JP2015087120A - Radio wave sensor and detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電波センサおよび検知方法に関し、特に、電波を用いて検知対象の種類を判別する電波センサおよび検知方法に関する。 The present invention relates to a radio wave sensor and a detection method, and more particularly to a radio wave sensor and a detection method for discriminating the type of detection target using radio waves.
特開2012−247215号公報(特許文献1)には、車両に搭載され、当該車両の周囲に存在する物体の種別を識別する物体識別装置が開示されている。物体識別装置は、自車両の周囲に音波または電磁波を照射して当該音波または当該電磁波の反射波を検出することによって得られた、反射強度および自車両周囲の物体までの距離の情報を含む物体情報と、画像処理によって得られた物体の高さの情報とを取得する。物体識別装置は、物体の高さおよび物体までの距離に応じて反射強度を補正する。そして、物体識別装置は、補正後の反射強度に応じて物体の種別を識別する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-247215 (Patent Document 1) discloses an object identification device that is mounted on a vehicle and identifies the type of an object that exists around the vehicle. The object identification device is an object including information on a reflection intensity and a distance to an object around the vehicle obtained by irradiating the vehicle with a sound wave or an electromagnetic wave and detecting the sound wave or a reflected wave of the electromagnetic wave. Information and information on the height of the object obtained by image processing are acquired. The object identification device corrects the reflection intensity according to the height of the object and the distance to the object. Then, the object identification device identifies the type of the object according to the corrected reflection intensity.
しかしながら、特許文献1に記載の物体識別装置では、音波または電磁波の照射処理および検出処理と画像処理とを用いて物体の種別を識別するため、装置の構成が複雑になり、かつコストがかかるという問題がある。 However, in the object identification device described in Patent Document 1, the type of the object is identified using the irradiation processing and detection processing of sound waves or electromagnetic waves and image processing, so that the configuration of the device is complicated and expensive. There's a problem.
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易かつ低コストな構成で、検知対象の種類を精度よく判別することが可能な電波センサおよび検知方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a radio wave sensor and a detection method capable of accurately determining the type of detection target with a simple and low-cost configuration. That is.
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電波センサは、アンテナ部と、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記アンテナ部を介して上記対象エリアからの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信される電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、上記アンテナ部は、上記送信部によって送信された電波が上記検知対象において反射した反射波の受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。 (1) In order to solve the above-described problem, a radio wave sensor according to an aspect of the present invention includes an antenna unit, a transmission unit that transmits a radio wave to a target area via the antenna unit, and the antenna unit via the antenna unit. A receiving unit that receives a radio wave from the target area; and a determination unit that performs a determination process for determining the type of a detection target in the target area based on the radio wave received by the receiving unit; The antenna includes an antenna designed so that the reception power of the reflected wave reflected by the detection target by the radio wave transmitted by the transmission unit is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area.
(5)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる検知方法は、アンテナ部を備える電波センサにおける検知方法であって、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、上記アンテナ部を介して上記対象エリアからの電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、上記アンテナ部は、上記アンテナ部を介して送信した電波が上記検知対象において反射した反射波の上記電波センサにおける受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。 (5) In order to solve the above-described problem, a detection method according to an aspect of the present invention is a detection method in a radio wave sensor including an antenna unit, and transmits a radio wave to a target area via the antenna unit; Receiving a radio wave from the target area via the antenna unit, and performing a determination process for determining a type of a detection target in the target area based on the received radio wave, An antenna designed so that the reception power at the radio wave sensor of the reflected wave reflected from the detection target by the radio wave transmitted through the antenna unit is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area. including.
本発明は、このような特徴的な処理部を備える電波センサとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。また、電波センサの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、電波センサを備えるシステムとして実現したりすることができる。 The present invention can be realized not only as a radio wave sensor having such a characteristic processing unit, but also as a program for causing a computer to execute such characteristic processing steps. Further, it can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the radio wave sensor, or as a system including the radio wave sensor.
本発明によれば、簡易かつ低コストな構成で、検知対象の種類を精度よく判別することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately determine the type of detection target with a simple and low-cost configuration.
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。 First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1)本発明の実施の形態に係る電波センサは、アンテナ部と、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、上記アンテナ部を介して上記対象エリアからの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信される電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、上記アンテナ部は、上記送信部によって送信された電波が上記検知対象において反射した反射波の受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。 (1) A radio wave sensor according to an embodiment of the present invention includes an antenna unit, a transmission unit that transmits radio waves to the target area via the antenna unit, and receives radio waves from the target area via the antenna unit. And a determination unit that performs a determination process for determining the type of detection target in the target area based on the radio wave received by the reception unit, and the antenna unit is transmitted by the transmission unit The antenna includes an antenna designed so that the reception power of the reflected wave reflected by the detection target is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area.
このような構成により、同じ種類の検知対象からの電波の受信電力を、検知対象の対象エリアにおける位置にかかわらず略一定にすることができる。 With such a configuration, the reception power of radio waves from the same type of detection target can be made substantially constant regardless of the position in the detection target area.
これにより、検知対象の位置にかかわらず、検知対象の種類に応じた大きさとなる受信電力に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。また、画像処理を行うことなく検知対象の種類を判別することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。 Thereby, regardless of the position of the detection target, the type of the detection target can be accurately determined based on the received power having a magnitude corresponding to the type of the detection target. In addition, since the type of the detection target can be determined without performing image processing, the radio wave sensor can be configured at a low cost and with a simple configuration.
(2)好ましくは、上記判別部は、上記受信部によって受信される電波の電力に基づいて上記判別処理を行う。 (2) Preferably, the said discrimination | determination part performs the said discrimination | determination process based on the electric power of the electromagnetic wave received by the said receiving part.
このように、検知対象の種類に応じて変化する受信電力を用いる構成により、たとえば1つのしきい値と受信電力との大小関係を判定する単純なアルゴリズムを用いて判別処理を行うことができるので、処理を簡素化することができる。 In this way, with the configuration using the received power that changes according to the type of detection target, for example, the discrimination process can be performed using a simple algorithm that determines the magnitude relationship between one threshold value and the received power. , Processing can be simplified.
(3)好ましくは、上記判別部は、上記判別処理として、上記対象エリアにおける人間および車両を判別する。 (3) Preferably, the said discrimination | determination part discriminate | determines the person and vehicle in the said target area as said discrimination | determination process.
このような構成により、大きい反射断面積を有する車両と小さい反射断面積を有する人間とを、反射断面積の大きさに応じて変化する受信電力に基づいて精度よく判別することができる。 With such a configuration, it is possible to accurately discriminate between a vehicle having a large reflection cross-sectional area and a human having a small reflection cross-sectional area based on received power that changes in accordance with the size of the reflection cross-sectional area.
(4)好ましくは、上記アンテナの指向性の方向における上記対象エリアの長さは、上記指向性の方向と直交する方向における上記対象エリアの長さより大きい。 (4) Preferably, the length of the target area in the directivity direction of the antenna is larger than the length of the target area in a direction orthogonal to the directivity direction.
このように、アンテナの特性に応じたエリアを対象エリアとする構成により、当該対象エリアの面積を最大化することができる。 As described above, the area of the target area can be maximized by the configuration in which the area corresponding to the characteristics of the antenna is the target area.
(5)本発明の実施の形態に係る検知方法は、アンテナ部を備える電波センサにおける検知方法であって、上記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、上記アンテナ部を介して上記対象エリアからの電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、上記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、上記アンテナ部は、上記アンテナ部を介して送信した電波が上記検知対象において反射した反射波の上記電波センサにおける受信電力が、上記検知対象の上記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む。 (5) A detection method according to an embodiment of the present invention is a detection method in a radio wave sensor including an antenna unit, and includes a step of transmitting radio waves to a target area via the antenna unit, and via the antenna unit. A step of receiving radio waves from the target area; and a step of performing discrimination processing for discriminating the type of detection target in the target area based on the received radio waves, wherein the antenna unit is connected via the antenna unit. It includes an antenna designed so that the received power of the reflected wave reflected from the detection target by the transmitted radio wave is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area.
このような構成により、同じ種類の検知対象からの電波の受信電力を、検知対象の対象エリアにおける位置にかかわらず略一定にすることができる。 With such a configuration, the reception power of radio waves from the same type of detection target can be made substantially constant regardless of the position in the detection target area.
これにより、検知対象の位置にかかわらず、検知対象の種類に応じた受信電力に基づいて、検知対象の種類を精度よく判別することができる。また、画像処理を行うことなく検知対象の種類を判別することができるので、電波センサを低コストかつ簡易な構成にすることができる。 Thereby, regardless of the position of the detection target, the type of the detection target can be accurately determined based on the received power corresponding to the type of the detection target. In addition, since the type of the detection target can be determined without performing image processing, the radio wave sensor can be configured at a low cost and with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. Moreover, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係る信号制御システムの構成を示す図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a signal control system according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、信号制御システム201は、電波センサ101と、信号制御装置151と、歩行者用信号灯器161とを備える。信号制御システム201における信号制御装置151および歩行者用信号灯器161は、交通信号機を構成し、たとえば交差点CS1の近傍に設置される。
With reference to FIG. 1, the
電波センサ101は、対象エリアA1において移動する検知対象Tgtを検知する動体検知センサとして機能する。電波センサ101は、たとえば交差点CS1へ延びる道路Rd1付近に設置されている。具体的には、電波センサ101は、たとえば道路Rd1付近に設置された支柱P1の、地面から高さHの位置に固定されている。
The
歩行者用信号灯器161および信号制御装置151は、たとえば支柱P1に固定されている。電波センサ101および信号制御装置151は、たとえば図示しない信号線で接続されている。信号制御装置151および歩行者用信号灯器161は、たとえば図示しない信号線で接続されている。なお、電波センサ101は、道路Rd1上に設置されてもよいし、自動車に搭載されてもよい。
The
電波センサ101は、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類を判別する。より詳細には、電波センサ101は、たとえば信号制御装置151の制御に従って、横断歩道PC1を含む対象エリアA1へ電波を送信する。検知対象Tgtは、具体的には、自動車Tgt1および歩行者Tgt2等である。検知対象Tgtは、たとえば対象エリアA1内において移動しており、電波センサ101から送信される電波を反射する。
The
電波センサ101は、たとえば検知対象Tgtにより反射された電波に基づいて検知対象Tgtの種類を判別する。より詳細には、電波センサ101は、たとえば検知対象Tgtの種類として車両および人間を判別する。電波センサ101は、判別結果を信号制御装置151へ送信する。
The
歩行者用信号灯器161は、信号制御装置151の制御に従って、「すすめ」または「とまれ」を点灯し、たとえば横断歩道PC1を横断する歩行者Tgt2に対して表示する。
Under the control of the
信号制御装置151は、電波センサ101から判別結果を受信すると、受信した判別結果に基づいて歩行者用信号灯器161を制御する。
When the
たとえば、信号制御装置151は、歩行者用信号灯器161において「すすめ」を点灯する残り時間が少ない場合、検知対象Tgtの種類に応じた処理を行う。具体的には、信号制御装置151は、たとえば、電波センサ101から受信した判別結果が検知対象Tgtの種類が人間であることを示すとき、残り時間の延長を行う。なお、信号制御装置151は、たとえば、「すすめ」を点灯する残り時間が少ない旨を歩行者Tgt2に音声で通知してもよい。また、信号制御装置151は、たとえば、判別結果が検知対象Tgtの種類が車両であることを示すとき、残り時間の延長を行わない。
For example, the
また、信号制御装置151は、たとえば、歩行者用信号灯器161において「とまれ」を点灯している場合において、判別結果が検知対象Tgtの種類が人間であることを示すとき、危険である旨を歩行者Tgt2に音声で警告する。
In addition, the
なお、信号制御装置151は、電波センサ101から受信する判別結果に基づいて自動車Tgt1に対してサービスを提供してもよい。具体的には、信号制御装置151は、判別結果が検知対象Tgtの種類が人間であることを示すとき、たとえば、横断歩道PC1における歩行者Tgt2に注意すべき旨の警告を自動車Tgt1に与える。
Note that the
[課題]
対象エリアA1内に位置する検知対象Tgtの種類を判別するために、たとえば、照射した電波の反射波の強度を用いて対象エリアA1内に位置する検知対象Tgtの種類を判別するための強度センサを用いることが考えられる。たとえば、強度センサが支柱P1に固定されている状態において、図1に示す電波センサ101の場合と同様に自動車Tgt1が歩行者Tgt2より強度センサから離れた場所に位置する場合、強度センサにおける反射波の強度は、以下のようになる。
[Task]
In order to determine the type of the detection target Tgt located in the target area A1, for example, an intensity sensor for determining the type of the detection target Tgt located in the target area A1 using the intensity of the reflected wave of the irradiated radio wave Can be considered. For example, in the state where the intensity sensor is fixed to the column P1, when the automobile Tgt1 is located at a location farther from the intensity sensor than the pedestrian Tgt2 as in the case of the
すなわち、反射断面積の大きい自動車Tgt1からの反射波の強度および反射断面積の小さい歩行者Tgt1からの反射波の強度の差が小さくなる。ここで、反射断面積は、検知対象Tgtが強度センサから照射された電波を反射する表面部分の反射率および面積等により定まる値であり、たとえば、自動車Tgt1の反射断面積は、歩行者Tgt2の反射断面積と比べて10dB程度大きい。この場合、強度センサでは、検知対象Tgtからの反射波の強度に基づいて検知対象Tgtの種類を判別することが困難となる。 That is, the difference between the intensity of the reflected wave from the automobile Tgt1 having a large reflection sectional area and the intensity of the reflected wave from the pedestrian Tgt1 having a small reflection sectional area is reduced. Here, the reflection cross-sectional area is a value determined by the reflectance and area of the surface portion where the detection target Tgt reflects the radio wave irradiated from the intensity sensor. For example, the reflection cross-section of the automobile Tgt1 is the pedestrian Tgt2 It is about 10 dB larger than the reflection cross section. In this case, it is difficult for the intensity sensor to determine the type of the detection target Tgt based on the intensity of the reflected wave from the detection target Tgt.
また、たとえば、上記強度センサに検知対象Tgtの位置情報を検出する機能を付与することが考えられる。検知対象Tgtの位置情報は、たとえば距離および方位に基づいて算出される。この際、強度センサでは、以下の問題が生ずる。 Further, for example, it is conceivable to provide a function for detecting position information of the detection target Tgt to the intensity sensor. The position information of the detection target Tgt is calculated based on, for example, the distance and direction. At this time, the following problems occur in the intensity sensor.
すなわち、位置情報に応じた反射波の強度に基づく判別処理を行う必要があるため、信号処理が複雑になる。検知対象Tgtの方位を測定するための複数の受信系が必要となり、コストがかかる。また、一般に、方位については測定誤差が大きいので、当該測定誤差に起因する位置情報の検出誤差により判別を誤ってしまう可能性が高い。 That is, since it is necessary to perform discrimination processing based on the intensity of the reflected wave according to the position information, signal processing becomes complicated. A plurality of receiving systems for measuring the azimuth of the detection target Tgt are required, which is expensive. In general, since the measurement error is large for the azimuth, there is a high possibility that the determination is erroneous due to the detection error of the position information resulting from the measurement error.
また、たとえば、ビーム幅を0.1°程度に狭めた電波を0.1°ごとに照射し、照射した電波の反射波に基づいて、検知対象Tgtの位置、大きさおよび形状をスキャンするレーダを用いることが考えられる。しかしながら、このようなレーダは高価であるため、多数の交差点に設置することは困難である。 Further, for example, a radar that irradiates a radio wave with a beam width narrowed to about 0.1 ° every 0.1 °, and scans the position, size, and shape of the detection target Tgt based on the reflected wave of the irradiated radio wave. Can be considered. However, since such radar is expensive, it is difficult to install it at many intersections.
また、たとえば、検出対象速度を測定することが可能なドップラーセンサを用いることが考えられる。検出対象速度は、対象物がドップラーセンサに対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った当該対象物の移動速度である。ドップラーセンサは、自動車Tgt1の検出対象速度と歩行者Tgt2の検出対象速度とが大きく異なる場合、検知対象Tgtの種類を判別することが可能である。 Further, for example, it is conceivable to use a Doppler sensor capable of measuring the detection target speed. The detection target speed is a moving speed of the target object along a direction in which the target object approaches or moves away from the Doppler sensor. The Doppler sensor can determine the type of the detection target Tgt when the detection target speed of the automobile Tgt1 and the detection target speed of the pedestrian Tgt2 are greatly different.
一方、たとえばドップラーセンサが支柱P1に固定されている状態において、図1に示す電波センサ101の場合と同様に自動車Tgt1が交差点CS1を速度vcで右折しながら横断歩道PC1を横切る場合、自動車Tgt1のドップラーセンサに対する検出対象速度vcdは、ドップラーセンサおよび自動車Tgt1を結ぶ軸方向への速度vcの成分となる。また、速度vmで横断歩道PC1を横断する歩行者Tgt2のドップラーセンサに対する検出対象速度vmdは、速度vmとほぼ同じである。したがって、図1に示すような場合には、検出対象速度vmdおよび検出対象速度vcdの差が小さくなるため、ドップラーセンサでは、検知対象Tgtの検出対象速度に基づいて検知対象Tgtの種類を判別することが困難となる。
On the other hand, for example, when the car Tgt1 crosses the pedestrian crossing PC1 while turning right at the intersection CS1 at the speed vc in the state in which the Doppler sensor is fixed to the column P1, as in the case of the
そこで、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、以下のような構成および動作により、このような課題を解決する。 Therefore, the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention solves such a problem by the following configuration and operation.
[電波センサの構成]
図2は、本発明の実施の形態に係る信号制御システムにおける電波センサの構成を示す図である。
[Configuration of radio wave sensor]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the radio wave sensor in the signal control system according to the embodiment of the present invention.
図2を参照して、電波センサ101は、送信部1と、受信部2と、アンテナ部3と、A/Dコンバータ(ADC)23と、受信電力取得部24と、判別部25とを備える。送信部1は、ミリ波生成部11と、パワーアンプ15と、方向性結合器16とを含む。ミリ波生成部11は、電圧発生部12と、電圧制御発振器13とを含む。受信部2は、ローノイズアンプ18と、ミキサ20と、IF(Intermediate Frequency)アンプ21と、ローパスフィルタ22とを含む。アンテナ部3は、送信アンテナ14と、受信アンテナ17とを含む。
Referring to FIG. 2,
より詳細には、アンテナ部3は、送信部1によって送信された電波が検知対象Tgtにおいて反射した反射波の、自己の電波センサ101における受信電力が、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず略一定になるように設計された、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む。ここで、「略一定」とは、上記反射波の自己の電波センサ101における受信電力が、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず一定とみなせればよいことを意味する。
More specifically, in the
好ましくは、アンテナ部3は、上記反射波の自己の電波センサ101における受信電力が、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず±4dBの誤差で一定になるように設計された、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む。
Preferably, the
より好ましくは、アンテナ部3は、上記反射波の自己の電波センサ101における受信電力が、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず±3dBの誤差で一定になるように設計された、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む。
More preferably, the
送信部1は、アンテナ部3を介して対象エリアA1へ電波を送信する。具体的には、送信部1におけるミリ波生成部11は、たとえば76GHz帯の周波数を有する電波すなわちミリ波を生成し、生成したミリ波を方向性結合器16へ出力する。なお、ミリ波生成部11は、たとえば24GHz帯、60GHz帯または79GHz帯の周波数を有する電波を生成してもよい。
The transmission unit 1 transmits radio waves to the target area A1 via the
より詳細には、ミリ波生成部11における電圧発生部12は、たとえば、定電圧を生成し、生成した定電圧を電圧制御発振器13へ出力する。電圧制御発振器13は、具体的にはVCO(Voltage−controlled oscillator)であり、電圧発生部12から受ける定電圧に応じた周波数を有するミリ波である送信波を生成し、生成した送信波を方向性結合器16へ出力する。
More specifically, the
方向性結合器16は、ミリ波生成部11から受ける送信波をパワーアンプ15および受信部2へ分配する。パワーアンプ15は、方向性結合器16から受ける送信波を増幅し、アンテナ部3における送信アンテナ14へ出力する。
The
図3は、本発明の実施の形態に係る電波センサが送受信する電波の電力の指向性を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the directivity of electric power of radio waves transmitted and received by the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention.
図3を参照して、送信アンテナ14は、たとえば、地面から高さHの位置に固定されている。送信アンテナ14は、図1に示すように、たとえば送信波の指向性の方向Dirが対象エリアA1における検知対象Tgtの進行方向と交差する方向になるように設置される。ここで、方向Dirは、たとえば送信アンテナ14から対象エリアA1の中心Ctrへの方向である。
Referring to FIG. 3,
図3に示す点Aは、対象エリアA1内であって、送信アンテナ14の鉛直下方の地面上の点Zdと対象エリアA1の中心Ctrとを含むx軸上に位置する。送信アンテナ14から点Aまでの距離をLAと定義する。水平線に対する送信アンテナ14から点Aへの俯角をθAと定義する。x軸と対象エリアA1との2つの交点において、送信アンテナ14に近い側から順に点A1nおよび点A1fと定義する。また、送信アンテナ14から点A1n,A1fへの俯角をθAn,θAfとそれぞれ定義する。
A point A shown in FIG. 3 is located in the target area A1 and on the x-axis including the point Zd on the ground vertically below the
送信アンテナ14は、パワーアンプ15から受ける送信波を対象エリアA1へ送信する。送信アンテナ14は、たとえば、所定範囲の電波の送信角度すなわち俯角において、当該所定範囲に対応するx軸上の範囲における自己からの電波の受信電力が略一定になるように設計されている。
The
具体的には、送信アンテナ14は、たとえば、θAnからθAfまでの電波の送信角度において、x軸上の点A1nから点A1fまでの範囲における自己からの電波の受信電力が略一定になるように設計されている。
Specifically, the
以下、送信アンテナ14から点Aへの放射電界強度を考える。すなわち、送信アンテナ14における点Aへのアンテナ放射電界強度をE0(θA)とすると、距離LAが送信波の波長より十分長い場合、点Aにおける電界強度EAは以下の式(1)で表される。
また、距離LAは、以下の式(2)で表される。
式(2)におけるLAを式(1)へ代入することにより、電界強度EAは以下の式(3)で表される。
点Aがx軸上の点A1nから点A1fまでの範囲に位置する場合において、点Aにおける電界強度が俯角θAによらずに一定であるための条件は、θAがθAnからθAfまでの範囲において、E0(θA)が以下の式(4)を満たせばよい。
ここで、ktfは任意の定数である。すなわち、アンテナ放射電界強度E0(θA)は、俯角θAの余割すなわちコセカントに比例するように設計されている。 Here, ktf is an arbitrary constant. That is, the antenna radiation electric field intensity E0 (θA) is designed to be proportional to the remainder of the depression angle θA, that is, the cosecant.
また、点Aにおける受信電力PAは、式(3)に基づいて以下の式(5)で表される。
ここで、Yはたとえば空間のインピーダンス等により定まる値である。式(5)において、送信アンテナ14により送信されるミリ波の送信電力P0と送信アンテナ14の点Aへの方向の送信ゲインGT(θA)との積を用いてアンテナ放射電界強度E0(θA)の二乗を表すと、受信電力PAは、以下の式(6)で表される。
すなわち、アンテナ放射電界強度E0(θA)を俯角θAのコセカントに比例するように設計することは、送信ゲインGT(θA)を俯角θAのコセカントの二乗に比例するように設計することに相当する。 That is, designing the antenna radiation electric field intensity E0 (θA) to be proportional to the cosecant of the depression angle θA corresponds to designing the transmission gain GT (θA) to be proportional to the square of the cosecant of the depression angle θA.
また、送信アンテナ14の指向性の方向Dirにおける対象エリアの長さA1dは、指向性Dirの方向と直交する方向における対象エリアの長さより大きい。これにより、対象エリアA1における任意の位置における送信波の電界強度すなわち受信電力を略一定にすることができる。
Further, the length A1d of the target area in the directivity direction Dir of the
図4は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナおよび受信アンテナの一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a transmission antenna and a reception antenna according to the embodiment of the present invention.
図4を参照して、送信アンテナ14は、たとえば、SHFテレビジョン放送普及推進研究会、「これからの受信障害対策」、兼六館出版株式会社、平成3年10月1日、P.66(非特許文献1)に記載されたコセカントビームアンテナであり、特殊鏡面反射鏡41と、1次放射器42と、矩形導波管43とを含む。
Referring to FIG. 4, the transmitting
送信アンテナ14における1次放射器42は、パワーアンプ15から矩形導波管43を経由して受ける送信波を特殊鏡面反射鏡41へ放射する。特殊鏡面反射鏡41は、1次放射器42から放射される送信波を反射し、送信ゲインGT(θA)が俯角θAのコセカントの二乗に比例するように対象エリアA1へ送信波を送信する。
The
再び図2を参照して、受信アンテナ17は、たとえば、図4に示す送信アンテナ14と同様のコセカントビームアンテナである。受信アンテナ17は、たとえば送信アンテナ14の近傍に、指向性の方向が送信アンテナ14の指向性の方向Dirとほぼ平行になるように設置されている。
Referring to FIG. 2 again, receiving
受信アンテナ17は、対象エリアA1からの電波を受信する。より詳細には、受信アンテナ17における1次放射器は、特殊鏡面反射鏡によって反射された対象エリアA1からのミリ波すなわち反射波を受信し、受信した反射波を矩形導波管経由で受信部2へ出力する。
The receiving
受信アンテナ17が受信する反射波には、たとえば、対象エリアA1を移動する検知対象Tgtの表面が送信アンテナ14により送信された送信波を反射することによって生成される検知対象反射波が含まれる。
The reflected wave received by the receiving
検知対象反射波の電力Ptrは、検知対象Tgtの表面における送信波の受信電力、および検知対象Tgtの反射断面積σに比例する。また、前述のように、対象エリアA1における検知対象Tgtが受ける送信波の受信電力は略一定である。したがって、同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtは、対象エリアA1におけるいずれの位置においても略一定の電力Ptrの検知対象反射波を生成する。 The power Ptr of the detection target reflected wave is proportional to the reception power of the transmission wave on the surface of the detection target Tgt and the reflection cross-sectional area σ of the detection target Tgt. Further, as described above, the reception power of the transmission wave received by the detection target Tgt in the target area A1 is substantially constant. Therefore, the detection target Tgt having the same reflection cross-sectional area σ generates a detection target reflected wave having a substantially constant power Ptr at any position in the target area A1.
再び図3を参照して、受信アンテナ17は、たとえば、所定範囲の電波の受信角度すなわち俯角において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されている。具体的には、受信アンテナ17は、たとえば、θAnからθAfまでの電波の受信角度において、x軸上の点A1nから点A1fまでの範囲に位置する同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtからの検知対象反射波の受信電力が略一定になるように設計されている。
Referring to FIG. 3 again, the receiving
より詳細には、送信アンテナ14の場合と同様に、受信アンテナ17の受信ゲインの俯角特性を示すGR(θA)は、たとえば俯角θAのコセカントの二乗に比例するように設計されている。また、送信アンテナ14の場合と同様に、受信アンテナ17の指向性の方向における対象エリアの長さは、当該指向性の方向と直交する方向における対象エリアの長さより大きい。これにより、対象エリアA1から受信する検知対象反射波の受信電力を略一定にすることができる。
More specifically, as in the case of the
したがって、同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtからの検知対象反射波の受信電力を、対象エリアA1における検知対象Tgtの位置にかかわらず略一定にすることができる。 Therefore, the reception power of the detection target reflected wave from the detection target Tgt having the same reflection cross-sectional area σ can be made substantially constant regardless of the position of the detection target Tgt in the target area A1.
図5は、本発明の実施の形態に係る送信アンテナ、受信アンテナおよび検知対象の配置の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the transmission antenna, the reception antenna, and the detection target according to the embodiment of the present invention.
図5を参照して、受信アンテナ17に対する検知対象Tgtの速度を相対速度vtと定義する。また、相対速度vtの成分のうち、電波センサ101に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った成分を検出対象速度vdと定義する。言い換えると、検出対象速度vdは、検知対象Tgtから受信アンテナ17への方向の単位ベクトルndと相対速度vtとの内積に相当する。
With reference to FIG. 5, the speed of the detection target Tgt relative to the receiving
なお、電波センサ101は、たとえば支柱P1等の地面に対して動かないものに固定されていてもよいし、地面に対して動くものに固定されていてもよい。たとえば電波センサ101が支柱P1に固定されている場合、受信アンテナ17および対象エリアA1は地面に対して固定されるので、相対速度vtは、検知対象Tgtの地面に対する相対速度でもある。
Note that the
受信アンテナ17が受信する検知対象反射波の周波数f1rは、送信波の周波数f1に対して、検知対象Tgtの検出対象速度vdに応じてシフトする。
The frequency f1r of the detection target reflected wave received by the
より詳細には、送信波T1(t)が以下の式(7)により表される場合、検知対象反射波R1d(t)は、四分一 浩二、外2名、”拡大するミリ波技術の応用”、[online]、[平成25年10月11日検索]、インターネット〈URL:http://www.spc.co.jp/spc/pdf/giho21_09.pdf〉(非特許文献2)および稲葉 敬之、桐本 哲郎、”車載用ミリ波レーダ”、自動車技術、2010年2月、第64巻、第2号、P.74−79(非特許文献3)に示すように以下の式(8)により表される。
ここで、β1は初期位相である。Aは送信波の振幅である。LAは受信アンテナ17および検知対象Tgt間の距離である。cは光速である。aはたとえば振幅A、送信波の波長および反射断面積σ等により定まる値である。
Here, β1 is an initial phase. A is the amplitude of the transmitted wave. LA is a distance between the receiving
検知対象反射波R1d(t)の周波数f1rは、式(8)に示すように、送信波T1(t)の周波数f1に対して、f1×(2×vd/c)を加えた周波数となる。具体的には、検知対象Tgtが受信アンテナ17へ近づく方向へ移動するとき、vdが正となるので周波数f1rは周波数f1より高くなり、また、検知対象Tgtが受信アンテナ17から遠ざかる方向へ移動するとき、vdが負となるので周波数f1rは周波数f1より低くなる。
The frequency f1r of the detection target reflected wave R1d (t) is a frequency obtained by adding f1 × (2 × vd / c) to the frequency f1 of the transmission wave T1 (t) as shown in Expression (8). . Specifically, when the detection target Tgt moves in a direction approaching the
受信アンテナ17が受信する反射波R1(t)には、一般に、検知対象反射波R1d(t)、および検知対象Tgt以外の部分からの非検知対象反射波R1nd(t)が含まれる。したがって、反射波R1(t)は、検知対象反射波R1d(t)および非検知対象反射波R1nd(t)の重ね合わせとなり、以下の式(9)により表される。
ここで、検知対象Tgt以外のものの検出対象速度がゼロである状況、すなわち非検知対象反射波R1nd(t)の周波数が送信波T1(t)の周波数f1と同じである状況を想定する。 Here, a situation is assumed in which the detection target speed other than the detection target Tgt is zero, that is, a situation where the frequency of the non-detection target reflected wave R1nd (t) is the same as the frequency f1 of the transmission wave T1 (t).
再び図2を参照して、受信部2は、アンテナ部3における受信アンテナ17を介して対象エリアA1からの反射波R1(t)を受信する。そして、受信部2は、受信した反射波R1(t)をたとえば検波する。より詳細には、受信部2におけるローノイズアンプ18は、受信アンテナ17が受信した反射波R1(t)を増幅し、ミキサ20へ出力する。
Referring to FIG. 2 again, the receiving unit 2 receives the reflected wave R1 (t) from the target area A1 via the receiving
ミキサ20は、送信波T1(t)と反射波R1(t)とを乗算し、送信波T1(t)の周波数成分と反射波R1(t)の周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号および両周波数成分の和の周波数成分を有する和周波信号を生成する。
The
ミキサ20において、送信波T1(t)と反射波R1(t)とから生成される差分信号B1(t)は、たとえば以下の式(10)により表される。
ここで、B1d(t)は、送信波T1(t)と検知対象反射波R1d(t)とから生成される差分信号である。Kは差分信号B1d(t)の振幅である。−4π×f1×LA/cが遅延位相γ1である。2×f1×vd/cがドップラー周波数f1dである。また、DC1は、送信波T1(t)と非検知対象反射波R1nd(t)とから生成される差分信号であり、非検知対象反射波R1nd(t)の周波数が送信波T1(t)の周波数f1と同じであるため、直流成分となる。 Here, B1d (t) is a difference signal generated from the transmission wave T1 (t) and the detection target reflected wave R1d (t). K is the amplitude of the difference signal B1d (t). −4π × f1 × LA / c is the delay phase γ1. 2 × f1 × vd / c is the Doppler frequency f1d. DC1 is a differential signal generated from the transmission wave T1 (t) and the non-detection target reflected wave R1nd (t), and the frequency of the non-detection target reflection wave R1nd (t) is that of the transmission wave T1 (t). Since it is the same as the frequency f1, it becomes a DC component.
IFアンプ21は、たとえば低周波数帯から中間周波数帯にかけて大きな増幅率を有するアンプであり、ミキサ20において生成された差分信号B1(t)および和周波信号のうち差分信号B1(t)を大きな増幅率で増幅し、増幅した差分信号B1(t)をローパスフィルタ22へ出力する。
The
ローパスフィルタ22は、IFアンプ21において増幅された差分信号B1(t)の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分、たとえば1kHz以上の成分を減衰させる。
The low-
A/Dコンバータ23は、たとえば所定のサンプリング周波数を用いて差分信号B1(t)のサンプリング処理を行う。より詳細には、A/Dコンバータ23は、ローパスフィルタ22を通過した差分信号B1(t)を、たとえば所定のサンプリング周波数を用いてmビット(mは2以上の自然数)のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を受信電力取得部24へ出力する。
The A /
図6は、本発明の実施の形態に係る電波センサにおける受信電力取得部の構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a received power acquisition unit in the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention.
図6を参照して、受信電力取得部24は、バッファ51と、受信電力算出部52とを含む。
Referring to FIG. 6, received
バッファ51は、たとえば、A/Dコンバータ23から受けるデジタル信号を所定の観測時間Tobs、具体的には100ミリ秒間蓄積する。
For example, the
受信電力算出部52は、たとえば、バッファ51においてデジタル信号の蓄積が完了すると、蓄積されたデジタル信号Sdに基づいて検知対象反射波R1d(t)の受信電力を算出する。
For example, when the accumulation of the digital signal is completed in the
より詳細には、デジタル信号Sdには、たとえば検知対象Tgtの反射断面積σに比例する振幅、および周波数f1dを有する振動成分が含まれる。受信電力算出部52は、たとえば、デジタル信号Sdから当該振動成分を抽出し、抽出した振動成分の振幅を検知対象反射波R1d(t)の受信電力Prとして算出する。受信電力算出部52は、算出した受信電力Prを判別部25へ出力する。
More specifically, the digital signal Sd includes, for example, a vibration component having an amplitude proportional to the reflection sectional area σ of the detection target Tgt and a frequency f1d. For example, the received
再び図2を参照して、判別部25は、受信電力取得部24における受信電力算出部52から受信電力Prを受けると、受けた受信電力Prに基づいて、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類が人間であるか、または車両であるかを判別する。
Referring to FIG. 2 again, when receiving the reception power Pr from the reception
より詳細には、上述したように、同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtからの検知対象反射波の受信電力Prは、対象エリアA1における検知対象Tgtの位置にかかわらず略一定である。 More specifically, as described above, the reception power Pr of the detection target reflected wave from the detection target Tgt having the same reflection cross-sectional area σ is substantially constant regardless of the position of the detection target Tgt in the target area A1.
したがって、反射断面積σcを有する自動車Tgt1からの検知対象反射波R1d(t)に基づく受信電力Prcは、対象エリアA1における自動車Tgt1の位置にかかわらず略一定である。同様に、反射断面積σmを有する歩行者Tgt2からの検知対象反射波R1d(t)に基づく受信電力Prmは、対象エリアA1における歩行者Tgt2の位置にかかわらず略一定である。 Therefore, the received power Prc based on the detection target reflected wave R1d (t) from the automobile Tgt1 having the reflection cross-sectional area σc is substantially constant regardless of the position of the automobile Tgt1 in the target area A1. Similarly, the received power Prm based on the detection target reflected wave R1d (t) from the pedestrian Tgt2 having the reflection cross-sectional area σm is substantially constant regardless of the position of the pedestrian Tgt2 in the target area A1.
たとえば、自動車Tgt1の反射断面積σcは歩行者Tgt2の反射断面積σmと比べて10dB程度大きいので、受信電力Prcは、受信電力Prmと比べて10dB程度大きい。 For example, since the reflection sectional area σc of the automobile Tgt1 is about 10 dB larger than the reflection sectional area σm of the pedestrian Tgt2, the reception power Prc is about 10 dB larger than the reception power Prm.
判別部25は、たとえば、受信電力Prcおよび受信電力Prmの間に設定された所定のしきい値Thpと受信電力Prとの大小関係に基づいて、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類が人間であるか、または車両であるかを判別する。
For example, based on the magnitude relationship between the predetermined threshold Thp set between the received power Prc and the received power Prm and the received power Pr, the
具体的には、判別部25は、たとえば、受信電力Prがしきい値Thp以上である場合、検知対象Tgtの種類が車両であると判別する。また、判別部25は、たとえば、受信電力Prがしきい値Thpより小さい場合、検知対象Tgtの種類が人間であると判別する。判別部25は、判別結果を信号制御装置151へ送信する。
Specifically, the
なお、本発明の実施の形態に係るアンテナ部3は、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ部3は、電波の送信機能および電波の受信機能の両方を有する共通アンテナを含む構成であってもよい。
Although the
共通アンテナを用いる場合、受信電力Prは、たとえば以下の式(11)に示すレーダー方程式で表される。
ここで、Ptは送信波の電力である。Gは共通アンテナのアンテナゲインである。λは電波センサ101が送受信するミリ波の波長である。送信ゲインGT(θA)および受信ゲインGR(θA)の俯角特性と同様に、共通アンテナのアンテナゲインの俯角特性がたとえば俯角θAのコセカントの二乗に比例するように設計されている場合、同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtからの検知対象反射波の受信電力Prを、対象エリアA1における検知対象Tgtの位置にかかわらず略一定にすることができる。
Here, Pt is the power of the transmission wave. G is the antenna gain of the common antenna. λ is the wavelength of millimeter waves transmitted and received by the
また、本発明の実施の形態に係るアンテナ部3は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されたコセカントビームアンテナを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ部3は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度の少なくともいずれか一方において、受信する電波の電力が略一定になるように設計されたコセカントビームアンテナを含む構成であればよい。
In addition, the
[動作]
図7は、本発明の実施の形態に係る電波センサが対象エリアにおける検知対象の種類を判別する際の動作手順を定めたフローチャートである。信号制御システム201における電波センサ101は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。
[Operation]
FIG. 7 is a flowchart defining an operation procedure when the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention determines the type of detection target in the target area. The
図7を参照して、電波センサ101は、たとえば、観測時間Tobsを1観測サイクルとし、1観測サイクルの間に送信した送信波T1(t)に対する反射波R1(t)に基づいて判別処理を行う。
Referring to FIG. 7, for example,
まず、電波センサ101は、たとえば、信号制御装置151から測定開始命令を受信した場合、観測サイクルをカウントするためのカウント値Ctをゼロに設定し、送信アンテナ14から送信波T1(t)を対象エリアA1へ送信する(ステップS102)。
First, for example, when the
次に、電波センサ101は、カウント値Ctをインクリメントし、Ct+1回目の観測サイクルを開始する(ステップS104)。
Next, the
次に、電波センサ101は、Ct+1回目の観測サイクルの間、反射波R1(t)および送信波T1(t)から生成される差分信号B1(t)がA/D変換されたデジタル信号Sdをバッファ51に蓄積する(ステップS106)。
Next, the
次に、電波センサ101は、蓄積したデジタル信号Sdにおいて、所定値Thaより大きいデジタル信号Sdがある場合(ステップS108でYES)、デジタル信号Sdに基づいて受信電力Prを評価値として算出する(ステップS110)。
Next, when the accumulated digital signal Sd includes a digital signal Sd that is larger than the predetermined value Tha (YES in step S108), the
次に、電波センサ101は、Ctが10以上であるか否かを確認する(ステップS112)。
Next, the
一方、電波センサ101は、蓄積したデジタル信号Sdにおいて、所定値Thaより大きいデジタル信号Sdがない場合(ステップS108でNO)、Ctが10以上であるか否かを確認する(ステップS112)。
On the other hand, when there is no digital signal Sd larger than the predetermined value Tha in the accumulated digital signal Sd (NO in step S108), the
次に、電波センサ101は、Ctが10以上である場合において(ステップS112でYES)、直近の10観測サイクルのうち5以上の観測サイクルにおいて評価値を算出したとき(ステップS114でYES)、直近の10観測サイクルにおいて算出された評価値の平均値Aveを算出する(ステップS116)。
Next, when Ct is 10 or more (YES in step S112),
一方、電波センサ101は、Ctが10以上でない場合(ステップS112でNO)、または直近の10観測サイクルのうち5以上の観測サイクルにおいて評価値を算出していない場合(ステップS114でNO)、カウント値Ctをインクリメントし、Ct+1回目の観測サイクルを開始する(ステップS104)。
On the other hand, the
次に、電波センサ101は、算出した平均値Aveがしきい値Thpより小さい場合(ステップS118でYES)、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類を人間と判別し、判別結果を信号制御装置151へ送信する(ステップS122)。
Next, when the calculated average value Ave is smaller than the threshold value Thp (YES in step S118), the
一方、電波センサ101は、算出した平均値Aveがしきい値Thp以上である場合(ステップS118でNO)、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類を車両と判別し、判別結果を信号制御装置151へ送信する(ステップS120)。
On the other hand, when the calculated average value Ave is equal to or greater than the threshold value Thp (NO in step S118), the
次に、電波センサ101は、カウント値Ctをインクリメントし、Ct+1回目の観測サイクルを開始する(ステップS104)。
Next, the
なお、電波センサ101は、たとえば、差分信号B1(t)の周波数スペクトルを作成し、作成した周波数スペクトルのピーク周波数および式(8)に基づいて、検出対象速度vdを算出してもよい。電波センサ101は、たとえば、算出した検出対象速度vdを判別処理のための情報として加えてもよい。
For example, the
また、電波センサ101は、たとえば、非特許文献1および非特許文献2に記載された2周波CW(Continuous−Wave)方式およびFM−CW(Frequency−Modulated CW)方式に従って、検知対象Tgtの検出対象速度vdおよび検知対象までの距離Lを算出し、算出した検出対象速度vdおよび距離Lを判別処理のための情報として加えてもよい。
The
具体的には、電波センサ101は、たとえば、上記ステップS122において、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類が人間であると判別する代わりに、以下の処理を行う。
Specifically, for example, in step S122, the
すなわち、電波センサ101は、たとえば、検出対象速度vdが所定のしきい値Thv、具体的には30キロメートル毎時より大きいとき、判別処理を保留する。
That is, for example, when the detection target speed vd is larger than a predetermined threshold value Thv, specifically, 30 kilometers per hour, the
より詳細には、検出対象速度vdがしきい値Thvより大きい場合、検知対象Tgtの種類は車両である可能性が高い。したがって、受信電力Prに基づく判別が誤っている可能性が高い。 More specifically, when the detection target speed vd is larger than the threshold value Thv, there is a high possibility that the type of the detection target Tgt is a vehicle. Therefore, there is a high possibility that the determination based on the received power Pr is incorrect.
また、電波センサ101は、たとえば、距離Lが所定のしきい値Thlより大きいとき、判別処理を保留する。
For example, when the distance L is greater than the predetermined threshold value Thl, the
より詳細には、たとえば、電波センサ101と対象エリアA1との距離が既知の30〜40メートルである場合において、算出した距離Lが100メートルであるとき、正しく測定されていない可能性が高い。したがって、受信電力Prに基づく判別が誤っている可能性が高い。
More specifically, for example, in the case where the distance between the
また、電波センサ101は、たとえば、検出対象速度vdが所定のしきい値Thv以下であり、かつ距離Lが所定のしきい値Thl以下であるとき、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類を人間と判別し、判別結果を信号制御装置151へ送信する。
For example, when the detection target speed vd is equal to or less than the predetermined threshold value Thv and the distance L is equal to or less than the predetermined threshold value Thl, the
上記のように、受信電力Prに基づく判別が誤っている可能性が高い場合において、判別処理を保留することにより、電波センサ101が誤った判別結果を信号制御装置151へ送信してしまうことを回避することができる。
As described above, when there is a high possibility that the determination based on the received power Pr is incorrect, the
ところで、特許文献1に記載の物体識別装置では、音波または電磁波の照射処理および検出処理と画像処理とを用いて物体の種別を識別するため、装置の構成が複雑になり、かつコストがかかるという問題がある。 By the way, in the object identification device described in Patent Document 1, the type of the object is identified using the sound wave or electromagnetic wave irradiation processing and detection processing and the image processing, so that the configuration of the device is complicated and costly. There's a problem.
これに対して、本発明の実施の形態に係る電波センサは、アンテナ部3と、アンテナ部3を介して対象エリアA1へ電波を送信する送信部1と、アンテナ部3を介して対象エリアA1からの電波を受信する受信部2と、受信部2によって受信される電波に基づいて、対象エリアA1における検知対象Tgtの種類を判別する判別処理を行う判別部25とを備える。そして、アンテナ部3は、送信部1によって送信された電波が検知対象Tgtにおいて反射した検知対象反射波の受信電力Prが、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず略一定になるように設計された、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む。言い換えると、アンテナ部3は、所定範囲の電波の送信角度および所定範囲の電波の受信角度の少なくともいずれか一方において、受信する電波の電力が一定になるように設計された、送信アンテナ14および受信アンテナ17を含む。
On the other hand, the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention includes the
このような構成により、同じ反射断面積σを有する検知対象Tgtからの電波の受信電力Prを、検知対象Tgtの対象エリアA1における位置にかかわらず略一定にすることができる。 With such a configuration, the reception power Pr of the radio wave from the detection target Tgt having the same reflection sectional area σ can be made substantially constant regardless of the position of the detection target Tgt in the target area A1.
これにより、検知対象Tgtの位置にかかわらず、検知対象Tgtからの電波の受信電力Prから検知対象Tgtの反射断面積σを認識することができるので、認識した反射断面積σに基づいて、検知対象Tgtの種類を精度よく判別することができる。また、画像処理を行うことなく検知対象Tgtの種類を判別することができるので、電波センサ101を低コストかつ簡易な構成にすることができる。
Accordingly, the reflection cross-sectional area σ of the detection target Tgt can be recognized from the reception power Pr of the radio wave from the detection target Tgt regardless of the position of the detection target Tgt. The type of the target Tgt can be determined with high accuracy. In addition, since the type of the detection target Tgt can be determined without performing image processing, the
たとえば、照射した電波の反射波の強度を用いて対象エリアA1内に位置する検知対象Tgtの種類を判別するための強度センサに、検知対象Tgtの位置情報を検出する機能を付与することが考えられる。検知対象Tgtの位置情報は、たとえば距離および方位に基づいて算出される。この際、当該強度センサでは、以下の問題が生ずる。 For example, it is conceivable to provide a function for detecting position information of the detection target Tgt to an intensity sensor for determining the type of the detection target Tgt located in the target area A1 using the intensity of the reflected wave of the irradiated radio wave. It is done. The position information of the detection target Tgt is calculated based on, for example, the distance and direction. At this time, the intensity sensor has the following problems.
すなわち、位置情報に応じた反射波の強度に基づく判別処理を行う必要があるため、信号処理が複雑になる。検知対象Tgtの方位を測定するための複数の受信系が必要となり、コストがかかる。また、一般に、方位については測定誤差が大きいので、当該測定誤差に起因する位置情報の検出誤差により判別を誤ってしまう可能性が高い。 That is, since it is necessary to perform discrimination processing based on the intensity of the reflected wave according to the position information, signal processing becomes complicated. A plurality of receiving systems for measuring the azimuth of the detection target Tgt are required, which is expensive. In general, since the measurement error is large for the azimuth, there is a high possibility that the determination is erroneous due to the detection error of the position information resulting from the measurement error.
これに対して、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、判別部25は、受信部2によって受信される電波の電力に基づいて判別処理を行う。
On the other hand, in the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention, the
このように、検知対象Tgtの反射断面積σに応じて変化する受信電力Prを用いる構成により、たとえば1つのしきい値と受信電力Prとの大小関係を判定する単純なアルゴリズムを用いて判別処理を行うことができるので、処理を簡素化することができる。 In this way, with the configuration using the received power Pr that changes in accordance with the reflection cross-sectional area σ of the detection target Tgt, for example, a discrimination process using a simple algorithm that determines the magnitude relationship between one threshold value and the received power Pr. Therefore, the process can be simplified.
また、たとえば検知対象Tgtの位置情報等の受信電力Pr以外の情報を用いることなく判別処理を行うことができるので、受信系の構成を簡素化でき、かつ位置情報の検出誤差により判別結果を誤ってしまうことを回避することができる。 In addition, for example, the determination process can be performed without using information other than the received power Pr such as the position information of the detection target Tgt, so that the configuration of the receiving system can be simplified, and the determination result is erroneous due to the detection error of the position information. Can be avoided.
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、判別部25は、判別処理として、対象エリアA1における人間および車両を判別する。
In the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention, the
このような構成により、大きい反射断面積σを有する車両と小さい反射断面積σを有する人間とを、反射断面積σの大きさに応じて変化する受信電力Prに基づいて精度よく判別することができる。 With such a configuration, it is possible to accurately discriminate between a vehicle having a large reflection sectional area σ and a human having a small reflection sectional area σ based on the received power Pr that changes in accordance with the magnitude of the reflection sectional area σ. it can.
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、送信アンテナ14および受信アンテナ17の少なくともいずれか一方の指向性の方向における対象エリアA1の長さは、当該指向性の方向と直交する方向における対象エリアA1の長さより大きい。
In the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention, the length of the target area A1 in the directionality of at least one of the
このように、送信アンテナ14および受信アンテナ17の少なくともいずれか一方の特性に応じたエリアを対象エリアA1とする構成により、対象エリアA1の面積を最大化することができる。
Thus, the area of the target area A1 can be maximized by the configuration in which the area corresponding to the characteristics of at least one of the
なお、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、検知対象Tgtとして自動車Tgt1および歩行者Tgt2の種類を判別する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波センサは、たとえば、自動車Tgt1および歩行者Tgt2に加えて自転車およびオートバイ等の二輪車を含む検知対象Tgtの種類の判別に適用することも可能である。 In the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention, the type of the automobile Tgt1 and the pedestrian Tgt2 is determined as the detection target Tgt. However, the present invention is not limited to this. The radio wave sensor can also be applied to, for example, discriminating the types of detection targets Tgt including two-wheeled vehicles such as bicycles and motorcycles in addition to the automobile Tgt1 and the pedestrian Tgt2.
また、本発明の実施の形態に係る電波センサでは、送信波と反射波とから生成される差分信号に基づいて受信電力Prを取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波センサは、たとえば、送信波の周波数と異なる周波数を有するローカル信号と反射波とから生成される中間周波数帯の差分信号に基づいて受信電力Prを取得する構成であってもよい。 In the radio wave sensor according to the embodiment of the present invention, the reception power Pr is obtained based on the difference signal generated from the transmission wave and the reflected wave. However, the present invention is not limited to this. For example, the radio wave sensor may be configured to acquire the reception power Pr based on a difference signal in an intermediate frequency band generated from a local signal having a frequency different from the frequency of the transmission wave and a reflected wave.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。 The above description includes the following features.
[付記1]
アンテナ部と、
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記アンテナ部を介して前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信される電波に基づいて、前記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、
前記アンテナ部は、前記送信部によって送信された電波が前記検知対象において反射した反射波の受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含み、
好ましくは、前記アンテナ部は、前記受信電力が前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず±4dBの誤差で一定になるように設計されたアンテナを含み、
より好ましくは、前記アンテナ部は、前記受信電力が前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず±3dBの誤差で一定になるように設計されたアンテナを含み、
前記判別部は、前記受信部によって受信される電波の電力と所定のしきい値との大小関係に基づいて前記判別処理を行い、
前記判別部は、前記判別処理として、前記対象エリアにおける人間および車両を判別する、電波センサ。
[Appendix 1]
An antenna section;
A transmission unit that transmits radio waves to the target area via the antenna unit;
A receiving unit for receiving radio waves from the target area via the antenna unit;
A determination unit that performs a determination process for determining a type of a detection target in the target area based on radio waves received by the reception unit;
The antenna unit is an antenna designed so that the reception power of the reflected wave reflected by the detection target by the radio wave transmitted by the transmission unit is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area. Including
Preferably, the antenna unit includes an antenna designed so that the received power becomes constant with an error of ± 4 dB regardless of the position of the detection target in the target area,
More preferably, the antenna unit includes an antenna designed so that the received power becomes constant with an error of ± 3 dB regardless of the position of the detection target in the target area,
The determination unit performs the determination process based on the magnitude relationship between the power of the radio wave received by the reception unit and a predetermined threshold value,
The discrimination unit is a radio wave sensor that discriminates a person and a vehicle in the target area as the discrimination process.
1 送信部
2 受信部
3 アンテナ部
11 ミリ波生成部
12 電圧発生部
13 電圧制御発振器
14 送信アンテナ
15 パワーアンプ
16 方向性結合器
17 受信アンテナ
18 ローノイズアンプ
20 ミキサ
21 IFアンプ
22 ローパスフィルタ
23 A/Dコンバータ
24 受信電力取得部
25 判別部
41 特殊鏡面反射鏡
42 1次放射器
43 矩形導波管
51 バッファ
52 受信電力算出部
101 電波センサ
151 信号制御装置
161 歩行者用信号灯器
201 信号制御システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission part 2
Claims (5)
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記アンテナ部を介して前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
前記受信部によって受信される電波に基づいて、前記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行う判別部とを備え、
前記アンテナ部は、前記送信部によって送信された電波が前記検知対象において反射した反射波の受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む、電波センサ。 An antenna section;
A transmission unit that transmits radio waves to the target area via the antenna unit;
A receiving unit for receiving radio waves from the target area via the antenna unit;
A determination unit that performs a determination process for determining a type of a detection target in the target area based on radio waves received by the reception unit;
The antenna unit is an antenna designed so that the reception power of the reflected wave reflected by the detection target by the radio wave transmitted by the transmission unit is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area. Including radio wave sensor.
前記アンテナ部を介して対象エリアへ電波を送信するステップと、
前記アンテナ部を介して前記対象エリアからの電波を受信するステップと、
受信した電波に基づいて、前記対象エリアにおける検知対象の種類を判別する判別処理を行うステップとを含み、
前記アンテナ部は、前記アンテナ部を介して送信した電波が前記検知対象において反射した反射波の前記電波センサにおける受信電力が、前記検知対象の前記対象エリアにおける位置にかかわらず略一定になるように設計されたアンテナを含む、検知方法。
A detection method in a radio wave sensor including an antenna unit,
Transmitting radio waves to the target area via the antenna unit;
Receiving radio waves from the target area via the antenna unit;
Performing a discrimination process for discriminating the type of detection target in the target area based on the received radio wave,
The antenna unit is configured so that the reception power of the reflected wave reflected by the detection target of the radio wave transmitted through the antenna unit is substantially constant regardless of the position of the detection target in the target area. A sensing method including a designed antenna.
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