(57)【要約】【課題】  電波の発射角度を変化させるスキャンの必要がなく、リアルタイムに障害物検出を行うことができる障害物検出方法及び障害物検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出方法において、第１のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、第１のレーダ装置と離間して設置された第２のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、第１及び第２のレーダ装置間の距離から反射物の２次元位置を算出し、所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出する。【選択図】      図１
2005254869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出方法において、
第１のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置と離間して設置された第２のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第１及び第２のレーダ装置間の距離から前記反射物の２次元位置を算出し、
前記所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出することを特徴とする障害物検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の障害物検出方法において、
前記第１のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第１のレーダ装置から発射する電波の強度を調整し、
前記第２のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの他の一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する別の他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第２のレーダ装置から発射する電波の強度を調整したことを特徴とする障害物検出方法。
【請求項３】
所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出装置において、
前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射する第１のレーダ装置と、
前記第１のレーダ装置と離間して設置され前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射する第２のレーダ装置と、
前記第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第１及び第２のレーダ装置間の距離から前記反射物の２次元位置を算出する２次元位置算出手段を有し、
前記所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の障害物検出装置において、
前記第１のレーダ装置は、広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう発射する電波の強度を調整され、
前記第２のレーダ装置は、広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの他の一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する別の他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう発射する電波の強度を調整されたことを特徴とする障害物検出装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の障害物検出装置において、
前記第１及び第２のレーダ装置は、ミリ波電波を発射することを特徴とする障害物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出方法及び障害物検出装置に関し、特に、所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出方法及び障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、踏切内の障害物を検出する踏切障害物検出装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。この踏切障害物検出装置は、スペクトラム拡散した電波を発射し、その反射波より踏切内の物体の位置を測定し、それが列車を停止させて踏切事故を防止すべき所が異物であるか否かを検知する。
【特許文献１】特開２００１−２７０４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の踏切障害物検出装置では、踏切内の物体の位置（距離と角度）を測定するためには、電波の発射角度を機械的または電子的に変化させて踏切内の検出エリアを順次スキャンする必要がある。電波の発射角度を機械的に変化させる場合は可動機構が必要となるために機械的寿命があると共に、エリア全体を検出するためには一定時間が必要で、ある時間検出できない場所が存在してしまう。また、電波の発射角度を電子的に変化させる場合にもスキャンを行うためには一定時間を要し、リアルタイムの検出を行うことができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、電波の発射角度を変化させるスキャンの必要がなく、リアルタイムに障害物検出を行うことができる障害物検出方法及び障害物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１，３に記載の発明は、第１のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置と離間して設置された第２のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第１及び第２のレーダ装置間の距離から前記反射物の２次元位置を算出し、
前記所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出することにより、
電波の発射角度を変化させるスキャンの必要がなく、リアルタイムに障害物検出を行うことができる。
【０００６】
請求項２，４に記載の発明は、第１のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第１のレーダ装置から発射する電波の強度を調整し、
第２のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの他の一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する別の他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第２のレーダ装置から発射する電波の強度を調整したことにより、
反射物が所定の検出エリア内にあるか否かを判定する必要がなく処理が簡単になる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１，３に記載の発明によれば、電波の発射角度を変化させるスキャンの必要がなく、リアルタイムに障害物検出を行うことができる。
【０００８】
また、請求項２，４に記載の発明によれば、反射物が所定の検出エリア内にあるか否かを判定する必要がなく処理が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の障害物検出装置の第１実施形態のブロック図を示す。同図中、踏切１０内には線路１１，１２が通っている。線路１１，１２の外側にはレーダ装置１３，１４が設置されている。レーダ装置（Ｓ１）１３は踏切１０内をカバーするよう電波を広角に発射し、踏切１０内の反射物１５で反射された反射波を受信して反射物１５までの距離を検出し、障害物情報としてセンサ処理装置１６に供給する。同様に、レーダ装置（Ｓ２）１４は踏切１０内をカバーするよう電波を広角に発射し、踏切１０内の反射物１５で反射された反射波を受信して、反射波の受信レベルが所定の閾値を超える成分を反射波スペクトラムデータに変換し、障害物情報としてセンサ処理装置１６に供給する。
【００１１】
センサ処理装置１６は２つのレーダ装置１３，１４から供給される障害物情報（反射波スペクトラムデータ）から、踏切１０内における反射物１５の２次元位置を計算する。そして、反射物１５の２次元位置が踏切１０内の検出エリア内であるか否かを判別する。そして、検出エリア内であれば反射物１５を障害物とみなし、上位システム１７にアラームを通知する。
【００１２】
図２は、レーダ装置１３，１４の一実施形態のブロック図を示す。このレーダ装置は例えばＦＭ−ＣＷ（周波数変調連続波）レーダである。同図中、送信制御部２０は、発射する電波の周波数及びレベルを制御するための情報をＲＦ部２１に供給する。ＲＦ部２１は、送信制御部２０の制御のもとに例えばミリ波の周波数変調連続波を発生してワイドビーム型アンテナ２２に供給する。これにより、ワイドビーム型アンテナ２２から水平方向に例えば９０度程度の広がりを持ってミリ波電波が発射される。
【００１３】
上記のミリ波電波が反射物１５で反射されると、その反射波はワイドビーム型アンテナ２２で受信されＲＦ部２１で増幅されてＡ／Ｄ信号処理部２３に供給され、ここでデジタル化されて検出信号処理部２４に供給される。検出信号処理部２４では受信した反射波をフーリエ変換して反射波スペクトラムデータを得てセンサ処理装置１６に供給する。
【００１４】
図３は、センサ処理装置１６の一実施形態のブロック図を示す。同図中、端子３０，３１にはレーダ装置１３，１４から反射波スペクトラムデータが供給され、入力インタフェース３２を介してセンサデータ処理部３３に供給される。センサデータ処理部３３は、２つの反射波スペクトラムデータから反射物１５の２次元位置を計算し、反射物１５の２次元位置をテーブル３４に格納されている検出エリアの境界の頂点座標と比較して、反射物１５の２次元位置が検出エリア内であるか否かを判別する。そして、上記２次元位置が検出エリア内であればアラームを発生して上位システム１７に通知する。
【００１５】
図４は、センサ処理装置１６が実行する処理の第１実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１０ではレーダ装置１３から供給された反射波スペクトラムデータ（Ｓ１計測データ）を処理して反射物１５までの距離及び反射物１５の相対速度を数値化する。次に、ステップＳ１２で反射物１５の距離（Ｌ１）が得られたか、即ち、有効データが得られたか否かを判別する。なお、反射物１５が存在しない場合には有効データは得られない。ここで、有効データが得られない場合にはステップＳ１０に進み、得られた場合にはステップＳ１４に進む。
【００１６】
ステップＳ１４ではレーダ装置１４から供給された反射波スペクトラムデータ（Ｓ２計測データ）を処理して反射物１５のまで距離及び反射物１５の相対速度を数値化する。次に、ステップＳ１６で反射物１５の距離（Ｌ２）が得られたか、即ち、有効データが得られたか否かを判別する。ここで、有効データが得られない場合にはステップＳ１０に進み、得られた場合にはステップＳ１８に進む。なお、上記ステップＳ１０，Ｓ１４の処理はレーダ装置１３、１４それぞれの検出信号処理部２４で実行する構成であっても良い。
【００１７】
ステップＳ１８では、レーダ装置１３から反射物１５のまで距離（Ｌ１）と、レーダ装置１４から反射物１５のまで距離（Ｌ２）を用いて、反射物１５の２次元位置を計算する。ここで、図５に示すように、レーダ装置１３，１４間の距離Ｒ，距離Ｌ１，距離Ｌ２，反射物１５の２次元位置（Ｘｔ，Ｙｔ）から（１），（２）式が成立する。
【００１８】
Ｌ１２＝Ｘｔ２＋Ｙｔ２                       …（１）
Ｌ２２＝Ｘｔ２＋（Ｒ−Ｙｔ）２          …（２）
ステップＳ１８では、この（１），（２）式から反射物１５の２次元位置の座標Ｘｔ，Ｙｔを計算する。
【００１９】
次に、ステップＳ２０でテーブル３４から検出エリアのエリア情報を読出す。図５に示すように検出エリアＤＡ１が正方形の場合には、頂点座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ１，ｙ２），（ｘ２，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）を読出す。また、図６に示すように検出エリアＤＡ２が平行四辺形の場合には、頂点座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ１），（ｘ４，ｙ２）を読出す。
【００２０】
次に、ステップＳ２２で反射物１５の２次元位置（Ｘｔ，Ｙｔ）のＸ座標が検出エリア内か否かを判定する。例えば図５の場合には、ｘ１≦Ｘｔ≦ｘ２であるか否かを判定する。Ｘ座標が検出エリア内であればステップＳ２４に進み、Ｘ座標が検出エリア外であればこの処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ２４では反射物１５の２次元位置（Ｘｔ，Ｙｔ）のＹ座標が検出エリア内か否かを判定する。例えば図５の場合には、ｙ１≦Ｙｔ≦ｙ２であるか否かを判定する。Ｙ座標が検出エリア内であればステップＳ２６に進み、Ｙ座標が検出エリア外であればこの処理を終了する。
【００２２】
ステップＳ２６では、反射物１５が検出エリア内の位置（Ｘｔ，Ｙｔ）にあるとしてアラームを発生し、上位装置１７に通知する。
【００２３】
図７は、本発明の障害物検出装置の第２実施形態を説明するための図である。同図中、検出エリアＤＡ３は点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ長方形の領域である。この場合、レーダ装置１３から発射される９０度程度の広がりを持つミリ波電波の一方の境界が線分ＡＢに接し、かつ、ミリ波電波の他方の境界が点Ｄに接するように調整してレーダ装置１３を設置し、発射するミリ波電波の強度を点Ｃ上の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう設定する。
【００２４】
また、レーダ装置１４から発射される９０度程度の広がりを持つミリ波電波の一方の境界が線分ＤＣに接し、かつ、ミリ波電波の他方の境界が点Ａに接するように調整してレーダ装置１４を設置し、発射するミリ波電波の強度を点Ｃ上の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう設定する。
【００２５】
図８は、センサ処理装置１６が実行する処理の第２実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ３０ではレーダ装置１３から供給された反射波スペクトラムデータ（Ｓ１計測データ）を処理して反射物１５までの距離及び反射物１５の相対速度を数値化する。次に、ステップＳ３２で反射物１５の距離（Ｌ１）が得られたか、即ち、有効データが得られたか否かを判別する。なお、反射物１５が存在しない場合には有効データは得られない。ここで、有効データが得られない場合にはステップＳ３０に進み、得られた場合にはステップＳ３４に進む。
【００２６】
ステップＳ３４ではレーダ装置１４から供給された反射波スペクトラムデータ（Ｓ２計測データ）を処理して反射物１５のまで距離及び反射物１５の相対速度を数値化する。次に、ステップＳ３６で反射物１５の距離（Ｌ２）が得られたか、即ち、有効データが得られたか否かを判別する。ここで、有効データが得られない場合にはステップＳ３０に進み、得られた場合にはステップＳ３８に進む。なお、上記ステップＳ３０，Ｓ３４の処理はレーダ装置１３、１４それぞれの検出信号処理部２４で実行する構成であっても良い。
【００２７】
ステップＳ３８では、レーダ装置１３から反射物１５のまで距離（Ｌ１）と、レーダ装置１４から反射物１５のまで距離（Ｌ２）を用いて、（１），（２）式から反射物１５の２次元位置の座標Ｘｔ，Ｙｔを計算する。この後、ステップＳ４０に進み、反射物１５が検出エリア内の位置（Ｘｔ，Ｙｔ）にあるとしてアラームを発生し、上位装置１７に通知する。
【００２８】
この実施形態では、図７に示すレーダ装置１３，１４の設置及び発射電波の強度の調整を行っているため、図４におけるステップＳ２２，Ｓ２４の座標判定が不要となり、その分だけ処理が簡単となる。ただし、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ線分から形成される検出エリアＤＡ３に対して、実際の検出エリアは点Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｃ，Ｄ，Ｆを結ぶ領域となるが、実質的に何ら問題はない。
【００２９】
なお、上記実施形態では、レーダ装置１３，１４はＦＭ−ＣＷレーダとして説明しているが、反射物間での距離を検出できれば良いため、パルスレーダ等であっても良い。
【００３０】
なお、センサ処理装置１６が請求項記載の２次元位置算出手段に対応する。
（付記１）
所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出方法において、
第１のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置と離間して設置された第２のレーダ装置から前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射し、
前記第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第１及び第２のレーダ装置間の距離から前記反射物の２次元位置を算出し、
前記所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出することを特徴とする障害物検出方法。
（付記２）
付記１記載の障害物検出方法において、
前記第１のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第１のレーダ装置から発射する電波の強度を調整し、
前記第２のレーダ装置から広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの他の一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する別の他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう前記第２のレーダ装置から発射する電波の強度を調整したことを特徴とする障害物検出方法。
（付記３）
所定の検出エリア内に存在する障害物を検出する障害物検出装置において、
前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射する第１のレーダ装置と、
前記第１のレーダ装置と離間して設置され前記所定の検出エリアをカバーするよう電波を広角に発射する第２のレーダ装置と、
前記第１のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第２のレーダ装置で検出した反射物までの距離と、前記第１及び第２のレーダ装置間の距離から前記反射物の２次元位置を算出する２次元位置算出手段を有し、
前記所定の検出エリア内にある反射物を障害物として検出することを特徴とする障害物検出装置。
（付記４）
付記３記載の障害物検出装置において、
前記第１のレーダ装置は、広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう発射する電波の強度を調整され、
前記第２のレーダ装置は、広角に発射する電波の一方の境界が前記所定の検出エリアの他の一辺と接し、前記電波の他方の境界が前記所定の検出エリアを形成する別の他点と接し、前記所定の検出エリア内の反射物からの反射波の受信レベルが所定の閾値を超えるよう発射する電波の強度を調整されたことを特徴とする障害物検出装置。
（付記５）
付記３または４記載の障害物検出装置において、
前記第１及び第２のレーダ装置は、ミリ波電波を発射することを特徴とする障害物検出装置。
（付記６）
付記６記載の障害物検出装置において、
前記第１及び第２のレーダ装置は、周波数変調連続波レーダであることを特徴とする障害物検出装置。
（付記７）
付記６記載の障害物検出装置において、
前記第１及び第２のレーダ装置は、パルスレーダであることを特徴とする障害物検出装置。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の障害物検出装置の第１実施形態のブロック図である。
【図２】レーダ装置の一実施形態のブロック図である。
【図３】センサ処理装置が実行する処理の第１実施形態のフローチャートである。
【図４】障害物検出装置４０の一実施形態のブロック構成図である。
【図５】レーダ装置と検出エリアと反射物の関係を示す図である。
【図６】レーダ装置と検出エリアと反射物の関係を示す図である。
【図７】本発明の障害物検出装置の第２実施形態を説明するための図である。
【図８】センサ処理装置が実行する処理の第２実施形態のフローチャートである。である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  踏切
１１，１２  線路
１３，１４  レーダ装置
１５  反射物
１６  センサ処理装置
１７  上位システム
２０  送信制御部
２１  ＲＦ部
２２  ワイドビーム型アンテナ
２３  Ａ／Ｄ信号処理部
２４  検出信号処理部
３２  入力インタフェース
３３  センサデータ処理部
３４  テーブル
【図１】
2005254869.tif 000003
【図２】
2005254869.tif 000004
【図３】
2005254869.tif 000005
【図４】
2005254869.tif 000006
【図５】
2005254869.tif 000007
【図６】
2005254869.tif 000008
【図７】
2005254869.tif 000009
【図８】
2005254869.tif 000010