなる。したがって、反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）に基づく差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ）は、以下の式（１１）により表される。
【数１１】
0006368160.tif 000012
【０１２０】
同様に、ミキサ４５は、送信部１から送信波Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、以下の処理を行う。すなわち、ミキサ４５は、送信波Ｔ２（ｔ）と反射波Ｒ２Ｓ（ｔ）とを乗算し、以下の式（１２）により表される差分信号Ｂ２Ｓ（ｔ）および和周波信号を生成する。
【数１２】
0006368160.tif 000013
【０１２１】
ここで、Ｂ２Ｓｄ（ｔ）は、送信波Ｔ２（ｔ）とドップラー反射波Ｒ２Ｓｄ（ｔ）とから生成される差分信号である。Ｋｉは部分差分信号の振幅である。−４π×ｆ２×Ｌｉ／ｃが遅延位相θ２Ｓｉである。２×ｆ２×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ２ｄｉである。また、Ｄ２Ｓは、送信波Ｔ２（ｔ）と非ドップラー反射波Ｒ２Ｓｎｄ（ｔ）とから生成される直流の差分信号である。
【０１２２】
ミキサ４５は、生成した差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（ｔ）および和周波信号をＩＦアンプ４６へ出力する。
【０１２３】
ＩＦアンプ４６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４５において生成された差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（ｔ）および和周波信号のうち、差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（ｔ）を大きな増幅率で増幅し、増幅した差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（ｔ）をローパスフィルタ４７へ出力する。
【０１２４】
ローパスフィルタ４７は、ＩＦアンプ４６において増幅された差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（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１キロヘルツ以上の成分を減衰させる。
【０１２５】
Ａ／Ｄコンバータ４８は、たとえば所定のサンプリング周波数ｆｓｍｐｌで差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（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４８は、ローパスフィルタ４７を通過したアナログ信号である差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ），Ｂ２Ｓ（ｔ）を、サンプリング周期である（１／ｆｓｍｐｌ）ごとにｑビット（ｑは２以上の整数）のデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ４８は、変換後のデジタル信号すなわちＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分のデジタル信号を信号処理部３へ出力する。
【０１２６】
また、差分信号生成部４２ＳＱは、それぞれ、送信部１から送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、位相をπ／２シフトさせた送信波Ｔ１（ｔ），Ｔ２（ｔ）の周波数成分と受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｓから受ける反射波Ｒ１Ｓ（ｔ），Ｒ２Ｓ（ｔ）の周波数成分との差の周波数成分を有するＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分のデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部３へ出力する。
【０１２７】
差分信号生成部４２ＤＩは、送信部１から送信波Ｔ１（ｔ）が送信されている期間、以下の式（１３）により表される式（１１）と同様の差分信号Ｂ１Ｄ（ｔ）を、送信波Ｔ１（ｔ）と受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｄから受ける反射波Ｒ１Ｄ（ｔ）とから生成する。
【数１３】
0006368160.tif 000014
【０１２８】
ここで、Ｂ１Ｄｄ（ｔ）は、送信波Ｔ１（ｔ）とドップラー反射波Ｒ１Ｄｄ（ｔ）とから生成される差分信号である。Ｋｉは部分差分信号の振幅である。（−（４π×ｆ１×Ｌｉ＋２×π×ｆ１×ｄ×ｓｉｎ（ξｉ））／ｃ）が遅延位相θ１Ｄｉである。２×ｆ１×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ１ｄｉである。また、Ｄ１Ｄは、送信波Ｔ１（ｔ）と非ドップラー反射波Ｒ１Ｄｎｄ（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Ｒ１Ｄｎｄ（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。
【０１２９】
また、差分信号生成部４２ＤＩは、送信部１から送信波Ｔ２（ｔ）が送信されている期間、以下の式（１４）により表される式（１２）と同様の差分信号Ｂ２Ｄ（ｔ）を、送信波Ｔ２（ｔ）と受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｄから受ける反射波Ｒ２Ｄ（ｔ）とから生成する。
【数１４】
0006368160.tif 000015
【０１３０】
ここで、Ｂ２Ｄｄ（ｔ）は、送信波Ｔ２（ｔ）とドップラー反射波Ｒ２Ｄｄ（ｔ）とから生成される差分信号である。Ｋｉは部分差分信号の振幅である。（−（４π×ｆ２×Ｌｉ＋２×π×ｆ２×ｄ×ｓｉｎ（ξｉ））／ｃ）が遅延位相θ２Ｄｉである。２×ｆ２×ｖｄｉ／ｃがドップラー周波数ｆ２ｄｉである。また、Ｄ２Ｄは、送信波Ｔ２（ｔ）と非ドップラー反射波Ｒ２Ｄｎｄ（ｔ）とから生成される直流の差分信号である。
【０１３１】
差分信号生成部４２ＤＩは、差分信号Ｂ１Ｄ（ｔ），Ｂ２Ｄ（ｔ）に基づいてＩ成分のデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部３へ出力する。
【０１３２】
［信号処理］
図９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信号処理部の構成を示す図である。
【０１３３】
図９を参照して、信号処理部３は、バッファ制御部７１と、バッファ７２と、ＦＦＴ処理部（分析部）７３とを含む。バッファ７２は、（ｆ１，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７５と、（ｆ２，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７６と、（ｆ１，Ｑ，Ｓ）成分格納領域７７と、（ｆ１，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７８と、（ｆ２，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７９とを含む。
【０１３４】
信号処理部３は、受信波処理部１２から受けるデジタル信号を処理する。より詳細には、信号処理部３におけるバッファ制御部７１は、送信部１から受ける切替信号のレベルＬｓに基づいて、受信波処理部１２から受けるデジタル信号をバッファ７２における各格納領域に振り分けながら蓄積する。
【０１３５】
具体的には、バッファ制御部７１は、たとえば送信部１からローレベルの切替信号を受けている期間、すなわち送信部１が周波数ｆ１の送信波Ｔ１（ｔ）を送信アンテナ１１経由で対象エリアＡ１へ送信している期間、以下の処理を行う。すなわち、バッファ制御部７１は、たとえば、受信波処理部１２における差分信号生成部４２ＳＩ、４２ＳＱおよび４２ＤＩから受けるデジタル信号をバッファ７２における（ｆ１，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７５、（ｆ１，Ｑ，Ｓ）成分格納領域７７および（ｆ１，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７８に時系列順にそれぞれ蓄積する。
【０１３６】
また、バッファ制御部７１は、たとえば送信部１からハイレベルの切替信号を受けている期間、すなわち送信部１が周波数ｆ２の送信波Ｔ２（ｔ）を送信している期間、以下の処理を行う。すなわち、バッファ制御部７１は、たとえば、受信波処理部１２における差分信号生成部４２ＳＩおよび４２ＤＩから受けるデジタル信号をバッファ７２における（ｆ２，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７６および（ｆ２，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７９に時系列順にそれぞれ蓄積する。
【０１３７】
バッファ制御部７１は、たとえば、受信波処理部１２から受けるデジタル信号の蓄積を開始してから所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒経過すると、ＦＦＴ処理部７３へバッファ蓄積完了通知を出力する。
【０１３８】
したがって、バッファ蓄積完了通知が出力されるタイミングにおいて、バッファ７２には、対象エリアＡ１から受信する電波に基づく時系列順のデジタル信号すなわち時間スペクトルが蓄積されている。
【０１３９】
より詳細には、（ｆ１，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７５および（ｆ２，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７６には、それぞれ差分信号Ｂ１Ｓ（ｔ）およびＢ２Ｓ（ｔ）に基づくＩ成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）およびＴＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）が蓄積されている。（ｆ１，Ｑ，Ｓ）成分格納領域７７には、位相をπ／２シフトさせた送信波Ｔ１（ｔ）と反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）との差分信号に基づくＱ成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）が蓄積されている。（ｆ１，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７８および（ｆ２，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７９には、それぞれ差分信号Ｂ１Ｄ（ｔ）およびＢ２Ｄ（ｔ）に基づくＩ成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）およびＴＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）が蓄積される。
【０１４０】
ＦＦＴ処理部７３は、差分信号生成部４２によって生成された差分信号の周波数分布すなわち周波数スペクトルに関する情報である周波数分布情報を作成する。
【０１４１】
具体的には、ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、バッファ制御部７１からバッファ蓄積完了通知を受けると、バッファ７２に蓄積された時間スペクトルを取得して自己の計算用バッファに保持する。そして、ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、取得した時間スペクトルを高速フーリエ変換することにより、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号の周波数スペクトルすなわちドップラースペクトルおよび位相スペクトルを示す情報を周波数分布情報として作成する。
【０１４２】
ここで、ドップラースペクトルは、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号に含まれる各周波数成分の振幅を示す。また、位相スペクトルは、観測時間Ｔｏｂｓにおける差分信号に含まれる各周波数成分の位相を示す。周波数分布情報は、たとえばドップラースペクトルおよび位相スペクトルの各ポイントを示す座標データである。
【０１４３】
より詳細には、ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）からドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）および位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を作成する。ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、時間スペクトルＴＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）からドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）および位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）を作成する。ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）からドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）および位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）を作成する。ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、時間スペクトルＴＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）からドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）および位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）を作成する。ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、時間スペクトルＴＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）からドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）および位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）を作成する。
【０１４４】
以下、ドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ），ＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ），ＤＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ），ＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ），ＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）の各々をドップラースペクトルＤＳとも称する。また、位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ），（ｆ２，Ｉ，Ｓ），（ｆ１，Ｑ，Ｓ），（ｆ１，Ｉ，Ｄ），（ｆ２，Ｉ，Ｄ）の各々を位相スペクトルＰＳとも称する。
【０１４５】
ＦＦＴ処理部７３は、作成したドップラースペクトルＤＳおよび位相スペクトルＰＳを示す情報を周波数分布情報として周波数分布情報処理部４へ出力する。
【０１４６】
［ドップラースペクトルの特徴］
ここで、歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１を測定対象とした場合におけるドップラースペクトルＤＳの特徴を説明する。
【０１４７】
（対象波形の定義）
図１０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ＦＦＴ処理部が生成するドップラースペクトルの一例を模式的に示す図である。
【０１４８】
図１０を参照して、たとえば、ドップラースペクトルＤＳを構成するデジタル信号Ｓｆにおいて、所定のしきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するデジタル信号Ｓｆを対象波形Ｗと定義する。
【０１４９】
また、しきい値Ｔｈａと対象波形Ｗとの２つの交点ＮＬ，ＮＵにおけるドップラー周波数のうち、低周波側の交点ＮＬにおけるドップラー周波数を下限周波数ｆＬと定義する。また、高周波側の交点ＮＵにおけるドップラー周波数を上限周波数ｆＵと定義する。
【０１５０】
たとえば、図１０に示す対象波形Ｗには２つのピークが含まれる。なお、対象波形Ｗには、１つのピークが含まれてもよいし、３つ以上のピークが含まれてもよい。
【０１５１】
対象波形Ｗの定義を言い換えると、下限周波数ｆＬ以上かつ上限周波数ｆＵ以下の周波数範囲におけるデジタル信号Ｓｆが対象波形Ｗである。
【０１５２】
（歩行者のドップラースペクトルの特徴）
図１１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ＦＦＴ処理部が生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。
【０１５３】
図１１には、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１に位置する場合において、受信アンテナ１３Ｓにより受信された電波に基づくドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）が示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄすなわち検出対象速度ｖｄの大きさを示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。
【０１５４】
より詳細には、図１１に示すドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）は、たとえば、対象エリアＡ１において検知対象Ｔｇｔである歩行者Ｔｇｔ２、具体的には１または複数の歩いている人間および１または複数の走行中の自転車が、図１に示す横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿って移動している場合におけるドップラースペクトルＤＳである。図１１には、たとえば対象波形Ｗｍ１、Ｗｍ２およびＷｍ３が含まれる。
【０１５５】
歩行者Ｔｇｔ２のドップラースペクトルＤＳの特徴として、たとえば以下のことが挙げられる。すなわち、歩行者Ｔｇｔ２は、たとえば、横断歩道ＰＣ１の横断方向すなわち送信波の指向性の方向Ｄｉｒに沿ってほぼ一定の速度で移動するため、歩行者Ｔｇｔ２の検出対象速度ｖｄの大きさすなわち｜ｖｄ｜は、継続して一定の範囲に含まれる。ここで、｜ｖｄ｜は、検出対象速度ｖｄの絶対値を表す。
【０１５６】
したがって、歩行者Ｔｇｔ２の｜ｖｄ｜すなわちドップラー周波数は、たとえば、ドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）における周波数軸方向、具体的にはドップラー周波数軸方向における５０Ｈｚ以上かつ７００Ｈｚ以下の範囲に継続して含まれることが多い。
【０１５７】
また、たとえば、歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積は、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積と比べて小さいので、歩行者Ｔｇｔ２の反射強度は、一定のレベル以下、具体的には−６０ｄＢｍ以下になる場合が多い。
【０１５８】
（自動車のドップラースペクトルの特徴）
図１２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ＦＦＴ処理部が生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。
【０１５９】
図１２には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１が対象エリアＡ１に位置する場合において、受信アンテナ１３Ｓにより受信された電波に基づくドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）が示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄすなわち検出対象速度ｖｄの大きさを示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。なお、図１２に示す横軸および縦軸のスケールは、図１１に示す横軸および縦軸のスケールとそれぞれ同じである。
【０１６０】
より詳細には、ドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）は、たとえば、対象エリアＡ１において検知対象Ｔｇｔである自動車Ｔｇｔ１が図１に示す横断歩道ＰＣ１の横断方向と直交する方向へ移動している場合のドップラースペクトルＤＳである。図１２には、たとえば対象波形Ｗｃ１、Ｗｃ２およびＷｃ３が含まれる。
【０１６１】
自動車Ｔｇｔ１のドップラースペクトルＤＳの特徴として、たとえば以下のことが挙げられる。すなわち、たとえば、自動車Ｔｇｔ１が一定の速度ｖｃ２で横断歩道ＰＣ１を直角に横切る場合、電波センサ１０１に対する自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度ｖｄが自動車Ｔｇｔ１の位置に応じて変化する。具体的には、自動車Ｔｇｔ１が移動することにより位置を変える際、図５に示すように自動車Ｔｇｔ１の表面部分Ｐｉの相対速度ｖｐｉの方向と単位ベクトルｎｄｉの方向とが変化するため、検出対象速度ｖｄｉが変化する、すなわち自動車Ｔｇｔ１の検出対象速度ｖｄが変化する。
【０１６２】
したがって、自動車Ｔｇｔ１が位置を変える際、自動車Ｔｇｔ１による対象波形の周波数は変化する。すなわち、自動車Ｔｇｔ１による対象波形の周波数は時間と共に変化する。
【０１６３】
また、たとえば、トラック等の全長の長い自動車Ｔｇｔ１では自動車Ｔｇｔ１の前部からの反射波のドップラー周波数と自動車Ｔｇｔ１の後部からの反射波のドップラー周波数とが大きく異なることがある。したがって、自動車Ｔｇｔのドップラースペクトルでは、たとえば図１２に示す対象波形Ｗｃ２のように、幅の広い対象波形が観測される。
【０１６４】
また、自動車Ｔｇｔ１では、各部分の反射断面積が大きく異なる場合が多い。このため、たとえば対象波形Ｗｃ２のように、自動車Ｔｇｔ１による対象波形に含まれるピークの数が多くなる場合が多い。
【０１６５】
また、たとえば、自動車Ｔｇｔ１の反射断面積は歩行者Ｔｇｔ２の反射断面積より大きいため、図１２に示す対象波形Ｗｃ２における各ピークのように、自動車Ｔｇｔ１に基づくピークの強度は、歩行者Ｔｇｔ２に基づくピークの強度より大きくなることが多い。
【０１６６】
［周波数スペクトルの処理］
図１３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周波数分布情報処理部の構成を示す図である。
【０１６７】
図１３を参照して、周波数分布情報処理部４は、バッファ６１と、対象波形取得部６２と、対象波形分析部６３と、移動方向判定部６４と、分類部６５と、判別部７０とを含む。対象波形分析部６３は、距離取得部６６と、速度符号決定部６７と、方向取得部６８と、速度取得部６９とを含む。
【０１６８】
周波数分布情報処理部４は、ＦＦＴ処理部７３から周波数分布情報を受けると、受けた周波数分布情報が示す周波数スペクトルを処理する。
【０１６９】
具体的には、周波数分布情報処理部４におけるバッファ６１は、たとえば、信号処理部３から受ける周波数分布情報すなわちドップラースペクトルＤＳおよび位相スペクトルＰＳを示す情報を保持する。バッファ６１に保持される周波数分布情報の内容は、たとえば１００ミリ秒ごとに信号処理部３から受ける新たな周波数分布情報の内容に更新される。
【０１７０】
図１４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ＦＦＴ処理部が生成する自動車および歩行者のドップラースペクトルの一例を示す図である。
【０１７１】
図１４には、たとえば、自動車Ｔｇｔ１および歩行者Ｔｇｔ２が対象エリアＡ１に位置する場合において、受信アンテナ１３Ｓにより受信された電波に基づくドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）およびＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）が示される。横軸は、ドップラー周波数ｆ１ｄ，ｆ２ｄすなわち検出対象速度ｖｄの大きさを示し、縦軸は、反射強度Ｉｒを示す。なお、図１４に示す横軸および縦軸のスケールは、図１１に示す横軸および縦軸のスケールとそれぞれ同じである。
【０１７２】
なお、送信波Ｔ１（ｔ）およびＴ２（ｔ）が２４ＧＨｚ帯の周波数を有しているのに対して、送信周波数ｆ２およびｆ１の差は、上述したようにたとえば数メガヘルツ程度であるため、ドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）およびＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）はほぼ同じ形状を有する。
【０１７３】
図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数分布情報処理部における対象波形取得部が生成する対象波形情報の一例を示す図である。
【０１７４】
図１５を参照して、対象波形取得部６２は、ＦＦＴ処理部７３によって作成された周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、周波数分布の一部または全部である対象波形Ｗを取得する。
【０１７５】
具体的には、対象波形取得部６２は、たとえば、バッファ６１の内容が更新されると、バッファ６１からたとえば図１４に示すドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を取得する。そして、対象波形取得部６２は、たとえば、取得したドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）に基づいて、対象波形に含まれる各ピークの識別子、反射強度Ｉｒおよびドップラー周波数を示す対象波形情報を作成する。
【０１７６】
ここでは、代表的にドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を用いた取得処理について説明するが、他のドップラースペクトルを用いた取得処理についても同様である。
【０１７７】
具体的には、対象波形取得部６２は、たとえば、取得したドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を構成するデジタル信号において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するデジタル信号を対象波形Ｗｓ１として取得し、取得した対象波形Ｗｓ１に含まれるピークとして１１個のピークを特定する。
【０１７８】
対象波形取得部６２は、たとえば、図１４に示すように、特定したピークにおいてドップラー周波数ｆ１ｄの低い順にＰ１〜Ｐ１１のピーク番号を各ピークの識別子として付与し、ピーク番号ごとに、対応のピークの反射強度Ｉｒの値およびドップラー周波数ｆ１ｄの値を対象波形Ｗｓ１から取得する。
【０１７９】
対象波形取得部６２は、たとえば、図１５に示すように、付与したピーク番号ならびに取得した対応の反射強度Ｉｒおよびドップラー周波数ｆ１ｄを対象波形情報ＴＷｉｎｆに書き込み、対象波形情報ＴＷｉｎｆを対象波形分析部６３へ出力する。
【０１８０】
［対象波形分析処理］
対象波形分析部６３は、対象波形取得部６２から対象波形情報ＴＷｉｎｆを受けると、受けた対象波形情報ＴＷｉｎｆに基づいて対象波形を分析する。
【０１８１】
（対象距離Ｌの取得）
対象波形分析部６３における距離取得部６６は、受信部２によって受信された電波に基づいて、自己の電波センサ１０１から対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔまでの距離である対象距離を対象波形のピークごとに取得する。
【０１８２】
具体的には、距離取得部６６は、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数、およびバッファ６１に蓄積された位相スペクトルＰＳに基づいて、対象距離を対象波形のピークごとに取得する。
【０１８３】
より詳細には、距離取得部６６は、たとえば、バッファ６１に蓄積された位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を取得し、取得した位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）において、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数に対応する遅延位相を取得する。
【０１８４】
具体的には、距離取得部６６は、たとえば、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数ｆ１ｄ（Ｐ１）〜ｆ１ｄ（Ｐ１１）にそれぞれ対応する遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）を位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）から取得する。
【０１８５】
また、距離取得部６６は、たとえば、バッファ６１に蓄積された図１４に示すドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）を取得し、取得したドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）において、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークに対応するドップラー周波数を取得する。
【０１８６】
具体的には、距離取得部６６は、たとえば、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれるピークＰ１〜Ｐ１１にそれぞれ対応するドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）の各ピークのドップラー周波数ｆ２ｄ（Ｐ１）〜ｆ２ｄ（Ｐ１１）をドップラースペクトルＤＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）から取得する。
【０１８７】
そして、距離取得部６６は、たとえば、バッファ６１に蓄積された位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）を取得し、取得した位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）において、ドップラー周波数ｆ２ｄ（Ｐ１）〜ｆ２ｄ（Ｐ１１）にそれぞれ対応する遅延位相θ２Ｓ（Ｐ１）〜θ２Ｓ（Ｐ１１）を取得する。
【０１８８】
距離取得部６６は、たとえば、式（９）および（１２）に基づく以下の式（１５）を用いて、取得した遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）およびθ２Ｓ（Ｐ１）〜θ２Ｓ（Ｐ１１）に基づいて、ピーク番号Ｐ１〜Ｐ１１にそれぞれ対応する対象距離Ｌ（Ｐ１）〜Ｌ（Ｐ１１）を算出する。
【数１５】
0006368160.tif 000016
【０１８９】
図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数分布情報処理部における対象波形分析部が生成する対象波形分析結果の一例を示す図である。
【０１９０】
図１６を参照して、距離取得部６６は、たとえば、算出した対象距離Ｌ（Ｐ１）〜Ｌ（Ｐ１１）を対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に書き込む。
【０１９１】
なお、距離取得部６６は、たとえば、受信アンテナ１３Ｓにより受信された電波に基づく遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）およびθ２Ｓ（Ｐ１）〜θ２Ｓ（Ｐ１１）の代わりに、受信アンテナ１３Ｄにより受信された電波に基づく遅延位相θ１Ｄ（Ｐ１）〜θ１Ｄ（Ｐ１１）およびθ２Ｄ（Ｐ１）〜θ２Ｄ（Ｐ１１）に基づいて対象距離Ｌ（Ｐ１）〜Ｌ（Ｐ１１）をそれぞれ算出してもよい。
【０１９２】
また、距離取得部６６は、たとえば、遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）およびθ２Ｓ（Ｐ１）〜θ２Ｓ（Ｐ１１）に基づいて算出した距離と、遅延位相θ１Ｄ（Ｐ１）〜θ１Ｄ（Ｐ１１）およびθ２Ｄ（Ｐ１）〜θ２Ｄ（Ｐ１１）に基づいて算出した距離とのそれぞれの平均を対象距離Ｌ（Ｐ１）〜Ｌ（Ｐ１１）として算出してもよい。
【０１９３】
（対象方向ξの取得）
方向取得部６８は、受信部２によって受信された電波に基づいて、自己の電波センサ１０１から検知対象Ｔｇｔへの方向である対象方向を対象波形のピークごとに取得する。
【０１９４】
具体的には、方向取得部６８は、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数、およびバッファ６１に蓄積された位相スペクトルに基づいて当該各ピークの入射角ξを算出し、算出した当該各ピークの入射角ξを対象方向ξとして取得する。
【０１９５】
より詳細には、方向取得部６８は、たとえば、バッファ６１に蓄積された位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）を取得し、取得した位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）において、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数に対応する遅延位相を取得する。
【０１９６】
具体的には、方向取得部６８は、たとえば、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれるピークＰ１〜Ｐ１１のドップラー周波数ｆ１ｄ（Ｐ１）〜ｆ１ｄ（Ｐ１１）にそれぞれ対応する遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）を位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）から取得する。
【０１９７】
また、方向取得部６８は、たとえば、バッファ６１に蓄積された位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）を取得し、取得した位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）において、ドップラー周波数ｆ１ｄ（Ｐ１）〜ｆ１ｄ（Ｐ１１）にそれぞれ対応する遅延位相θ１Ｄ（Ｐ１）〜θ１Ｄ（Ｐ１１）を取得する。
【０１９８】
方向取得部６８は、たとえば、式（９）および（１３）に基づく以下の式（１６）を用いて、取得した遅延位相θ１Ｓ（Ｐ１）〜θ１Ｓ（Ｐ１１）およびθ１Ｄ（Ｐ１）〜θ１Ｄ（Ｐ１１）に基づいて、ピーク番号Ｐ１〜Ｐ１１にそれぞれ対応する対象方向ξ（Ｐ１）〜ξ（Ｐ１１）を算出する。
【数１６】
0006368160.tif 000017
【０１９９】
方向取得部６８は、たとえば、算出した対象方向ξ（Ｐ１）〜ξ（Ｐ１１）を図１６に示す対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に書き込む。
【０２００】
なお、方向取得部６８は、位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）およびＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）の代わりに、位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）およびＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）から遅延位相を取得し、取得した遅延位相に基づいて対象方向ξ（Ｐ１）〜ξ（Ｐ１１）を算出してもよい。
【０２０１】
また、方向取得部６８は、たとえば、位相スペクトルＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｓ）およびＰＳ（ｆ１，Ｉ，Ｄ）を用いて算出した各対象方向と、位相スペクトルＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｓ）およびＰＳ（ｆ２，Ｉ，Ｄ）を用いて算出した各対象方向とのそれぞれの平均を対象方向ξ（Ｐ１）〜ξ（Ｐ１１）として算出してもよい。
【０２０２】
（検出対象速度の符号の決定）
速度符号決定部６７は、受信部２によって受信された電波に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの移動方向を判定する。
【０２０３】
具体的には、速度符号決定部６７は、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数およびドップラースペクトルＤＳに基づいて検知対象Ｔｇｔの移動方向を決定する。
【０２０４】
具体的には、速度符号決定部６７は、たとえば、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数に対応する反射強度ＩｒすなわちＩ成分強度を取得する。また、速度符号決定部６７は、たとえば、バッファ６１に蓄積されたドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）を取得し、取得したドップラースペクトルＤＳ（ｆ１，Ｑ，Ｓ）において、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数に対応する反射強度ＩｒすなわちＱ成分強度を取得する。
【０２０５】
速度符号決定部６７は、たとえば、Ｉ成分強度の符号およびＱ成分強度の符号の関係に基づいて、上記各ピークに対応する検出対象速度ｖｄの符号を決定し、決定した符号を速度取得部６９へ出力する。
【０２０６】
（検出対象速度ｖｄの取得）
速度取得部６９は、受信部２によって受信された電波に基づいて、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検知対象Ｔｇｔの移動速度すなわち検出対象速度ｖｄを取得する。具体的には、速度取得部６９は、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれる各ピークのドップラー周波数に基づいて検出対象速度ｖｄの大きさを取得する。
【０２０７】
より詳細には、速度取得部６９は、たとえば、式（９）に基づく以下の式（１７）を用いて、対象波形情報ＴＷｉｎｆに含まれるピークドップラー周波数ｆ１ｄ（Ｐ１）〜ｆ１ｄ（Ｐ１１）から検知対象Ｔｇｔの検出対象速度ｖｄ（Ｐ１）〜ｖｄ（Ｐ１１）の大きさをそれぞれ算出する。
【数１７】
0006368160.tif 000018
【０２０８】
速度取得部６９は、算出した検出対象速度ｖｄ（Ｐ１）〜ｖｄ（Ｐ１１）の大きさと速度符号決定部６７から受ける検出対象速度ｖｄの符号とを組み合わせることにより、符号を含む検出対象速度ｖｄ（Ｐ１）〜ｖｄ（Ｐ１１）を図１６に示す対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に書き込む。
【０２０９】
対象波形分析部６３は、対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に対象距離Ｌ、対象方向ξおよび検出対象速度ｖｄの書き込みが完了すると、対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１を移動方向判定部６４および分類部６５へ出力する。
【０２１０】
［ピークのグループ分け］
図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにより算出された、対象波形における各ピークを形成する周波数成分の反射波が生成された各位置の一例を示す図である。
【０２１１】
図１７を参照して、対象距離Ｌ（Ｐ１）〜Ｌ（Ｐ１１）および対象方向ξ（Ｐ１）〜ξ（Ｐ１１）に基づいて、ピークＰ１〜Ｐ１１を形成する周波数成分の反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）がそれぞれ生成された推定位置すなわち生成位置Ｃ（Ｐ１）〜Ｃ（Ｐ１１）を算出することが可能である。
【０２１２】
分類部６５は、たとえば、対象波形における各ピークの対象距離および対象方向に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２１３】
具体的には、分類部６５は、たとえば、対象波形分析部６３から受ける図１６に示す対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に基づいて対象波形Ｗｓ１におけるピークＰ１〜Ｐ１１を１または複数のグループに分類する。
【０２１４】
より詳細には、分類部６５は、たとえば、各ピークのうち、最大の反射強度Ｉｒを有するピークの生成位置と他のピークの生成位置との間の距離である位置間距離に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２１５】
図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る分類部が対象波形における各ピークをグループに分類した結果を示すグループテーブルの一例を示す図である。
【０２１６】
図１８を参照して、たとえば、分類部６５は、対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に含まれる各ピークの反射強度Ｉｒに基づいて、ピークＰ１〜Ｐ１１のうち最も反射強度Ｉｒの大きいピークがＰ４であることを認識する。
【０２１７】
そして、分類部６５は、たとえば、グループテーブルＴｂｌ１に示すように、生成位置Ｃ（Ｐ４）と生成位置Ｃ（Ｐ１）〜Ｃ（Ｐ１１）との間の距離である位置間距離Ｄ（Ｐ４，Ｐ１）〜Ｄ（Ｐ４，Ｐ１１）を算出する。
【０２１８】
より詳細には、分類部６５は、たとえば、余弦定理に基づく以下の式（１８）を用いて位置間距離Ｄ（Ｐ４，Ｐ１）を算出する。
【数１８】
0006368160.tif 000019
【０２１９】
同様に、分類部６５は、たとえば、位置間距離Ｄ（Ｐ４，Ｐ２）〜Ｄ（Ｐ４，Ｐ１１）を算出する。
【０２２０】
分類部６５は、たとえば、生成位置Ｃ（Ｐ４）から所定のしきい値Ｔｈｇ以内、具体的には７ｍ以内に存在する生成位置からの反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）に基づくピークを１つのグループに分類する。
【０２２１】
具体的には、分類部６５は、たとえば、位置間距離Ｄ（Ｐ４，Ｐ１）〜Ｄ（Ｐ４，Ｐ１１）のうち、７ｍ以下の位置間距離に対応するピークＰ１〜Ｐ５、Ｐ７およびＰ９を１つのグループすなわちグループＡに分類する。
【０２２２】
また、分類部６５は、たとえば、対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１に含まれる各ピークのうち、グループＡ以外のピークであるＰ６、Ｐ８、Ｐ１０およびＰ１１について以下の処理を行う。
【０２２３】
図１９は、本発明の第１の実施の形態に係る分類部が対象波形における各ピークをグループに分類した結果を示すグループテーブルの一例を示す図である。
【０２２４】
図１９を参照して、分類部６５は、たとえば、ピークＰ６、Ｐ８、Ｐ１０およびＰ１１の反射強度Ｉｒに基づいて、ピークＰ６、Ｐ８、Ｐ１０およびＰ１１のうち最も反射強度Ｉｒの大きいピークがＰ１０であることを認識する。
【０２２５】
そして、分類部６５は、たとえば、グループテーブルＴｂｌ２に示すように、生成位置Ｃ（Ｐ１０）と生成位置Ｃ（Ｐ６）、Ｃ（Ｐ８）、Ｃ（Ｐ１０）およびＣ（Ｐ１１）との間の距離である位置間距離Ｄ（Ｐ１０，Ｐ６）、Ｄ（Ｐ１０，Ｐ８）、Ｄ（Ｐ１０，Ｐ１０）およびＤ（Ｐ１０，Ｐ１１）をそれぞれ算出する。
【０２２６】
分類部６５は、たとえば、生成位置Ｃ（Ｐ１０）から所定のしきい値Ｔｈｇ以内に存在する生成位置からの反射波Ｒ１Ｓ（ｔ）に基づくピークを１つのグループに分類する。
【０２２７】
具体的には、分類部６５は、たとえば、位置間距離Ｄ（Ｐ１０，Ｐ６）、Ｄ（Ｐ１０，Ｐ８）、Ｄ（Ｐ１０，Ｐ１０）およびＤ（Ｐ１０，Ｐ１１）のうち、７ｍ以下の位置間距離に対応するピークＰ６、Ｐ８、Ｐ１０およびＰ１１を１つのグループすなわちグループＢに分類する。
【０２２８】
また、分類部６５は、たとえば、個数検知部として、グループの分類結果に基づいて検知対象Ｔｇｔの個数を検知する。具体的には、分類部６５は、たとえば、分類結果であるグループＡ，Ｂの個数である２を検知対象Ｔｇｔの個数として検知する。
【０２２９】
再び図１３を参照して、分類部６５は、たとえば、各ピークをグループに分類した結果を示すグループテーブルＴｂｌ１およびＴｂｌ２を移動方向判定部６４および判別部７０へ出力する。ここで、分類部６５が移動方向判定部６４および判別部７０へ出力するグループテーブルの個数は、分類部６５により検知された検知対象Ｔｇｔの個数を示している。
【０２３０】
また、分類部６５は、たとえば、グループＡおよびＢにおいてそれぞれ最も強度の強いピークであるＰ４およびＰ１０の生成位置Ｃ（Ｐ４）およびＣ（Ｐ１０）を、グループＡおよびＢにそれぞれ対応する検知対象Ｔｇｔの位置として判別部７０へ出力する。
【０２３１】
［検知対象の移動方向の判定］
図２０は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサにより算出された、対象波形における各ピークを形成する周波数成分の反射波が生成された各位置の時間的推移の一例を示す図である。
【０２３２】
図２０を参照して、移動方向判定部６４は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌの時間的推移および対象方向ξの時間的推移に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向を判定する。
【０２３３】
具体的には、移動方向判定部６４は、たとえば、バッファ６１の内容が更新される１００ミリ秒ごとに対象波形分析部６３から受ける図１６に示す対象波形分析結果Ｒｓｌｔ１、ならびに１００ミリ秒ごとに分類部６５から受けるグループテーブルＴｂｌ１およびＴｂｌ２に基づいて以下の処理を行う。
【０２３４】
すなわち、移動方向判定部６４は、たとえば、グループにおける各ピークの生成位置を１００ミリ秒ごとに算出し、算出した各ピークの生成位置の時間的推移を取得する。そして、移動方向判定部６４は、たとえば、取得した各ピークの生成位置の時間的推移に基づいて当該グループに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向を取得する。
【０２３５】
具体的には、移動方向判定部６４は、たとえば、図２０に示すように、グループＡにおける各ピークの生成位置が時刻ｔ１におけるグループＡ（ｔ１）から時刻ｔ１より後の時刻ｔ２におけるグループＡ（ｔ２）に変化した場合、当該各ピークの生成位置の移動方向すなわち方向Ｄｉｒｍが横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿うと判定する。
【０２３６】
そして、移動方向判定部６４は、たとえば、判定結果に基づいて、グループＡに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向が横断方向に沿う旨を含む移動方向情報を判別部７０へ出力する。
【０２３７】
同様に、移動方向判定部６４は、たとえば、図２０に示すように、グループＢにおける各ピークの生成位置が時刻ｔ１におけるグループＢ（ｔ１）から時刻ｔ１より後の時刻ｔ２におけるグループＢ（ｔ２）に変化した場合、当該各ピークの生成位置の移動方向すなわち方向Ｄｉｒｃが横断歩道ＰＣ１の横断方向と直交する方向に沿うと判定する。
【０２３８】
そして、移動方向判定部６４は、たとえば、判定結果に基づいて、グループＢに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向が横断方向と直交する方向に沿う旨を含む移動方向情報を判別部７０へ出力する。
【０２３９】
［検知対象の種類の判別］
判別部７０は、たとえば、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０２４０】
具体的には、判別部７０は、たとえば、分類部６５から受けるグループテーブルＴｂｌ１およびＴｂｌ２に基づいて、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布を認識する。
【０２４１】
より詳細には、判別部７０は、たとえば、図１８に示すグループテーブルＴｂｌ１に含まれるグループＡにおいて、反射強度Ｉｒが最大であるピークＰ４の生成位置とピークＰ１〜Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７およびＰ９の生成位置との間の距離である位置間距離の分布をグループＡにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布として認識する。
【０２４２】
同様に、判別部７０は、たとえば、図１９に示すグループテーブルＴｂｌ２に含まれるグループＢにおいて、反射強度Ｉｒが最大であるピークＰ１０の生成位置とピークＰ６、Ｐ１０およびＰ１１の生成位置との間の距離である位置間距離の分布をグループＢにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布として認識する。
【０２４３】
判別部７０は、たとえば、当該分布の広がり度合いが大きい場合、検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別し、当該分布の広がり度合いが小さい場合、検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する。
【０２４４】
具体的には、判別部７０は、たとえば、グループにおける反射強度Ｉｒが最大のピークの生成位置と当該ピーク以外の各ピークの生成位置との間の距離である位置間距離の平均値を上記分布の広がり度合いとして算出する。
【０２４５】
たとえば、判別部７０は、たとえば、グループＡにおけるピークＰ４の生成位置とピークＰ１〜Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７およびＰ９の生成位置の各々との間の距離である位置間距離Ｄ（Ｐ４，Ｐ１）〜Ｄ（Ｐ４，Ｐ３）、Ｄ（Ｐ４，Ｐ５）、Ｄ（Ｐ４，Ｐ７）およびＤ（Ｐ４，Ｐ９）の平均値ＡｖｅＡすなわち０．４７ｍを上記分布の広がり度合いとして算出する。
【０２４６】
同様に、判別部７０は、たとえば、グループＢにおけるピークＰ１０の生成位置とピークＰ６、Ｐ８およびＰ１１の生成位置の各々との間の距離である位置間距離Ｄ（Ｐ１０，Ｐ６）、Ｄ（Ｐ１０，Ｐ８）およびＤ（Ｐ１０，Ｐ１１）の平均値ＡｖｅＢすなわち４．６７ｍを上記分布の広がり度合いとして算出する。
【０２４７】
判別部７０は、たとえば、算出した平均値と所定のしきい値Ｔｈｓ、具体的には２ｍとの大小関係に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０２４８】
具体的には、判別部７０は、たとえば、平均値がしきい値Ｔｈｓ以下である場合、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別し、また、平均値がしきい値Ｔｈｓより大きい場合、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する。
【０２４９】
たとえば、判別部７０は、平均値ＡｖｅＡである０．４７ｍがしきい値Ｔｈｓ以下であるので、グループＡに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する。また、たとえば、判別部７０は、平均値ＡｖｅＢである４．６７ｍがしきい値Ｔｈｓより大きいので、グループＢに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する。判別部７０は、判別結果を信号制御装置１５１へ送信する。
【０２５０】
なお、判別部７０は、グループにおける反射強度Ｉｒが最大のピークの生成位置と当該ピーク以外の各ピークの生成位置との間の距離である位置間距離の平均値を上記分布の広がり度合いとして算出す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７０は、たとえば、グループにおける各ピークの生成位置により形成される図形の面積を上記分布の広がり度合いとして算出する構成であってもよいし、当該図形の各辺の長さの和を上記分布の広がり度合いとして算出する構成であってもよいし、グループにおける各ピークの生成位置の分散を上記分布の広がり度合いとして算出する構成であってもよい。
【０２５１】
また、判別部７０は、たとえば、移動方向判定部６４によって判定された検知対象Ｔｇｔの移動方向に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別してもよい。
【０２５２】
具体的には、判別部７０は、たとえば、移動方向判定部６４から受ける移動方向情報がグループＡに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向が横断方向に沿う旨を含む場合、グループＡに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する。
【０２５３】
また、判別部７０は、たとえば、移動方向判定部６４から受ける移動方向情報がグループＢに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向が横断方向と直交する方向に沿う旨を含む場合、グループＢに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する。
【０２５４】
また、判別部７０は、たとえば、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布、ならびに移動方向判定部６４によって判定された検知対象Ｔｇｔの移動方向に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別してもよい。
【０２５５】
具体的には、判別部７０は、たとえば、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布に基づく判別結果と、移動方向判定部６４によって判定された検知対象Ｔｇｔの移動方向に基づく判別結果との少なくともいずれか一方が検知対象Ｔｇｔの種類が車両であることを示す場合、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する。
【０２５６】
また、判別部７０は、たとえば、上記２つの判別結果の両方が検知対象Ｔｇｔの種類が人間であることを示す場合、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する。これにより、検知精度を向上させるとともに、より安全に配慮した判別結果を取得することができる。
【０２５７】
また、判別部７０は、判別結果である検知対象Ｔｇｔの種類とともに、たとえば、検知対象Ｔｇｔの位置および個数、ならびに移動方向判定部６４から受ける移動方向情報に基づく検知対象Ｔｇｔの移動方向を信号制御装置１５１へ送信してもよい。信号制御装置１５１は、たとえば、電波センサ１０１から受信する検知対象Ｔｇｔごとの種類、位置、個数および移動方向に基づいて、横断歩道ＰＣ１を移動する歩行者Ｔｇｔ２の位置、人数および移動方向についての情報を自動車Ｔｇｔ１に与える。これにより、自動車Ｔｇｔ１に対して良好なサービスを提供することができる。
【０２５８】
［分類部の変形例］
たとえば、横断歩道ＰＣ１における複数の歩行者Ｔｇｔ２が互いの距離を変えながら歩行する場合において、分類部６５が、１００ミリ秒ごとに対象波形分析部６３から受ける対象波形分析結果に基づいて対象波形におけるピークを１または複数のグループに分類するとき、分類結果において、分類したグループの数が安定しないことがある。
【０２５９】
これに対して、分類部６５の変形例である分類部１６５は、たとえば、対象波形における各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξに基づいて当該各ピークを１または複数の仮グループに分類する。そして、分類部１６５は、たとえば、複数のタイミングにおける仮グループの分類結果に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２６０】
より詳細には、分類部１６５は、たとえば、分類結果を移動方向判定部６４および判別部７０へ１秒ごとに出力する場合、以下の処理を行う。すなわち、分類部１６５は、たとえば、対象波形分析部６３から１００ミリ秒ごとに受ける対象波形分析結果に基づいて、対象波形における各ピークを１または複数の仮グループに分類する。そして、分類部１６５は、たとえば、仮グループの分類を１０回行ったとき、１０回分の仮グループの分類結果に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２６１】
具体的には、分類部１６５は、たとえば、１０回分の仮グループの分類結果のうち、３回は当該各ピークをグループＡ，Ｂの２つの仮グループに分類し、また、７回は当該各ピークを仮グループＡ，Ｂ，Ｃの３つの仮グループに分類した場合、回数の最も多い仮グループＡ，Ｂ，ＣをグループＡ，Ｂ，Ｃとして分類する。
【０２６２】
［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、グループにおける各ピークの対象距離および対象方向の分布に基づいて、当該グループに対応す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。
【０２６３】
図２１を参照して、まず、電波センサ１０１における送信部１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する（ステップＳ１０２）。
【０２６４】
次に、受信部２は、対象エリアＡ１からの電波を受信する（ステップＳ１０４）。
【０２６５】
次に、受信波処理部１２は、送信部１から送信された送信波の周波数成分と受信部２によって受信された受信波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する（ステップＳ１０６）。
【０２６６】
次に、信号処理部３は、受信波処理部１２によって生成された差分信号を所定の観測時間Ｔｏｂｓ蓄積する（ステップＳ１０８）。
【０２６７】
次に、信号処理部３は、蓄積した差分信号を高速フーリエ変換することにより、差分信号の周波数分布である周波数スペクトルすなわちドップラースペクトルＤＳおよび位相スペクトルＰＳを作成する（ステップＳ１１０）。
【０２６８】
次に、周波数分布情報処理部４は、信号処理部３によって作成されたドップラースペクトルＤＳを構成するデジタル信号において、しきい値Ｔｈａ以上の反射強度Ｉｒを有し、かつ連続するデジタル信号を対象波形として取得する（ステップＳ１１２）。
【０２６９】
次に、周波数分布情報処理部４は、取得した対象波形におけるピークごとに対象距離Ｌおよび対象方向ξを取得する（ステップＳ１１４）。
【０２７０】
次に、周波数分布情報処理部４は、算出した各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する（ステップＳ１１６）。
【０２７１】
次に、周波数分布情報処理部４は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布の広がり度合いを算出する（ステップＳ１１８）。
【０２７２】
次に、周波数分布情報処理部４は、算出した分布の広がり度合いが所定のしきい値以下である場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する（ステップＳ１２４）。
【０２７３】
一方、周波数分布情報処理部４は、上記分布の広がり度合いが所定のしきい値より大きい場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する（ステップＳ１２２）。
【０２７４】
なお、周波数分布情報処理部４は、上記ステップＳ１１６において、前述のように、グループの分類結果に基づいて検知対象Ｔｇｔの個数を検知してもよい。具体的には、周波数分布情報処理部４は、たとえば、分類したグループの数を検知対象Ｔｇｔの個数として検知する。
【０２７５】
また、前述のように、周波数分布情報処理部４は、上記ステップＳ１１６において、たとえば、所定の観測時間Ｔｏｂｓごとに、各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξに基づいて当該各ピークを１または複数の仮グループに分類し、観測時間Ｔｏｂｓごとの仮グループの分類結果に基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類してもよい。
【０２７６】
図２２は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサが、検知対象の移動方向に基づいて、グループに対応す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。
【０２７７】
図２２を参照して、ステップＳ２０２〜Ｓ２１６の動作は、図２１に示すフローチャートにおけるステップＳ１０２〜Ｓ１１６の動作とそれぞれ同様であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。
【０２７８】
次に、周波数分布情報処理部４は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌの時間的推移および対象方向ξの時間的推移に基づいて、当該グループに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向を判定する（ステップＳ２１８）。
【０２７９】
次に、周波数分布情報処理部４は、判定した移動方向が横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿っている場合（ステップＳ２２０でＹＥＳ）、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する（ステップＳ２２４）。
【０２８０】
一方、周波数分布情報処理部４は、判定した移動方向が横断歩道ＰＣ１の横断方向に沿っていない場合（ステップＳ２２０でＮＯ）、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別する（ステップＳ２２２）。
【０２８１】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、分類部６５は、対象波形における各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成であるとしたが、これに限定するものではない。分類部６５は、たとえば、各ピークの対象距離Ｌに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成であってもよい。具体的には、分類部６５は、たとえば、各ピークのうち、強度が最も大きいピークの対象距離Ｌと他のピークの対象距離Ｌとの差が所定のしきい値以内のピークを１つのグループに分類してもよい。
【０２８２】
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７０は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔ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。判別部７０は、たとえば、単にグループにおける各ピークの対象距離Ｌまたは対象距離Ｌの分布の分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する構成であってもよい。
【０２８３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、送信波および反射波から生成される差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成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、送信波と異なる所定の電波の周波数成分と反射波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する構成であってもよい。
【０２８４】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、２周波ＣＷ方式に従って、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔ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、２周波ＣＷ方式以外の方式に従って、対象エリアＡ１における対象Ｔｇｔの種類を判別する構成であってもよい。
【０２８５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサ１０１は、対象波形における各ピークの対象距離Ｌの分布および検知対象Ｔｇｔの移動方向の少なくともいずれか一方に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する判別部７０を備え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１０１は、判別部７０を備えない構成であってもよい。具体的には、たとえば、電波センサ１０１は、分類したグループに対応する検知対象Ｔｇｔの位置および個数、ならびに当該検知対象Ｔｇｔの移動方向を信号制御装置１５１へ送信する。信号制御装置１５１は、電波センサ１０１から受信する検知対象Ｔｇｔごとの位置、個数および移動方向をドライバに通知する。これにより、自動車Ｔｇｔ１に対してサービスを提供することができる。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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へ電波を送信する。受信部２は、対象エリアＡ１からの電波を受信する。受信波処理部１２における差分信号生成部４２は、所定の電波たとえば送信波の周波数成分と受信部２によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する。信号処理部３におけるＦＦＴ処理部７３は、差分信号生成部４２によって生成された差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する。周波数分布情報処理部４における対象波形取得部６２は、ＦＦＴ処理部７３によって作成された周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する。距離取得部６６は、自己の電波センサ１０１から対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔまでの距離である対象距離Ｌを対象波形のピークごとに取得する。そして、分類部６５は、各ピークの対象距離Ｌに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２８８】
このように、対象波形のピークごとに対象距離Ｌを取得し、各ピークの対象距離Ｌに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象Ｔｇｔからの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離Ｌに基づいて正しく分類した各グループと各検知対象Ｔｇｔとをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象Ｔｇｔをより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【０２８９】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【０２９０】
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７０は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌの分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０２９１】
このような構成により、対象距離Ｌの分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの大きさを取得することができるので、検知対象Ｔｇｔの種類の判別精度を向上させることができる。
【０２９２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、方向取得部６８は、自己の電波センサ１０１から検知対象Ｔｇｔへの方向である対象方向ξを対象波形のピークごとに取得する。分類部６５は、各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０２９３】
このような構成により、たとえば、対象方向ξが異なる一方で同程度の対象距離Ｌに複数の検知対象Ｔｇｔが存在する場合においても、当該複数の検知対象Ｔｇｔを異なるグループとして正しく分類することができる。
【０２９４】
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７０は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０２９５】
このような構成により、対象距離Ｌおよび対象方向ξの分布に基づいて、電波センサ１０１に対する動径方向についての検知対象Ｔｇｔの大きさに加えて、接線方向についての検知対象Ｔｇｔの大きさを取得することができるので、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの大きさをより正確に取得することができる。これにより、検知対象Ｔｇｔの種類の判別精度をより向上させることができる。
【０２９６】
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７０は、分布の広がり度合いが大きい場合、検知対象Ｔｇｔの種類を車両と判別し、分布の広がり度合いが小さい場合、検知対象Ｔｇｔの種類を人間と判別する。
【０２９７】
このように、検知対象Ｔｇｔの大きさと相関を有する上記分布の広がり度合いの大きさに基づいて、検知対象Ｔｇｔの種類を判別する構成により、検知対象Ｔｇｔの種類の判別精度をより向上させることができる。
【０２９８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、分類部６５は、個数検知部として、グループの分類結果に基づいて検知対象Ｔｇｔの個数を検知する。
【０２９９】
このような構成により、グループの分類結果から検知対象Ｔｇｔの個数を得ることができる。
【０３００】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、分類部１６５は、各ピークの対象距離Ｌに基づいて各ピークを１または複数の仮グループに分類する。そして、分類部１６５は、複数のタイミングにおける仮グループの分類結果に基づいて各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０３０１】
このような構成により、各ピークの対象距離Ｌの相対的な関係が時間の経過とともに変化する場合においても、対象距離Ｌに基づいて各ピークをより正しく分類することができる。
【０３０２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、移動方向判定部６４は、グループにおける各ピークの対象距離Ｌの時間的推移および対象方向ξの時間的推移に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向を判定する。判別部７０は、移動方向判定部６４によって判定された検知対象Ｔｇｔの移動方向に基づいて、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０３０３】
このように、グループに対応する検知対象Ｔｇｔの移動方向を判定する構成により、検知対象Ｔｇｔの移動方向は種類に応じて異なることから、検知対象Ｔｇｔの移動方向に基づいて検知対象Ｔｇｔの種類の判別精度をより向上させることができる。
【０３０４】
また、たとえば、検知対象Ｔｇｔにおける各部分が統一性のない動作を行っているために、対象波形における各ピークの移動方向に基づいて検知対象Ｔｇｔの移動方向を取得することが困難な場合においても、検知対象Ｔｇｔの全体的な移動方向を正しく判定することができるので、検知対象Ｔｇｔの種類の判別精度をより向上させることができる。
【０３０５】
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。
【０３０６】
＜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、反射波から直接周波数分布情報を作成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。
【０３０７】
［電波センサの構成］
図２３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。
【０３０８】
図２３を参照して、電波センサ１０２は、送信部８１と、受信部２と、周波数分布情報処理部４と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４８，４９と、信号処理部８３とを備える。
【０３０９】
電波センサ１０２における受信部２および周波数分布情報処理部４の動作は、図２に示す電波センサ１０１における受信部２および周波数分布情報処理部４とそれぞれ同様である。電波センサ１０２におけるＡ／Ｄコンバータ４８，４９の動作は、図８に示す差分信号生成部４２におけるＡ／Ｄコンバータ４８と同様である。
【０３１０】
送信部８１は、図２に示す電波センサ１０１における送信部１と比べて、方向性結合器３２を含まない。送信部８１における送信アンテナ１１、電波生成部３１およびパワーアンプ３３の動作は、図２に示す電波センサ１０１における送信アンテナ１１、電波生成部３１およびパワーアンプ３３とそれぞれ同様である。
【０３１１】
図２４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信号処理部の構成を示す図である。
【０３１２】
図２４を参照して、信号処理部８３は、図９に示す信号処理部３と比べて、ＦＦＴ処理部７３の代わりに、ＦＦＴ処理部（分析部）９３を含む。信号処理部８３におけるバッファ制御部７１およびバッファ７２の動作は、図９に示す信号処理部３におけるバッファ制御部７１およびバッファ７２とそれぞれ同様である。
【０３１３】
バッファ制御部７１は、たとえば送信部８１からローレベルの切替信号を受けている期間、受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｓおよび４１ＤからそれぞれＡ／Ｄコンバータ４８および４９経由で受けるデジタル信号をバッファ７２における（ｆ１，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７５および（ｆ１，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７８に時系列順にそれぞれ蓄積する。
【０３１４】
また、バッファ制御部７１は、たとえば送信部８１からハイレベルの切替信号を受けている期間、受信部２におけるローノイズアンプ４１Ｓおよび４１ＤからそれぞれＡ／Ｄコンバータ４８および４９経由で受けるデジタル信号をバッファ７２における（ｆ２，Ｉ，Ｓ）成分格納領域７６および（ｆ２，Ｉ，Ｄ）成分格納領域７９に時系列順にそれぞれ蓄積する。
【０３１５】
バッファ制御部７１は、たとえば、受信部２から受けるデジタル信号の蓄積を開始してから所定の観測時間Ｔｏｂｓ、具体的には１００ミリ秒経過すると、ＦＦＴ処理部９３へバッファ蓄積完了通知を出力する。
【０３１６】
ＦＦＴ処理部９３は、受信部２によって受信される電波の周波数分布すなわち周波数スペクトルに関する情報である周波数分布情報を作成する。
【０３１７】
具体的には、ＦＦＴ処理部９３は、たとえば、バッファ制御部７１からバッファ蓄積完了通知を受けると、バッファ７２に蓄積された時間スペクトルを取得して自己の計算用バッファに保持する。そして、ＦＦＴ処理部７３は、たとえば、取得した時間スペクトルを高速フーリエ変換することにより、観測時間Ｔｏｂｓにおける反射波の周波数スペクトルすなわちミリ波周波数スペクトルおよびミリ波位相スペクトルを示す情報を周波数分布情報として作成する。
【０３１８】
ＦＦＴ処理部９３は、作成したミリ波周波数スペクトルおよびミリ波位相スペクトルを周波数分布情報処理部４へ出力する。
【０３１９】
なお、ＦＦＴ処理部９３が作成するミリ波周波数スペクトルは、本発明の第１の実施の形態に係るＦＦＴ処理部７３が作成するドップラースペクトルＤＳと比べて、周波数ｆ１またはｆ２より高周波領域に電波センサ１０２に近づく検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波の周波数成分が位置し、また、周波数ｆ１またはｆ２より低周波領域に電波センサ１０２から遠ざかる検知対象Ｔｇｔからのドップラー反射波の周波数成分が位置する。
【０３２０】
したがって、電波センサ１０２は、ドップラー反射波の周波数成分が周波数ｆ１またはｆ２に対して高いか低いかに基づいて、検出対象速度ｖｄの符号を決定することが可能である。
【０３２１】
また、電波センサ１０２は、ミリ波周波数スペクトルにおいて、たとえば、周波数ｆ１またはｆ２に対して高周波領域および低周波領域における対象波形に基づいて、対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔの種類を判別する。
【０３２２】
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。
【０３２３】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、送信部８１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。受信部２は、対象エリアＡ１からの電波を受信する。信号処理部８３におけるＦＦＴ処理部９３は、受信部２によって受信される電波の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する。周波数分布情報処理部４における対象波形取得部６２は、ＦＦＴ処理部９３によって作成された周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値Ｔｈａとの大小関係に基づいて、周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する。距離取得部６６は、自己の電波センサ１０１から対象エリアＡ１における検知対象Ｔｇｔまでの距離である対象距離Ｌを対象波形のピークごとに取得する。そして、分類部６５は、各ピークの対象距離Ｌに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する。
【０３２４】
このように、対象波形のピークごとに対象距離Ｌを取得し、各ピークの対象距離Ｌに基づいて当該各ピークを１または複数のグループに分類する構成により、たとえば、対象波形において複数の検知対象Ｔｇｔからの反射波に基づく周波数成分が含まれる場合においても、対象距離Ｌに基づいて正しく分類した各グループと各検知対象Ｔｇｔとをそれぞれ対応付けることができる。これにより、１つの対象波形から複数の検知対象Ｔｇｔをより正確に分離することができ、検知精度を向上させることができる。
【０３２５】
また、画像処理を行うことなく検知対象を精度よく検知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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０３２８】
［付記１］
電波センサであって、
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、
所定の電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記差分信号の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備え、
前記送信部は、２周波ＣＷ方式に従って、前記対象エリアへ電波を送信し、
前記差分信号生成部は、前記送信部によって送信された電波の周波数成分と前記受信部によって受信された電波の周波数成分との差の周波数成分を有する前記差分信号を生成し、
前記電波センサは、さらに、
前記電波センサから前記検知対象への方向である対象方向を前記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離および前記対象方向に基づいて、前記受信部によって受信された電波の生成位置を算出し、
前記分類部は、強度が最も大きい前記ピークの前記生成位置と他の前記ピークの前記生成位置との差に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する、電波センサ。
【０３２９】
［付記２］
電波センサであって、
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の周波数分布に関する情報である周波数分布情報を作成する分析部と、
前記分析部によって作成された前記周波数分布情報における各周波数成分の強度と所定のしきい値との大小関係に基づいて、前記周波数分布の一部または全部である対象波形を取得する波形取得部と、
前記電波センサから前記対象エリアにおける検知対象までの距離である対象距離を前記対象波形のピークごとに取得する距離取得部と、
各前記ピークの前記対象距離に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する分類部とを備え、
前記送信部は、２周波ＣＷ方式に従って、前記対象エリアへ電波を送信し、
前記電波センサは、さらに、
前記電波センサから前記検知対象への方向である対象方向を前記対象波形のピークごとに取得する方向取得部を備え、
前記分類部は、前記各ピークの前記対象距離および前記対象方向に基づいて、前記受信部によって受信された電波の生成位置を算出し、
前記分類部は、強度が最も大きい前記ピークの前記生成位置と他の前記ピークの前記生成位置との差に基づいて前記各ピークを１または複数のグループに分類する、電波センサ。
【符号の説明】
【０３３０】
１  送信部
２  受信部
３  信号処理部
４  周波数分布情報処理部
１１  送信アンテナ
１２  受信波処理部
１３Ｓ，１３Ｄ  受信アンテナ
３１  電波生成部
３２  方向性結合器
３３  パワーアンプ
３７  電圧制御発振器
３８  電圧発生部
３９  周波数切替部
４１Ｓ，４１Ｄ  ローノイズアンプ
４２ＳＩ，４２ＳＱ，４２ＤＩ  差分信号生成部
４３  移相器
４５  ミキサ
４６  ＩＦアンプ
４７  ローパスフィルタ
４８，４９  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
６１  バッファ
６２  対象波形取得部
６３  対象波形分析部
６４  移動方向判定部
６５  分類部
６６  距離取得部
６７  速度符号決定部
６８  方向取得部
６９  速度取得部
７０  判別部
７１  バッファ制御部
７２  バッファ
７３  ＦＦＴ処理部（分析部）
７５  （ｆ１，Ｉ，Ｓ）成分格納領域
７６  （ｆ２，Ｉ，Ｓ）成分格納領域
７７  （ｆ１，Ｑ，Ｓ）成分格納領域
７８  （ｆ１，Ｉ，Ｄ）成分格納領域
７９  （ｆ２，Ｉ，Ｄ）成分格納領域
８１  送信部
８３  信号処理部
９３  ＦＦＴ処理部（分析部）
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】
0006368160.tif 000020
【図２】
0006368160.tif 000021
【図３】
0006368160.tif 000022
【図４】
0006368160.tif 000023
【図５】
0006368160.tif 000024
【図６】
0006368160.tif 000025
【図７】
0006368160.tif 000026
【図８】
0006368160.tif 000027
【図９】
0006368160.tif 000028
【図１０】
0006368160.tif 000029
【図１１】
0006368160.tif 000030
【図１２】
0006368160.tif 000031
【図１３】
0006368160.tif 000032
【図１４】
0006368160.tif 000033
【図１５】
0006368160.tif 000034
【図１６】
0006368160.tif 000035
【図１７】
0006368160.tif 000036
【図１８】
0006368160.tif 000037
【図１９】
0006368160.tif 000038
【図２０】
0006368160.tif 000039
【図２１】
0006368160.tif 000040
【図２２】
0006368160.tif 000041
【図２３】
0006368160.tif 000042
【図２４】
0006368160.tif 000043