JP2002512689A - ドップラーレーダー警告システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ドップラーレーダートランシーバーとディジタル信号プロセッサを含んでいる、自動車安全システムとして使用されるために調整されたドップラーレーダー警告システムであって、該ディジタル信号プロセッサは、ドップラーレーダー信号を受信し、信号を位相差に変換し、標的の相対速度と同様に標的と受信アンテナ間の距離を決定し、かつ映像および／または音声ディスプレイに距離および速さの情報を表示するようになっており、該システムは、カメラとドップラーレーダーユニットとを含んでいる一体化された乗り物および／または建物安全警告システムに応用され、３次元の監視ゾーンにおいて、該ゾーン内に配置された物体の形状、該監視ゾーンに配置された物体の距離と、該監視ゾーン内の物体の移動速度とを検出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 ドップラーレーダー警告システム 本特許書類の開示部分には、著作権およびマスクワーク保護を条件としている 資料が含まれている。著作権およびマスクワークの所有者は、特許商標庁の特許 ファイルまたは記録において明らかにされるような特許書類または特許の開示部 分を、いかなる人が複写することに反対する根拠がないが、そのほかの点では、 すべての著作権およびマスクワーク権を所有する。 技術分野 本発明は、自動車・住宅・ビジネス・その他の警告システムに組み込まれるド ップラーレーダーに関するものであり、またリアルタイムビデオ、カメラおよび スマートドップラーレーダーを組み合わせた技術を用いる、３次元的特徴を有す る完全に一体化された自動車および／または建物の安全警告システムに関するも のである。 背景技術 ドップラーレーダーの原理は、ドップラー効果としても知られ、例えば、エム アイ スコルニック（Ｍ．Ｉ．Ｓｋｏｌｎｉｋ）著、「レーダーシステム入門」 、マグロウヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）、１９８０、３章においてＣＷおよ び周波数変調レーダーが説明されているように、よく知られている。ドップラー レーダーを提供する乗り物警告システムを含む警告システムは、米国特許第３， ８６３，２５３号（“’２５３”）および第５，０８７，９１８号（“’９１８ ”）に記載されている。 ’２５３システムは、乗り物から送られた信号と、物体からの反響信号として 戻ってきた信号の２つの信号に対応するドップラー信号を２つの方形信号に変換 するアナログシステムであり、方形信号のいずれか一方が現れたときに、一度に それぞれが現れるパルスを生じるための２つの方形信号を受信する排他的論理和 ゲートであり、かつ乗り物と物体間の距離を表す信号を生じる平均回路である。 ’９１８システムは、周波数変調された連続波タイプおよび２つの周波数を有 するドップラータイプ信号の両方のレーダー信号を受信し、送信する６つの無線 周波数ヘッドの使用によって、物体距離分析、静止および移動物体の検出、複数 物体の分析を提供する。’９１８システムにおいて、物体の検出は、映像表示器 および音声表示器によって表される。 発明の開示 本発明の目的は、ディジタル信号処理ハードウェアを含む安全警告システムを 提供することである。前記ハードウェアは、付近の物体、および該物体の距離と 相対速度を検出するためのドップラーレーダーを備えたシステムによって生じる 信号を処理する安い従来の構成部品およびコンピュータプログラム実行のソフト ウェアで作られている。 本発明の別の目的は、別個の２つの科学技術、つまり高性能、低コストビデオ カメラおよびスマートドップラーレーダーを組み合わせる安全警告システムを提 供することである。それらは、乗り物、建物またはその他のエリア付近の物体を 検出する目的と、乗り物、建物またはその他のエリアに関する物体の距離と相対 速度を決定する目的と、物体に関する映像と音声の情報を提供する目的のための ものである。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的および利点は、添付図面を参照した先の詳細な記載から明ら かになるであろう。 ここにおいて、図１は、本発明に係るドップラーレーダーの好ましい実施の形 態の構成部品を示すブロック図である。 図２は、図１のドップラーレーダーにおいて用いられている信号の位相関係を 示す線図である。 図３は、図１の位相比較回路を示すブロック図である。 図４は、図１のディジタルプロセッサ信号のディジタルフィルターを示すブロ ック図である。 図５Ａは、図１の実施の形態に係る送信機／受信機モジュールの略回路図であ る。 図５Ｂは、図１の実施の形態に係る送信機／受信機モジュールの回路のマスク ワークの複製である。 図６は、図１の実施の形態に係る送信および受信アンテナのマスクワークの複 製である。 図７は、図１の実施の形態に係るシステムにおいて用いられたレーダービーム および反射器の関係を示す略線図である。 図８は、図１の実施の形態に関する標的とゾーンの関係を示すブロック図であ る。 図９は、図１の実施の形態に係るレーダービームに対する参照座標と共に、適 用範囲の円錐を示す略図である。 図１０は、図９の円錐を示し、円錐内の３つのゾーンにおける物体に対する座 標を含む略図である。 図１１は、図１の実施の形態に係るディジタル信号処理およびディスプレイユ ニットと共に２つの送信機／受信機ユニットを示す略図である。 図１２は、図１１の送信機／受信機ユニットの分解斜視図である。 図１３は、図１の実施の形態に係るディジタル信号処理およびディスプレイユ ニットの分解斜視図である。 図１４は、図１３のユニットの分解背面斜視図である。 図１５は、図１の実施の形態についての図１２の送信機／受信機の位置を図解 している乗り物の略図である。 図１６は、２つの送信機／受信機ユニットを示す、図１５の乗り物の背面図で ある。 図１７は、トラックの背面に配置された２台の送信機／受信機ユニットを示す 略平面図である。 図１８は、図１２の送信機／受信機ユニットを保持するために使用されたブラ ケットの側面断面図である。 図１９は、図１８のブラケットおよび送信機／受信機ユニットの正面図である 。 図２０は、ディスプレイ、プロセッサおよびセンサーを含む本システムに係る 別の好ましい実施の形態の構成部品を示す略図である。 図２１は、本発明のその他の好ましい実施の形態に係るトランシーバーとディ スプレイ装置の位置を示す乗り物の略平面図である。 図２２は、本発明のその他の実施の形態における本発明のトランシーバーの位 置を示す乗り物の略図である。 図２３は、別の実施の形態において、別の位置に配置された、本発明のトラン シーバーを有する乗り物の略図であり、駐車状態における別のディスプレイ装置 を有する乗り物を示している。 図２４は、乗り物の側面に配置されたトランシーバーを示す乗り物の略図であ り、他の乗り物が側面から第１乗り物が接近している状態にある略図である。 図２５は、安全警告装置としての本発明の使用を示す略図である。ここにおい て接近している標的からの信号がリモートテレビ電話に送られる。 図２６は、建物の出入口の上に配置されたときの本発明を図解している。 図２７は、実施の形態における本発明を図解している。ここにおいて広範囲の 監視を可能にするために建物のさまざまな場所に本発明の３台のトランシーバー が配置されている。 図２８は、図１の実施の形態に係るコンピュータ実行ソフトウェアについての メインルーチンのフローチャートである。 図２９Ａ−２９Ｄは、図１の実施の形態に係るコンピュータ実行ソフトウェア についてのメインルーチンのサブルーチンのフローチャートである。 図３０は、ドップラー偏移信号に対する周波数から周期への変換について、容 易に理解できるようにドップラー偏移信号の関係を示す略図である。本発明に記 載の他の部分と比較して、ソフトウェアルーチンにおいて用いられている専門用 語と、前進方向と後退方向が定められた方法の関係の略図である。 発明を実施するための最良の形態 以下の記載において、等しい参照番号が、説明の目的で図面の異なる図形につ いて、それに同等またはそれに相当する装置を参照するために用いられるであろ う。 ここにおいて記載されている好ましい実施の形態は、８‐ビットマイクロプロ セッサ、例えばザイログ社（Ｚｉｌｏｇ）製造のＺ８６Ｅ３１のようなものに基 づくコンピュータソフトウェアの実行を含む。本発明の原理は、他のプロセッサ とともに用いられることが可能であると理解される。本発明によって得られる利 点の１つは、比較的簡単で、安い構成部品、例えば８‐ビットマイクロプロセッ サのようなもので、実行されるドップラーレーダーを提供できることである。特 別重要なことは、ゼロクロッシング回数をディジタル信号に変換にすることによ って、ドップラー偏移のアナログ信号から有益な情報を抜粋する特徴である。そ れから前記ディジタル信号は、位相角とフィルターをかけられていないおおよそ の距離情報を表すドップラー偏移の信号を比較的速く、正確でかつ安く処理する ことと、整数による除法の概念および好ましくないノイズと誤った警告を速く、 簡単かつ安く減らすために除算された信号のフィードバックを用いるフィルター 回路の発見が可能である。 図１−１４および２８−３０の参照と共に説明を目的とする図において示され ているように、このシステムに係るドップラーレーダーの送信、受信および信号 処理構成部品の好ましい第１の実施の形態が記載されるであろう。これらの構成 部品によって、自動車、トラック、およびその他の乗り物分野と同様に建物およ びその他の保安の応用分野に使用される警告システムは低コストで、正確な距離 測定能力を備える。 図１は、本発明のドップラーレーダー警告システムを説明するブロック図であ る。ドップラーレーダーユニットまたはシステム３０は、トランシーバーとして 共に参照される送信機３２および受信機３４を含む。トランシーバーの構成部品 は、モジュール３１に配置される。図５Ａおよび５Ｂに図示されている好ましい 回路は、もっと詳細に記載されるであろう。送信機３２は、電圧制御発振器（“ ＶＣＯ”）３６および周波数偏移方式変調器（“ＦＳＫ”）３８を含む。ＶＣＯ ３６は、振動周波数が制御電圧によって決定される高周波（“ＲＦ”）発振器で ある。本発明において使用されるタイプのＶＣＯは、市販のものである。本 発明において使用されるような振動周波数は、５．８ＧＨｚのＩＳＭ周波数バン ドの範囲内になるように選ばれる。ＩＳＭ周波数バンドは、米国政府連邦通信委 員会が産業、科学および医療に利用するために割り当てた周波数で、そのための 免許は必要とされない。ＦＳＫモジュレーター３８は、従来の矩形波発生器であ る。その矩形波発生器の出力電圧波形は、回線３９を通して送られ、２つの別個 の周波数Ｆ₀±ΔＦを生じるＶＣＯを従来の方法で制御するために使用される。 ＦＳＫモジュレーターは市販のものである。本発明の目的のために、Ｆ₀として 使用される好ましい周波数範囲は、５．７２５ＧＨｚから５．８５０ＧＨｚの範 囲内にある。周波数変化量ΔＦの好ましい範囲は１ＭＨｚから２ＭＨＺであり、 これも本発明の範囲内である。それと同時にＦＳＫモジュレーター３８は、動く 標的または物体４２から反射された２つのドップラーエコー信号を再生するため に、受信機３４におけるデマルチプレクサ（“ＤＥ−ＭＵＸ”）回路５４を制御 する信号を、回線３７を通して提供する。送信機３２も回線４１を通してＶＣＯ 信号出力を受信し、物体４２に向けてＲＦエネルギーを放出する送信アンテナ４ ０（“Ｔｘ”）を含む。 受信機３４は、物体４２からの反射ＲＦエネルギーを受信する受信アンテナ（ “Ｒｘ”）４４を含む。この反射エネルギーつまりエコーは、よく知られている ように、ドップラー効果による異なるみかけの周波数である。Ｒｘアンテナ４４ からのアナログ信号は、次に回線４３を通して、約１０の係数で受信ＲＦ信号を 増幅する低ノイズ増幅器（“ＬＮＡ”）４６に送られる。増幅されたＲＦ信号は 次に回線４５経由で、送信と受信信号の積から中間周波数（“ＩＦ”）アナログ 信号を生じるミクサ４８に送られる。ミクサ４８は、送信信号の周波数からエコ ー信号の周波数を引く従来の方法で、高周波エネルギーを低い中間周波数エネル ギーに変換する回路である。 それから、アナログＩＦ信号は、ドップラー偏移または効果を表わし、次に回 線４７を経由して、約１，０００の係数でＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅器５２に 送られる。ＩＦ増幅器５２は、従来のアナログ増幅器である。増幅されたＩＦ信 号は次に回線５３を経由して、デマルチプレクサ回路５４に送られる。デマルチ プレクサ回路５４は、物体から反射された２つの混合されかつ増幅されたドップ ラー偏移信号を分離する。これら２つのドップラー信号は、信号Ｓ₁とよばれ、 Ｆ₀＋ΔＦで送信されたドップラー偏移信号であり、第２信号はＳ₂とよばれ、Ｆ₀ −ΔＦで送信されたドップラー偏移信号である。分離されたアナログ信号Ｓ₁お よびＳ₂は、それぞれ回線５６および５８を経由して位相比較器６０に送られる 。位相比較器６０は、これらのアナログ信号をディジタル信号に変換し、Δθと よばれる２つのドップラー信号Ｓ₁とＳ₂間の位相差を決定する。この位相差Δθ は、次に回線６１経由して、位相比較器６０からディジタル信号プロセッサ（“ ＤＳＰ”）６２に送られるディジタル信号によって表わされる。 ＤＳＰ６２およびそのアプリケーションソフトウェアは、物体距離を演算する 。つまり、位相差Δθと、距離“Ｒ”が位相差に比例する既知の関係を用いるこ とによって物体からアンテナまでの距離または“Ｒ”を演算する。ＤＳＰソフト ウェアは図１において５５として概略的に表されている。ＤＳＰは好ましくない ノイズを除去し、誤った警告の数を最少化するディジタルフィルター６３も含む 。演算距離Ｒを表すディジタル信号は、次にディスプレイ、例えば、光ディスプ レイ６４およびビーパー６６のような音声ディスプレイに送られる。ディスプレ イにおいて出力される光の数は、距離Ｒに反比例することが好ましい。ビーパー は、距離Ｒに反比例するサウンディング周波数を有する。もちろん距離の数字デ ィスプレイ、距離のヴォイスステートメント等のような他のディスプレイが用い られるかもしれない。 図２について説明する。２つのドップラー偏移信号Ｓ₁とＳ₂間の関係、および 位相角に関する有益な情報がどのように引き出され、ディジタル形式に変換され るのかが示されている。垂直軸は±電圧でアナログ信号振幅を表し、水平軸は時 間を表す。信号Ｓ₁が電圧において、０ボルトからその最大電圧まで増加し、そ の後、再び０ボルトになるまで減少することを示しているとき、信号Ｓ₁は、Ｔ₁ およびＴ₃で０‐ボルト線を横切ることが示されている。同様に、信号Ｓ₂は、Ｔ₂ で０‐ボルト、つまり“信号０”であり、前記Ｔ₂は、信号Ｓ₁が信号０である Ｔ₁よりいくらか後の時間である。この関係は、アプリケーションソフトウェア において実行されることが好ましく、そのフローチャートは、図２８および図２ ９Ａ−Ｄにおいて図示されている。 図３は、位相比較器６０のブロック図であり、位相比較器６０はディジタル信 号プロセッサアプリケーションソフトウェアと共に実行されることが好ましい。 それは、図２において示されているような０‐クロッシングＴ₁、Ｔ₂、Ｔ₃等で ディジタルプロセッサソフトウェアルーチンに対する割込み要求を実行する、２ つの従来の信号０クロッシング検出器を含む。０クロッシング検出器は、一般的 に本発明が意図する大きさのマイクロプロセッサチップに含まれる。アナログ信 号は、ここでディジタル信号に変換され、さらにＤＳＰソフトウェアによって処 理される。図３に示されているように、信号Ｓ₁は０クロッシング検出器７２に よって調べられ、信号Ｓ₁が０‐電圧状態を横切るとき、割込み要求が、信号Ｓ₁ に関して７６で示されているように、Ｔ₁およびＴ₃で０‐クロッシング回数の決 定するためのディジタルプロセッサに送られる。同様に０‐クロッシング検出器 ７４は、信号Ｓ₂を調べ、信号Ｓ₂のＯ‐クロッシングＴ₂の読み出しのために、 割込み要求をディジタルプロセッサに提供する。０‐クロッシングＴ₁、Ｔ₂およ びＴ₃は、次に図３において公式 Δθ＝（Ｔ₂−Ｔ₁）／（Ｔ₃−Ｔ₁）を用いて 、８０で示されているような位相差Δθを演算するために用いられる。よく知ら れているように、位相差Δθは、送信アンテナ４０から物体までの距離に比例す る。距離Ｒは、次に式Ｒ＝Ｋ、Δθを用いることによって得られる。ここでＫは 、経験的に決められた定数である。ソフトウェアルーチンによって、実行される 演算から８０で概略的に参照されているように、ディジタル信号８２は標的と送 信アンテナ間の距離Ｒを表し、次にディジタルフィルター回路６３に送られる。 よく知られているように、物体の相対速度もＴ₃とＴ₁間の差に比例し、式Δ速 度＝Ｋ₂／（Ｔ₃−Ｔ₁）で表されるであろう。ここでＫ₂は経験的に決められた定 数である。ＤＳＰもこの関係に従って、速度情報を決める。 図４に関して、本発明のディジタルフィルタリングの特徴が６３として概略的 に示されている。このフィルタリング機能は、ノイズを減らし、誤った警告を最 少化するためのアプリケーションと機能において実行されることが好ましい。入 力信号８２は距離、つまりＲを表す。ディジタルフィルター６３はフィードバッ クループとよばれ、図２９Ａ−Ｄにおいて、好ましい実施の形態のためのフロー チャートと共に示されている。フィルター６３は未処理で、フィルターにかけら れていない信号８２つまりその入力としてＳ（８２）を有する。入力信号Ｓ（８ ２）の処理は、図４において示されているように以下のようになる。Ｓ（８２） は、減算ノード８４でＳ（８２）から回線９４における信号Ｓ（９４）を引いて 、回線８５における信号つまりＳ（８５）になる。次にＳ（８５）は、８６にお いてＮで割られる。Ｎは整数で、１から１０までの有益な値域にあるように見つ けられる。Ｎの好ましい値は、４、５、６、７および８である。値６が、第１の 実施の形態に関するＮについて、最も好ましい値である。１、２、または３とい うＮの値は、ノイズの減少が不十分であり、非常にたくさんの誤った警告が生じ る傾向にあることが分かっている。８、９および１０というＮの値は、ノイズの 減少が大きくなる傾向にあるが、応答時間が非常に遅くなる。Ｎの値についての 個々の選択は、警告システムに使用されることができる個々のアプリケーション に依存することも強調されている。６という好ましい値は、本発明に関する第１ の実施の形態である乗り物の警告システムについて最善の選択であるように見つ け出されている。 割られた信号Ｓ（８７）は、次にノード８８で信号Ｓ（９２）を加えて、その 結果９６で信号Ｒ’が得られ、信号Ｒ’は、より正確に最終的な概算値を表す。 信号Ｒ’は９０でフィードバックループにも戻され、回線９２を通してノード８ ８でＳ（８７）に加えられ、回線９４を通して８４でＳ（８２）を引く。フィル ターをかけられていない信号Ｒは、誤った警告を最少にするために、ノイズを減 らすために処理されると、９６で信号Ｒ’と示されて、信号Ｒ’は、出力であり 、物体から送信アンテナまでの最終的な概算距離またはＲを表している。この信 号は次に、従来技術を用いる従来のディスプレイに送られるであろう。図５Ａの 概略回路図について説明する。送信機−受信機モジュール３１に関する回路が、 記載されるであろう。モジュール３１は、図１において示され、上記に記載され ている回路を含む。ＶＣＯ３１は、トランジスター３５６によって表され、トラ ンジスター３５６は、ＦＥＴトランジスターであり、ヒューレットパッカード部 品番号ＡＴＦ−１３７８６であることが好ましい。ＬＮＡ４６は、３２８で示さ れ、ヒューレットパッカード部品番号ＭＧ８８６５６３と一体化された回路であ る。 ミクサ４８は図５において、３３５で示され、ヒューレットパッカード部品番号 ＨＳＭＳ２８５２を有するダイオード３３６および３３８を含み、両方のダイオ ードは２つのダイオードを含む１つのパッケージとして、一般に市販のものであ る。ＶＣＯ３６は、トランジスター３５６およびバラクタダイオード３６０を含 む。ダイオード３６０は、シーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）部品番号ＢＢＹ５２０ ３Ｗであることが好ましく、トランジスター３５６は、ヒューレットパッカード 部品番号ＡＴＦ−１３７８６であることが好ましい。これら上記に言及された構 成部品は、回路において能動的な構成部品となり、残りの構成部品は、構成部品 ３４２、３４０、３５６、３４４、３５２、３７４、３７２で示されたさまざま なマイクロ波送信回線とコンデンサと抵抗とを含む典型的で受動的な構成部品で ある。 ここで再び図１と５に関する回路が説明されるであろう。ＦＳＫモジュレータ ー３８は、図５Ａにおいて３０４で示されているように、５０ＫＨｚ矩形波を発 生する。信号は、次に５０Ｋオームの抵抗である抵抗３９０に送られ、それから そこを通って５Ｋオームの可変抵抗である可変抵抗３９２に送られる。次に信号 は、０．１ＭＦ（マイクロファラッド）であることが好ましいコンデンサ３９４ を通って処理される。信号は次にノードに送られ、分離され、信号の一部が、１ ００Ｋオームの抵抗である抵抗３７６を通って地面に流れる。信号は図５Ａに示 されているように、１０Ｋオームの抵抗である抵抗３７５を通って、下方の次の ブランチにも流れ、バラクタダイオード３６０に流れる。バラクタダイオード３ ６０は、従来の方法で周波数を変調するために作用している。コンデンサの下流 において信号は、次に１０Ｋオームの抵抗である抵抗３５８を通って地面に流れ 、トランジスター３５６のゲートに流れる。次にトランジスター３５６のソース は、２２オーム抵抗である抵抗３５４を通って接地されている。次にトランジス ター３５６のドレインは、７ピコファラッドのコンデンサであるコンデンサ３６ ２に接続され、これによってバラクタダイオード３６０に戻る完全な循環をつく る。トランジスター３５６のドレインは、電気出力でもある。電気出力の大部分 は、７ピコファラッドのコンデンサであるコンデンサ３６４を通り過ぎ、３６７ として示されている電力割り算器を次に通り、図５Ｂの領域１において表されて いる ような送信機／受信機のＰＣＢデザインに送られる。次に電力の一部は、図５Ａ および５Ｂにおいて示されているように送信アンテナ接点３７０に送られ、それ から図１において示されているようにアンテナ４０に送られる。図５Ａにおいて 、回線３６６はチューニングスタブを表している。残りの電力は、次にブランチ の他方の回線を通って、図１において４８で示されているような図５Ａのミクサ ３３５に送られる。 図５Ａについて説明する。受信アンテナ４４は、左下方の角で接点３２４と接 続し、前記アンテナ４４は図１で示されているようなものである。標的または物 体４２から戻ってきたドップラー偏移信号は、回線を流れ、３３ピコファラッド のコンデンサであるコンデンサ３３２を通って送信される。次に信号は、図１に おいて４６として参照されていて、図５Ａにおいて示されているようにＬＮＡ３ ２８に入る。低ノイズ増幅器３２８からの信号出力は、次に１０ピコファラッド のコンデンサであるコンデンサ３３０を通り過ぎて、ここから１０オームの抵抗 が好ましい抵抗３３４を通って、ここから図５Ａにおいて示ざれているようなミ クサ３３５に送られる。回線３４０はチューニングスタブを表している。低ノイ ズ増幅器３２８からの出力は、回線および抵抗３２６を経由して、マッチングネ ットワーク３２５にも送られる。抵抗３２６は、６８オームの抵抗であることが 好ましい。マッチング回路は、３４２として概略的に図示され、図５ＢのＰＣＢ デザインにおいて詳細に示されている伝送回線を含む。重要なことは、伝送回線 ３４２の１つのブランチが幅２０ミル長さ２５０ミルの従来のマイクロストリッ プ回線を含むということに気付かされることである。マッチングネットワークは 、接地されている１ピコファラッドのコンデンサ３２２および接地されているも う１つの０．０１ＭＦ（マイクロファラッド）のコンデンサ３２０も含む。電圧 の割り算回路は、１０Ｋオームの抵抗である抵抗３８４、１０Ｋオームの抵抗で ある抵抗３８８、１０Ｋオームの抵抗である抵抗３８６および１００Ｋオームの 可変抵抗である可変抵抗３８２を含み、３０６で電圧の割り算回路に利用されて いる＋５ボルトのＤＣ電圧が、次に１メガオームの抵抗である抵抗３８０を通っ て、次に市販のトランジスターである部品番号ＢＣＷ６０Ｄのトランジスター３ ７８に流れる。トランジスター３７８の１つの出力は、回線３７９に流れ、ここ で周 波数Ｆ₀が設定される。回線３８１について説明する。コンデンサ３９４から下 流について、ΔＦが定められると、トランジスター３５６で周波数Ｆ₀＋ΔＦま たはＦ₀−ΔＦのいずれかが生じる。要約すると、回路のこの部分は希望周波数 Ｆ₀＋ΔＦまたはＦ₀−ΔＦが生じるためにＤＣ電圧を用いる。 好ましい実施の形態において、参照番号３０２、３０８、３１０および３１４ は基準マイクロ波設計慣習に従って接地されている。接点３１６および３１８は 、好ましい実施の形態において接続されていない。 図５Ｂの送信機−受信機モジュールのプリント回路基板設計について、これは 、図１において示されているような送信機−受信機モジュール３１に対する実際 のマスクの拡大であると気付かされる。ここで示されている正確な大きさおよび 寸法は、図１において参照番号３１で示されている図１の実施の形態についての 実施態様のための好ましいマイクロ波設計を具体化する。 図６について説明する。送信アンテナ４０および受信アンテナ４４に対するマ スクの拡大コピーが寸法と共に示されている。示されているようにそれぞれのア ンテナは、３角形のものである。アンテナ基板材料は、マイクロ波技術の分野に おいて普通に利用されているようなＦＲ４である。好ましい基板の厚さは、３２ ミルである。 図７の平面図について説明する。さまざまなビーム幅能力を有するアンテナお よび反射器の概略的な説明がこれから記載されるであろう。システム３０に接続 された送信アンテナ４０は、第１平面反射器および第２平面反射器をもち、それ らの間の開光角度はΦである。反射器９８および反射器１００のそれぞれは、調 整できるラジアル導波管１０４を作るためにほぼ垂直軸１０２、１０３で回転さ せることが可能である。開光角度Φは、ビームＡのビーム幅を変えるために調整 されるであろう。ラジアル導波管１０４の方位は、ビームを導くために変えられ ることが可能である。平面図である図７に示されているように、Φが大きくなれ ば、ビームＡは広くなる。導波管１０４全体が左または右への動けば、ビームＡ およびビームＢが左または右に動く。 図８について説明する。本発明の受信アンテナ、標的または物体および警告装 置がこれから記載されるであろう。明らかなように一連のゾーンは、アンテナか らの距離の範囲を表すように定義されている。ＤＳＰは、所定のゾーンに置かれ た物体を検出するためにプログラムされることが可能である。例えば、ゾーン２ における物体が検出されると、他のすべてのゾーンは無視されるであろう。ゾー ン２および５（示されていない）またはゾーン１、３および６（示されていない ）のような複数ゾーンが検出のために指定されたなら、他のゾーンは無視される であろう。アンテナが標的４２からの反射信号を受信し、前記信号はアンテナ４ ４を経由してレーダートランシーバー３１に送られ、次にディジタル信号プロセ ッサ６２に送られ、最後には映像／音声警告装置６４、６６に送られる。 図９および１０は、物体が認識される範囲内の円錐の概念と、座標系の使用に よって決定されるアンテナからの該物体の距離を図示している。図９について説 明する。円錐台１０６はその狭い端から外へ広がっているように示されていて、 該円錐台は警告システムの送信アンテナ／受信アンテナユニット１０８と、外側 のある所定の距離に端を有する。円錐台内にＸ、Ｙ、Ｚ座標系が設けられている 。アンテナユニットは座標系の中心にあり、Ｘ方向はアンテナの中心から、左か ら右方向であり、送信ビームの方向に向いている。Ｙ方向が、送信方向に垂直で 、＋Ｚ方向が送信方向に水平である。 図１０に関して、ゾーン１は送信機／受信機モジュール１０８から円錐１０６ の内側すなわち、Ｚ＝０からＺ＝ａの所定の値までの領域と定義されるのは明ら かである。該円錐内において、ＸおよびＹの値が一連の円および楕円を定義して いる。同様に、ゾーン２はＺ₁とＺ₂間の円錐内の領域である。ゾーン３はＺ₂と Ｚ₃間のＺの値を取る円錐の内部領域である。 本発明の好ましい実施の形態において、ドップラーレーダー警告システムは、 単一ディジタル信号プロセッサおよびディスプレイユニットが取り付けられた、 ２つの送信機および受信機を有する乗り物安全警告システムに組み込まれる。図 １１について説明する。第１トランシーバーユニット１０８は、固定ブラケット １１０、１１２、固定プレート１１４およびそれぞれ図示されているレーダー送 信アンテナ４０とレーダー受信アンテナ４４と共に示されている。好ましいアン テナは金属のパッチで作られ、図６において示され、さらに上記に記載されてい るようにそれぞれの辺が約０．６インチの３角形の形をしている。他の材料、大 きさおよび形も、もちろん使用されるかもしれないし、または当業者によって高 く評価されるであろうし、同等と見なされる。信号コード１１６はトランシーバ ーユニット１０８から導くものとして示されている。トランシーバーユニット１ ０８は、入力として例えばユニット１１８がユニット１０８と同一であるように 、他のトランシーバーユニットと組合わされるだろう。信号入力回線１１６およ び１２０は、それぞれ信号トランシーバーユニット１０８、１１８または回線１ ２２、１２４経由の多重トランシーバーのいずれかからの受信信号として示され ている。信号は１２６で示されている映像／音声警告装置に入力される。図１１ で示されているようなトランシーバーユニットは、例えば車、トラックまたはそ の他の乗り物のような乗り物の前面および／または背面および／または側面の左 および右の領域に取り付けられることが想像される。 レーダートランシーバーユニット１０８の分解斜視図が示されている図１２に ついて説明する。前記ユニットは、覆い１２８、固定ブラケット、後部プレート １３２、アンテナ保持基板１３４を含み、その基板上にトランシーバープリント 回路板の回路３１が保持され、さらに前記ユニットは、受信アンテナ４４、送信 アンテナ４０、アンテナ保持ブラケット１３６、１３８および信号処理コード１ １６を含む。覆いは、レーダートランシーバーとしての正体をごまかすためにヘ ッドランプまたは乗り物のある別の部品をまねるような任意の便利な形を作るた めに測られ、形成された前カバー１４０も含む。トランシーバーの覆いは耐久性 のあるプラスチックで作られ、レーダー信号がそこを容易に通過できるタイプの ものが好ましい。しかしながらトランシーバーユニットが乗り物の非金属バンパ ーの後ろに配置されることが最も好ましい。このようにトランシーバーユニット は非常に保護され、偽装されているが、十分に実用的である。 図１３および１４を参照する。自動車の警告システムとして調整された本発明 の映像／音声警告ディスプレイ構成部品１２６がこれから記載されるであろう。 ディスプレイ１２６は、主覆い１４２部分および上部覆い１４４部分を含む。前 部プレート１４６はディジタル信号プロセッサからの映像および音声信号を表示 するために複数の発光ダイオードおよび１つのスピーカー１６４を備える。音量 制御が１６５で示されている。全部で１０個の発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち ４個のＬＥＤ１４８、１５０、１５２および１５４が、１５６、１５８、１６０ および１６２で示されたそれらに対応するライトパスと共に示されている。ピン 接続部１６６、１６８は信号ワイヤー１１６、１２０を受け取るためにユニット の背面に設けられている。 図２８、２９Ａ−Ｄおよび３０について説明する。本発明についての好ましい ソフトウェアアプリケーションがこれから記載されるであろう。このアプリケー ションは、物体がトランシーバー方向へ、つまり前進または進行方向に動くとき 、また同様に物体がトランシーバーから離れる、つまり後退または引っ込む方向 に動くとき距離を求めることができる。図２に示されているような信号Ｓ₁およ びＳ₂に関して、物体がトランシーバーから離れて行くときに、この関係が現れ ることに気付かされる。図３０について、物体およびトランシーバーがお互いの 方向へ動く場合において、時間軸に沿って信号の概略的な表現が示されている。 図３０は旧Ｓ₁と旧Ｓ₂間の距離を言及している指示子“Ｈ”および“Ｌ”を有す る信号の矩形波表現も含む。距離Ｈ＋Ｌは新Ｓ₂−旧Ｓ₂によって表される。次に 図３０においても示されているように、距離比はＨ÷（Ｈ＋Ｌ）として表される であろう。次に好ましいソフトウェアルーチンに関して、１つの式だけ用いられ る必要があり、それは以下のように示されている。 Ｈ／（Ｈ＋Ｌ）＝（旧Ｓ₁時間−旧Ｓ₂時間）÷（新Ｓ₂時間−旧Ｓ₂時間） 後退の条件において、すなわち標的およびトランシーバーが互いに離れていく とき、その関係は割合Ｌ÷（Ｌ＋Ｈ）を生じるために、ＨとＬを単に交換するこ とによって表される。次にその距離割合は、Ｌ／（Ｌ＋Ｈ）として表されるであ ろう。 まず図２８について説明する。ソフトウェアルーチンはＺ８６Ｅ３１のＩＣチ ップ上で実行され、該ルーチンはステップ５０２でチップに供給される電力と共 に始まる。次にステップ５０４で、チップは０に等しく定められた変数ＲＤＹと 共に初期化される。次にステップ５０６でメインプログラムは割り込みを待ち、 Ｓ₁信号が０‐ボルト状態を横切ると割り込みがそこに入ってくる。決定ポイン ト５０８について説明する。Ｓ₁割り込みが入ってくる事象において、ＲＤＹレ ジスタはステップ５１０で１に等しく定められる。次にＲＤＹレジスタが１に等 しく定められたかどうか、プログラムがチェックする別の決定ポイント５１２に 届けられる。いいえであるならば、プログラムは５０６で割り込み条件を待つた めに戻る。ＲＤＹレジスタが１に等しければ、メインプログラムはＲＤＹを再度 ０にするステップ５１４に続き、その結果プログラムを再開させるかまたはステ ップ５０６に戻されるかのいずれかのときに、ＲＤＹレジスタは０にされる。Ｒ ＤＹレジスタを０にクリアした後、演算サブルーチンに関して後でもつと詳細に 説明されるように、次にステップ５１６での距離演算において用いられる割合を 決める演算を、プログラムは実行する。 ステップ５１６における演算割合が距離割合を生じるために定められると、該 距離割合は次にステップ５１８において、特定かつ経験的に求められた換算係数 を掛けられる。換算係数がステップ５１８において距離割合に使用されると、次 にステップ５２０における別の演算は、標的および物体が一緒に動いている条件 における真の距離にもっと近づけるために、前記条件と、標的および物体が離れ ていく条件を区別するために実行される。例えば好ましい実施の形態において、 前進方向すなわち標的およびトランシーバーが互いの方向に動く条件において、 ステップ５１８から得られる距離の値は数字の１が引かれた距離である。第１の 実施の形態の乗り物システムにおいて、値１はよい結果を生じ、したがって好ま しいと分かっている。他の応用については、１の代わりに異なる数が使用される であろう。物体およびトランシーバーが互いに離れていく場合において、ステッ プ５１８から得られる距離の値は変えられずそのままである。 ステップ５２０において演算された値は、次に図２８においてステップ５２２ で表されたフィルターサブルーチンに送られる。フィルターサブルーチンは包括 的にループまたはフィードバック演算を与え、そこにおいてノイズおよび誤った 警告を最少にする。図２８において示されているような好ましい実施の形態にお いて、フィルターをかけられた距離はＤＦとよばれる変数によって表される。変 数ＤＦの最終的な値は、ＤＦの初期値に（ステップ５２０からの距離−初期ＤＦ 値）÷６の値を加えた値に等しく定められるレジスターにおいて、保管されてい る。この演算において、また本発明の実施の形態１における本発明を実施する最 良の形態の目的のために、ＤＦの初期値として７．０の値が最も好ましく、分 母の最も好ましい値は６であることが分かっている。ステップ５２２における分 母の数字６は、図４における８６で説明されたようなＮの値に対応していること に気付かされる。上記に記載されているようにこの値は整数であり、１−１０の 範囲内にある。特別なアプリケーションは、Ｎについて異なる値を用いるであろ う。特定のアプリケーションを最適化する特定の値が選択される。ステップ５２ ２においてフィルター演算が実行されると、最終的なＤＦが決定ポイント５２４ に送られ、ＤＦの最終値が０より小さいかどうか決めるためにチェックされる。 もし該値が０より小さければ、メインプログラムは割り込みを待つために５０６ に戻される。負数は、このアプリケーションにおいて意味をなさない。もしＤＦ の最終的な値が０または正数であるならば、決定ポイント５２４の結果はいいえ であり、信号がビーパー５２６およびバーコード映像ディスプレイ５２８を作動 させ、メインプログラムの割り込み待ちステップ５０６に戻る。 ５２２に関して、ＤＦの初期値は、メインループ中の第１演算または第１反復 のために７と定められる。ループのその後のそれぞれの反復において、実行して いる間、その後のそれぞれのループに対する初期ＤＦは、以前の反復の最終ＤＦ に等しく定められる。例えば、システムのスイッチが入れられ、ＤＦの初期値が ７．０に定められる場合について考え、メインループ中の第１反復の結果として 仮定すると、ＤＦの最終値は＋６．０である。その場合において、ステップ５２ ４での決定はいいえであり、ビーパーおよびバーコードは作動され、またメイン ループは、次のＳ₁割り込みのためにステップ５０６に戻るであろう。次のＳ₁割 り込みが入って来て、かつプログラムがステップ５０８からステップ５２０まで 処理されるとき、ステップ５２２に入る次の距離演算は、以前の反復時の７．０ よりむしろ６．０である初期値ＤＦで、フィルターをかけられるであろう。同様 の方法で、それぞれのメインループにおいて次々と起こる反復は、それから新し いＤＦを使用するであろう。 ここで図２９Ａについて説明する。サブルーチン５１６は、図２８のステップ ５１６で示されているような割合の演算に関してこれから記載されるであろう。 示されているようにメインループ５００は、示されているような決定ポイント５ ３０に情報を与える。もしデータが準備できていなければ、そのときプログラム はメインループに戻る。もしデータが準備できていれば、そのとき決定ははいで あり、サブルーチンはＨ＋Ｌとして表されている時間が反転され、ここで周波数 に変換されるステップ５３２へ進む。またステップ５３２において、０．７Ｈｚ より小さな周波数は、このアプリケーションにとって意味がないとして捨てられ る。５３２で捨てられない信号について、それらは次にステップ５３４へ進む。 ステップ５３４は距離ゲートとよばれる。距離ゲートの用語は、トランシーバー と対象としている標的またはゾーンの始まりとの長さまたは距離があらかじめ定 められかつ調整され、その結果システムは調整された範囲内の反射信号のみにつ いて演算およびフィルター機能を実行することを意味している。このアプリケー ションの好ましい実施の形態について、８フィートに定められている距離は、ス テップ５３２を通って処理されているが、８フィートより大きな距離を示す信号 は捨てられるであろうことを意味する。それに対して、５３２を通って処理され て、８フィート以下の距離を示す信号は、さらに処理されることを意味する。８ ．０’の距離はこのアプリケーションについて最も好ましいと分かっている。異 なるアプリケーションについて異なる距離が選ばれるかもしれず、また他のゾー ンにおける物体が無視される一方で、複数の距離ゲートが用いられ、その結果異 なるゾーンにおける物体が定められることが理解されるだろう。 距離ゲート選択が作動しない事象において、ステップ５３４における決定はい いえであり、プログラムはステップ５３６を省略する。ステップ５３４での決定 がはい、つまり物体がトランシーバーまで８’またはもっと近くにあることを示 す事象において、プログラムは、このアプリケーションにおいて３００Ｈｚより 大きな信号も役に立たない信号として捨てられるステップ５３６に進む。有り難 いことに、ステップ５３４、５３６および５３８は、プログラムを遅くしかつ混 乱させる、使用不可能な信号を捨てることに役に立つ。 反転決定が行われるステップ５４０について説明する。物体がトランシーバー から離れていく事象において、そのときポイント５４０での決定ははいであり、 プログラムは変数がＬ÷（Ｈ＋Ｌ）で表される割合に変換されるステップ５４２ に進む。この値が０．２５より大きい場合において、この割合は捨てられる。こ のアプリケーションについてもっとも好ましくなるように０．２５の値が定め られているが、他のアプリケーションについて他の値が選択されると理解される 。ステップ５４０での決定がいいえ、つまり物体がトランシーバーに接近してい くことを示す事象において、そのとき変数がＨ÷（Ｈ＋Ｌ）で表される割合に変 換され、この信号が０．２５より大きい場合においてそのような値のすべても捨 てられる。ステップ５４２および５４４における演算は単なる割合の演算である 。ステップ５４２における割合が０．２５より大きい事象またはステップ５４４ における割合が０．２５より大きい事象において、信号がこのアプリケーション において既知の有益な目的を持たないものとして捨てられる。 次に割合が０．５以上のとき、集められたデータから、より有益かつ正確な情 報を提供するために、信号は動的再調整ステップ５４６に送られる。特にステッ プ５４４において、Ｈについての値が大きさに関して２バイトあり、ところがス テップ５４８においてＨについての値が１バイトの値に変換されている。２バイ トから１バイトへ変換技術は、ステップ５４６に設けられている従来の動的再調 整技術である。再調整された割合は、前進方向へ動く場合、つまり物体およびト ランシーバーが一緒に動く場合の例と共に説明され、ステップ５４８において表 される。 ステップ５４８の後、信号が次に、四捨五入ステップかつ決定ポイントである ステップ５５０へ送られる。信号５４８の割合の小数部分が．５以上の事象にお いて、値が四捨五入ステップ５５２に送られ、隣りの大きい方の整数に切り上げ られる。信号５４８の小数部分が．５より小さい事象において、そのとき割合の 小数部分は切り捨てられ、整数だけが残る。 ここで図２９Ｂについて説明する。それは図２９Ａの続きであり、ステップ５ ５０および５５２からの四捨五入された整数は、ここで再び値が後退方向を表し ているかどうかを定めるために、決定ポイント５５４に送られる。割合が後退方 向を表している事象において、距離はステップ５５６において割合×８５％とし て表される。他のアプリケーションにおいて他の値が使用されることが可能であ ろうが、実施の形態１のこのアプリケーションに対して８５％の値は、最善の値 になるように定められていることに気付かされる。同様にボックス５５４におい て決定がいいえであると定められている、つまり前進方向を示しているならば、 物体およびトランシーバーが互いに接近していて、割合は、ステップ５５８にお いて距離演算を行うために６５％がかけられる。再びこのアプリケーションに対 して、最善のモードであるように６５％の値が経験的に定められていて、この数 は他のアプリケーションにおいて変更されることが可能であろう。 次にステップ５５８の結果は、決定ボックス５６０およびステップ５６２と５ ６４に送られる。ここで再度、前方距離はステップ５６４においてステップ５５ ８の距離の値−１の値に定められて、後退方向の場合における距離の値は、ステ ップ５５８で表されている距離の値−０である。これは、メインプログラム５０ ０について上記に記載されているようにステップ５２０の別表現または繰り返し である。次にステップ５６６で距離が０に等しいかどうかについて決定がなされ る。応答がいいえならば、そのときプログラムはステップ５６８を省略する。決 定ボックス５６６において距離が０であるならば、そのときサブルーチンは、０ 信号がノイズの結果かどうかについて、従来の決定がなされるステップ５６８に 進む。応答がはいであるならば、そのときプログラムはメインループ５００に戻 る。応答がいいえであるならば、プログラムは図２９Ｃで示されているサブルー チンの一部分に続く。 図２９Ｃについて説明する。プログラムはステップ５６８から、スイッチを入 れた後でこれが第１回目かどうかをルーチンが調べるステップ５７０に進む。応 答がはいならば、そのときプログラムは、変数ＤＦが以前に説明したように７に 等しく定められるステップ５７２に進む。ステップ５７０での決定がいいえ、つ まりスイッチを入れた後でこれが第１回目でないことを示す事象において、プロ グラムは決定ポイント５７４にスキップする。このポイントでプログラムは、ス テップ５６４および５６６において演算された距離−ＤＦの初期値の値を決める ために調べる。ＤＦの初期値は最初に０に定められている。距離−変数ＤＦが０ より小さければ、そのとき５７４での応答ははいであり、プログラムはステップ ５７６に進む。５７４での応答が、距離−ＤＦが０以上を示すいいえであるなら ば、プログラムはステップ５８０に進む。 ステップ５７６において、−１と比較されることを除いて同じ演算が実行され る。距離−ＤＦが−１より小さければ、応答ははいであり、プログラムはステッ プ５７８に進む。応答がいいえであるならば、プログラムはステップ５８２に進 む。ステップ５７８に達した場合において、変数は−１に定められ、プログラム はステップ５８２に進む。 決定ボックス５８０について説明する。ステップ５７４に記載されているよう な同じ演算が実行されるが、その演算は＋１の値と比較される。値が＋１より大 きければ、プログラムはステップ５７９に進む。応答がいいえであるならば、プ ログラムはステップ５８２に進む。ステップ５７９において、距離−ＤＦが＋１ より大きければ、変数は＋１に定められ、プログラムはステップ５８２に進む。 ステップ５８２において、ＤＦＲとよばれる新しい変数は、ＤＦＲの初期値＋ （距離−ＤＦ）に等しく定められる。このステップにおいて最終的なＤＦＲは、 レジスターに含まれ、プログラムが繰り返し実行されるときに、それは常に新し くされる。それぞれステップ５８２に続いてプログラムは次に図２９Ｄに示され ているようなステップ５８４に進む。ステップ５８４において、ＤＦＲの最終値 は０と比較される。ＤＦＲが０以上ならば、プログラムはステップ５９４に進む 。ＤＦＲの値が０より小さいならば、プログラムはステップ５８６に進む。 ステップ５９４において、ＤＦＲの値は６と比較され、値が６より大きければ 、プログラムは変数ＤＦがＤＦ＋１に等しいと定められるステップ５９６に進む 。ステップ５９４における応答がいいえであるならば、プログラムは決定ポイン ト６００に進む。 決定ポイント５８６に戻る。示されているように変数ＤＦＲは−６の値と比較 され、応答がいいえであるならば、プログラムはステップ６００に進む。変数Ｄ ＦＲが−６より小さい事象において、プログラムは変数ＤＦがＤＦ−１に等しい と定められるステップ５９０に進み、さらにプログラムは変数ＤＦＲがクリアさ れ、０に等しいと定められるステップ５９２に進む。さらにプログラムはステッ プ６００に進む。 決定ポイント６００において変数ＤＦは値０と比較され、応答がはい、つまり 変数ＤＦが０より小さいことを示すならば、プログラムはメインループに戻る。 ＤＦが０以上ならば、プログラムはビーパー６０２およびバーコード６０４に進 み、信号音の音量または周波数および／または光の数または順序のような適切な 方法でＤＦの値が表示され、図２８に示されているようにメインループ５００に 戻される。図２８の右下の角には、異なる参照番号と共にビーパーステップ５２ ６、バーコード５２８も示されている。この場合においてメインループに戻るこ とは、プログラムが他のＳ₁割り込みを待つためにステップ５０６に戻ることを 意味している。 図１５−１６について説明する。本発明のレーダートランシーバーユニット１ ０８の配置に関して、さまざまな位置が図示されている。例えば、トランシーバ ーユニット１０８は、後部に配置され、調整可能なブラケット１７０に固定され 、希望の角度で低いバンパーの下に吊るされるであろう。図１８および１９にも っと詳細に記載されているようなブラケット１７０は、ビーム送信の方向を変更 させるために、例えば図１５において示されているように１６°の角度に調整さ れるであろう。その代わりのトランシーバーユニットまたは追加のトランシーバ ーユニットは、図１５の１７２で示されているようにバックアップライトカバー の後ろのバックアップライトに組み入れられているかもしれない。本発明のレー ダートランシーバーユニットは、該ユニットを視界から隠すために、また該ユニ ットをさらに保護するために、前部および／または後部バンパーの後ろに置かれ ることがその代案でありかつ最も好ましいであろう。図１５の破線はレーダート ランシーバーから映像／音声警告装置へ導く信号送信回線およびコネクターを示 している。同様に、図１７はバンパーの下に配置され、本発明に係る調整できる ブラケット１７０に固定された本発明に係る２つのレーダートランシーバーを図 示している。 図１７は他の乗り物の平面図であり、この場合においてトラクタートレーラー である。そこにレーダートランシーバーユニット１７４、１７６の２つがトレー ラーの後部に配置され、それらのビームの重複関係が示されている。 図１８−１９に関して、本発明のレーダートランシーバーユニット１０８を保 持するための好ましいブラケット１７０が示されている。図１８はブラケットプ レート１７８、通常のナット１８２およびネジ１８４の留め具を含むピボット１ ８０、およびプレート１８６を有するトランシーバーユニットを示す側面図であ る。図１８に示されているようにトランシーバービームの円錐が送信アンテナか ら放射されているように示されている。図１９には、本発明に係るブラケット１ ７０の正面図が示されている。 自動車の安全警告システムにおけるドップラーレーダー警告システムのアプリ ケーションは、本発明の別の好ましい実施の形態としてこれから記載されるであ ろう。この実施の形態は以下に示されているような２つの別個の技術を組み合わ せている。 （１）イメージ確認、安全およびビデオパターン認識のために、２次元イメー ジおよびリアルタイムビデオ／音声場面を提供するように調整された高品質かつ 低価格である従来のビデオカメラ。 （２）聞こえる警告ビーパー、複数言語の警告音声シンセサイザーおよび距離 を表示するための緑、黄および赤のＬＥＤを含み、自動車、トラックまたは他の 乗り物と物体間の距離を演算し、警告信号を与えるスマートドップラーレーダー 。 警告システム２００は図２０において概略的に示され、信号処理ユニット２０ ２、センサー２０４およびディスプレイ装置２０６を含む。センサー２０４はビ デオカメラ２０８、ディジタルカメラ２１０、赤外線センサー２１２、ソナーユ ニット２１４、接近センサー２１６を含むことが好ましくおよび／またはドップ ラーレーダーユニット２１８を含むことが最も好ましい。ドップラーレーダーユ ニット２１８は図１−１９の参照と共に上記に記載されているようなものである 。本発明において用いられているような他のセンサーはすべて従来のものである 。 信号処理ユニット２０２は、センサーからの信号を受け取り、回路２２２で任 意のアナログ信号をディジタル信号に変換する信号処理装置２２０を含み、回路 における１つまたは複数のディスプレイ装置上に表示するためにセンサー範囲内 の物体の移動速度および距離を演算し、２２４として概略的に示されているソフ トウェアを実行する。処理ユニット２０２は、リモートディスプレイ装置２０６ に信号を送り、そこからの指示を受け取るための送信機／受信機２２６も含む。 図２０に示されているアプリケーションにおいて、トランシーバー４６はワイヤ レスである。構内使用のようなアプリケーションにおいて、データおよび制御信 号は従来の信号回線を通って送信され、パーソナルコンピュータで家庭用電気器 具を制御するために現在用いられているような従来のプロトコルを使用するであ ろう。 ディスプレイ２０６は距離ディスプレイ２２８、ビデオディスプレイ２３０、 複数言語音声シンセサイザ−２３２、スピーカー２３４およびテレビ電話である ことが好ましいリモートディスプレイ２３６を含むことが好ましい。 図２１について説明する。自動車２３８において、このシステムの方位測定の 概略的表現が示されている。バンパーがドップラーレーダーセンサーのために金 属でないならば、センサー２４０−２６０は、例えば乗り物２３８の後部の近く とその後部バンパーの後ろにある４つのセンサー２４０、２４２、２４６および ２４８のように乗り物の外側に沿った、その近くのさまざまな場所に配置される であろう。これらのセンサーは車の所定のエリアに数種類のセンサーを含むよう に混ぜ合わせられることが好ましい。その結果、車の近くの物体に関して、距離 および移動速度の情報と同様に映像情報が測定されるであろう。同様に複数のセ ンサー２５０、２５２、２５４、２５６、２５８および２６０は、乗り物２３８ の前部付近の物体に関する映像、乗り物の距離および移動速度の情報を得るため に乗り物の前部付近および前側に配置されるであろう。さまざまなセンサーから の信号は、次に中央処理ユニットまたは信号処理ユニット２６２に送られ、処理 される。それに対応する処理された信号は次にディスプレイ装置に送られる。図 ２１の実施の形態において、音声ディスプレイ装置２６４は、乗り物付近の物体 に関する音声情報を与えるスピーカー２６６およびスピーカー２６８と共に、乗 り物の後部窓付近に示されている。同様に音声および／または映像ディスプレイ ２７０および２７２は乗り物のダッシュボード上に配置されているように示され ている。 図２２について説明する。その他の乗り物２７４が、さまざまな場所に配置さ れた本発明の６つのセンサーと共に概略的に示されている。例えば図２２の実施 の形態において、センサー２７８の１セットは乗り物の後部中央に配置され、こ の組み合わされたセンサーはビデオカメラだけでなく、ドップラーレーダートラ ンシーバーユニットを含むことが好ましい。検知ユニット２７８には、図２２に おいてエリア２８０で表されているような乗り物の後方への適用範囲の有効ゾー ンがある。同様に乗り物の左後部に、適用範囲の有効ゾーン２８４を備えるドッ プラーレーダーとビデオカメラの検知能力を有する検知ユニット２８２を含む。 乗り物の左前部に、エリア２８８における適用範囲を備える検知ユニット２８６ を含む。乗り物の前部に、エリア２９２における適用範囲を備える検知ユニット ２９０を含む。乗り物の右前部に、エリア２９６における適用範囲を備える検知 ユニット２９４を含む。乗り物の右後部に、エリア３００における適用範囲を備 える検知ユニット２９８を含む。図２２において参照されている検知ユニットの それぞれはドップラーレーダートランシーバーおよびビデオカメラを含むことが 好ましいが、図２０に記載されているようなセンサーのさまざまな組み合わせが 用いられるであろう。 図２３は本発明の別の実施の形態を示す。ここにおいて検知ユニットが、乗り 物の左後部、右後部、左前部および右前部に配置され、ここで乗り物は道路上に 駐車するために配置されている状態にある。この実施の形態において、乗り物に は参照されているような４つの検知ユニットが装備されるであろう、または乗り 物の側面に沿って追加の検知ユニットを有するかもしれない。ここにおいて検知 ユニットは駐車モードの操作においては効力がない。乗り物３０２はその右後部 に、エリア３０６の適用範囲を備えるビデオセンサーとドップラーセンサーを含 むことが好ましい検知ユニット３０４を含む。乗り物３０２の左後部に、エリア ３１０の適用範囲を備えるもう１つの検知ユニット３０８を含む。図２３に示さ れているように、乗り物３０２の後方の乗り物３１２は、センサー３０４のゾー ン３０６およびセンサーユニット３０８のゾーン３１０の範囲内にある。乗り物 の前部に、エリア３１６の適用範囲を備えるセンサーユニット３１４とエリア３ ２０の適用範囲を備える検知ユニット３１８を含む。図２３に示されているよう に、乗り物３０２の前方に駐車されている他の乗り物３２２はゾーン３１６およ び３２０の範囲内にある。本発明について、自動車３０２の運転手が得られる映 像と距離の情報によって、運転手は縁石３２４の隣で自動車３１２の前かつ自動 車３２２の後ろの駐車場所に入れ、そこから出るのを助けられる。例えば、乗り 物３０２のダッシュボードの真ん中に置かれたディスプレイ３２６上に映像と距 離の情報が表示されている。図２３に示されているように、該ディスプレイは距 離ディスプレイ３２８、および運転手にディスプレイ３２６が乗り物の後方の物 体に関する情報を提供しているのかまたは乗り物の前方の物体に関する情報を提 供しているのかを示す選択ディスプレイ３３０と３３２とを含むであろう。例え ば、ディスプレイ３３０が点灯しているとき、ディスプレイ３２８に表示されて いる距離情報は自動車３０２の前方の乗り物３２２の範囲または距離を示し、ラ イト３３２が点灯しているとき、ディスプレイ３２８は乗り物３０２とその後方 の乗り物３１２間の距離を示す。同様にディスプレイ３２６は２つの同時性のビ デオディスプレイ３３４と３３６を提供するであろう。つまり、ディスプレイ３ ３４が自動車３０２の後部からの景色、したがって自動車３１２の前部を示しな がら、ディスプレイ３３６が乗り物３２２の後部を示している。有り難いことに 、さまざまな検知ユニットに対するディスプレイの自動切り換えまたはサンプリ ングを提供し、見せるための１つまたは複数のディスプレイのマニュアル選択を 提供するために、ディスプレイはさまざまな選択がなされるであろう。 図２４について説明する。本発明の別の実施の形態および使用が記載されるで あろう。乗り物３３８は、乗り物のそれぞれの側面に配置された４つの検知ユニ ットと共に示されている。該乗り物上において、これらの検知ユニットだけが検 知ユニットであろう。または他の図で示され、記載されているように、乗り物の 前部および後部に配置される他の検知ユニットが追加されるかもしれない。乗り 物の右前部に、エリア３４２の適用範囲を備える検知ユニット３４０を含む。乗 り物の右後部に、エリア３４６の適用範囲を備える検知ユニット３４４を含む。 乗り物の左後部に、エリア３５０の適用範囲を備える検知ユニット３４８を含む 。乗り物の左前部に、エリア３５４の適用範囲を備える検知ユニット３５２を含 む。他の実施の形態のように、それぞれの検知ユニットは、ビデオカメラまたは ディジタルカメラのような映像検知装置、およびソナー装置またはドップラーレ ーダー装置のような距離検知装置を含むことが好ましい。さらに図２４に示され ているようにもう１つの乗り物３５６は乗り物３３８の方向へ動いている。この 実施の形態において検知ユニットは、衝突の初期警告を与えるために使用され、 乗り物３３８の運転手／乗客に音声／映像ディスプレイを提供することに加えて 、エアーバッグが好ましい安全装置への入力としても使用されるであろうと想像 される。例えば、ＤＳＰソフトウェアには、乗り物３５６と３３８間の衝突が差 し迫 っていることを示す信号の受信と確認によって、乗り物３３８のエアーバッグへ 起動信号を与えることが書かれているであろう。この衝突予想機能はエアーバッ グシステムを起動させるために、速さと距離の割合の組み合わせのようなさまざ まな基準を与えるであろう。 図２５について説明する。本発明の他の態様が記載されるであろう。乗り物３ ５８は検知ユニット３６０に対して検知されるゾーンが３６２に対応し、それぞ れ同様に３６４が３６６に、３６８が３７０に、３７２が３７４に対応する４つ の検知ユニットと共に示されている。この実施の形態において、対象にしている 物体は標的３７６であり、この場合においてそれは破壊および侵入の目的で自動 車に接近する人であろう。例えば、自動車３５８が駐車場に駐車され、その所有 車がレストランまたは映画館のような離れた場所にいるならば、人物３７６が自 動車に非常に接近している事象の際に、本発明のシステムはディジタルが好まし いリモートテレビ電話３７８を起動するために前以てセットさせることが可能で ある。同様に、テレビ電話３７８が乗り物の安全を調べるために時々使用される であろう。例えば自動車が屋外に置かれたままで、所有車が屋内のレストランで 夕食をとっているならば、テレビ電話のスイッチが入ったままで、ゾーン３６２ 、３６６、３７０および３７４の一定ビデオディスプレイはディジタルテレビ電 話３７８に利用されている。図２５に示されているように、センサー３６０は人 物３７６に関する映像および距離のデータをディジタル処理ユニット３８０に提 供する。ディジタル処理ユニット３８０の出力は、アンテナ３８２を経由してテ レビ電話３７８の受信アンテナ３８４に送信される。ビデオ情報はディスプレイ ３８６上に示され、距離情報はディスプレイ３８８上に示されるであろう。キー パッド３９０はあるディスプレイから別のディスプレイへ切り替える等のシステ ムを制御するために使用されるであろう。その上、例えば、乗り物３５８付近の 物体の大きさ、物体の距離および／または物体の速さの割合に関する所定の組み 合わせがある所定の最小値を越えたならば、そのときシステムが自動的にまずテ レビ電話３７８を呼び出し、それによって乗り物について破壊、侵入、衝突また はその他の問題の可能性のリモート警告を与えるようにシステムは設定されるで あろう。 図２６について説明する。本発明の原理が建物保安または安全警告システムへ 利用されていることが示されている。この実施の形態において、窓３９４および ドア３９６を含む建物の壁３９２には、ゾーン４００における適用範囲を備える 検知ユニット３９８が装備されている。今までの図に記載されている検知ユニッ トのように、検知ユニット３９８は、少なくとも２つの異なるタイプのセンサー を含むこと、つまり１つが映像タイプの情報を提供し、１つが距離情報を提供す ることが好ましい。 図２７に関して、本発明が建物保安システムに利用される場合について示され ている。ここにおいて３つの検知ユニットは適用範囲の広いゾーンを提供するた めに建物の端付近で使用されている。この実施の形態において、建物４０２はフ ェンス４０４内のフェンスで囲まれたエリアを含む。第１検知ユニット４０６は ゾーン４０８における映像と距離の情報を提供する。検知ユニット４１０はゾー ン４１２内の標的または物体に関ずる映像と距離の情報を提供する。検知ユニッ ト４１４はゾーン４１６内の物体に関する映像と距離の情報を提供する。 建物保安に使用するための適用において、乗り物に関して上記に記載されてい るような発明の原理が直接的に利用されている。例えば、さまざまなタイプのデ ィスプレイ装置は、建物内の場所に配置されるであろうし、または図２５の参照 と共に上記に記載されているテレビ電話のようなリモートタイプのディスプレイ 装置であろう。同様に上記に記載されているような信号処理ユニットは、建物保 安システムにおいて使用されるであろう。検知ユニットおよびディスプレイユニ ットの数と位置は、それぞれ個々の建物および使用者による設計選択に従って変 更されるであろう。映像ディスプレイ装置として、テレビ電話に加えて、テレビ および／またはパーソナルコンピュータモニターも使用されるであろう。システ ム制御も従来の信号プロトコルの採用によって、テレビに対する一般的なコント ローラーやパーソナルコンピュータに対するキーパッドまたはマウスによって与 えられるであろう。制御とデータの信号は建物に配置された配線または無線によ って送信されるであろう。 このシステムも視覚的に比較された人が使用するために調整されるであろう。 そのような使用者において、システムは使用者が持ち運びできる携帯ユニットに 組み込まれるであろう。それが起動しているとき、距離、速さおよび大きさまた は輪郭の情報を与えるであろう。このアプリケーションは使用者が対象としてい るゾーンにおける物体の形状を認識することを助けるために、従来のビデオ形状 認識技術を用いるであろうと想像される。 本発明は包括的に最も実用的かつ好ましい実施の形態と思われることについて 記載されているが、本発明は開示された実施の形態に限定されるべきではないと 理解すべきであり、それと反対に、特許請求の範囲に記載されている本発明の範 囲内に含まれる変更、修正および同等の態様を保護しようとしている。本発明の 範囲は、あらゆる当該修正と同等の構造を含むように最も広範囲に解釈されるべ きである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 チェン，ジェイムズ・チュン アメリカ合衆国90503カリフォルニア州ト ランス、ラディーン・アベニュー20609番 (72)発明者 ホウン，シュンジェン・ジーン アメリカ合衆国92129カリフォルニア州サ ンディエゴ、ソラ・ウェイ12552番 (72)発明者 ヌガイ，ウィリアム・チュン―ハイ アメリカ合衆国91801カリフォルニア州ア ルハンブラ、ノース・サード・ストリート 315番 (72)発明者 ユ，パン アメリカ合衆国91731カリフォルニア州エ ル・モンテ、ギブソン・ロード3743番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ドップラー偏移した反響信号を与える物体に関する距離情報を測定するた めの乗り物に搭載のコンピュータ実行型ドップラーレーダー警告システムであっ て、物体から反射された第１ドップラーアナログ信号を生じるためおよび前記物 体から反射された第２ドップラーアナログ信号を生じるために調整されたトラン シーバーを含み、 前記第１および第２アナログ信号の位相偏移に対応するディジタル信号を処理 するように調整された、記憶装置を有するコンピュータ装置と、 コンピュータ装置によって実行可能なアプリケーションプログラムと、 前記トランシーバーと前記物体間の距離を表すディジタル信号を提供するため の前記アプリケーションプログラムにおけるルーチンを含むドップラーレーダー 警告システム。 ２． １から１０までの値域において値を有する整数で、前記ディジタル信号を 割るための前記アプリケーションプログラムにおけるルーチンを含む請求項１に 記載のシステム。 ３． 前記トランシーバーと前記物体間の距離を表すディスプレイを含む請求項 １に記載のシステム。 ４． 所定ゾーン内の物体を検出するため、また前記所定ゾーンにおけるいかな る物体も無視しないための前記アプリケーションプログラムにおけるルーチンを 含む請求項１に記載のシステム。 ５． 正電圧状態から負電圧状態へまた逆も同様に、０電圧状態を横切る第１ア ナログ信号の発生を検出するために調整された第１信号０クロッシング検出器と 、 正電圧状態から負電圧状態へまた逆も同様に、０電圧状態を横切る第２アナロ グ信号の発生を検出するために調整された第２信号０クロッシング検出器とを含 む請求項１に記載のシステム。 ６． 前記トランシーバーの送信アンテナから送信されたビームの幅を変えるた めに調整されたビーム幅可変の反射器を含む請求項１に記載のシステム。 ７． ５．８ＩＳＭ周波数バンド内で操作するために調整された請求項１に記載 のシステム。 ８． トランシーバーの速さに対する物体の速さを表すディジタル信号を提供す るためのルーチンを含む請求項１に記載のシステム。 ９． 前記物体のビデオ画像を得るために調整されたビデオカメラを含む請求項 １に記載のシステム。 １０． 前記ディスプレイが光信号または音声信号を含む請求項３に記載のシス テム。 １１． 前記トランシーバーを運ぶために、また少なくとも１つの方向への動き が調整できるように調整された調整可能なブラケットを含む請求項１に記載のシ ステム。 １２． 物体とトランシーバー間の距離を表す信号を無線送信で受信するために 調整されたリモートディスプレイを含む請求項１に記載のシステム。 １３． 前記トランシーバーが前記乗り物に取り付けられることによって乗り物 と組み合わされた請求項１に記載のシステム。 １４． 建物内部または建物付近の所定の領域にビームを送信するため、前記ド ップラー偏移信号を受信するための前記トランシーバーを配置することによって 建物と組み合わされた請求項１に記載のシステム。 １５． 物体から反射されたドップラー偏移の正弦波アナログ信号を受信アンテ ナで受信する段階を含んでいて、前記信号は負電圧から正電圧に変化し、時々０ ボルト状態を通過し、 アナログ信号が０ボルト状態である回数を求める段階と、 未処理の距離信号を提供するために物体とアンテナ間の距離を表す信号を前記 回数から求める段階とを含む、コンピュータによって物体とドップラーレーダー トランシーバーのアンテナ間の距離を求める方法。 １６． 最初に割られた未処理の距離信号を与えるために１から１０までの値を 有する整数で未処理の距離信号を割る段階と、 引かれ、割られた未処理の距離信号を提供するために未処理の距離信号から割 られた未処理の距離信号を引く段階と、ノイズを減らされた距離信号を提供する ために上記の除算および減算の段階を繰り返す段階とによって前記信号からノイ ズを取り除く段階を含む請求項１５に記載の方法。