JP2007333539A - レーダ装置および反射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナリフレクタ等の反射物が取り付けられた複数の目標物が存在する環境下、または目標物とそれ以外の物体が混在する環境下で、レーダ装置により各目標物を識別して測距を行う。
【解決手段】レーダ装置の送信手段１０１は、変動周波数またはドップラシフト周波数を示す起動情報を、反射装置の受信手段１０５に送信し、制御手段１０１は、起動情報に従って反射手段１０４の動作を制御する。これにより、反射手段１０４の反射断面積が上記変動周波数で変化する。あるいは、反射手段１０４は、上記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を発生する。レーダ手段１０２は、反射装置に電磁波を放射し、反射波を受信する。位置検出手段１０３は、複数の受信波を分析して、上記変動周波数で変化する反射波、あるいは上記ドップラシフトを伴う反射波を抽出し、その反射波から得られた相対距離を反射装置の位置情報として出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波を放射して検知対象物であるコーナリフレクタ等の反射装置からの反射波を受信し測距するレーダ装置と、レーダ装置からの電磁波を反射する反射装置に関する。

レーダ装置による測距では、電磁波を放射して目標物から返ってくる反射波をレーダ装置で受信し、反射波に対して所定の処理を施すことで測距が行われる。このとき、反射波の中でも、大きな反射断面積（Radar Cross Section ：ＲＣＳ）を持つ目標物からのより強い反射波を受信した方が、目標物の測距は容易である。

ただし、レーダ装置で測距する目標物は様々であり、例えば、自動車、自転車、人間、構造物等のように、一般的にその形状が複雑である。このため、レーダ装置からの電磁波が吸収や散乱の影響を受けながら、それらの目標物により反射され、レーダ装置で受信される強度は複雑となる。さらには、様々な目標物が入り混じった環境で測距する場合、特定の目標物を測距するのは難しい状況となる。

このような環境で測距を容易にする反射物として、図４１のような三角コーナリフレクタが知られている。コーナリフレクタは、レーダ装置から入射された電磁波を入射方向に効率よく反射する特長を持ち、強い反射強度を得ることが可能である。コーナリフレクタを特定の目標物に取り付けることで、レーダ装置による測距が容易になる。

その他、目標物との相対距離および相対速度を検出できる簡易な構成のレーダ方式としてＦＭＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave ）方式が用いられている。ＦＭＣＷ方式レーダは、ミリ波帯の発振源を三角波で変調して送信し、目標物から反射してきた受信波と送信波の一部をミキシングすることで、目標物までの距離Ｒと相対速度Ｖの信号成分が含まれているビート信号を得ている（例えば、非特許文献１参照）。ミリ波帯を用いた安価で温度安定性に優れた高性能なＦＭＣＷ方式レーダもある（例えば、特許文献１参照）。

また、電磁波を用いて移動体が自らの位置を検出する従来の方法としては、２つの固定局と移動体との間で電磁波の送受信を行って、移動体の位置を認識する双曲線航法が知られている。さらには、自らの絶対位置を検出するシステムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System ）が広く使用されている。

下記の特許文献２は、レーダ波を送信して目標物からの折り返し信号を受信し、各目標物との相対距離および相対速度を検出するアクティブターゲット検出システムに関する。このシステムでは、アクティブターゲット装置は、自己のＩＤを受信したときのみ、レーダ波を増幅して折り返し送信する。

下記の特許文献３は、目標物に取り付けられる変調リフレクタに関する。変調リフレクタは、どのような送信波を受信したかに関わらず、リフレクタの反射断面積を周期的に変化させる。

下記の特許文献４は、ＦＭＣＷ方式レーダを利用して特定物体の識別を行う障害物検知システムに関する。このシステムでは、車載レーダ装置が起動波と探査波を送信し、歩行者等が携帯するワイヤレスカードは、起動波を受信すると、所定期間のみ応答波を発信する。
"ミリ波技術の基礎と応用"，第２部 第２章 ４．５．２ ＦＭＣＷ方式，発行所 株式会社 リアライズ社，ｐｐ．２３３−２３４，１９９８ 特開平５−４０１６９号公報 特開２００５−１７１１２号公報 特開２００１−３３０６６１号公報 特開２００１−２１６４４号公報

上述した従来のコーナリフレクタを利用した測距には、次のような問題がある。
コーナリフレクタを取り付けた複数の目標物を測距する場合、特定の目標物を識別することができない。また、コーナリフレクタとクラッタ成分を発生させる物体が混在する環境下では、２つの受信強度が同等の場合、コーナリフレクタからの反射波なのかクラッタ成分なのかを識別することが困難である。

さらに、従来のＧＰＳでは、ビル陰や天候によりＧＰＳ衛星からの電波受信が困難な場合がある。
本発明の課題は、コーナリフレクタ等の反射物が取り付けられた複数の目標物が存在する環境下、または目標物とそれ以外の物体が混在する環境下で、レーダ装置により各目標物を識別して測距を行うことである。

図１は、本発明のレーダ装置および反射装置の原理図である。本発明の第１および第２のレーダ装置は、送信手段１０１、レーダ手段１０２、および位置検出手段１０３を備え、電磁波を放射して反射物からの反射波を受信し、その反射物の位置を検出する。本発明の第１および第２の反射装置は、反射手段１０４、受信手段１０５、および制御手段１０６を備える。

第１のレーダ装置において、送信手段１０１は、電磁波を反射する第１の反射装置に対して、反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を送信する。レーダ手段１０２は、第１の反射装置に電磁波を放射し、第１の反射装置から上記変動周波数で変化する反射波を受信して、その反射波から相対距離の情報を取得する。位置検出手段１０３は、複数の受信波の受信レベルを分析して、上記変動周波数で変化する反射波を抽出し、その反射波から得られた相対距離の情報を第１の反射装置の位置情報として出力する。

反射断面積の変動周波数を示す情報は、例えば、位置検出手段１０３内に予め格納されている。
第１の反射装置において、反射手段１０４は、入射する電磁波を入射方向に反射する。受信手段１０５は、反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を受信する。制御手段１０６は、反射手段１０４の反射断面積を上記変動周波数で変化させる。

第１のレーダ装置と第１の反射装置からなる位置検出システムによれば、レーダ装置が指示した変動周波数に従って反射装置が反射断面積を変化させるので、その周波数変動を含む反射波が発生する。レーダ装置は、受信波の受信レベルの変動周波数を、指示した変動周波数と比較することで、検知対象物である反射装置からの受信波を特定することができる。

第２のレーダ装置において、送信手段１０１は、電磁波を反射する第２の反射装置に対して、ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を送信する。レーダ手段１０２は、第２の反射装置に電磁波を放射し、第２の反射装置から上記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を受信して、その反射波から相対距離の情報を取得する。位置検出手段１０３は、複数の受信波の信号を分析して、上記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を抽出し、その反射波から得られた相対距離の情報を第２の反射装置の位置情報として出力する。

ドップラシフト周波数を示す情報は、例えば、位置検出手段１０３内に予め格納されている。
第２の反射装置において、反射手段１０４は、入射する電磁波を入射方向に反射する。受信手段１０５は、ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を受信する。制御手段１０６は、上記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を発生するように、反射手段１０４の動作を制御する。

第２のレーダ装置と第２の反射装置からなる位置検出システムによれば、レーダ装置が指示したドップラシフト周波数に従って、反射装置がドップラシフトを伴う反射波を発生する。レーダ装置は、受信波のドップラシフト周波数を、指示したドップラシフト周波数と比較することで、検知対象物である反射装置からの受信波を特定することができる。

送信手段１０１は、例えば、後述する無線送信装置４０４、１１０４、または無線通信装置１７０３に対応し、レーダ手段１０２は、例えば、後述するミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３、１１０３、または１７０２に対応し、位置検出手段１０３は、例えば、後述する位置検出装置４０２、１１０２、または１７０１に対応する。

反射手段１０４は、例えば、後述するコーナリフレクタ３０１、１００１−１、１００１−２、１００１−３、１００１−４、２８０１、２９０１、３００１、３１０１、３２０１、３３０１、３４０１、３４０２、３７０１、３８０２−１、３８０２−２、または２面タイプリフレクタ３５０１に対応する。

受信手段１０５は、例えば、後述する無線受信装置４０６、１１０６、または無線通信装置１７０５に対応し、制御手段１０６は、例えば、後述するＲＣＳ制御部３０３、ドップラシフト周波数制御部１００４、制御／駆動部２８０３、２９０３、３００３、３１０３、３２０３、３３０４、３４０３、３５０２、またはロールタイプ駆動装置３８０３に対応する。

本発明によれば、コーナリフレクタ等の反射物を利用して固定物または移動物の相対距離、相対速度をレーダ装置で測定する場合、反射物のＲＣＳまたはドップラシフト周波数を特徴付けることにより、特定の目標物を識別することができ、クラッタが発生する環境であっても、高精度な測定を安価に行うことができる。

また、ビル陰や天候によりＧＰＳ衛星からの電波受信が困難な場合でも、レーダ装置の測定範囲において、レーダ装置による測定精度で、自局の絶対位置検出を安価に行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態では、子局のＲＣＳまたはドップラシフト周波数を親局で制御することにより、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、親局のレーダ装置で子局のＲＣＳ変化またはドップラ周波数の特徴を捉え、子局の位置情報を明確に抽出する。

第１の実施形態では、親局のレーダ装置により子局との相対距離、さらには相対速度の測定を行う場合において、親局は予め無線送信装置を用いて子局のＲＣＳを特定の周期で変化させるように子局に指示し、親局のレーダ装置の測距結果から、子局に指示した周期と一致する受信レベル変化を抽出する。これにより、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、明確に子局の位置情報を抽出することができる。

図２および図３は、子局に設置するＲＣＳ可変装置の外観および構成の一例を示している。このＲＣＳ可変装置は、筐体部２０１、レドーム２０２、コーナリフレクタ３０１、モータ部３０２、およびＲＣＳ制御部３０３から構成される。

筐体部２０１の内面と外面およびコーナリフレクタ３０１の背面は、電波吸収素材が貼られており、電波の反射を極力抑える構造となっている。
ＲＣＳ制御部３０３は、親局から送信される子局起動情報に従って、予め設定された時間の間、モータ部３０２を駆動する。この回転時間は、親局から送信される子局起動情報に含めておいてもよい。モータ部３０２にはコーナリフレクタ３０１が設置されており、モータ部３０２が回転することにより、コーナリフレクタ３０１が回転する構造となっている。コーナリフレクタ３０１の角度に応じて、親局から見たときのＲＣＳが周期的に変化する。

なお、ＲＳＣ可変装置は、コーナリフレクタ３０１の回転を行っていないときは、電波吸収素材が貼られたコーナリフレクタ３０１の背面を親局に向け、極力、後方散乱が発生しない状態を維持する。

このように、コーナリフレクタ３０１のＲＣＳを機械的に変動させ、その変動周期を可変にすることで、子局毎に異なる特徴を持たせることができ、子局の識別が容易になる。
図４は、第１の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物４０７からのクラッタ４１１が発生する環境下で、例えば、親局は地上に設置され、子局は車両等の移動物に設置されている。ただし、親局と子局の設置状況は、固定または移動にこだわるものではない。

親局は、位置検出装置４０２、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３、および無線送信装置４０４から構成され、子局は、図２および図３に示したＲＣＳ可変装置４０５と、無線受信装置４０６から構成される。

図５は、位置検出装置４０２の動作フローチャートである。位置検出装置４０２は、上位装置４０１（例えば、システムの制御装置等）からの子局位置検出指示の有無をチェックする（ステップ５０１）。そして、子局位置検出指示を受け取ると、無線送信装置４０４に対して、ＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚの情報を含んだ子局起動情報の送信指示を出し、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３に対して、測定開始指示を出す（ステップ５０２）。

無線送信装置４０４は、位置検出装置４０２の指示に従って、子局起動情報を含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、測距を行う。

位置検出装置４０２は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３から入力される測距結果の分析を行い、周波数ｆ１Ｈｚの受信レベル変動が含まれているか否かをチェックする（ステップ５０３）。そして、その周波数の受信レベル変動を伴うターゲットを抽出し、そのターゲットの相対距離値と相対速度値を上位装置４０１に出力する（ステップ５０４）。一方、そのようなターゲットを抽出できなかったときは、上位装置４０１に子局未検出の情報を出力する（ステップ５０５）。

子局の無線受信装置４０６は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局起動情報を、ＲＣＳ可変装置４０５のＲＣＳ制御部３０３へ出力する。
図６は、ＲＣＳ制御部３０３の動作フローチャートである。ＲＣＳ制御部３０３は、無線受信装置４０６から子局起動情報が入力されたか否かをチェックする（ステップ６０１）。

子局起動情報が入力されると、ＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚの情報に従って、モータ部３０２に対して、ｆ１ＨｚでＸ秒間回転する指示を出す（ステップ６０２）。これにより、コーナリフレクタ３０１は、ｆ１ＨｚでＸ秒間回転しながら、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３からの電磁波４１２を反射して後方散乱波を発生する。

図７は、子局が起動した場合のレーダ測距結果の一例を示している。子局からの電波の受信レベル７０２は、ｆ１Ｈｚの周波数で閾値Ｔ１を上下することとなり、変動しないクラッタの受信レベル７０１から区別することができる。なお、子局の受信レベル７０２の変動周波数は、閾値Ｔ１を横切る回数をカウントすることで求められる。

こうして特定されたターゲットの受信波から、子局の相対距離値７１２と相対速度値７２２（−Ｙ１ｋｍ／ｈ）が抽出される。さらに、クラッタ成分から、周囲構造物４０７の相対距離値７１１と相対速度値７２１（０ｋｍ／ｈ）を抽出することも可能である。

第１の実施形態によれば、親局は、ＲＣＳ変動周波数と受信波強度を比較し、変化が一致する測距結果を子局と判断するので、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、子局の相対距離と相対速度を明確に判別できる。

第２の実施形態では、子局が複数存在する場合、子局のＲＣＳを特定の周期で変化させるように子局に指示するときに、子局ＩＤも指定し、任意の子局のＲＣＳを順次制御する。これにより、周囲構造物によりクラッタが発生する環境においても、明確に複数の子局の位置情報を抽出することができる。

図８は、第２の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物８０３からのクラッタ８１１が発生する環境下で、例えば、親局８０１は地上に設置され、複数の子局８０２−１〜８０２−Ｎは車両等に設置されている。親局８０１および子局８０２−１〜８０２−Ｎの構成は、第１の実施形態と同様である。子局８０２−１〜８０２−Ｎには、それぞれＩＤ１〜ＩＤＮが識別情報として割り当てられている。

位置検出装置４０２は、上位装置４０１から、位置検出を行う子局ＩＤを指定した子局位置検出指示を受け取り、図５のステップ５０２において、無線送信装置４０４に対して、ＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚの情報と子局ＩＤを含んだ子局起動情報の送信指示を出す。これを受けて、無線送信装置４０４は、子局ＩＤを含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。

位置検出装置４０２は、ステップ５０４において、抽出されたターゲットの相対距離値と相対速度値と子局ＩＤを、上位装置４０１に出力する。
一方、子局８０２−１〜８０２−Ｎの無線受信装置４０６は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局ＩＤと自局ＩＤを比較する。そして、両者が一致すれば、ＲＣＳ制御部３０３へ子局起動情報を出力する。一方、子局ＩＤと自局ＩＤが一致しない場合は、ＲＣＳ制御部３０３へ子局起動情報を出力しない。この場合、ＲＣＳ制御部３０３は、コーナリフレクタ３０１の背面を親局に向けて、極力、後方散乱が発生しない状態を維持する。

第２の実施形態によれば、子局が自局を示すＩＤを無線通信で受信したときだけ、ＲＣＳ可変装置のＲＣＳを変化させるので、子局が複数存在する環境下においても、それぞれの子局の相対距離と相対速度を明確に判別することができる。

第３の実施形態では、親局は予め無線送信装置を用いて子局のドップラシフト周波数を特定の周波数で変化させるように子局に指示し、親局のレーダ装置の測距結果から、子局に指示した周波数と一致するドップラシフト周波数を抽出する。これにより、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、明確に子局の位置情報を抽出することができる。

図９および図１０は、子局に設置するドップラシフト周波数可変装置の外観および構成の一例を示している。このドップラシフト周波数可変装置は、筐体部９０１、レドーム９０２、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４、コーナリフレクタ回転部１００２、モータ部１００３、およびドップラシフト周波数制御部１００４から構成される。

筐体部９０１の内面と外面およびコーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４の背面は、電波吸収素材が貼られており、電波の反射を極力抑える構造となっている。
ドップラシフト周波数制御部１００４は、親局から送信される子局起動情報に従って、予め設定された時間の間、モータ部１００３を駆動する。この回転時間は、親局から送信される子局起動情報に含めておいてもよい。モータ部１００３はコーナリフレクタ回転部１００２と連結されており、モータ部１００３が回転することにより、コーナリフレクタ回転部１００２が回転し、コーナリフレクタ回転部１００２に接続されたコーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４が、レーダ波の後方散乱方向（または逆方向）に回転する構造となっている。

コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４の回転速度に応じて、親局が受信する反射波にドップラシフトが発生する。
図１１は、第３の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物１１０７からのクラッタ１１１１が発生する環境下で、例えば、親局は地上に設置され、子局は車両等の移動物に設置されている。

親局は、位置検出装置１１０２、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１１０３、および無線送信装置１１０４から構成され、子局は、図９および図１０に示したドップラシフト周波数可変装置１１０５と、無線受信装置１１０６から構成される。

図１２は、位置検出装置１１０２の動作フローチャートである。位置検出装置１１０２は、上位装置１１０１（例えば、システムの制御装置等）からの子局位置検出指示の有無をチェックする（ステップ１２０１）。そして、子局位置検出指示を受け取ると、無線送信装置１１０４に対して、ドップラシフト周波数ｆａＨｚの情報を含んだ子局起動情報の送信指示を出し、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１１０３に対して、測定開始指示を出す（ステップ１２０２）。

無線送信装置１１０４は、位置検出装置１１０２の指示に従って、子局起動情報を含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１１０３は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、測距を行う。

位置検出装置１１０２は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１１０３から入力される測距結果の分析を行い、周波数ｆａＨｚのドップラシフトが含まれているか否かをチェックする（ステップ１２０３）。測距結果のビート信号には、受信波のドップラシフト周波数の情報が含まれており、それがｆａＨｚと比較される。そして、ｆａＨｚのドップラシフトを伴うターゲットを抽出し、そのターゲットの相対距離値と相対速度値を上位装置１１０１に出力する（ステップ１２０４）。一方、そのようなターゲットを抽出できなかったときは、上位装置１１０１に子局未検出の情報を出力する（ステップ１２０５）。

子局の無線受信装置１１０６は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局起動情報を、ドップラシフト周波数可変装置１１０５のドップラシフト周波数制御部１００４へ出力する。

図１３は、ドップラシフト周波数制御部１００４の動作フローチャートである。ドップラシフト周波数制御部１００４は、無線受信装置１１０６から子局起動情報が入力されたか否かをチェックする（ステップ１３０１）。

子局起動情報が入力されると、ドップラシフト周波数ｆａＨｚの情報に従って、モータ部１００３に対して、ｆｂＨｚでＸ秒間回転する指示を出す（ステップ１３０２）。これにより、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４は、ｆｂＨｚでＸ秒間回転しながら、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１１０３からの電磁波１１１２を反射して後方散乱波を発生する。

ところで、親局が観測するドップラシフト周波数ｆａＨｚは、次式で表すことができる。

ｆａ＝２×ｖ×ｆ０／ｃ （１）

ｖ：目標物の相対速度
ｆ０：送信周波数（Ｈｚ）
ｃ：光速

したがって、ドップラシフト周波数は、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４の回転方向と回転速度で調整することが可能である。なお、送信周波数ｆ０に対しては、目標物が親局に近づく場合、ドップラシフト周波数は＋側に加算され、遠ざかる場合、ドップラシフト周波数は−側に加算される。

親局および子局がともに静止しており、図１４に示すように、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４が半径ｒの円周上を回転する場合、相対速度ｖは、次式で表される。

ｖ＝２×π×ｒ×ｆｂ （２）

例えば、送信周波数７０ＧＨｚで２ｋＨｚのドップラシフト周波数ｆａを得るための相対速度ｖは、（１）式より約４．３ｍ／ｓとなる。ここで、半径ｒを０．２５ｍとすると、モータ部１００３の回転周波数ｆｂは、（２）式より約２．７３Ｈｚとなる。

図１５は、子局が起動した場合のレーダ測距結果の一例を示している。受信レベル１５０１および１５０２は、それぞれクラッタおよび子局からの電波の受信レベルを表す。クラッタ成分からは、周囲構造物１１０７の相対距離値１５１１と相対速度値１５２１（０ｋｍ／ｈ）が抽出され、子局の受信波からは、子局の相対距離値１５１２と相対速度値１５２２（−Ｙ２ｋｍ／ｈ）が抽出される。

相対速度値１５２２は、ドップラシフト周波数ｆａＨｚに対応する値になっているため、この値によりターゲットを特定し、そのターゲットの相対距離値１５１２を抽出することができる。

ＦＭＣＷ方式を用いたレーダによれば、１回の測距で子局の相対距離と相対速度の両方を得ることができる。したがって、子局が静止していれば、相対距離が変化しない状況で相対速度値が検出されることとなる。ここで、測定された相対速度値から、ドップラシフト周波数ｆａＨｚに対応するコーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４の回転速度ｖを差し引き、その結果が微小値以下であれば、子局を設置した車両が停止していることを確認できる。

一方、子局を設置した車両が移動している場合には、測定されたターゲットのドップラシフト周波数と、位置検出装置１１０２が指定したドップラシフト周波数ｆａＨｚとの差分を取ることにより、車両の相対速度を算出することが可能である。具体的には、測定された相対速度値から、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４の回転速度を差し引いた結果が、車両の相対速度値となる。

第３の実施形態によれば、親局は、指示したドップラシフト周波数と受信波のドップラシフト周波数を比較し、周波数が一致する測距結果を子局と判断するので、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、子局の相対距離を明確に判別できる。

第４の実施形態では、子局が複数存在する場合、特定のドップラシフト周波数を子局に指示するときに、子局ＩＤも指定し、任意の子局のドップラシフト周波数を順次制御する。これにより、周囲構造物によりクラッタが発生する環境においても、明確に複数の子局の位置情報を抽出することができる。

図１６は、第４の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物１６０３からのクラッタ１６１１が発生する環境下で、例えば、親局１６０１は地上に設置され、複数の子局１６０２−１〜１６０２−Ｎは車両等に設置されている。親局１６０１および子局１６０２−１〜１６０２−Ｎの構成は、第３の実施形態と同様である。子局１６０２−１〜１６０２−Ｎには、それぞれＩＤ１〜ＩＤＮが識別情報として割り当てられている。

位置検出装置１１０２は、上位装置１１０１から、位置検出を行う子局ＩＤを指定した子局位置検出指示を受け取り、図１２のステップ１２０２において、無線送信装置１１０４に対して、ドップラシフト周波数ｆａＨｚの情報と子局ＩＤを含んだ子局起動情報の送信指示を出す。これを受けて、無線送信装置１１０４は、子局ＩＤを含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。

位置検出装置１１０２は、ステップ１２０４において、抽出されたターゲットの相対距離値と相対速度値と子局ＩＤを、上位装置１１０１に出力する。
一方、子局１６０２−１〜１６０２−Ｎの無線受信装置１１０６は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局ＩＤと自局ＩＤを比較する。そして、両者が一致すれば、ドップラシフト周波数制御部１００４へ子局起動情報を出力する。一方、子局ＩＤと自局ＩＤが一致しない場合は、ドップラシフト周波数制御部１００４へ子局起動情報を出力しない。

第４の実施形態によれば、子局が自局を示すＩＤを無線通信で受信したときだけ、ドップラシフト周波数可変装置のドップラシフト周波数を変化させるので、子局が複数存在する環境下においても、それぞれの子局の相対距離と相対速度を明確に判別することができる。

第５の実施形態では、親局および子局は無線通信装置を備えて、親局と子局の間で双方向通信を行う。親局は、無線通信装置を用いて子局のＲＣＳを特定の周期で変化させるように予め子局に指示し、子局は、親局からの指示に対する応答を無線通信装置により親局に通知する。これにより、親局は、子局の存在を認識してレーダ装置による測距を行い、測距結果から子局に指示した周期と一致する受信レベル変化を抽出する。こうして、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、明確に子局の位置情報を抽出することができる。

図１７は、第５の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物１７０６からのクラッタ１７１１が発生する環境下で、例えば、親局は地上に設置され、子局は車両等の移動物に設置されている。

親局は、位置検出装置１７０１、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２、および無線通信装置１７０３から構成され、子局は、図２および図３に示したＲＣＳ可変装置１７０４と、無線通信装置１７０５から構成される。

位置検出装置１７０１は、上位装置４０１から子局位置検出指示を受け取り、無線通信装置１７０３に対して、ＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚの情報を含んだ子局起動情報の送信指示を出す。

無線通信装置１７０３は、位置検出装置１７０１の指示に従って、子局起動情報を含んだ起動指示パケットを生成し、予め設定された時間の間、無線通信装置１７０５に対してパケットを送信する。

子局が存在する場合、すなわち、予め設定された時間内に、無線通信装置１７０５が無線通信装置１７０３から送信されたパケットを受信した場合、無線通信装置１７０５は、子局起動情報をＲＣＳ可変装置１７０４に転送するとともに、無線通信装置１７０３に対して応答パケットを送信する。

無線通信装置１７０３は、子局からの応答パケットを受信して、子局の存在を位置検出装置１７０１に通知し、位置検出装置１７０１は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２に対して、測定開始指示を出す。

ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、測距を行う。
位置検出装置１７０１は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２から入力される測距結果の分析を行い、周波数ｆ１Ｈｚの受信レベル変動を伴うターゲットを抽出し、そのターゲットの相対距離値と相対速度値を上位装置４０１に出力する。

一方、子局が存在しない場合、すなわち、予め設定された時間内に、無線通信装置１７０３が応答パケットを受信しない場合は、無線通信装置１７０３は、子局の存在を位置検出装置１７０１に通知しない。この場合、位置検出装置１７０１は、上位装置４０１に子局未検出の情報を出力する。

第５の実施形態によれば、子局の位置検出を行う場合、レーダ波の不要な送信を抑え、極力、電波干渉を回避するシステムを構築することが可能になる。
第６の実施形態では、親局が移動局、子局が固定局であり、複数の子局が存在する場合に、移動局は、複数の固定局との無線通信により得られる複数の固定局絶対位置情報と、レーダ装置による測距結果とを用いて、移動局の位置情報を算出する。これにより、周囲構造物によるクラッタが発生する環境においても、明確に移動局の位置情報を抽出することができる。

図１８は、第６の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物１８０３からのクラッタ１８１１が発生する環境下で、親局１８０１は車両等に設置された移動局であり、複数の子局１８０２−１〜１８０２−Ｎは地上に設置された固定局である。親局１８０１および子局１８０２−１〜１８０２−Ｎの構成は、第５の実施形態と同様である。子局１８０２−１〜１８０２−Ｎには、それぞれＩＤ１〜ＩＤＮが識別情報として割り当てられている。

親局１８０１におけるミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２のアンテナスキャン機能としては、機構的にスキャンする方式、電子的にスキャンする方式等、いずれの方式を使用してもよい。

移動局である親局１８０１の位置検出装置１７０１は、上位装置４０１から、固定局である子局の位置検出指示を受け取り、無線通信装置１７０３に対して、複数の子局ＩＤおよび子局ＩＤに対応するＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚ〜ｆＮＨｚの情報を含んだ子局起動情報の送信指示を出す。これを受けて、無線通信装置１７０３は、位置検出装置１７０１の指示に従って、子局起動情報を含んだ送信パケットを生成し、予め設定された時間の間、子局１８０２−１〜１８０２−Ｎの無線通信装置１７０５に対してパケットを送信する。

無線通信装置１７０５は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局ＩＤと自局ＩＤを比較する。そして、両者が一致すれば、ＲＣＳ可変装置１７０４へ子局起動情報を出力するとともに、親局１８０１の無線通信装置１７０３に対して、子局の絶対位置情報を含んだ応答パケットを送信する。

一方、子局ＩＤと自局ＩＤが一致しない場合は、ＲＣＳ可変装置１７０４へ子局起動情報を出力しない。この場合、ＲＣＳ可変装置１７０４は、コーナリフレクタ３０１の背面を親局に向けて、極力、後方散乱が発生しない状態を維持する。

２つ以上の子局が存在する場合、すなわち、親局１８０１の無線通信装置１７０３が、予め設定された時間内に、２つ以上の子局の無線通信装置から応答パケットを受信した場合、無線通信装置１７０３は、子局ＩＤおよび子局絶対位置情報を位置検出装置１７０１に通知する。位置検出装置１７０１は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２に対して、測定開始指示を出す。

ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、アンテナをスキャンさせて測距を行う。
位置検出装置１７０１は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部１７０２から入力される測距結果とアンテナスキャン情報の分析を行い、周波数ｆ１Ｈｚ〜ｆＮＨｚの受信レベル変動を伴う測距結果から２つ以上のターゲットを抽出する。そして、抽出されたターゲットの相対距離値、アンテナスキャン情報、およびターゲット絶対位置情報から、親局１８０１の位置情報を算出し、上位装置４０１に出力する。アンテナスキャン情報としては、移動局の進行方向に対するターゲットの角度情報が用いられる。

子局が存在しない、もしくは１つの子局のみを検出した場合は、親局１８０１の位置情報を算出できないので、位置検出装置１７０１は、上位装置４０１に子局未検出の情報を出力する。

図１９は、移動局１８０１と固定局１８０２−１および１８０２−２の位置関係を示している。移動局１８０１の位置検出装置１７０１は、無線通信によって得られる固定局１８０２−１および１８０２−２の絶対位置情報である座標（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）と、レーダ装置による測距結果から得られる固定局１８０２−１および１８０２−２との相対距離ＡおよびＢと、アンテナスキャン情報から得られる移動局進行方向に対する固定局１８０２−１および１８０２−２の角度αおよびβから、自局の位置情報を算出できる。

図２０は、固定局１８０２−１および１８０２−２が起動した場合のレーダ測距結果の一例を示している。固定局１８０２−１からの電波の受信レベル２００１は、ｆ１Ｈｚの周波数で閾値Ｔ２を上下し、固定局１８０２−２からの電波の受信レベル２００２は、ｆ２Ｈｚの周波数で閾値Ｔ２を上下することとなり、固定局１８０２−１および１８０２−２のそれぞれの相対距離値と相対速度値を抽出できる。なお、受信レベルの変動周波数は、閾値Ｔ２を横切る回数をカウントすることで求められる。

第６の実施形態によれば、例えば、ビル陰や天候によりＧＰＳ等の既存の位置検出システムで用いられる電波が受信困難な場合でも、レーダ装置の測定範囲において、自局の絶対位置を高精度に検出可能なシステムを構築できる。

第７の実施形態では、親局が複数存在する場合、子局のＲＣＳを特定の周波数で変化させるように子局に指示するとき、または特定のドップラシフト周波数を子局に指示するときに、親局ＩＤの通知と子局ＩＤの指定を行う。また、任意の子局がＲＣＳまたはドップラシフト周波数を制御するときに、子局は、複数のＲＣＳ変化の組み合わせ、または、複数のドップラシフト周波数の組み合わせを用いて、レーダの双方向散乱波にデジタル情報化した子局ＩＤまたは親局ＩＤを付加する。これにより、親局は、自局が指示した内容で子局が動作していることを明らかにして、子局の位置情報を抽出することができる。

図２１は、第７の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムは、周囲構造物からのクラッタが発生する環境下で、複数の親局２１０２−１および２１０２−２と複数の子局２１０３−１および２１０３−２から構成される。ただし、親局と子局の設置状況は、固定または移動にこだわるものではない。

ＲＣＳ可変装置を用いる場合、親局２１０２−１および２１０２−２と子局２１０３−１および２１０３−２の構成は、第１の実施形態と同様である。親局２１０２−１および２１０２−２には、それぞれ“０１”および“０２”が識別情報（１０進数）として割り当てられ、子局２１０３−１および２１０３−２には、それぞれ“１１”および“１２”が識別情報（１０進数）として割り当てられている。親局２１０２−１は、上位装置２１０１−１からの指示に従って動作し、親局２１０２−２は、上位装置２１０１−２からの指示に従って動作する。

図２２は、親局２１０２−１が子局２１０３−１を検出する場合の位置検出装置４０２の動作フローチャートである。位置検出装置４０２は、上位装置２１０１−１からの子局位置検出指示の有無をチェックする（ステップ２２０１）。そして、子局２１０３−１のＩＤ“１１”を指定した子局位置検出指示を受け取ると、無線送信装置４０４に対して、親局２１０２−１のＩＤ“０１”と子局２１０３−１のＩＤ“１１”を含んだ子局起動情報の送信指示を出し、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３に対して、測定開始指示を出す（ステップ２２０２）。

無線送信装置４０４は、位置検出装置４０２の指示に従って、親局２１０２−１のＩＤ“０１”と子局２１０３−１のＩＤ“１１”を含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、測距を行う。

位置検出装置４０２は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３から入力される測距結果の分析を行い、親局２１０２−１のＩＤ“０１”と子局２１０３−１のＩＤ“１１”を示す受信レベル変動が含まれているか否かをチェックする（ステップ２２０３）。そして、そのような受信レベル変動を伴うターゲットを抽出し、そのターゲットの相対距離値と相対速度値を、子局２１０３−１の情報として上位装置２１０１−１に出力する（ステップ２２０４）。一方、そのようなターゲットを抽出できなかったときは、上位装置２１０１−１に子局未検出の情報を出力する（ステップ２２０５）。

子局２１０３−１および２１０３−２の無線受信装置４０６は、受信したパケットの分析を行い、パケットに含まれた子局ＩＤと自局ＩＤを比較する。そして、両者が一致すれば、ＲＣＳ制御部３０３へ子局起動情報を出力する。一方、子局ＩＤと自局ＩＤが一致しない場合は、ＲＣＳ制御部３０３へ子局起動情報を出力しない。この場合、ＲＣＳ制御部３０３は、コーナリフレクタ３０１の背面を親局に向けて、極力、後方散乱が発生しない状態を維持する。

図２３は、ＲＣＳ制御部３０３の動作フローチャートである。ＲＣＳ制御部３０３は、無線受信装置４０６から子局起動情報が入力されたか否かをチェックする（ステップ２３０１）。

子局起動情報が入力されると、親局２１０２−１のＩＤ“０１”と子局２１０３−１のＩＤ“１１”に対応するＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚ〜ｆ４Ｈｚの情報を生成し、モータ部３０２に対して、Ｘ秒間のうちにｆ１Ｈｚ、ｆ２Ｈｚ、ｆ３Ｈｚ、ｆ４Ｈｚの順番で回転する指示を出す（ステップ２３０２）。これにより、コーナリフレクタ３０１は、周波数をｆ１Ｈｚからｆ４Ｈｚまで変化させながらＸ秒間回転し、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３からの電磁波４１２を反射して後方散乱波を発生する。

図２４は、子局が起動した場合のレーダ測距結果の一例を示している。子局からの電波の受信レベル２４０１は、ｆ１Ｈｚ〜ｆ４Ｈｚの周波数で閾値Ｔ３を上下し、それらの周波数は、閾値Ｔ３を横切る回数をカウントすることで求められる。

この例では、１つの受信レベル変動周波数が２ビットの情報を持っており、ｆ１Ｈｚ、ｆ２Ｈｚ、ｆ３Ｈｚ、およびｆ４Ｈｚは、それぞれ“００”、“０１”、“１０”、および“１１”を表している。このうち、ｆ１Ｈｚとｆ２Ｈｚの組み合わせに対応するビット列“０００１”が、親局２１０２−１のＩＤ“０１”を表し、ｆ３Ｈｚとｆ４Ｈｚの組み合わせに対応するビット列“１０１１”が、子局２１０３−１のＩＤ“１１”を表している。

なお、ＲＣＳ可変装置の代わりにドップラシフト周波数可変装置を用いる場合は、親局２１０２−１および２１０２−２と子局２１０３−１および２１０３−２の構成は、第３の実施形態と同様になる。

この場合、子局２１０３−１のドップラシフト周波数制御部１００４は、親局２１０２−１のＩＤ“０１”と子局２１０３−１のＩＤ“１１”に対応する４種類の回転周波数の情報を生成し、モータ部１００３に対して、Ｘ秒間のうちにそれらの周波数で順番に回転する指示を出す。これにより、コーナリフレクタ１００１−１〜１００１−４は、周波数をｆ１Ｈｚからｆ４Ｈｚまで変化させながらＸ秒間回転し、４種類のドップラシフト周波数を含む後方散乱波を発生する。

第７の実施形態によれば、複数の親局からのレーダ波の干渉が発生する環境において、子局の誤検出を防止することができる。
図２５は、第８の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、周囲構造物からのクラッタが発生する環境下で、例えば、親局２５０２は地上に設置され、子局２５０３は車両等の移動物に設置されている。親局２５０２および子局２５０３の構成は、第１の実施形態と同様である。

親局２５０２の位置検出装置４０２と、子局２５０３のＲＣＳ制御部３０３は、複数のＲＣＳ変動周波数ｆ１Ｈｚ〜ｆＮＨｚの組み合わせと、子局の状態（例えば、車両前進準備中、走行中等の状態）を示す子局状態情報との対応関係を記憶するメモリを備える。

位置検出装置４０２は、上位装置２５０１（例えば、システムの制御装置等）から子局位置検出指示を受け取り、無線送信装置４０４に対して、子局起動情報の送信指示を出し、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３に対して、測定開始指示を出す。ただし、第１の実施形態とは異なり、子局起動情報にはＲＣＳ変動周波数の情報は含まれない。

無線送信装置４０４は、位置検出装置４０２の指示に従って、子局起動情報を含んだ送信パケットを生成し、パケットの送信を行う。ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３は、測定開始指示に従って、予め設定された時間の間、測距を行う。

子局２５０３には事象制御装置２５０４が接続されており、事象制御装置２５０４は、子局２５０３の状態を示す子局状態情報を、子局２５０３のＲＣＳ制御部３０３に入力する。

ＲＣＳ制御部３０３は、無線受信装置４０６から子局起動情報が入力されたとき、事象制御装置２５０４から入力された子局状態情報と、予めメモリに記憶されている子局状態情報を照合する。そして、子局状態情報が一致するＲＣＳ変動周波数の組み合わせをメモリから取得し、予め設定された時間の間、その周波数の組み合わせでコーナリフレクタ３０１を回転させる。

位置検出装置４０２は、ミリ波ＦＭＣＷレーダ部４０３から入力される測距結果の分析を行い、ターゲットの受信レベル変動周波数の組み合わせと、予めメモリに記憶されているＲＣＳ変動周波数の組み合わせを照合する。

その結果、組み合わせが一致する子局状態情報をメモリから取得し、そのターゲットの相対距離値と相対速度値と子局状態情報を、上位装置２５０１に出力する。一方、受信レベル変動周波数の組み合わせと一致するものがメモリに記憶されていなければ、上位装置２５０１に子局未検出の情報を出力する。

図２６は、子局２５０３が起動した場合のレーダ測距結果の一例を示している。子局２５０３からの電波の受信レベル２６０１は、測距時間の前半では、ｆ１Ｈｚの周波数で閾値Ｔ４を上下し、後半では、ｆ２Ｈｚの周波数で閾値Ｔ４を上下する。それらの周波数は、閾値Ｔ４を横切る回数をカウントすることで求められる。これらの周波数ｆ１Ｈｚおよびｆ２Ｈｚの組み合わせに対応する子局状態情報がメモリから読み出され、そのターゲットの相対距離値および相対速度値とともに上位装置２５０１に出力される。

第８の実施形態によれば、親局は、子局の相対距離と相対速度に加えて、子局の状態に関する情報を取得することができる。
図２７は、第９の実施形態の位置検出システムを示している。このシステムでは、図２５の子局２５０３および事象制御装置２５０４に代わって、ＲＣＳ可変装置２７０１および事象制御装置２７０２が車両等に設置されている。ＲＣＳ可変装置２７０１の構成は、第１の実施形態と同様である。

事象制御装置２７０２は、車両の事故等の特定の事象が発生すると、発生した事象に対応するＲＣＳ変動周波数の組み合わせをＲＣＳ可変装置２７０１に入力する。これにより、ＲＣＳ可変装置２７０１は、予め設定された時間の間、その周波数の組み合わせでコーナリフレクタ３０１を回転させる。

第９の実施形態によれば、例えば、事故を起こした車両の近くに親局２５０２を設置した車両が接近した場合、親局２５０２は、事故車両の位置を把握することが可能になる。
以上説明した実施形態では、ミリ波ＦＭＣＷレーダを用いた場合について述べたが、測距を行うレーダとしては、受信レベルを測定可能なレーダであれば、光、赤外線、ミリ波、マイクロ波等、いずれの電磁波を使用してもよく、レーダ方式においても、ＦＭＣＷ方式、パルス方式、２周波方式等、いかなる方式を使用してもよい。

ところで、子局に設置するＲＣＳ可変装置としては、図２および図３に示したもの以外にも様々な構成が考えられる。これらの構成について、図２８から図３５までを参照しながら説明する。

図２８〜図３０は、コーナリフレクタの反射面を遮蔽する構成を示している。このうち、図２８は、平板回転式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ２８０１の開口面近傍に平板２８０２を設け、制御／駆動部２８０３により平板２８０２を回転させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、平板２８０２の向きによって、コーナリフレクタ２８０１の投影開口面積が変化する。回転させる平板２８０２には、電波吸収体を取り付け、不要な反射を防止する。平板２８０２の回転軸２８０４は、入射波の偏波面と平行になるように設定される。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、平板２８０２の面積を変更することで、ＲＣＳの変動量を調整することができる。
図２９は、プロペラ状平板回転式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ２９０１の開口面近傍にプロペラ状の平板２９０２を設け、制御／駆動部２９０３により平板２９０２を回転させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、平板２９０２の回転角度によって、コーナリフレクタ２９０１の投影開口面積が変化する。回転させる平板２９０２には、電波吸収体を取り付け、不要な反射を防止する。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、平板２９０２の形状および面積を変更することで、ＲＣＳの変動量を調整することができる。
図３０は、格子円盤回転式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ３００１の開口面近傍に格子円盤３００２を設け、制御／駆動部３００３により格子円盤３００２を回転させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、格子円盤３００２の回転角度によって、電波／偏波の透過量が変化する。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、格子円盤３００２の角度によりＲＣＳの変動量が変化する。
図３１および図３２は、コーナリフレクタの反射面の有効面積を変化させる構成を示している。このうち、図３１は、反射面半月円盤回転式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ３１０１の反射面に半月円盤３１０２を取り付け、制御／駆動部３１０３により半月円盤３１０２を回転させて、ＲＣＳを変動させる。半月円盤３１０２の斜線部分は空洞であり、残りの部分が反射物である。このとき、半月円盤３１０２の回転角度によって、コーナリフレクタ３１０１の反射面の投影面積が変化する。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、半月円盤３１０２の角度によりＲＣＳの変動量が変化する。
図３２は、反射面振動式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ３１０１の反射面に振動部３２０２を取り付け、制御／駆動部３２０３により振動部３２０２を振動させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、振動部３２０２の振動幅の変化によって、コーナリフレクタ３１０１の反射面内の位相合成が変化する。振動部３２０２の形状は、例えば、円盤状であり、その振幅は、例えば、入射波の波長程度である。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、振動部３２０２の振動幅によりＲＣＳの変動量が変化する。
図３３は、反射面の角度を変化させる、反射面角度変化式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、コーナリフレクタ３３０１を構成する１つの反射面３３０２を、原点３３０３を固定したままで角度が変化するように取り付ける。そして、制御／駆動部３２０３により反射面３３０２の角度を変化させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、反射面３３０２の角度変化によって、電波の入射角と反射角が変化する。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、反射面３３０２の角度によりＲＣＳの変動量が変化する。
図３４は、複数（２個以上）のコーナリフレクタを備える、アレイリフレクタ式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、複数のコーナリフレクタ３４０１および３４０２を縦または横に並べて設置する。そして、制御／駆動部３２０３により１つのコーナリフレクタ３４０１を基準として、もう片方のコーナリフレクタ３４０２を上下または左右に微小移動させて、ＲＣＳを変動させる。このとき、リフレクタ間の距離の変化によって、アレイアンテナと同様にパターン幅が変化する。微小移動の移動幅は、例えば、入射波の数波長程度である。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、複数のコーナリフレクタのＲＣＳを合成したパターンに従って、ＲＣＳが変化する。
図３５は、リフレクタ傾斜式ＲＣＳ可変装置の構成例を示している。このＲＣＳ可変装置では、２面タイプリフレクタ３５０１の辺の中点３５１１を通る直線３５１２を回転軸として、制御／駆動部３５０２により、リフレクタ３５０１を反復回転させて、ＲＣＳを変動させる。リフレクタ３５０１は縦置きでも横置きでもよく、底辺の角３５１３を通る直線３５１４を軸としてリフレクタ３５０１を反復振動させてもよい。リフレクタ３５０１の回転角および振動角は、例えば、数度に設定される。

この構成によれば、ＲＣＳを比較的高速で変化させることができ、狭ビーム方向におけるＲＣＳパターンに従って、ＲＣＳが変化する。
図２８〜図３５のＲＣＳ可変装置は、親局から指示されたＲＣＳ変動周波数でリフレクタを回転、振動、または移動させることができる。これらのＲＣＳ可変装置によれば、ＲＣＳの変化はあるものの、反射物からの反射波がゼロになることがないので、レーダ装置側では反射波の捕捉がしやすくなるという利点がある。

図３６は、上述した各種のＲＣＳ可変装置を利用した監視システムの一例を示している。このシステムは、レーダ装置等のセンサ機器３６０１と、数個のＲＣＳ可変装置３６０３−１〜３６０３−３から構成される。ＲＣＳ可変装置３６０３−１〜３６０３−３は、センサ機器３６０１のアンテナのビーム幅により決められる監視範囲３６０２内に設置され、センサ機器３６０１により監視される。このとき、監視範囲３６０２において、ＲＣＳ可変装置３６０３−１〜３６０３−３と同等の距離に、車両や人等の他の反射物３６０４−１〜３６０４−３が存在する場合を想定する。

このような場合、センサ機器３６０１においては、ＲＣＳ可変装置３６０３−１〜３６０３−３からの反射波と、反射物３６０４−１〜３６０４−３からの反射波とが合成されるが、各ＲＣＳ可変装置からの反射波にはＲＣＳ変動の特徴があるため、他の反射物とは明確に区別することができる。

このようなシステムによれば、監視範囲内の正規の監視対象物のみを精度よく見つけることが可能となり、監視範囲内の車両や人等の存在も認識可能となる。この監視システムの応用機器としては、例えば、踏切内の検出センサ、ホーム転落者検出センサ、トラフィックカウンタ、各種セキュリティ用センサが挙げられる。

上述した各種のＲＣＳ可変装置は、コーナリフレクタのような反射物を使用するすべてのレーダ機器および通信機器に、応用価値または付加価値を与える。なお、ミリ波帯において通信機能が不可とされている７６ＧＨｚ帯において、ＲＣＳ可変装置のＲＣＳ変動に特徴を付加することが可能である。

次に、子局に設置するドップラシフト周波数可変装置の他の構成例について説明する。ドップラシフト周波数可変装置としては、図９および図１０に示した回転式以外にも他の構成が考えられる。

例えば、レーダ装置等に対して距離方向に、コーナリフレクタを直線的に移動または振動させることで、反射波にドップラシフト周波数成分（周波数変動）を与えることができる。このとき、コーナリフレクタの移動または振動の周期を変えることで、各ドップラシフト周波数可変装置のドップラシフト周波数を変えることができ、それぞれのドップラシフト周波数可変装置を識別することが可能になる。

図３７は、第１の直線移動式ドップラシフト周波数可変装置の構成例を示している。このドップラシフト周波数可変装置では、コーナリフレクタ３７０１の反射面を、距離方向で前後に移動または振動させる。

図３８は、第２の直線移動式ドップラシフト周波数可変装置の構成例を示している。このドップラシフト周波数可変装置では、スライダ機能を有するロールタイプ駆動装置３８０３上にコーナリフレクタ３８０２−１および３８０２−２を取り付ける。そして、ロールタイプ駆動装置３８０３を動作させて、レーダ装置等のセンサ機器３８０１に対する距離方向で、コーナリフレクタ３８０２−１および３８０２−２を前後に移動または振動させる。

図３７および図３８のような構成によれば、一定時間、反射波に対してドップラシフト周波数を付加することができ、反射波のレベル変動を回転式よりも抑えることができる。また、図３７のドップラシフト周波数可変装置では、回転式よりも装置を小さくすることが可能である。一方、図３８のドップラシフト周波数可変装置では、回転式よりも装置は大きくなるが、反射物の移動範囲が大きくなるので、ドップラシフト周波数の変化を大きくすることができ、反射波を識別しやすくなる。

図３９は、回転式または直線移動式のドップラシフト周波数可変装置を利用した監視システムの一例を示している。このシステムは、レーダ装置等のセンサ機器３９０１と、ドップラシフト周波数可変装置３９０３から構成される。ドップラシフト周波数可変装置３９０３は、センサ機器３９０１のアンテナのビーム幅により決められる監視範囲３９０２内に設置され、センサ機器３９０１により監視される。このとき、監視範囲３９０２において、ドップラシフト周波数可変装置３９０３と同等の距離に、車両や人等の他の反射物３９０４が存在する場合を想定する。

このような場合、センサ機器３９０１においては、ドップラシフト周波数可変装置３９０３からの反射波と、反射物３９０４からの反射波とが合成されるが、ドップラシフト周波数可変装置３９０３からの反射波にはドップラシフト周波数が加算されているため、他の反射物３９０４とは明確に区別することができる。また、不要な反射波が多い状況においても、ドップラシフト周波数可変装置３９０３からの反射波を確実に抽出することができる。

図４０は、回転式または直線移動式のドップラシフト周波数可変装置を利用した道路標識システムの一例を示している。このシステムでは、道路周辺にドップラシフト周波数可変装置４００３を設置し、レーダ装置等のセンサ機器４００２を搭載（または携帯）する移動物４００１（車両や人等）に対して、進行方向の状況等を事前に情報として通知する。ドップラシフト周波数可変装置４００３は、例えば、道路上でセンサ機器４００２が監視する方向に設置される。

例えば、特定の範囲４００４で工事が行われているため車線規制が敷かれている場合、ドップラシフト周波数可変装置４００３は、車線規制に対応するドップラシフト周波数成分をコーナリフレクタの反射波に付加する。回転式の場合は、車線規制に対応する回転方向および回転速度でコーナリフレクタが回転し、直線移動式の場合は、車線規制に対応する方向および速度でコーナリフレクタが移動または振動することで、反射波のドップラシフト周波数成分による標識データが発生する。

このような道路標識によれば、電波を利用しているため、天候不順や煙等により視界不良な状況においてもその影響をあまり受けることなく、ドップラシフト周波数可変装置４００３からの標識データを受信することができる。

上述した各種のドップラシフト周波数可変装置は、コーナリフレクタのような反射物を使用するすべてのレーダ機器および通信機器に、応用価値または付加価値を与える。例えば、反射される電波の送信周波数（キャリア周波数）にドップラシフト周波数による加算または減算を施した周波数変調が可能となる。

これにより、ドップラシフト周波数可変装置に特徴を付加して識別することができる。応用機器としては、例えば、リフレクタ利用の周波数変調器、リフレクタによる電波利用の標識、レーダ装置等の試験または評価用の模擬ターゲットが挙げられる。

以上説明したＲＣＳ可変装置やドップラシフト周波数可変装置のような反射装置を利用した位置検出システムは、車両や人だけでなく、他の移動物の位置検出にも適用可能である。

例えば、船舶の接岸時の距離測定に適用する場合は、船舶の先端に反射装置を設置し、岸壁にレーダ装置を設置する構成が考えられる。船舶であれば、反射装置の構成が多少大きくても搭載可能である。

また、崖崩れの監視に適用する場合は、崖面に反射装置を点在させて設置し、レーダ装置にてそれらの反射装置の移動や消失を観測する構成が考えられる。
例えば、複数の反射装置を崖面に碁盤の目状に設置しておき、最初に１列目の反射装置のみ、次に２列目の反射装置のみというように、レーダ装置から特定の反射装置を順番に指定して動作させ、各反射装置の移動や消失を観測する。これにより、広い崖面の局所的な変化を容易に観測できるようになる。

（付記１）電磁波を放射して反射物からの反射波を受信し、該反射物の位置を検出するレーダ装置であって、
前記電磁波を反射する反射装置に対して、反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を送信する送信手段と、
前記反射装置に電磁波を放射し、該反射装置から前記変動周波数で変化する反射波を受信して、該反射波から相対距離の情報を取得するレーダ手段と、
複数の受信波の受信レベルを分析して、前記変動周波数で変化する反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を前記反射装置の位置情報として出力する位置検出手段と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
（付記２）前記反射装置から前記起動情報を受信したことを示す応答を受信する受信手段をさらに備え、前記位置検出手段は、該応答を受信したとき、前記レーダ手段に対して電磁波放射開始を指示することを特徴とする付記１記載のレーダ装置。
（付記３）前記受信手段は、前記反射装置を含む複数の反射装置から絶対位置情報を受信し、前記位置検出手段は、該複数の反射装置の絶対位置情報と、前記レーダ手段により取得された該複数の反射装置の相対距離の情報から、前記レーダ装置の位置を計算することを特徴とする付記２記載のレーダ装置。
（付記４）前記送信手段は、前記レーダ装置の識別情報と前記反射装置の識別情報を前記変動周波数を示す情報として含む前記起動情報を該反射装置に送信し、前記位置検出手段は、該レーダ装置の識別情報に対応する変動周波数と該反射装置の識別情報に対応する変動周波数による変化を伴う反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を該反射装置の位置情報として出力することを特徴とする付記１記載のレーダ装置。
（付記５）電磁波を放射して反射物からの反射波を受信し、該反射物の位置を検出するレーダ装置であって、
前記電磁波を反射する反射装置に対して、ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を送信する送信手段と、
前記反射装置に電磁波を放射し、該反射装置から前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を受信して、該反射波から相対距離の情報を取得するレーダ手段と、
複数の受信波の信号を分析して、前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を前記反射装置の位置情報として出力する位置検出手段と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
（付記６）前記送信手段は、前記レーダ装置の識別情報と前記反射装置の識別情報を前記ドップラシフト周波数を示す情報として含む前記起動情報を該反射装置に送信し、前記位置検出手段は、該レーダ装置の識別情報に対応するドップラシフト周波数と該反射装置の識別情報に対応するドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を該反射装置の位置情報として出力することを特徴とする付記５記載のレーダ装置。
（付記７）入射する電磁波を入射方向に反射する反射手段と、
反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を受信する受信手段と、
前記反射手段の反射断面積を前記変動周波数で変化させる制御手段と
を備えることを特徴とする反射装置。
（付記８）前記受信手段は、前記変動周波数を示す情報と識別情報を含む前記起動情報を受信し、前記制御手段は、該起動情報に含まれる識別情報が前記反射装置の識別情報と一致するとき、前記反射手段の反射断面積を前記変動周波数で変化させることを特徴とする付記７記載の反射装置。
（付記９）入射する電磁波を入射方向に反射する反射手段と、
ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を受信する受信手段と、
前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を発生するように、前記反射手段の動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする反射装置。
（付記１０）前記受信手段は、前記ドップラシフト周波数を示す情報と識別情報を含む前記起動情報を受信し、前記制御手段は、該起動情報に含まれる識別情報が前記反射装置の識別情報と一致するとき、前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を発生するように、前記反射手段の動作を制御することを特徴とする付記９記載の反射装置。

本発明のレーダ装置および反射装置の原理図である。 ＲＣＳ可変装置の外観図である。 ＲＣＳ可変装置の構成図である。 第１の実施形態の構成図である。 第１の実施形態における位置検出装置の動作フローチャートである。 第１の実施形態におけるＲＣＳ制御部の動作フローチャートである。 第１の実施形態における測距結果を示す図である。 第２の実施形態の構成図である。 ドップラシフト周波数可変装置の外観図である。 ドップラシフト周波数可変装置の構成図である。 第３の実施形態の構成図である。 第３の実施形態における位置検出装置の動作フローチャートである。 第３の実施形態におけるドップラシフト周波数制御部の動作フローチャートである。 コーナリフレクタの回転動作を示す図である。 第３の実施形態における測距結果を示す図である。 第４の実施形態の構成図である。 第５の実施形態の構成図である。 第６の実施形態の構成図である。 移動局と固定局の位置関係を示す図である。 第６の実施形態における測距結果を示す図である。 第７の実施形態の構成図である。 第７の実施形態における位置検出装置の動作フローチャートである。 第７の実施形態におけるＲＣＳ制御部の動作フローチャートである。 第７の実施形態における測距結果を示す図である。 第８の実施形態の構成図である。 第８の実施形態における測距結果を示す図である。 第９の実施形態の構成図である。 平板回転式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 プロペラ状平板回転式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 格子円盤回転式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 反射面半月円盤回転式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 反射面振動式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 反射面角度変化式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 アレイリフレクタ式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 リフレクタ傾斜式ＲＣＳ可変装置の構成図である。 第１の監視システムを示す図である。 第１の直線移動式ドップラシフト周波数可変装置の構成図である。 第２の直線移動式ドップラシフト周波数可変装置の構成図である。 第２の監視システムを示す図である。 道路標識システムを示す図である。 代表的な三角コーナリフレクタを示す図である。

符号の説明

１０１ 送信手段
１０２ レーダ手段
１０３ 位置検出手段
１０４ 反射手段
１０５ 受信手段
１０６ 制御手段
２０１、９０１ 筺体部
２０２、９０２ レドーム
３０１、１００１−１、１００１−２、１００１−３、１００１−４、２８０１、２９０１、３００１、３１０１、３２０１、３３０１、３４０１、３４０２、３７０１、３８０２−１、３８０２−２ コーナリフレクタ
３０２、１００３ モータ部
３０３ ＲＣＳ制御部
４０１、１１０１、２１０１−１、２１０１−２、２５０１ 上位装置
４０２、１１０２、１７０１ 位置検出装置
４０３、１１０３、１７０２ ミリ波ＦＭＣＷレーダ部
４０４、１１０４ 無線送信装置
４０５、１７０４、２７０１ ＲＣＳ可変装置
４０６、１１０６ 無線受信装置
４０７、８０３、１１０７、１６０３、１７０６、１８０３ 周囲構造物
４１１、８１１、１１１１、１６１１、１７１１、１８１１ クラッタ
４１２、１１１２、１７１２ 電磁波
７０１、７０２、１５０１、１５０２、２００１、２００２、２４０１、２６０１ 受信レベル
７１１、７１２、１５１１、１５１２ 相対距離値
７２１、７２２、１５２１、１５２２ 相対速度値
８０１、１６０１、１８０１、２１０２−１、２１０２−２、２５０２ 親局
８０２−１、８０２−２、８０２−Ｎ、１６０２−１、１６０２−２、１６０２−Ｎ、１８０２−１、１８０２−２、１８０２−Ｎ、２１０３−１、２１０３−２、２５０３ 子局
１００２ コーナリフレクタ回転部
１００４ ドップラシフト周波数制御部
１１０５、４００３ ドップラシフト周波数可変装置
１７０３、１７０５ 無線通信装置
２５０４、２７０２ 事象制御装置
２８０２ 平板
２８０３、２９０３、３００３、３１０３、３２０３、３３０４、３４０３、３５０２ 制御／駆動部
２８０４ 回転軸
２９０２ プロペラ状平板
３００２ 格子円盤
３１０２ 半月円盤
３２０２ 振動部
３３０２ 反射面
３３０３ 原点
３５０１ ２面タイプリフレクタ
３５１１ 中点
３５１２、３５１４ 直線
３５１３ 角
３６０１、３８０１、３９０１、４００２ センサ機器
３６０２、３９０２ 監視範囲
３６０３−１、３６０３−２、３６０３−３、３９０３ ＲＣＳ可変装置
３６０４−１、３６０４−２、３６０４−３、３９０４ 反射物
３８０３ ロールタイプ駆動装置
４００１ 移動物
４００４ 範囲

Claims (4)

1. 電磁波を放射して反射物からの反射波を受信し、該反射物の位置を検出するレーダ装置であって、
   前記電磁波を反射する反射装置に対して、反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を送信する送信手段と、
   前記反射装置に電磁波を放射し、該反射装置から前記変動周波数で変化する反射波を受信して、該反射波から相対距離の情報を取得するレーダ手段と、
   複数の受信波の受信レベルを分析して、前記変動周波数で変化する反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を前記反射装置の位置情報として出力する位置検出手段と
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 電磁波を放射して反射物からの反射波を受信し、該反射物の位置を検出するレーダ装置であって、
   前記電磁波を反射する反射装置に対して、ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を送信する送信手段と、
   前記反射装置に電磁波を放射し、該反射装置から前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を受信して、該反射波から相対距離の情報を取得するレーダ手段と、
   複数の受信波の信号を分析して、前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を抽出し、該反射波から得られた相対距離の情報を前記反射装置の位置情報として出力する位置検出手段と
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
3. 入射する電磁波を入射方向に反射する反射手段と、
   反射断面積の変動周波数を示す情報を含む起動情報を受信する受信手段と、
   前記反射手段の反射断面積を前記変動周波数で変化させる制御手段と
   を備えることを特徴とする反射装置。
4. 入射する電磁波を入射方向に反射する反射手段と、
   ドップラシフト周波数を示す情報を含む起動情報を受信する受信手段と、
   前記ドップラシフト周波数のドップラシフトを伴う反射波を発生するように、前記反射手段の動作を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする反射装置。