(57)【要約】【課題】広角２次元監視をおこなうモノパルス方式のレーダを用いて、物体の種別を精度よく判定しうる安価な監視レーダ装置を提供する。【解決手段】角度計測にモノパルス方式を採用したレーダ装置を用いて、監視領域内を移動する物体上の複数の箇所における反射波を受信し、各反射波について反射箇所を計測する。そして、計測データに基づき、移動物体の位置と監視レーダ装置の測角方向における大きさを算出する。【選択図】図１
2007147532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域へ向けて電波を放射して移動物体からの反射波を受信し、その反射波に基づいて前記移動物体を検知し、検知された前記移動物体上の反射箇所の位置を計測するレーダ装置であって、
前記移動物体上の複数の反射箇所の位置を計測する検知物体計測部を具備して成り、
さらに、計測された位置の分布に基づいて前記移動物体の空間的な大きさを算出する大きさ演算部を具備して成る
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検知物体計測部は、検知された移動物体上の複数の反射箇所までの距離と方位角とを計測することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１において、
位置を計測する複数の反射箇所は、検知された移動物体上の反射箇所ごとに前記レーダ装置に対する相対速度が異なることにより生じる複数のドップラー周波数の値に基づいて選択されることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項２において、
計測された前記複数の反射箇所の方位角方向における散らばり尺度を計算し、前記散らばり尺度から、検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさを算出する大きさ演算部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項４において、
計算された前記散らばり尺度の正接と、検知された移動物体までの距離を乗じ、さらに予め定めた比例係数を乗じた値を、検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさとして算出する大きさ演算部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記散らばり尺度は、計測された複数の反射箇所の方位角位置の標準偏差であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項２において、
検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさとして算出された値を記憶する記憶装置と、該記憶装置に記憶されている情報に基づいて前記移動物体の空間的な大きさの値を補正する大きさ補正部とをさらに具備して成り、
前記大きさ補正部は、前記記憶装置に記憶されている前記移動物体の方位角方向における空間的な大きさの値と、前記レーダ装置で算出された最新の方位角方向における空間的な大きさの値とが異なる場合に、前記記憶装置に記憶されている情報に基づいて方位角方向における空間的な大きさの値を補正する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項２において、
検知された移動物体が、前記レーダ装置の検知可能な方位角度領域と検知不可能な方位角度領域の境界近傍に存在する場合には、方位角方向における空間的な大きさとして算出された値が、前記移動物体の方位角方向における空間的な大きさの下限値であることを出力する大きさ補正部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記レーダ装置は、検知された移動物体上の反射箇所の方位角位置を、モノパルス方式により計測することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項２において、
検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさとして算出された値に基づいて、前記移動物体の種別を判別する検知物体判定部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記検知物体判定部は、検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさとして算出された値が、予め定めた範囲内である場合には、前記移動物体が人体であると判断することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記検知物体判定部は、検知された移動物体の方位角方向における空間的な大きさとして算出された値が、予め定めた範囲内である場合には、前記移動物体が車両であると判断することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１において、
前記レーダ装置は室内あるいは室外の所定の位置に設置され、監視領域を予め記憶させた記憶装置を具備してなり、前記監視領域内を移動する物体を検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１において、
前記レーダ装置は車両に設置され、検知された物体の大きさを算出する大きさ演算部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１において、
前記レーダ装置は車両に設置され、検知された物体の位置および空間的な大きさ情報をもとに、前記物体が自車両の走行の妨げになるか否かを判断する検知物体判定部を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１６】
監視領域へ向けて電波を放射して移動物体からの反射波を受信し、その反射波に基づいて前記移動物体上の反射箇所の距離と鉛直方向角度位置を計測するレーダ装置であって、
前記移動物体上の複数の反射箇所の距離と鉛直方向角度位置を計測する検知物体計測部を具備して成り、
さらに計測された前記鉛直方向角度位置の分布に基づいて前記移動物体の鉛直方向における空間的な大きさを算出する大きさ演算部を具備して成る
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１７】
監視領域へ向けて電波を放射して移動物体からの反射波を受信し、その反射波に基づいて前記移動物体を検知し、検知された前記移動物体上の反射箇所の位置を計測するレーダ装置であって、
送信アンテナと受信アンテナとを有しＡ／Ｄコンバータによりデジタル変換された信号を出力するアナログ回路部と、
前記アナログ回路部からの信号を処理する信号処理部と
を具備して成り、
前記信号処理部は、
入力された信号にＦＦＴ処理を施すＦＦＴ処理部と、
周波数スペクトルから信号対雑音電力比に基づいて信号強度ピーク部分を抽出するピーク抽出部と、
前記移動物体上の反射箇所の位置のレーダ装置からの距離と方位角とを算出する検知物体計測部と、
前記検知物体計測部から入力される移動物体上の反射箇所の位置のレーダ装置からの距離と方位角とから前記移動物体の空間的な大きさを算出する大きさ演算部と
を具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記信号処理部は、
周波数スペクトル上の信号強度ピーク部分を抽出するための閾値である信号対雑音電力比を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された過去の計測情報に基づき、前記検知物体計測部が算出した位置を補正する位置補正部と、
前記記憶部に記憶された過去の計測情報に基づき、前記大きさ演算部が算出した大きさを補正する大きさ補正部と
をさらに具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記信号処理部は、
前記移動物体の反射点における移動速度、距離、方位角位置、方位角方向の大きさを入力して、前記移動物体の種別を判定する検知物体判定部とをさらに具備して成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２０】
請求項１７において、
前記移動物体の反射点までの距離の計測を２周波ＣＷ方式でおこなうことを特徴するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、所定の領域内に存在する物体を検知し、その行動を監視する監視レーダ装置に用いて好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置に関する技術として、以下の特許文献１は、マイクロ波等の電波を利用して侵入物体を検出するものである。
【０００３】
また、特に、侵入物を検知するレーダシステムとしては、以下の特許文献２があり、このレーダシステムは、受信反射強度に基づいて侵入物の電波反射断面積を算出し、その大きさから侵入物が人体であるか否かを判定するものである。
【０００４】
また、自動車に搭載するレーダシステムとしては、以下の特許文献３がある。特許文献３の信号処理回路は、反射波の受信電界強度の分布を求め、その分布に基づいて、目標物の位置および大きさを計測する。
【０００５】
さらに、自動車に搭載するレーダシステムであって、非測定物の大きさを算出することができるものとして、以下の特許文献４がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３８２３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３６１７１号公報
【特許文献３】特開平１１−１８３６１２号公報
【特許文献４】特開２００４−２３９７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
屋内及び屋外の所定の領域を監視し侵入者を検知するシステムとして、従来よりカメラや赤外線を用いたものがある。しかし、可視カメラを用いたシステムは見通しの悪い天候下や暗い夜間使用で信頼性が下がる。一方、赤外線カメラを用いれば昼夜を問わず使用できるが、可視カメラに比べると高価になるという問題がある。
【０００８】
また、赤外線を用いたセンサには、線状の監視領域に赤外線の送信部と受信部を設置して受光が遮られたことを検知するシステムがあるが、木の葉や雪など飛来物の外乱で誤検知を起こしやすいという問題があった。
【０００９】
そこで天候や昼夜等、周囲の環境変化の影響を受けにくいレーダを監視センサとして用い、侵入物体の位置や速度を計測する検知装置がある。例えば、上記の特許文献１は、マイクロ波等の電波を利用して侵入物体を検出するものである。
【００１０】
しかし、従来のレーダでは監視エリアに犬や猫などの小動物が侵入した場合でも人間が侵入してきたものと誤検知してしまい、警報を鳴らしたり非常通報してしまう危険があった。このような誤検知を回避するためには小動物と人間を区別しなければならない。両者を区別するために、例えば、上記の特許文献２では受信反射強度に基づいて侵入物の電波反射断面積を算出し、その大きさから侵入物が人体であるか否かを判定する人体判定ステップを備えている。しかしながら、実環境においては検知物体の反射断面積が精度良く求まるとは限らないため、これだけの情報で人体であることを判定するのは困難である。
【００１１】
そこで両者を区別するために用いる他の情報しては、検知物体の占める空間的な大きさが挙げられる。例えば、上記の特許文献３では、検知物体の位置と空間的な大きさを計測する方法が開示されている。これは自動車に搭載して使用するレーダ装置において、検知物体の方位角方向における大きさを計測するものである。この特許文献３では送信波の放射方向を角変位させつつ送信し、反射波の受信電界強度分布を計測することで検知物体の位置および方位角方向の大きさを算出している。
【００１２】
また、上記の特許文献４に開示されているレーダ装置において、測定物の大きさ算出手段について言及されているが、大きさを算出する物理量の種類やどのようにして算出するかについては具体的に示されていない。
【００１３】
監視領域内で検知した物体の種別を判定するために、検知物体の空間的な大きさを測定し、その値を物体種別判定に利用することが挙げられる。従来の例えば特許文献３のように、電波放射方向を方位角方向に角変位させつつ送信して、検知物体の方位角方向の大きさを計測する方式を採用した場合、方位角変位手段として例えば、次の二通りの方法が用いられる。一つ目は電波を放射するアンテナ部分を機械的に回転させる方法（機械スキャン方式）であり、二つ目は平面アンテナなどのアンテナ素子に給電する信号の位相を制御して合成波を広範囲に移動させる方法（電子スキャン方式）である。
【００１４】
一つ目の機械スキャン方式を採用した場合には、アンテナを回転させるための電動駆動部を設けなければならない。この電動駆動部は、電動モータ、駆動伝達機構、支持部材などの構成を必要とするため、センサ外形が比較的大きくなることを避けられないだけでなく、コストアップをも招くことになる。
【００１５】
一方、二つ目の機械スキャン方式を採用した場合は、電子的な制御で電波放射方向を移動させることが可能になる。よって前述の機械的な回転方式が有する問題が生じないという利点がある。しかしながら、アンテナ素子へ給電する信号の位相を制御する機構が不可欠であり、それによるコストアップを避けられないという問題点がある。
【００１６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、その目的は、広角２次元監視をおこなうモノパルス方式のレーダを用いて、物体の種別を精度よく判定しうる安価な監視レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記問題点を解決するために、本発明では方位角度計測にモノパルス方式を採用したレーダ装置を用いて、電波を監視領域全体に同時に送出するとともに、送出波が監視領域内に存在する移動物体で反射された反射波を受信し、移動物体上における電波の反射箇所を複数点計測する。続いて前記複数の計測点の方位角位置の散らばり尺度を計算し、その値から移動物体の方位角方向の空間的な大きさを算出する。ここで散らばり尺度として、例えば、標準偏差を用いた場合には、標準偏差の正接と移動体までの距離を乗じ、さらに予め定める比例係数を乗じて得られた値を移動物体の方位角方向の大きさとして出力する。
【００１８】
さらに、過去の方位角方向の大きさの計測値を参照して、現在計測された方位角方向の大きさを補正して出力することにより、安定した出力値を得ることが可能になる。
【００１９】
このようにして得られた方位角方向の大きさ情報に基づいて、検知物体の種別、例えば、人体であるのか、あるいは車両であるのかを判定し、必要に応じて警報を発するなどの処置がとられる。
【００２０】
かかる構成により、電波の放射方向を角変位させつつ放射するレーダ装置を使用する場合と比べてコストを低減でき、また、誤警報を少なくして信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、広角２次元監視をおこなうモノパルス方式のレーダを用いて、物体の種別を精度よく判定しうる安価な監視レーダ装置を提供しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る各実施形態を、図１ないし図１６を用いて説明する。
【００２３】
以下の各実施形態は、広角監視可能なモノパルス方式を採用した監視レーダ装置により、監視領域内を移動する物体を検知し、レーダによる測角方向に占める前記物体の空間的な大きさを計測するものである。
【実施例１】
【００２４】
以下、本発明の第一の実施形態を、図１ないし図１２を用いて説明する。
【００２５】
先ず、図１を用いて本発明の第一の実施形態に係る監視レーダ装置の構成と用途について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る監視レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
図２は、本発明の第一の実施形態に係る監視レーダ装置を建物の外壁に設置して、所定領域を監視する方法の一例を表す図である。
【００２６】
図２に示されるように、本実施形態の監視レーダ装置１は、オフィスや住居などの建物の侵入監視に適用することができる。このように監視レーダ装置１は、例えば、建物２の外壁に取り付けられ、電波放射領域３の中に移動物体、例えば、人体４が侵入してきたことを検知するものである。電波を用いているので、雨、霧、雪などによる視界不良などが生じていても、的確に侵入物体を検知することができるという利点がある。ここで監視レーダ装置１のレーダ部としては、例えば、２４ＧＨｚ帯レーダや７６ＧＨｚ帯レーダが用いられる。
【００２７】
本発明の監視レーダ装置１の構成は、図１に示されるように、アナログ回路部５、信号処理回路部１３、警報装置１４からなる。
【００２８】
監視レーダ装置１のアナログ回路部５は、送信系として、変調器６、発振器７と送信アンテナ８を備え、受信系として、受信アンテナ９とミキサ１０、増幅回路部１１、Ａ／Ｄコンバータ１２を備えている。
【００２９】
信号処理回路部１３は、アナログ回路部５のＡ／Ｄコンバータ１２から入力される信号を処理し、検知物体の種別を判定する回路であり、 ＦＦＴ処理部１５、ピーク抽出部１６、検知物体計測部１７、大きさ演算部１８、検知物体追尾部１９、記憶装置２２、検知物体判定部２３を備える。また、検知物体追尾部１９は、大きさ補正部２０、位置補正部２１を備えている。
【００３０】
警報装置１４は、信号処理回路部１３によって検知物体が侵入者であると判断されたときに出力を受け取り、警報を発する装置である。
【００３１】
次に、本実施形態の監視レーダ装置の動作を、上述の図１を参照しながら、図３ないし図１２を用いて、レーダの理論的背景も踏まえつつ説明する。
図３は、２周波ＣＷ方式の変調方法を説明するためのグラフである。
図４は、送信電波が移動物体で反射することによって生じるドップラー周波数がピークとして観測されることを表す周波数スペクトルの図である。
図５は、モノパルス方式をパッチアンテナを用いて実施した場合のアンテナ構成例を示す図である。
図６は、モノパルス方式を実現する二つのアンテナで受信した信号の和信号と差信号の方位角依存性を示す図である。
図７は、モノパルス方式による方位角測定原理を説明するためのグラフである。
図８は、送信電波が移動物体で反射することによって生じるドップラー周波数によるピークが、周波数幅を持って観測されることを示す周波数スペクトルの図である。
図９は、監視領域内を移動する物体上の場所によってレーダに対する相対速度が異なることを示す図である。
図１０は、監視領域内を移動する物体上の複数の反射点の位置が計測される様子を示す図である。
【００３２】
図１１は、監視領域内を移動する物体上の複数の反射点が計測されたとき、その方位角方向の分布を示すヒストグラムである。
図１２は、検知可能領域と検知不可能領域をまたがる位置に存在する移動物体を検知したときに、検知物体上の複数の反射点が計測される様子を示す図である。
【００３３】
アナログ回路部５の発振器７は、変調器６からの変調信号に基づく周波数で発振をおこない、その高周波信号は送信アンテナ８から送信電波として監視領域へ向けて照射される。
【００３４】
以下では、監視レーダ装置１による移動物体の検知原理、すなわち検知物体までの距離と移動速度の計測原理を、２周波ＣＷ(Continuous Wave)方式を採用した場合について説明する。
【００３５】
２周波ＣＷ方式レーダの場合、発振器７へ変調信号を入力し、図３に示すような二つの周波数ｆ１，ｆ２を時間的に切り替えながら電波を送信する。送信アンテナ８から送信された電波は、照射内の物体で反射され、返ってきた電波信号は、受信アンテナ９により受信される。この受信信号は、ミキサ回路１０で発信信号とミキシングされることによって低周波信号を生成させ、増幅回路１１へ出力される。増幅回路１１で増幅され出力された信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２によってデジタル信号に変換された後、信号処理回路部１３に送られる。そして、信号処理回路部１３内の高速フーリエ変換処理を施すＦＦＴ処理部１５において周波数スペクトルが求められる。検知領域内の移動物体で反射され戻ってきた信号は、ドップラー効果の影響により周波数が送信周波数と異なっているため、周波数スペクトルを求めると、図４に示すように物体の移動速度に応じた周波数において、信号強度の強いピーク２４が観測される。一方、信号処理回路部１３に備えられた記憶装置２２には、検知領域に移動物体が存在しないときに求められた周波数スペクトルを予め記憶させており、この周波数スペクトルをノイズスペクトルと呼ぶ。
【００３６】
監視状態において時刻ごとに周波数スペクトルを順次求め、ピーク抽出部１６において、ノイズスペクトルと比較し、信号対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）を計算する。ここでＳ／Ｎが大きいというのはピークが高いことを意味し、移動物体で反射した電波の受信強度が大きいこと表している。
【００３７】
次に、Ｓ／Ｎが大きいピークの周波数に対して、検知物体計測部１７において、以下の（式１）によって反射箇所のレーダに対する相対速度（ｖ）を算出する。
【００３８】
【数１】
2007147532.tif 000003
【００３９】
また検知物体計測部１７では、上記信号ピークに対し送信周波数ｆ1 と送信周波数ｆ2 のそれぞれに対する位相を計測し、その位相差Φから２周波ＣＷ方式の原理に基づいて数式２により距離（Range）を算出する。
【００４０】
【数２】
2007147532.tif 000004
【００４１】
次に、検知物体計測部１７で計算される、方位角位置の算出方法について説明する。先ず、図５はアンテナの構成例を示している。各アンテナは、パッチアンテナを用いて構成され、受信アンテナは９ａと９ｂのように二つのチャンネルで構成される。２つのチャンネルで受信された電力の和信号(Sum)の方位角依存強度と差信号(Diff)の方位角依存強度は、図６に示されるようになり、また、その比率を計算すると、図７に示されるようになる。ただし、ここで方位角θの定義として、レーダ正面方向をθ＝０、右方向への開き角度を正（＋）、左方向への開き角度を負（−）と定義している。
【００４２】
ここで、レーダごとにこの方位角依存性を予め測定し、記憶装置２２に記憶させておく。そしてＳ／Ｎの大きいピークが観測された場合、和信号と差信号の電力の比率および位相差を計測し、記憶装置２２に記憶させた方位角依存性のデータを参照することにより、反射箇所の方位角座標（θ）を特定できる。
【００４３】
以上がレーダ設置地点からの方位角位置の計測手順である。
【００４４】
しかしながら、実際の周波数スペクトルはピーク２４のように鋭い単一のピークを持つことはほとんどなく、図８に示されるピーク２５のような拡がったピークが観測される。
【００４５】
このことを、図９を用いて説明する。監視領域内で検知される物体は、当然、空間的な大きさを有しているため、レーダに対する相対速度は物体上の反射箇所によって異なっている。例えば、Ｙ座標負の方向に速度Ｖで移動する物体２６について考えたとき、反射箇所２７のレーダに対する相対速度は矢印２８で表されるVcosθ1になるのに対し、反射箇所２９のレーダに対する相対速度は矢印３０で表されるVcosθ2になる。このような場合、周波数スペクトルを求めると、異なる周波数上にピークが観測されることになる。しかし、実際には物体が連続体であるために、レーダに対する相対速度が連続的に変化しており、またＦＦＴ処理の性質として実際のドップラー周波数の外側にサイドローブと呼ばれる信号漏れが存在することから、検知物体上の様々な箇所で反射された信号によるピークは重なって観測され、図８のピーク２５のような拡がりを持ったピークが得られる。さらに、検知対象物が人体などのように手足がバラバラに動作する物体の場合は、各部位の移動速度が各々異なるため、この傾向は助長されることになる。
そこで、このように周波数幅の拡がったピークから、距離と方位角計測をおこなうドップラー周波数を抽出する方法について説明する。
【００４６】
先ず、一般的な事実としてＳ／Ｎが大きいほどノイズの影響が小さいため、反射箇所までの距離と方位角位置は精度良く計測できる。このことはピーク２５のような拡がったピークについても当てはまり、Ｓ／Ｎの大きい周波数から求められる位置と方位角位置は、反射箇所を精度良く算出する。逆に、Ｓ／Ｎの小さい周波数について位置と方位角位置を計測すると、ノイズの影響を無視できないため、その計測精度は悪く、位置誤差も大きいものとなる。本実施形態では、距離と方位角計測をおこなう周波数を抽出するためのＳ／Ｎ閾値を予め設定して、記憶装置２２に記憶させておく。ただし、このとき位置精度を優先してＳ／Ｎ閾値を大きくし過ぎると、反射量の弱い物体や反射量の小さい箇所を検出できなくなってしまうため、所望の検知性能と位置精度を満足するようなＳ／Ｎ閾値を設定しておく。
【００４７】
このＳ／Ｎ閾値以上となった周波数の値が、例えば、ｎ個あったとする。このｎ個の周波数の値に対して、検知物体計測部１７において計測処理を施し、距離Ri(i=1,2,…,n)と方位角θi(i=1,2,…,n)とＳ／Ｎ値SNi(i=1,2,…,n)を算出する。次にこれからXi=Ri×sinθi、Yi=Ri×cosθiによりＸＹ座標に変換し、算出位置をＸ−Ｙ座標に表示させると、計測データは、図１０のデータ点３１のように、検知物体２６のレーダ側表面の存在範囲内およびその周辺に分布する。このようにして求まった計測データ点の分布から、検知された物体の方位角方向の空間的な大きさを算出する大きさ演算部１８の処理内容を次に説明する。
【００４８】
図１０のデータ点３１のように、求まったデータ点の方位角位置に関するヒストグラムを描くと、例えば、図１１のようになる。そこで、方位角方向の散らばり尺度として例えば標準偏差σθを用いた場合、以下の（式３）により検知物体の方位角方向の大きさWを計算する。
【００４９】
【数３】
2007147532.tif 000005
【００５０】
ここで、係数Aはσθから実際の大きさへ変換するための定数である。この値は、例えば、大きさ（Wknown）とレーダまでの距離（Rknown）が既知の物体を検知し、そのときに計算されるtan(σθ)との比として、以下の（式４）から求められ、記憶装置２２に予め記憶させておく。
【００５１】
【数４】
2007147532.tif 000006
【００５２】
また、（式３）のRは、反射箇所までの距離の代表値であり、検知物体計測部１７において、以下の（式５）から求めた値である。
【００５３】
【数５】
2007147532.tif 000007
【００５４】
すなわち、Rは複数の反射箇所の計測距離のＳ／Ｎに関する重心を表している。さらに、検知物体の速度と方位角座標の代表値も、同様に検知物体計測部１７において、それぞれ、以下の（式６）、（式７）により求めておく
【００５５】
【数６】
2007147532.tif 000008
【００５６】
【数７】
2007147532.tif 000009
【００５７】
以上のようにして求められた距離R、速度V、方位角座標θは、検知物体追尾部１９に備えられた位置補正部２１に入力され、また、方位角方向の大きさWは、大きさ補正部２０に入力される。位置補正部２１では、記憶装置２２に記憶させておいた過去の検知物体計測情報から予測される現在の計測情報に基づいて、実際に現在算出した情報を補正する。この補正部としては、従来からレーダ技術の分野で用いられているカルマンフィルターやα-β-γフィルタなどを用いる。
【００５８】
また、大きさ補正部２０では以下に説明する処理を施す。まず、大きさ補正部２０に入力される方位角方向の大きさをWmと表記し、また大きさ補正部２０で補正処理が施されて出力される方位角方向の大きさをW'mと表記する。ここで、添え字mは時刻を表す指標であり、時間的に古いほど値は小さいものとする。大きさ補正部２０では、以下の（式８）に従って、算出値が補正される。
【００５９】
【数８】
2007147532.tif 000010
【００６０】
ここで、αは０〜１の間の定数であり、値が大きいほど過去の計測情報の影響を受ける。なお、（式８）は、ローパスフィルタの役目を果たしており、ローパスフィルタの役目を果たすものであれば、（式８）の代わりに他のフィルタ方法で代用することもできる。上記の処理により、時刻ごとにばらつく算出値をリアルタイムに平滑化し、安定した値を出力させることが可能になる。
【００６１】
さらに、大きさ補正部２０では、以下の方法により、検知物体の両端が位置する方位角座標も同時に計算する。位置補正部２１の出力である検知物体までの距離をRt、方位角位置をθtと表記し、また上記の大きさ補正処理を施して得られた値をWtと表記すると、検知物体の左端の方位角座標θleftは、以下の（式９）によって算出され、右端の方位角座標θrightは、以下の（式１０）によって算出される。
【００６２】
【数９】
2007147532.tif 000011
【００６３】
【数１０】
2007147532.tif 000012
【００６４】
ここで、arctan は三角関数の正接の逆関数である。
【００６５】
検知された物体の位置が、図１２のように、検知可能な方位角度領域と検知不可能な方位角度領域の境界近傍に存在する場合には、物体の一部しか検知されていない可能性がある。そこで、θleft、θrightの少なくとも一方が上記境界の、例えば、±１度以内に位置する場合には、大きさ補正部２０は、方位角方向における空間的な大きさとして計測された値Wtが、検知物体の方位角方向における空間的な大きさの下限値であることも出力する。
【００６６】
このようにして求めた検知物体の移動速度、距離、方位角位置、方位角方向の大きさは、検知物体判定部２３に入力される。検知物体判定部２３では検知物体が監視領域内に位置していた場合、その方位角方向の大きさが人体の取りうる値、例えば、４０ｃｍ以上かつ１ｍ以下であれば人体であると判断し、警報装置１４によって警備会社などに通報するなどの処置がとられる。
【００６７】
なお、本発明の監視レーダ装置は、屋外侵入者監視用途に限らず、屋内における人の動きをモニターする場合などにも適用可能である。例えば、家屋内の壁に設置し、その家の住人とそれ以外の移動物体、例えば、猫などのペットを区別して位置を追跡することも可能である。
【００６８】
以上のように、本実施形態の監視レーダ装置は、放射電波を角変位させることを必要としないモノパルス方式を用いて、検知物体の測角方向における空間的な大きさを測定し、さらに、その大きさ情報に基づいて検知物体の種別判定をおこなうことが可能となる。そのため放射電波を角変位させるレーダを使用する場合と比べてコストを低減でき、また、誤警報を少なくして信頼性を向上することができる。
【００６９】
本実施形態の監視レーダを防犯用途に使用した場合、検知移動物体が、人体であるか否かを判断することができるため、侵入犯罪を未然に防ぐことが可能となる。
【実施例２】
【００７０】
以下、本発明に係る第二の実施形態を、図１３を用いて説明する。
【００７１】
図１３は、本発明による監視レーダ装置の測角方向を、鉛直向きにして設置した例を示す図である。
【００７２】
すなわち、第一の実施形態の図５に示したアンテナ面を９０度回転させて設置した例である。
【００７３】
このように設置すれば、第一の実施形態により求めた方位角方向の大きさのかわりに、鉛直方向の大きさが計測可能となる。すなわち、検知物体の高さを計測できる。そこで検知物体判定部２３において、検知物体の鉛直方向の大きさが人体の取りうる値、例えば、１ｍ以上かつ２.５ｍ以下の場合には、直立歩行する大人が侵入していると判断し、それに基づいて警報装置１４を作動させることが可能となる。
【００７４】
さらに、第一の実施形態の監視レーダ装置と、本実施形態の監視レーダ装置を同時に使用することにより、検知物体の方位角方向の大きさ、すなわち、横幅と、鉛直方向の大きさ、すなわち、高さを同時に計測することもできる。
【００７５】
本実施形態の監視レーダを防犯用途に使用した場合には、第一の実施形態と比較して、検知移動物体が人体であるか否かを判断する精度を上げることができるため、さらに、侵入犯罪を未然に防ぐために有効である。
【実施例３】
【００７６】
以下、本発明に係る第三の実施形態を、図１４ないし図１６を用いて説明する。
図１４は、本発明による監視レーダ装置を自動車の前部に設置して使用する例を示す図である。
図１５は、本発明による監視レーダ装置を自動車の側部に設置して使用する例を示す図である。
図１６は、監視レーダ装置を自動車の後部に設置して使用する例を示す図である。
【００７７】
本実施形態においては、監視レーダ装置１によって車両前方に存在する物体３４の位置と大きさが計測され、検知物体判定部２３に入力される。検知物体判定部では、検知物体の方位角方向の大きさが車両の取りうる値、例えば、１．５ｍ以上かつ３ｍ以下であれば、検知物体は車両であると判断する。
【００７８】
さらに、検知物体判定部２３では、自車両がそのまま通行を続けた場合、将来において検知物体３４が自車両に衝突するか否かを、例えば、以下の手順によって判定する。
【００７９】
先ず、自車両の中心を通り進行方向と平行な直線を考え、その直線と物体３４との位置関係を調べる。今、位置補正部２１で出力された物体３４の位置から上記直線までの距離をＬ、大きさ補正部２０で出力された物体３４の大きさをW t 、自車両の横幅をL carと表記したとき、以下の（式１１）が満たされるときは、将来物体３４と自車両は衝突すると判断する。
【００８０】
【数１１】
2007147532.tif 000013
【００８１】
さらに、衝突すると判断した場合には、警報装置１４を通して運転者に警報を知らせるなどの処置が取られる。
【００８２】
なお、監視レーダ装置は、図１５に示すように、自動車３３の横方向を監視するため自動車のドア付近に設置したり、あるいは、図１６に示すように後方を監視するためにトランク付近に設置されたものでも同じ効果を得ることができる。
【００８３】
本実施形態の監視レーダ装置は、以上のように自動車に搭載させることも可能であり、この場合には、検知物体が自車両の走行の妨げとなるか、あるいは、衝突するか否かを的確に判断できるようになるため、事故を未然に防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る監視レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る監視レーダ装置を建物の外壁に設置して、所定領域を監視する方法の一例を表す図である。
【図３】２周波ＣＷ方式の変調方法を説明するためのグラフである。
【図４】送信電波が移動物体で反射することによって生じるドップラー周波数がピークとして観測されることを表す周波数スペクトルの図である。
【図５】モノパルス方式をパッチアンテナを用いて実施した場合のアンテナ構成例を示す図である。
【図６】モノパルス方式を実現する二つのアンテナで受信した信号の和信号と差信号の方位角依存性を示す図である。
【図７】モノパルス方式による方位角測定原理を説明するためのグラフである。
【図８】送信電波が移動物体で反射することによって生じるドップラー周波数によるピークが、周波数幅を持って観測されることを示す周波数スペクトルの図である。
【図９】監視領域内を移動する物体上の場所によってレーダに対する相対速度が異なることを示す図である。
【図１０】監視領域内を移動する物体上の複数の反射点の位置が計測される様子を示す図である。
【図１１】監視領域内を移動する物体上の複数の反射点が計測されたとき、その方位角方向の分布を示すヒストグラムである。
【図１２】検知可能領域と検知不可能領域をまたがる位置に存在する移動物体を検知したときに、検知物体上の複数の反射点が計測される様子を示す図である。
【図１３】本発明による監視レーダ装置の測角方向を、鉛直向きにして設置した例を示す図である。
【図１４】本発明による監視レーダ装置を自動車の前部に設置して使用する例を示す図である。
【図１５】本発明による監視レーダ装置を自動車の側部に設置して使用する例を示す図である。
【図１６】監視レーダ装置を自動車の後部に設置して使用する例を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…監視レーダ装置
２…建物
３…電波照射領域
４…電波照射領域内を移動する人体
５…監視レーダ装置のアナログ回路部
６…変調器
７…発振器
８…送信アンテナ
９…受信アンテナ
１０…ミキサ回路
１１…増幅回路
１２…Ａ／Ｄコンバータ
１３…信号処理回路部
１４…警報装置
１５…ＦＦＴ処理部
１６…ピーク抽出部
１７…検知物体計測部
１８…大きさ演算部
１９…検知物体追尾部
２０…大きさ補正部
２１…位置補正部
２２…記憶装置
２３…検知物体判定部
２４…ドップラー周波数のピーク
２５…実際に観測されるドップラー周波数のピーク形状
２６…移動物体
２７，２９…移動物体上のある部分
２８，３０…移動物体上のある部分のレーダに対する相対速度
３１…計測された移動物体上の反射点
３２…算出された方位角方向の大きさ
３３…自動車
３４…検知された物体
【図１】
2007147532.tif 000014
【図２】
2007147532.tif 000015
【図３】
2007147532.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
2007147532.tif 000019
【図７】
2007147532.tif 000020
【図８】
2007147532.tif 000021
【図９】
2007147532.tif 000022
【図１０】
2007147532.tif 000023
【図１１】
2007147532.tif 000024
【図１２】
2007147532.tif 000025
【図１３】
2007147532.tif 000026
【図１４】
2007147532.tif 000027
【図１５】
2007147532.tif 000028
【図１６】
2007147532.tif 000029