JP7464380B2

JP7464380B2 - 物標検知装置、システム、プログラム及び方法

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Publication number: JP7464380B2
Application number: JP2019214729A
Authority: JP
Inventors: 一馬城本; 俊彦笹原
Original assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP2021085754A

Description

本開示は、ＦＭＣＷレーダを用いる物標検知技術に関する。

ＦＭＣＷレーダを用いる物標検知技術が、特許文献１等に開示されている。特許文献１では、送信周波数を上昇掃引及び下降掃引し、送受信信号間のビート信号の周波数変換結果に基づいて、物標距離、移動速度及び移動方向を計測している。

特許第６１１１５０６号明細書

ところで、高感度を有するＦＭＣＷレーダでは、検知対象のみならず環境雑音を検知するため、検知対象を環境雑音と区別する必要がある。例えば、検知対象は、移動速度が有限値であり物標距離が時間変化する、歩いている人及び乗り物等である。一方で、環境雑音は、速度成分を有するものの物標距離が時間変化しない、立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木及び風雨等である。そして、ＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象も、相対的な物標距離の時間変化に結び付き、環境雑音となり得る。

特許文献１では、送受信信号間のビート信号のフィルタ処理結果に基づいて、検知対象を環境雑音と区別している。或いは、送受信信号間のビート信号の周期性等の動作特徴に基づいて、検知対象を環境雑音と区別している。よって、物標検知の処理時間が長くなり、物標検知の処理速度が遅くなり、ハードウェア又はソフトウェアが大型又は複雑になり高コストになる。そして、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性があった。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ＦＭＣＷレーダを用いる物標検知技術において、検知対象を環境雑音と区別するにあたり、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことを目的とする。

前記課題を解決するために、送受信信号間のビート信号の算出処理過程において、検知対象を環境雑音と区別する。まず、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出する。次に、差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動する検知対象が存在することを検知する。ここで、異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動する検知対象が存在することを選択的に検知する。

具体的には、本開示は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出部と、前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを選択的に検知する移動物標検知部と、を備えることを特徴とする物標検知装置である。

また、本開示は、以上に記載の物標検知装置と、前記ＦＭＣＷレーダのレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする物標検知システムである。

また、本開示は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを選択的に検知する移動物標検知ステップと、を順にコンピュータに実行させるための物標検知プログラムである。

また、本開示は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを選択的に検知する移動物標検知ステップと、を順に備えることを特徴とする物標検知方法である。

これらの構成によれば、移動する検知対象（歩いている人及び乗り物等）を、移動しない環境雑音（立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木、風雨及びＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象等）と、区別することができる。そして、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことができる。

また、本開示は、前記移動物標検知部は、移動物標が存在することを検知したときに、周波数上昇掃引時の前記差分信号と、周波数下降掃引時の前記差分信号と、の周波数変換結果に基づいて、移動物標の物標距離、移動速度及び移動方向を計測することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の差分信号の周波数変換結果では、移動する検知対象のみが検知される。よって、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の周波数変換結果のスペクトルピーク間では、同一の移動する検知対象に起因するピークとして、一対一のペアリングが容易になる。そして、移動する検知対象の物標距離、移動速度及び移動方向を確実に計測することができる。

前記課題を解決するために、送受信信号間のビート信号の算出処理過程において、検知対象を環境雑音と区別する。まず、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出する。次に、時間的に連続する複数組の異なる送受信周期の差分信号間の平均信号を算出する。次に、平均信号の強度が所定強度以上であるときに、一様に移動する検知対象が存在することを検知する。ここで、異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、一様移動速度が所望速度以上である一様に移動する検知対象が存在することを選択的に検知する。

具体的には、本開示は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出し、時間的に連続する複数組の前記異なる送受信周期の前記差分信号間の平均信号を算出する平均信号算出部と、前記平均信号の強度が所定強度以上であるときに、一様移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、一様移動速度が所望速度以上である一様移動物標が存在することを選択的に検知する一様移動物標検知部と、を備えることを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、移動する検知対象（歩いている人及び乗り物等）を、移動しない環境雑音（立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木、風雨及びＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象等）と、区別することができる。そして、移動する検知対象を、ランダムな物標距離、速度成分及び速度方向を有し検知対象と同程度の速度成分を有する移動しない環境雑音（ゲリラ豪雨等）と、区別することができる。さらに、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことができる。

また、本開示は、前記一様移動物標検知部は、一様移動物標が存在することを検知したときに、周波数上昇掃引時の前記平均信号と、周波数下降掃引時の前記平均信号と、の周波数変換結果に基づいて、一様移動物標の物標距離、一様移動速度及び一様移動方向を計測することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の平均信号の周波数変換結果では、一様に移動する検知対象のみが検知される。よって、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の周波数変換結果のスペクトルピーク間では、同一の一様に移動する検知対象に起因するピークとして、一対一のペアリングが容易になる。そして、一様に移動する検知対象の物標距離、一様移動速度及び一様移動方向を確実に計測することができる。

また、本開示は、前記異なる送受信周期間に送受信の動作を停止する送受信制御部をさらに備えることを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、上記異なる送受信周期間が長時間であれば、上記異なる送受信周期間に送受信を停止し、不要データ量及び消費電力量を減らすことができる。

このように、本開示は、ＦＭＣＷレーダを用いる物標検知技術において、検知対象を環境雑音と区別するにあたり、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことができる。

第１実施形態の物標検知システムの構成を示す図である。第１実施形態の物標検知処理の手順を示す図である。第１実施形態の物標検知処理の具体例を示す図である。第１実施形態の物標検知処理の具体例を示す図である。第１実施形態の距離計測処理の具体例を示す図である。第２実施形態の物標検知システムの構成を示す図である。第２実施形態の物標検知処理の手順を示す図である。第２実施形態の物標検知処理の具体例を示す図である。第２実施形態の物標検知処理の具体例を示す図である。第２実施形態の距離計測処理の具体例を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

（第１実施形態の物標検知システム）
第１実施形態の物標検知システムの構成を図１に示す。第１実施形態の物標検知システムＳは、物標検知装置１及びＦＭＣＷレーダ送受信装置２を備える。物標検知装置１は、送受信制御部１１、ビート信号取得部１２、差分信号算出部１３及び移動物標検知部１４を備え、図２に示す物標検知プログラムをインストールされている。

ＦＭＣＷレーダ送受信装置２は、送信側において、ＰＬＬ回路２１、発振器２２、分配器２３、増幅器２４、ローパスフィルタ２５及び送信アンテナ２６を備え、受信側において、受信アンテナ２７、増幅器２８、増幅器２９、ミキサ回路３０、増幅器３１及びＡ／Ｄ変換器３２を備え、物標検知装置１の送受信制御部１１により制御されている。

第１実施形態の物標検知処理の手順を図２に示す。第１実施形態では、送受信信号間のビート信号の算出処理過程において、検知対象を環境雑音と区別する。

送受信制御部１１は、ＰＬＬ回路２１を制御する。ビート信号取得部１２は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得する（ステップＳ１）。差分信号算出部１３は、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出する（ステップＳ２）。

移動物標検知部１４は、差分信号の強度が所定強度以上であるときに（ステップＳ３においてＹＥＳ）、移動物標Ｔが存在することを検知するにあたり、上記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標Ｔが存在することを選択的に検知する（ステップＳ４）。なお、移動物標検知部１４は、差分信号の強度が所定強度より低いときに（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ４の処理を実行しない。

移動物標検知部１４は、移動物標Ｔが存在することを検知したときに（ステップＳ４）、周波数上昇掃引時の差分信号と、周波数下降掃引時の差分信号と、の周波数変換結果に基づいて、移動物標Ｔの物標距離、移動速度及び移動方向を計測する（ステップＳ５）。

第１実施形態の物標検知処理の具体例を図３に示す。時刻ｔ_０＝０での移動物標Ｔの物標距離はＲ_０であり、移動物標Ｔの移動速度はＶである。太い実線は送信周波数を示し、太い破線は受信周波数を示す。各送受信周期の周波数上昇掃引時間はτであり、各送受信周期の周波数下降掃引時間はτであり、各送受信周期の全周波数掃引時間は２τである。第ｎ送受信周期の開始時刻は２ｎτであり、第ｎ送受信周期の任意時刻は２ｎτ＋ｔ_Ａである。各送受信周期の周波数掃引幅は、ｆ_０からｆ_０＋ΔｆまでのΔｆである。

第ｎ送受信周期の周波数上昇掃引時のビート信号Ｖ_ｎ（ｔ）は、数１で表される。第ｎ＋１送受信周期の周波数上昇掃引時のビート信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）は、数２で表される。

第ｎ送受信周期の周波数上昇掃引時のビート信号Ｖ_ｎ（ｔ）と、第ｎ＋１送受信周期の周波数上昇掃引時のビート信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）と、の間の差分信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）は、数３で表される。差分信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）の強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、数４で表される。ここで、Δｆと比べてｆ_０は十分大きいことを考慮している。

第１実施形態の物標検知処理の具体例を図４にも示す。図３では、上記異なる送受信周期間の時間間隔は２τである。図４では、上記異なる送受信周期間の時間間隔はｔ_ｓである。すると、差分信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）の強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、数５で表される。ここで、Δｆと比べてｆ_０は十分大きいことを考慮している。

図４の上段では、上記異なる送受信周期は、連続する送受信周期であり、送受信制御部１１は、上記異なる送受信周期間に、送受信の動作を停止していない。よって、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓは、図４の中段及び下段と比べて短時間である。

そして、差分信号強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、移動物標Ｔの移動速度Ｖが０ｍ／ｓであるときに０であり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが速くなるに従って対数スケールで直線状に立ち上がり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが２ｍ／ｓ以上であるときに０ｄＢの一定値である。そこで、ステップＳ３の所定強度を－１０ｄＢに設定したときに、ステップＳ４の所望速度以上を０．７ｍ／ｓ以上に設定することができる。

図４の中段では、上記異なる送受信周期は、連続する送受信周期であるが、送受信制御部１１は、上記異なる送受信周期間に、送受信の動作を短時間停止している。よって、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓは、図４の上段及び下段と比べて中程度である。

そして、差分信号強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、移動物標Ｔの移動速度Ｖが０ｍ／ｓであるときに０であり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが速くなるに従って対数スケールで直線状に立ち上がり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが０．７ｍ／ｓ以上であるときに０ｄＢの一定値である。そこで、ステップＳ３の所定強度を－１０ｄＢに設定したときに、ステップＳ４の所望速度以上を０．３ｍ／ｓ以上に設定することができる。

図４の下段では、上記異なる送受信周期は、連続する送受信周期であるが、送受信制御部１１は、上記異なる送受信周期間に、送受信の動作を長時間停止している。よって、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓは、図４の上段及び中段と比べて長時間である。

そして、差分信号強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、移動物標Ｔの移動速度Ｖが０ｍ／ｓであるときに０であり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが速くなるに従って対数スケールで直線状に立ち上がり、移動物標Ｔの移動速度Ｖが０．０３ｍ／ｓ以上であるときに０ｄＢの一定値である。そこで、ステップＳ３の所定強度を－１０ｄＢに設定したときに、ステップＳ４の所望速度以上を０．０１ｍ／ｓ以上に設定することができる。

図３及び図４では、各送受信周期の周波数上昇掃引時のビート信号Ｖ_ｎ（ｔ）を処理しているが、各送受信周期の周波数下降掃引時のビート信号Ｖ_ｎ（ｔ）を処理してもよい。図４の上段では、差分信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）を短時間で算出することができるため、高速の移動物標Ｔ（歩いている人及び乗り物等）を検知するのに適している。図４の下段では、差分信号Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）を短時間で算出することができないが、低速の移動物標Ｔ（寝ている人の腹部の膨らみ等）を検知するには問題はない。

図４の上段から下段では、差分信号強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、移動物標Ｔの移動速度ＶがステップＳ４の所望速度以上であるときに、０ｄＢと－１００ｄＢ程度との間の値をとり得る。しかし、数５のうちの移動物標Ｔの移動速度Ｖは、必ずしも一定でなく時間変化するし、手足のように異なる速度成分を含む。そして、数５のうちの２Δｆｔ_Ａ／ｔ_Ｓは、数５のうちのｆ_０と比べて無視できるが存在している。よって、差分信号強度｜Ｖ_ｎ＋１（ｔ）－Ｖ_ｎ（ｔ）｜^２は、移動物標Ｔの移動速度ＶがステップＳ４の所望速度以上であるときも、－１００ｄＢ程度の値をとり得る可能性は低い。

第１実施形態の距離計測処理の具体例を図５に示す。図５の上段では、送受信周波数を示す。図５の中段では、周波数上昇掃引時の差分信号の周波数変換結果を示す。図５の下段では、周波数下降掃引時の差分信号の周波数変換結果を示す。

周波数上昇掃引時の差分信号の周波数変換結果では、上昇周波数ｆ_ｕｐにピークが検出されている。周波数下降掃引時の差分信号の周波数変換結果では、下降周波数ｆ_ｄｏｗｎにピークが検出されている。上昇周波数ｆ_ｕｐと下降周波数ｆ_ｄｏｗｎとの間の中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}＝（ｆ_ｕｐ＋ｆ_ｄｏｗｎ）／２に基づいて、移動物標Ｔの物標距離を計測可能である。上昇周波数ｆ_ｕｐと中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}との間の差分周波数ｆ_ｕｐ－ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}と、下降周波数ｆ_ｄｏｗｎと中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}との間の差分周波数ｆ_ｄｏｗｎ－ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}と、の一方又は両方に基づいて、移動物標Ｔの移動速度及び移動方向を計測可能である。

ここで、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の差分信号の周波数変換結果では、中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}にピークが検出されていない。つまり、物標距離が移動物標Ｔとほぼ等しいが、移動速度がほぼ０である静止物標は、ステップＳ４で除去されている。

このように、移動する検知対象（歩いている人及び乗り物等）を、移動しない環境雑音（立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木、風雨及びＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象等）と、区別することができる。そして、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことができる。

さらに、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の差分信号の周波数変換結果では、移動する検知対象のみが検知される。よって、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の周波数変換結果のスペクトルピーク間では、同一の移動する検知対象に起因するピークとして、一対一のペアリングが容易になる。そして、移動する検知対象の物標距離、移動速度及び移動方向を確実に計測することができる。

さらに、上記異なる送受信周期間が長時間であれば、上記異なる送受信周期間に送受信を停止し、不要データ量及び消費電力量を減らすことができる。

（第２実施形態の物標検知システム）
第２実施形態の物標検知システムの構成を図６に示す。第２実施形態の物標検知システムＳは、物標検知装置１’及びＦＭＣＷレーダ送受信装置２を備える。物標検知装置１’は、送受信制御部１１’、ビート信号取得部１２’、平均信号算出部１３’及び一様移動物標検知部１４’を備え、図７に示す物標検知プログラムをインストールされている。

ＦＭＣＷレーダ送受信装置２は、送信側において、ＰＬＬ回路２１、発振器２２、分配器２３、増幅器２４、ローパスフィルタ２５及び送信アンテナ２６を備え、受信側において、受信アンテナ２７、増幅器２８、増幅器２９、ミキサ回路３０、増幅器３１及びＡ／Ｄ変換器３２を備え、物標検知装置１’の送受信制御部１１’により制御されている。

第２実施形態の物標検知処理の手順を図７に示す。第２実施形態では、送受信信号間のビート信号の算出処理過程において、検知対象を環境雑音と区別する。

送受信制御部１１’は、ＰＬＬ回路２１を制御する。ビート信号取得部１２’は、ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得する（ステップＳ１１）。平均信号算出部１３’は、まず、異なる送受信周期のビート信号間の差分信号を算出する（ステップＳ１２）。平均信号算出部１３’は、次に、時間的に連続する複数組の上記異なる送受信周期の差分信号間の平均信号を算出する（ステップＳ１３）。

一様移動物標検知部１４’は、平均信号の強度が所定強度以上であるときに（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、一様な移動物標Ｔが存在することを検知するにあたり、上記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、一様移動速度が所望速度以上である一様な移動物標Ｔが存在することを選択的に検知する（ステップＳ１５）。なお、一様移動物標検知部１４’は、平均信号の強度が所定強度より低いときに（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１５の処理を実行しない。

一様移動物標検知部１４’は、一様な移動物標Ｔが存在することを検知したときに（ステップＳ１５）、周波数上昇掃引時の平均信号と、周波数下降掃引時の平均信号と、の周波数変換結果に基づいて、一様な移動物標Ｔの物標距離、一様移動速度及び一様移動方向を計測する（ステップＳ１６）。

第２実施形態の物標検知処理の具体例を図８に示す。図８の上段では、周波数上昇掃引及び周波数下降掃引を示す。図８の下段では、平均信号の算出方法を示す。

上記異なる送受信周期は、連続する送受信周期であり、送受信制御部１１’は、上記異なる送受信周期間に、送受信の動作を停止していない。よって、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓは、後述の図９の上段と比べて短時間である。ただし、周波数上昇掃引時ｔ_１、ｔ_３、・・・、ｔ_１１及び周波数下降掃引時ｔ_２、ｔ_４、・・・、ｔ_１２の後に、送受信制御部１１’は、送受信の動作を停止し、ビート信号取得部１２’、平均信号算出部１３’及び一様移動物標検知部１４’は、一様な移動物標Ｔの検知を実行する。

周波数上昇掃引時ｔ_１、ｔ_３、・・・、ｔ_１１のビート信号は、Ｖ_ｔ１、Ｖ_ｔ３、・・・、Ｖ_ｔ１１である。上記異なる送受信周期のビート信号間の差分信号は、Ｖ_ｔ１－Ｖ_ｔ３、Ｖ_ｔ５－Ｖ_ｔ７、Ｖ_ｔ９－Ｖ_ｔ１１である。時間的に連続する複数組の上記異なる送受信周期の差分信号間の平均信号は、（Ｖ_ｔ１－Ｖ_ｔ３＋Ｖ_ｔ５－Ｖ_ｔ７＋Ｖ_ｔ９－Ｖ_ｔ１１）／３である。

周波数下降掃引時ｔ_２、ｔ_４、・・・、ｔ_１２のビート信号は、Ｖ_ｔ２、Ｖ_ｔ４、・・・、Ｖ_ｔ１２である。上記異なる送受信周期のビート信号間の差分信号は、Ｖ_ｔ２－Ｖ_ｔ４、Ｖ_ｔ６－Ｖ_ｔ８、Ｖ_ｔ１０－Ｖ_ｔ１２である。時間的に連続する複数組の上記異なる送受信周期の差分信号間の平均信号は、（Ｖ_ｔ２－Ｖ_ｔ４＋Ｖ_ｔ６－Ｖ_ｔ８＋Ｖ_ｔ１０－Ｖ_ｔ１２）／３である。

ここで、時間的に連続する複数組の上記異なる送受信周期の差分信号間の平均信号では、物標距離、移動速度及び移動方向が一様である移動物標Ｔに起因する周波数成分は強め合うが、物標距離、速度成分及び速度方向がランダムである環境雑音に起因する周波数成分は弱め合う。そして、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓを短時間に設定することにより、ステップＳ１５の所望速度以上を高速の所望速度以上に設定することができる。

第２実施形態の物標検知処理の具体例を図９にも示す。図９の上段では、周波数上昇掃引及び周波数下降掃引を示す。図９の下段では、平均信号の算出方法を示す。

上記異なる送受信周期は、連続する送受信周期であり、送受信制御部１１’は、上記異なる送受信周期間に、送受信の動作を停止している。よって、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓは、上述の図８の上段と比べて長時間である。さらに、周波数上昇掃引時ｔ_１、ｔ_３及び周波数下降掃引時ｔ_２、ｔ_４の後に、周波数上昇掃引時ｔ_５、ｔ_７及び周波数下降掃引時ｔ_６、ｔ_８の後に、周波数上昇掃引時ｔ_９、ｔ_１１及び周波数下降掃引時ｔ_１０、ｔ_１２の後に、送受信制御部１１’は、送受信の動作を停止し、ビート信号取得部１２’、平均信号算出部１３’及び一様移動物標検知部１４’は、一様な移動物標Ｔの検知を実行する。

ここで、時間的に連続する複数組の上記異なる送受信周期の差分信号間の平均信号では、物標距離、移動速度及び移動方向が一様である移動物標Ｔに起因する周波数成分は強め合うが、物標距離、速度成分及び速度方向がランダムである環境雑音に起因する周波数成分は弱め合う。そして、上記異なる送受信周期間の時間間隔ｔ_ｓを長時間に設定することにより、ステップＳ１５の所望速度以上を低速の所望速度以上に設定することができる。

第２実施形態の距離計測処理の具体例を図１０に示す。図１０の上段では、送受信周波数を示す。図１０の中段では、周波数上昇掃引時の平均信号の周波数変換結果を示す。図１０の下段では、周波数下降掃引時の平均信号の周波数変換結果を示す。

周波数上昇掃引時の平均信号の周波数変換結果では、上昇周波数ｆ_ｕｐにピークが検出されている。周波数下降掃引時の平均信号の周波数変換結果では、下降周波数ｆ_ｄｏｗｎにピークが検出されている。上昇周波数ｆ_ｕｐと下降周波数ｆ_ｄｏｗｎとの間の中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}＝（ｆ_ｕｐ＋ｆ_ｄｏｗｎ）／２に基づいて、一様な移動物標Ｔの物標距離を計測可能である。上昇周波数ｆ_ｕｐと中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}との間の差分周波数ｆ_ｕｐ－ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}と、下降周波数ｆ_ｄｏｗｎと中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}との間の差分周波数ｆ_ｄｏｗｎ－ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}と、の一方又は両方に基づいて、一様な移動物標Ｔの一様移動速度及び一様移動方向を計測可能である。

ここで、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の平均信号の周波数変換結果では、中央周波数ｆ_{ｃｅｎｔｅｒ}回りにピークが検出されていない。つまり、物標距離が移動物標Ｔとほぼ等しいが、移動速度がランダムである環境雑音は、ステップＳ１５で除去されている。

このように、移動する検知対象（歩いている人及び乗り物等）を、移動しない環境雑音（立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木、風雨及びＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象等）と、区別することができる。そして、移動する検知対象を、ランダムな物標距離、速度成分及び速度方向を有し検知対象と同程度の速度成分を有する移動しない環境雑音（ゲリラ豪雨等）と、区別することができる。さらに、物標検知の処理時間を短くし、物標検知の処理速度を速くし、ハードウェア又はソフトウェアを大型又は複雑にせず低コストにし、検知対象を環境雑音と誤検知する可能性を減らすことができる。

さらに、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の平均信号の周波数変換結果では、一様に移動する検知対象のみが検知される。よって、周波数上昇掃引時及び周波数下降掃引時の周波数変換結果のスペクトルピーク間では、同一の一様に移動する検知対象に起因するピークとして、一対一のペアリングが容易になる。そして、一様に移動する検知対象の物標距離、一様移動速度及び一様移動方向を確実に計測することができる。

本開示の物標検知装置、システム、プログラム及び方法は、ＦＭＣＷレーダを用いる物標検知技術において、移動する検知対象（歩いている人及び乗り物等）を、移動しない環境雑音（立ち止まる人、座っている人、回転体、振動体、樹木、風雨及びＦＭＣＷレーダの取付面の振動現象等）と、区別する用途に適用することができる。

Ｓ：物標検知システム
Ｔ：移動物標
１：物標検知装置
１’：物標検知装置
２：ＦＭＣＷレーダ送受信装置
１１：送受信制御部
１２：ビート信号取得部
１３：差分信号算出部
１４：移動物標検知部
１１’：送受信制御部
１２’：ビート信号取得部
１３’：平均信号算出部
１４’：一様移動物標検知部
２１：ＰＬＬ回路
２２：発振器
２３：分配器
２４：増幅器
２５：ローパスフィルタ
２６：送信アンテナ
２７：受信アンテナ
２８：増幅器
２９：増幅器
３０：ミキサ回路
３１：増幅器
３２：Ａ／Ｄ変換器

Claims

ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出部と、
前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを検知し、又は移動速度が前記所望速度以上であり前記差分信号の強度の極大値を与える最小速度以下である移動物標が存在することを検知し、移動する検知対象を移動しない環境雑音と区別して選択的に検知する移動物標検知部と、を備え、
前記異なる送受信周期間の時間間隔が短時間であるほど、前記所望速度は高速度であり、前記異なる送受信周期間の時間間隔が長時間であるほど、前記所望速度は低速度である
ことを特徴とする物標検知装置。
前記移動物標検知部は、移動物標が存在することを検知したときに、周波数上昇掃引時の前記差分信号と、周波数下降掃引時の前記差分信号と、の周波数変換結果に基づいて、移動物標の物標距離、移動速度及び移動方向を計測する
ことを特徴とする、請求項１に記載の物標検知装置。
ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得部と、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出し、時間的に連続する複数組の前記異なる送受信周期の前記差分信号間の平均信号を算出する平均信号算出部と、
前記平均信号の強度が所定強度以上であるときに、一様移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、一様移動速度が所望速度以上である一様移動物標が存在することを検知し、又は一様移動速度が前記所望速度以上であり前記平均信号の強度の極大値を与える最小速度以下である一様移動物標が存在することを検知し、移動する検知対象を移動しない環境雑音と区別して選択的に検知する一様移動物標検知部と、を備え、
前記異なる送受信周期間の時間間隔が短時間であるほど、前記所望速度は高速度であり、前記異なる送受信周期間の時間間隔が長時間であるほど、前記所望速度は低速度である
ことを特徴とする物標検知装置。
前記一様移動物標検知部は、一様移動物標が存在することを検知したときに、周波数上昇掃引時の前記平均信号と、周波数下降掃引時の前記平均信号と、の周波数変換結果に基づいて、一様移動物標の物標距離、一様移動速度及び一様移動方向を計測する
ことを特徴とする、請求項３に記載の物標検知装置。
前記異なる送受信周期間に送受信の動作を停止する送受信制御部をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の物標検知装置。
請求項１から５のいずれかに記載の物標検知装置と、前記ＦＭＣＷレーダのレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする物標検知システム。
ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、
前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを検知し、又は移動速度が前記所望速度以上であり前記差分信号の強度の極大値を与える最小速度以下である移動物標が存在することを検知し、移動する検知対象を移動しない環境雑音と区別して選択的に検知する移動物標検知ステップと、
を順にコンピュータに実行させ、
前記異なる送受信周期間の時間間隔が短時間であるほど、前記所望速度は高速度であり、前記異なる送受信周期間の時間間隔が長時間であるほど、前記所望速度は低速度である
ことを特徴とする物標検知プログラム。
ＦＭＣＷレーダの送受信信号間のビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
異なる送受信周期の前記ビート信号間の差分信号を算出する差分信号算出ステップと、
前記差分信号の強度が所定強度以上であるときに、移動物標が存在することを検知するにあたり、前記異なる送受信周期間の時間間隔に応じて、移動速度が所望速度以上である移動物標が存在することを検知し、又は移動速度が前記所望速度以上であり前記差分信号の強度の極大値を与える最小速度以下である移動物標が存在することを検知し、移動する検知対象を移動しない環境雑音と区別して選択的に検知する移動物標検知ステップと、
を順に備え、
前記異なる送受信周期間の時間間隔が短時間であるほど、前記所望速度は高速度であり、前記異なる送受信周期間の時間間隔が長時間であるほど、前記所望速度は低速度である
ことを特徴とする物標検知方法。