(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物体から放射される電波領域での放射量を検出する電波放射量観測手段と、
前記電波放射量観測手段から出力される放射量検出信号に基づいて前記検出対象物体の形状情報を抽出する画像処理手段と、
前記電波放射量観測手段の観測周波数帯域を特定すると共に、前記観測周波数帯域における特定の周波数帯域内で電波送信が観測された場合には、前記観測周波数帯域から該特定の周波数帯域を除く観測帯域制御手段と、
前記観測帯域制御手段によって前記特定の周波数帯域が観測周波数帯域から除かれた場合、前記観測周波数帯域の減少に伴う前記放射量検出信号の強度低下を補正する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記放射量検出信号の強度を、前記観測周波数帯域の幅に対する前記特定の周波数帯域の幅の割合に基づいて増幅する、
ことを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体識別装置において、さらに加えて、
前記特定の周波数帯域に含まれる周波数の電波を送信する電波送信手段と、
前記電波送信手段から送信された電波の反射波を受信するアンテナとして前記電波放射量観測手段の受信アンテナを共用し、前記電波送信手段から分岐された送信信号を基準としてレーダ反射信号を抽出する反射波処理手段と、
前記レーダ反射信号を用いて前記電波を反射した物体までの距離情報を求める距離情報演算手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物体識別装置において、
前記画像処理手段により前記形状情報が抽出された後に、前記電波送信手段による電波の送信を行い、前記レーダ反射信号を用いて前記受信アンテナに対応した距離情報を求めることを特徴とする物体識別装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の物体識別装置において、
前記電波送信手段による電波の送信を行い、前記距離情報が求められた後に前記電波放射量観測手段を動作させ、前記受信アンテナに対応した前記形状情報を抽出することを特徴とする物体識別装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物体識別装置を備えた車両において、
前記特定の周波数帯域内で電波送信を行う機器は、自車両または他車両に備えられたレーダ装置であることを特徴とする車両。
【請求項６】
検出対象物体から放射される電波領域での放射量を検出する電波放射量観測工程と、
前記電波放射量観測工程により得られた放射量検出信号に基づいて前記検出対象物体の形状情報を抽出する画像処理工程と、
前記電波放射量観測工程における観測周波数帯域を特定すると共に、前記観測周波数帯域における特定の周波数帯域内で電波送信が観測された場合には、前記観測周波数帯域から該特定の周波数帯域を除く観測帯域制御工程と、
前記観測帯域制御工程によって前記特定の周波数帯域が観測周波数帯域から除かれた場合、前記観測周波数帯域の減少に伴う前記放射量検出信号の強度低下を補正する補正工程とを備え、
前記補正工程は、前記放射量検出信号の強度を、前記観測周波数帯域の幅に対する前記特定の周波数帯域の幅の割合に基づいて増幅する、
ことを特徴とする物体識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される電波領域での放射量を検出して、その物体の検出を行う物体識別技術、およびこの物体識別技術を用いる乗用車等の車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車等の車両に搭載される外界認識装置のうち、主に先行車などの車両を検出する装置として、レーダ装置などの反射式の観測装置が用いられている。他方、歩行者を検出する装置として、物体から放射される遠赤外線の放射強度から温度を計測し、人の体温に近い物体の検出を行う遠赤外線カメラが用いられている。
また、ミリ波等の電波領域の放射量を観測する電波イメージング装置（電波受信システム）も使用されている（例えば、特許文献１参照）。このように電波領域での物体の放射量を観測することによって、隠匿携帯した金属の検出や、霧などで視界が良くない状況において周囲の物体の存在判定あるいは識別が可能であり、現在は、セキュリティ用途や航空機の離着陸時の安全装置等として利用が為されている。
【特許文献１】特開２００６−３２２８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年に至り自動車用レーダ装置としてミリ波レーダが普及しつつあるが、ミリ波レーダを備えた車両において、さらに電波イメージング装置を併せて装着する場合、低コスト化のため使用部品を共用または共通化し、電波イメージング装置の観測中心周波数をミリ波レーダと同じ周波数にすることが考えられる。
電波イメージング装置など受動式の放射量観測装置において、電波領域での物体からの放射量は、プランクの放射則で計算されるように微小なものである。これに対して、レーダ装置からの送信電波は、物体放射と比較して非常に大きい出力である。したがって、ミリ波レーダ装置および電波イメージング装置で使用周波数が重なると、自車両または他車両のミリ波レーダ装置からの電波の混信によって、電波イメージング装置で正確な放射量観測が行えないという問題が発生する。
【０００４】
電波イメージング装置において、自車両が装備しているレーダ装置との混信を抑制するためには、両装置の動作時間帯を分割して、レーダ観測と放射量観測とを交互に行うことが考えられる。しかしながら、例えばレーダ観測のための観測時間が２分の１になると、温度分解能は、観測時間の平方根に反比例して約１．４倍に悪化してしまう。また、レーダ装置側においても、検知範囲の減少や分解能の低下などが発生してしまう。さらに、動作時間帯を分割したとしても、他車両のレーダ装置については動作時間を制限することができないことから、他車両が発するレーダ波との混信には対応できないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、物体から放射される電波領域での放射量を検出する際に、自車両または他車両のレーダ装置等から発生される電波信号（いわゆる干渉電波）に妨害されること無く、安定して物体放射量の観測を行うことができる物体識別技術、およびこの物体識別技術を用いる車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による物体識別装置は、検出対象物体から放射される電波領域での放射量を検出する電波放射量観測手段と、前記電波放射量観測手段から出力される放射量検出信号に基づいて前記検出対象物体の形状情報を抽出する画像処理手段と、前記電波放射量観測手段の観測周波数帯域を特定すると共に、前記観測周波数帯域における特定の周波数帯域内で電波送信が観測された場合には、前記観測周波数帯域から該特定の周波数帯域を除く観測帯域制御手段と、前記観測帯域制御手段によって前記特定の周波数帯域が観測周波数帯域から除かれた場合、前記観測周波数帯域の減少に伴う前記放射量検出信号の強度低下を補正する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記放射量検出信号の強度を、前記観測周波数帯域の幅に対する前記特定の周波数帯域の幅の割合に基づいて増幅する、ことを特徴とする。
本発明による物体識別方法は、検出対象物体から放射される電波領域での放射量を検出する電波放射量観測工程と、前記電波放射量観測工程により得られた放射量検出信号に基づいて前記検出対象物体の形状情報を抽出する画像処理工程と、前記電波放射量観測工程における観測周波数帯域を特定すると共に、前記観測周波数帯域における特定の周波数帯域内で電波送信が観測された場合には、前記観測周波数帯域から該特定の周波数帯域を除く観測帯域制御工程と、前記観測帯域制御工程によって前記特定の周波数帯域が観測周波数帯域から除かれた場合、前記観測周波数帯域の減少に伴う前記放射量検出信号の強度低下を補正する補正工程とを備え、前記補正工程は、前記放射量検出信号の強度を、前記観測周波数帯域の幅に対する前記特定の周波数帯域の幅の割合に基づいて増幅する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出対象物体から発せられる電波放射量の観測を行うに際して、特定の周波数帯域内に検出対象物体以外からの電波が存在する場合には、観測帯域を分波する手段によって特定の周波数領域を除外して放射量観測を行うことができる。その結果として、干渉する不要な電波信号に妨害されること無く、安定した物体放射量の観測が行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１の実施形態］
図１〜図６を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態は、乗用車等の車両に搭載された物体識別装置に本発明を適用したものである。
図１（ａ）は、本実施形態に係る物体識別装置１００の構成を示すブロック図であり、図１（ａ）に示すように、物体識別装置１００は、電波イメージング部２００と、放射強度画像生成部３００と、物体認識処理部４００とを有している。また、物体識別装置１００には、物体認識処理部４００で得られた情報に基づいて車両の走行状態等の制御を行う車両制御装置５００が接続されている。
【０００９】
本実施形態の車両には、物体識別装置１００と並列に、レーダ測距部６５０が備えられている。レーダ測距部６５０は、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator）を備えたレーダ信号発生部６０２と、電力分配部（カプラ）６０３と、電波送信を行う送信アンテナ６０４と、検出対象物体から反射された電波を受信する受信アンテナ６６１と、受信アンテナ６６１から出力されたレーダ信号と電力分配部６０３からの送信電波信号とを混合するミキサ部６６２と、ミキサ部６６２から出力された信号を増幅してＩＦ信号（レーダ反射信号）を生成する増幅部６６３と、制御演算部６６０とを備えている。制御演算部６６０は、車両制御装置５００からのレーダ動作信号に応じて送信アンテナ６０４から電波を送信させることにより、検出対象物体までの距離を計測し、且つ検出対象物体から反射される電波の周波数の変化（周波数差）から物体の相対速度を計測する。その物体までの距離および相対速度は、車両制御装置５００に供給される。また、レーダ測距部６５０が動作中のときは、車両制御装置５００を介して、帯域分波制御部２０５にレーダ動作中である旨が知らされる。
【００１０】
レーダ測距部６５０の送信アンテナ６０４および受信アンテナ６６１を含む部分は、図１（ｂ）に示すように、車両ＭＢのフロントバンパー１の近傍に設置されている。
物体識別装置１００において、電波イメージング部２００は、一例として図１（ｂ）に示すように、レーダ測距部６５０とほぼ対称に車両ＭＢのフロントバンパー１の近傍に設置され、車両ＭＢの前方に存在する検出対象物体からの電波領域の放射量を検出して、電波領域での放射強度信号を出力する。本実施形態による電波イメージング部２００が検出対象とする電波領域の周波数（観測周波数帯域）は、一例としてミリ波帯中の７３〜８０ＧＨｚ（波長で４．１１〜３．７５ｍｍ）であり、レーダ測距部６５０の使用する電波の周波数域（特定周波数帯域）は、一例としてその観測周波数帯域中の７６〜７７ＧＨｚである。
【００１１】
図１（ａ）に示した放射強度画像生成部３００は、電波イメージング部２００に含まれている複数の電波受信素子２０４からそれぞれ出力される放射強度信号と各電波受信素子２０４の配列番号とに基づいて放射強度画像を生成し、放射強度ごとに空間領域をグルーピング（分割）することにより、物体が存在する領域（空間位置および形状）の情報ならびに物体からの放射量の情報を抽出し、抽出された情報を物体認識処理部４００に出力する。物体認識処理部４００は、放射強度画像生成部３００から出力された物体の空間位置、形状、および放射量の情報から、車両前方に存在する物体の識別を行い、識別結果を車両制御装置５００に出力する。
【００１２】
図２は、図１（ａ）に示した電波イメージング部２００の構成を示す図であり、図２において、電波イメージング部２００は、検出対象物体からの電波領域の放射を収束させる誘電体レンズ部２０１と、誘電体レンズ部２０１により収束された電波を受信するアンテナならびに電波放射量を検出する電波受信素子２０４をマトリックス状に配置した受信アレイ部２０２と、受信アレイ部２０２で受信される周波数帯域を制御する帯域分波制御部２０５と、受信アレイ部２０２で観測された放射量を周波数帯域毎に記憶して強度比較処理を行う信号記憶演算部２０３とから構成されている。
【００１３】
図３は、受信アレイ部２０２を構成する一つの電波受信素子２０４の構成を示す。この図３において、前方のある方向の物体から放射された電磁波が誘電体レンズ２０１で集光され、電波受信素子２０４で受信される。電波受信素子２０４は、受信アンテナ２０６と、高周波増幅器（ＲＦアンプ）２０８と、信号分波器２０９と、検波器２０７と、電力増幅器（ＤＣアンプ）２１０とから構成されている。電波受信素子２０４は観測周波数帯域に整合されたものとなっており、物体から放射される電磁波中のその観測周波数帯域の放射強度信号を出力する。
【００１４】
信号分波器２０９は、図２に示した帯域分波制御部２０５からのレーダ帯域分波制御信号を受けて、図５に示すように、通過帯域を、観測周波数帯域の全域（７３〜８０ＧＨｚ）よりなる通過帯域Ａ（全域通過）と、その全域から図１（ａ）のレーダ測距部６５０が使用する特定周波数帯域（７６〜７７ＧＨｚ）を遮断した通過帯域Ｂ，Ｂ’（特定帯域遮断）とに切り替えることができる。
【００１５】
図４は、図３に示した信号分波器２０９の一例を示す。この図４において、信号分波器２０９は、誘電体線路の伝送線路中に、高速スイッチング素子の一例としてのＰＩＮ型のダイオードＤＩ１，ＤＩ２を介して、遮断中心周波数（ここでは７６．５ＧＨｚ）の４分の１波長の線路長で構成された方向性結合器ＤＣを組み込み、遮断信号の出力端を５０Ωで終端することで、特定周波数帯域の信号を遮断する構成となっている。信号分波器２０９の通過帯域は、図４（ｂ）の表に示すように、ダイオードＤＩ１，ＤＩ２をともにオフにして方向性結合器ＤＣを非稼動にすることで、通過帯域Ａ（全域通過）に設定され、ダイオードＤＩ１，ＤＩ２をともにオンにして方向性結合器ＤＣを稼動にすることで、通過帯域Ｂ，Ｂ’（特定帯域遮断）に設定される。
【００１６】
以下に、物体からの放射について説明する。一般的に、ある温度の物体の表面からは、その温度に応じて定まった放射エネルギー（電磁波）が放射されている。物体の放射率をε、ある温度の黒体から放射されるエネルギーをＥ0 とすると、ある温度の物体から放射されるエネルギーＥは、式（１）で表される。
Ｅ＝ε×Ｅ0           …（１）
黒体から放射されるエネルギーについては、プランクの放射則で算出できるが、放射率は、物体の種類、表面状態および測定条件（温度、角度、波長）によって変化することが知られている。物質の放射率は、その物体が放射を吸収する割合に等しく、その物体の反射率と透過率との間には次の関係が成立する。
【００１７】
「反射率」＋「吸収（放射）率」＋「透過率」＝１    …（２）
本実施形態の物体識別装置１００は、物体からの放射を観測する受動方式であるため、物体の表面性状による影響は少なく、観測される放射量から物体の物性を識別することができる。また、車両用として、悪天候に対応することも可能である。これに対して、従来から使用されているレーダ装置などの能動方式の計測装置では、物体検出のために反射成分の検出を行っているが、反射成分は物体の物性にはあまり依存せず、物体の表面性状などが大きく影響するため、検出される反射量から物体を特定することは難しい。
【００１８】
ただし、物体放射は微小な信号であるため、感度を向上させるためには、観測周波数帯域を広帯域化（例えば、数ＧＨｚ程度に）する必要がある。しかしながら、本実施形態においては、図１（ａ）に示した電波イメージング部２００の観測周波数帯域を７３〜８０ＧＨｚに広帯域化した結果、その帯域中に自車両のレーダ測距部６５０が使用する特定帯域（７６〜７７ＧＨｚ）が含まれている。そこで、図３の信号分波器２０９を用いることにより、レーダ測距部６５０から発射された電波と、検出対象物体からの放射とを分別して観測している。
【００１９】
電波イメージング部２００の観測周波数帯域を自車両のレーダ測距部６５０、または他車両のレーダ装置等の他の機器が使用する周波数帯域から大きく離すことも考えられるが、低コスト化のための高周波部品の共用（共通化）や装置の小型化を考えると、電波イメージング部２００の観測周波数帯域をレーダ装置で使用する帯域と同じ周波数帯域とすることが実用的である。
【００２０】
次に、図５を参照して、図１（ａ）に示した電波イメージング部２００の観測周波数帯域と、自車両に搭載されているレーダ測距部６５０の特定周波数帯域との干渉対策の基本的な動作を説明する。通常、レーダ測距部６５０が動作していない状態（レーダ信号が無い状態）では、図５の上段に示すように、電波イメージング部２００の観測周波数帯域の全域の通過帯域Ａで放射量観測を行う。一方、レーダ測距部６５０が動作している状態（レーダ信号が有る状態）では、図３の信号分波器２０９に対して、図２の帯域分波制御部２０５からレーダ帯域分波制御信号を供給する。このことにより、信号分波器２０９の分波動作を稼動させて、図５の下段に示すように、通過帯域Ｂ，Ｂ’で放射量観測を行う。すなわち、レーダ測距部６５０から送信された電波成分は、図４（ａ）に示した方向性結合器ＤＣの終端抵抗にて電力消費される。他方、レーダ測距部６５０から送信される電波の周波数以外の周波数領域の放射量信号は、図３の検波器２０７に入力され、物体放射量に応じた電圧値が出力される。
【００２１】
自車両のレーダ測距部６５０が動作していないときであっても、観測された放射量画像が直前に観測された放射量画像と著しく異なる場合、または放射量画像において特異な放射量が観測された場合には、図３の信号分波器２０９を動作させるようにする。この場合、得られた放射量画像中の上記特異な放射量が観測された領域の変化量が帯域減少による変化量以上に変化している場合には、図１（ａ）の物体認識処理部４００において、例えば他車両のレーダ装置等から特定周波数帯域の信号が送信されたと判定して、信号分波器２０９を稼動させて特定周波数帯域の信号を遮断するように制御する。
【００２２】
図２において、電波受信素子２０４の放射強度信号から特定周波数帯域の信号を遮断した際には、観測周波数帯域幅の減少に伴う感度劣化を考慮して、信号記憶演算部２０３においてその受信信号（放射量強度）の補正を行うようにすることで、放射量による物体物性の判定基準を統一できる。具体的に、検出される放射量強度は、観測帯域幅の平方根に反比例するため、例えば観測帯域が２０％減少した場合には、観測放射量強度に約１．１２倍（＝１／（１−０．２）1/2 ）の補正を行うようにする。
【００２３】
次に、図６のフローチャートを参照して、本実施形態の物体識別装置１００による物体識別処理の動作手順を説明する。この場合、一例として、図１（ａ）のレーダ測距部６５０が動作しているか否かの情報は、車両制御装置５００から帯域分波制御部２０５に供給される。動作を開始すると、ステップＳ１で、帯域分波制御部２０５は、自車両のレーダ測距部６５０が特定周波数帯域における電波送信を行っているか否かを判定し、送信しているのであればステップＳ２に進み、送信していなければステップＳ３に進む。ステップＳ２では、帯域分波制御部２０５が図３の信号分波器２０９を動作させて、電波イメージング部２００で上記特定周波数帯域を除去した観測帯域で放射量観測を行い、ステップＳ４に進む。なお、自車両のレーダ測距部６５０が動作していないときであっても、観測された放射量画像が直前に観測された放射量画像と著しく異なる場合、または放射量画像において特異な放射量が観測された場合には、図３の信号分波器２０９を動作させるようにする。この場合、得られた放射量画像中の上記特異な放射量が観測された領域の変化量が帯域減少による変化量以上に変化している場合には、図１（ａ）の物体認識処理部４００において、例えば他車両のレーダ装置等から特定周波数帯域の信号が送信されたと判定して、信号分波器２０９を稼動させて特定周波数帯域の信号を遮断するように制御する。
【００２４】
ステップＳ３では電波イメージング部２００で観測周波数帯域の全域で放射量観測を行い、放射強度画像生成部３００で生成された放射強度画像の情報（空間位置、形状、および放射量の情報）を物体認識処理部４００に出力してステップＳ５に進む。ステップＳ５では、物体認識処理部４００において、１回前の検出ループで得られた放射強度画像の情報と今回の検出ループで得られた放射強度画像の情報との比較（時系列的な比較）を行い、特異な放射量が観測される特異な画素または画像領域（各電波受信素子２０４に対応）が存在しているか否かを判定し、特異な画素または画像領域が存在する場合はステップＳ６に進み、存在しない場合にはステップＳ８に進む。
【００２５】
ステップＳ６では、物体認識処理部４００から帯域分波制御部２０５にその特異な画素または画像領域に対応する電波受信素子２０４の配列番号の情報を送り、これに対応して帯域分波制御部２０５では当該配列番号の電波受信素子２０４の受信信号に対しては信号分波器２０９を動作させて特定周波数帯域を除去した放射量観測を行う。次のステップＳ７では、ステップＳ６で取得した放射強度画像と、ステップＳ３で取得した全観測周波数帯域での放射強度画像との比較を行い、特異な画素または画像領域での放射強度の変化量が帯域減少による変化量に等しければ、ステップＳ８に進み、等しくなければステップＳ４に進む。
【００２６】
ステップＳ８では、物体認識処理部４００は、ステップＳ３で得られた全観測周波数帯域の放射強度画像から物体識別を行い、ステップＳ９に進む。ステップＳ４では、信号記憶演算部２０３において、観測帯域の減少による放射強度の変化分を補正した放射強度信号を放射強度画像生成部３００に出力し、放射強度画像生成部３００から出力される放射強度画像の情報（物体の空間位置、形状、および放射量の情報）を用いて物体認識処理部４００が物体識別を行い、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、物体認識処理部４００により認識した物体の認識結果を車両制御装置５００（車両ＣＰＵ）に出力し、動作を終了する。
【００２７】
本実施形態の物体識別装置１００によれば、以下の作用効果を有する。
（１）物体識別装置１００は、物体から放射される電波領域での放射量を検出する複数の電波受信素子２０４を有する電波イメージング部２００と、その複数の電波受信素子２０４からの検出信号よりその物体の空間位置および形状の情報を抽出する放射強度画像生成部３００と、電波受信素子２０４の観測周波数帯域を分波する信号分波器２０９と、その観測周波数帯域内の特定周波数帯域内にレーダ測距部６５０または他車両のレーダ装置等の機器からの電波送信が観測されると判定された場合（図６のステップＳ１またはＳ５）に、信号分波器２０９によって電波受信素子２０４の検出信号からその特定周波数帯域の信号を除いて得られる信号（図６のステップＳ２またはＳ６）を放射強度画像生成部３００に処理させる帯域分波制御部２０５とを備えている。
【００２８】
したがって、物体からの電波領域での放射量を検出する受動式の物体識別装置において、その特定周波数帯域内でレーダ測距部６５０または他車両のレーダ装置等の機器からの電波送信が存在する場合には、信号分波器２０９によってその特定周波数領域を除外して放射量観測を行うようにすることで、その機器からの電波信号に妨害されること無く、安定した物体放射量の観測が行えるようになる。
【００２９】
（２）信号分波器２０９によって電波受信素子２０４の検出信号からその特定周波数帯域の信号を除いた場合、図６のステップＳ４において、その観測周波数帯域の減少に伴う検出信号の強度の補正を行う信号記憶演算部２０３を備えている。このように観測周波数帯域の減少に伴う放射量観測値の補正を行うことで、放射量による物体判断基準を統一でき、正確にかつ安定に物体認識を行うことができる。
【００３０】
（３）本実施形態の車両は、物体識別装置１００を備えており、その特定周波数帯域内で電波送信を行う機器は、自車両に備えられたレーダ測距部６５０または他車両に備えられたレーダ装置を含んでいる。したがって、これらのレーダ装置が動作していても、物体識別装置１００で安定した物体認識を行うことができる。
上記の実施形態では特定周波数帯域を遮断するために、図３の方向性結合器を用いる信号分波器２０９を示したが、信号分波器２０９の代わりに帯域除去フィルタまたはノッチフィルタを用いてもよい。
【００３１】
さらに、信号分波器２０９の代わりに、図７に示すように、電力分配器（カプラ：ＣＰＬ）２１１の出力側に、観測周波数帯域内における上側の周波数領域の信号を通す高域通過フィルタ２１２と、下側の周波数領域の信号を通す低域通過フィルタ２１３とを並列接続したフィルタ回路を設け、遮断動作制御時にはフィルタ２１２および２１３の出力を加算しても良い。
［第２の実施形態］
次に、図８〜図１２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、物体識別装置１００とレーダ測距部６５０とは完全に分離されており、電波イメージング部２００内に信号分波器２０９を設けて特定周波数帯域の信号を除去していた。本実施形態では、信号分波器で分波された信号を利用することによって、電波イメージング部２００自体を自車レーダ信号の受信系として併用する。以下、図８および図９において、図１（ａ）および図３に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。同様に、図１２のフローチャートにおいて、図６のフローチャートに対応するステップには同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３２】
図８は、本実施形態に係る物体識別装置１００Ａの構成を示すブロック図であり、図８に示すように、物体識別装置１００Ａは、電波イメージング部２００と、放射強度画像生成部３００と、物体認識処理部４００と、レーダ信号送信部６００と、レーダ信号演算部７００とを有している。物体識別装置１００Ａが、図１（ａ）の物体識別装置１００と異なる部分は、電波イメージング部２００の受信アレイ部２０２を構成する電波受信素子２０４Ａの構成と、レーダ信号送信部６００およびレーダ信号演算部７００を備えている点である。
【００３３】
図８において、レーダ信号送信部６００は、レーダ信号を車両前方の空間に送信する装置であり、車両制御装置５００からのレーダ動作信号を受けるレーダ送信駆動部６０１と、レーダ信号を発生する信号発生器６０２と、レーダ信号を送信アンテナ６０４に向かう信号と電波受信素子２０４Ａに出力されるＬＯ信号（送信電波信号）との２つに電力分配する電力分配部（カプラ）６０３と、送信アンテナ６０４とで構成される。前方の物体からの電波領域の放射およびその物体で反射したレーダ波は、電波イメージング部２００の誘電体レンズ部２０１を通して複数の電波受信素子２０４Ａで受信される。
【００３４】
図９は、図８に示した一つの電波受信素子２０４Ａの構成を示し、この図９において、電波受信素子２０４Ａは、受信アンテナ２０６と、高周波増幅器２０８と、信号分波器２０９Ａと、検波器２０７と、電力増幅器２１０と、ミキサ部２１４と、ＩＦアンプ２１５とから構成されている。電波受信素子２０４Ａは観測周波数帯域に整合されたものとなっており、物体から放射される電磁波中の整合された観測周波数帯域の放射強度信号を出力する。信号分波器２０９Ａは、図８に示した帯域分波制御部２０５からの制御信号（レーダ動作信号）を受けて、図１１に示すように、放射量観測に使用する通過帯域を、観測周波数帯域の全域（７３〜８０ＧＨｚ）よりなる通過帯域Ａ（全域通過）と、その全域から図８のレーダ信号送信部６００が使用する特定周波数帯域（７６〜７７ＧＨｚ）を遮断した通過帯域Ｂ，Ｂ’（特定帯域遮断）とに切り替えることができる。
【００３５】
図９において、受信アンテナ２０６で受信された信号は、第１の実施形態と同様に、信号分波器２０９Ａおよび検波器２０７等を介して放射強度信号として図８の信号記憶演算部２０３に出力され、放射強度画像生成部３００において放射強度画像が生成される。一方、受信アンテナ２０６で受信されたレーダ信号は、高周波増幅器２０８を介して信号分波器２０９Ａで分波され、ミキサ部２１４に入力される。ミキサ部２１４では、受信されたレーダ信号と図８の電力分配部６０３で分配されたＬＯ信号とをミキシングして周波数差信号を生成し、この周波数差信号をＩＦアンプ２１５で増幅したＩＦ信号（レーダ反射信号）が、図８のレーダ信号演算部７００に出力される。
【００３６】
レーダ信号演算部７００は、レーダ信号の送信タイミングとＩＦ信号とから物体までの距離および相対速度を演算し、演算結果と受信した電波受信素子２０４Ａの配列番号とを、物体認識処理部４００に出力する。物体認識処理部４００では、放射強度画像生成部３００から出力される放射強度画像の情報に基づいて物体認識を行い、且つレーダ信号演算部７００からの距離および相対速度の情報との対応付けを行い、認識結果および認識された物体までの距離および相対速度の情報を車両制御装置５００に出力する。
【００３７】
図１０（ａ）は、図９に示した信号分波器２０９Ａの構成例を示す。この図１０（ａ）において、信号分波器２０９Ａは、誘電体線路の伝送線路中にＰＩＮ型のダイオードＤＩ１を介して伝送線路ＤＣ１を接続し、伝送線路ＤＣ１に対してＰＩＮ型のダイオードＤＩ２，ＤＩ３を介して分波する周波数成分の中心周波数（ここでは７６．５ＧＨｚ）の４分の１波長の線路長で構成された方向性結合器ＤＣ２を組み込んで構成されている。伝送線路ＤＣ１の出力端（放射信号出力端）からの放射量信号は図９の検波器２０７に出力され、方向性結合器ＤＣ２の終端部と反射側の出力端（レーダ信号出力端）からのレーダ信号は図９のミキサ部２１４に出力される。
【００３８】
分波動作は、図１０（ｂ）に示すように、ダイオードＤＩ１をオン、ダイオードＤＩ２，ＤＩ３をオフにして、方向性結合器ＤＣ２を非稼動にすることで、図１１の通過帯域Ａ（放射量観測のみを行う全域通過）に設定され、ダイオードＤＩ１をオフ、ダイオードＤＩ２，ＤＩ３をオンにして方向性結合器ＤＣ２を稼動にすることで、図１１の通過帯域Ｂ，Ｂ’（放射量観測およびレーダ観測を同時に行う特定周波数帯域の分離検出）に設定される。なお、レーダ非動作時においても、第１の実施形態のように放射強度画像中の強度が大きい特異な画素または画像領域が存在するときには、特定周波数帯域の信号を分波して他車両のレーダ装置からのレーダ信号の有無を判定する動作に替えて、図１０（ａ）に示した信号分波器２０９Ａの方向性結合器ＤＣ２を稼動にして、図９のミキサ部２１４からのＩＦ信号の強度を直接検出することによって、他車両のレーダ装置に対するより正確な混信判定が行えるようになる。
【００３９】
図１２のフローチャートを参照して、本実施形態の物体識別装置１００Ａによる物体識別動作を説明する。図１２において、放射量観測による物体認識処理については図６に示した第１の実施形態と同様であり、図６のフローチャートと異なるステップについて説明する。
動作を開始すると、図１２のステップＳ１１で図８の帯域分波制御部２０５およびレーダ送信駆動部６０１は、車両制御装置５００からの制御信号によりレーダ動作を行うか否かを判定し、レーダ動作を行う場合にはステップＳ１２に進み、レーダ動作を行わない場合にはステップＳ３に進む。ステップＳ３では、放射量観測のみを行うため、図９の信号分波器２０９Ａの放射量信号出力端の帯域を図１１の通過帯域Ａに設定し、信号分波器２０９Ａのレーダ信号出力端の帯域を図１１の通過帯域のない遮断帯域に設定し、第１の実施形態と同様に全観測周波数帯域で放射量を取得する。ステップＳ１２では、レーダ信号送信部６００からレーダ信号の送信動作を開始し、放射量観測およびレーダ観測を同時に行うため、信号分波器２０９Ａの放射量信号出力端の帯域を図１１の通過帯域Ｂ，Ｂ’に設定し、信号分波器２０９Ａのレーダ信号出力端の帯域を図１１の通過帯域Ｂ，Ｂ’間の通過帯域Ｃ（７６〜７７ＧＨｚ）に設定する。そして、図８の送信アンテナ６０４を介して前方に特定周波数帯域の信号送信を開始し、ステップＳ１３および第１の実施形態と同じステップＳ２に進む。
【００４０】
ステップＳ１３では、それぞれの受信アンテナ２０６および信号分波器２０９Ａを介して受信される特定周波数帯域のレーダ信号をミキサ部２１４においてレーダ信号送信部６００からのＬＯ信号とミキシングし、ＩＦ信号を生成する。次のステップＳ１４では、レーダ信号送信部６００からのレーダ信号送信動作を停止し、次のステップＳ１５では、レーダ信号演算部７００においてＩＦ信号の解析により送信されたレーダ信号との時間遅延および周波数差（ドップラシフト）から、反射物体までの距離と相対速度とを算出する。次のステップＳ１６では、ステップＳ４で得られた放射強度画像の認識結果と、ステップＳ１５で得られた単位画素または単位画像領域（電波受信素子２０４Ａ）毎での距離および相対速度の情報との対応付けを行った後、ステップＳ９に進み、画像の認識結果と距離および相対速度の情報とを車両制御装置５００に出力して終了する。
【００４１】
図１２中のステップＳ４’は、ステップＳ４と同様に、特定周波数帯域を遮断した放射量の観測結果の帯域減少分を補正した物体識別処理を行った後に、ステップＳ９に向かう処理である。
このように本実施形態によれば、ステップＳ１３〜Ｓ１５のレーダ信号による距離検出ループと、ステップＳ２およびＳ４の放射量観測ループとを同時刻に、且つ同じ電波受信素子２０４Ａで行うことで、ステップＳ１６での放射強度画像と距離情報との対応付けを正確に行うことができるようになる。
【００４２】
この第２の実施形態の物体識別装置１００Ａによれば、第１の実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
（１）図８の物体識別装置１００Ａは、特定周波数帯域内の周波数の電波の送信を行うレーダ信号送信部６００と、電波イメージング部２００の電波受信素子２０４Ａの検出信号中からレーダ信号送信部６００から送信された電波の周波数成分を受信するミキサ部２１４と、ミキサ部２１４で受信されたＩＦ信号を用いてその電波を反射した物体までの距離および相対速度を求めるレーダ信号演算部７００とをさらに備え、帯域分波制御部２０５は、レーダ信号送信部６００からその電波の送信を行っている期間に、信号分波器２０９Ａによって電波受信素子２０４Ａの検出信号からその特定周波数帯域の信号をミキサ部２１４に分波している。
【００４３】
したがって、同一の電波受信素子２０４Ａで放射観測と距離計測とを行うことができ、装置構成を簡素化できるとともに、物体の識別結果と距離情報との関連付けが容易に行えるようになる。
（２）本実施形態において、図１２のように放射観測とレーダ観測とを同時並列的に実行する代わりに、放射強度画像生成部３００によって物体の空間位置および形状の情報が抽出された後に、レーダ信号送信部６００による電波の送信を行い、物体からの放射量を検出した電波受信素子２０４Ａからの検出信号を用いてミキサ部２１４およびレーダ信号演算部７００によってその物体までの距離情報を求めてもよい。
【００４４】
このように放射量観測において、放射物体があると判断された場合に、レーダ動作を行い、放射物体までの距離を検出することで、レーダ送信による電力負荷を軽減することができる。
（３）また、本実施形態において、レーダ信号送信部６００による電波の送信を行い、電波受信素子２０４Ａからの検出信号を用いてミキサ部２１４およびレーダ信号演算部７００によってその電波を反射する物体までの距離情報が求められた後に、電波イメージング部２００を動作させて、放射強度画像生成部３００によってその電波を反射する物体の位置および形状の情報を抽出してもよい。
【００４５】
このように、レーダ動作の反射信号観測により、反射物体があると判断された場合に、放射量観測を行い、反射物体の放射量を検出し、物体の認識を行うことで、物体の認識処理負荷を軽減することができる。
なお、図９の電波受信素子２０４Ａでは、特定周波数帯域を分波するために方向性結合器を用いる信号分波器２０９Ａを用いる例を示したが、図１３に示すように、受信アンテナ２０６からの受信信号を電力分配器２１０で２つの信号に分配し、一方を帯域除去フィルタ２１６を介して検波器２０７に入力させて放射量観測を行い、他方を帯域通過フィルタ２１７を介してミキサ部２１４に入力させて、レーダ反射信号観測を行うようにしてもよい。図１３において、各フィルタ２１６，２１７の共振周波数（帯域遮断フィルタの場合は遮断中心周波数、帯域通過フィルタの場合は通過中心周波数）はレーダ装置で使用する周波数帯に整合させることとする。
【００４６】
上記の実施形態では、物体識別装置１００，１００Ａの観測周波数帯域と混信する他の無線機器として、７６〜７７ＧＨｚ帯で動作する自動車用レーダ装置を挙げた。しかしながら、本発明は、使用周波数帯域が既知である電波送信機器が存在する場合に、電波イメージング部２００の放射量観測を安定化するために適用できるものであり、物体識別装置の観測周波数帯域および他の無線機器の特定周波数帯域は上記の実施形態の範囲に限定されるものではない。
【００４７】
本発明の物体識別装置は、車両のみならず、船舶、航空機等にも適用できるとともに、建物の監視装置、セキュリティ用途の人物識別装置等としても適用できる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４８】
本発明の主たる構成要素と実施形態との対応関係は次の通りである。すなわち、電波放射量観測手段は電波受信素子２０４に対応し、画像処理手段は信号記憶演算部２０３および放射強度画像生成部３００に対応し、観測帯域制御手段は帯域分波制御部２０５にそれぞれ対応する。
【００４９】
なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態による物体識別装置を示すブロック図（ａ）、および、物体識別装置が搭載された車両を示す斜視図（ｂ）である。
【図２】図１（ａ）に示した電波イメージング部２００における受信アレイ部２０２等の構成を示す図である。
【図３】図２に示した電波受信素子２０４の構成を示す図である。
【図４】図３に示した信号分波器２０９の構成例を示す図（ａ）、および、信号分波器２０９の通過帯域を示す図（ｂ）である。
【図５】第１の実施形態において、レーダ信号の有無に応じた電波受信素子２０４の通過帯域を示す図である。
【図６】第１の実施形態の物体識別装置による物体識別動作手順を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態における電波受信素子の他の構成例を示す図である。
【図８】第２の実施形態における物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示した電波受信素子２０４Ａの構成を示す図である。
【図１０】図９に示した信号分波器２０９Ａの構成例を示す図（ａ）、および、信号分波器２０９Ａの通過帯域を示す図（ｂ）である。
【図１１】第２の実施形態において、レーダ観測のオン、オフに応じた電波受信素子２０４Ａの２つの信号出力端の通過帯域を示す図である。
【図１２】第２の実施形態による物体識別装置における物体識別動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態における電波受信素子の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００，１００Ａ  物体識別装置
２００  電波イメージング部
２０１  誘電体レンズ部
２０２  受信アレイ部
２０３  信号記憶演算部
２０４，２０４Ａ  電波受信素子
２０５  帯域分波制御部
２０６  受信アンテナ
２０９，２０９Ａ  信号分波器（帯域遮断器）
２１４  ミキサ部
３００  放射強度画像生成部
４００  物体認識処理部
５００  車両制御装置
６００  レーダ信号送信部
６５０  レーダ測距部
７００  レーダ信号演算部
【図１】
0005145811.tif 000002
【図２】
0005145811.tif 000003
【図３】
0005145811.tif 000004
【図４】
0005145811.tif 000005
【図５】
0005145811.tif 000006
【図６】
0005145811.tif 000007
【図７】
0005145811.tif 000008
【図８】
0005145811.tif 000009
【図９】
0005145811.tif 000010
【図１０】
0005145811.tif 000011
【図１１】
0005145811.tif 000012
【図１２】
0005145811.tif 000013
【図１３】
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