最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係る電波センサは、交差点を形成する道路である対象道路に設けられている横断歩道の少なくとも一部を含む第1エリアからの電波、および上記横断歩道に対して上記交差点側のエリアであって上記第1エリアと重ならないエリアである第2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た上記第1エリアからの電波に基づいて、上記第1エリアにおける対象物である第1対象物を検知する第1検知部と、上記受信部によって受信された上記第2エリアからの電波に基づいて、上記第2エリアにおける対象物である第2対象物を検知する第2検知部と、上記第1検知部による上記第1対象物の検知結果、および上記第2検知部による上記第2対象物の検知結果に基づいて、上記第1エリアにおいて上記横断歩道を用いて上記対象道路を横断する横断対象物の有無を判定する横断判定部とを備える。
このように、交差点から横断歩道へ進入しようとする第2対象物を検知可能な構成により、たとえば、検知した第2対象物が第1エリアへ進入し、第1対象物として検知された場合においても、検知した第1対象物が当該第2対象物である可能性が高いと認識することができる。これにより、当該第1対象物の検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを回避することができる。すなわち、横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
また、画像処理を行うことなく第1対象物および第2対象物を検知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。
(2)好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信された上記第2エリアからの電波に基づいて、上記第2検知部によって検知された上記第2対象物が上記横断歩道に存在する期間である第2存在期間を推定する第2期間推定部を備え、上記横断判定部は、上記第1検知部による上記第1対象物の検知結果、上記第2検知部による上記第2対象物の検知結果、および上記第2期間推定部により推定された上記第2存在期間に基づいて上記横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、第2存在期間において検知した第1対象物が、交差点から横断歩道へ進入した第2対象物である可能性が高いと認識することができるので、第1対象物の検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを簡易な処理で回避することができる。
(3)好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信された上記第1エリアからの電波に基づいて、上記第1検知部によって検知された上記第1対象物が上記横断歩道に存在する期間である第1存在期間を推定する第1期間推定部を備え、上記横断判定部は、上記第1検知部による上記第1対象物の検知結果、上記第2検知部による上記第2対象物の検知結果、および上記第1期間推定部により推定された上記第1存在期間に基づいて上記横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、第1存在期間において検知した第1対象物が横断対象物である可能性が高いと認識することができるので、簡易な処理で横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
(4)より好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信された上記第2エリアからの電波に基づいて、上記第2検知部によって検知された上記第2対象物が上記横断歩道に存在する期間である第2存在期間を推定する第2期間推定部を備え、上記第1期間推定部は、上記受信部によって受信された上記第1エリアからの電波に基づいて、上記第2期間推定部により推定された上記第2存在期間の開始タイミングより前のタイミングにおいて上記第1検知部によって検知された上記第1対象物の、上記第1存在期間を推定する。
このように、検知した第2対象物が横断歩道に存在しない可能性が高いタイミングにおいて検知した第1対象物の第1存在期間を推定する構成により、横断対象物である可能性の高い第1対象物の第1存在期間を推定することができる。
(5)より好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信された上記第1エリアからの電波に基づいて、上記電波センサに対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った、上記第1検知部によって検知された上記第1対象物の移動速度を取得する移動速度取得部と、上記受信部によって受信された上記第1エリアからの電波に基づいて、上記第1検知部によって検知された上記第1対象物と上記電波センサとの距離を取得する距離取得部と、上記受信部によって受信された上記第1エリアからの電波に基づいて、上記電波センサから上記第1検知部によって検知された上記第1対象物への方向である対象方向を取得する方向取得部とを備え、上記第1期間推定部は、上記開始タイミングより前のタイミングにおける上記移動速度、上記距離および上記対象方向に基づいて、上記開始タイミングより前のタイミングにおいて上記第1検知部によって検知された上記第1対象物の、上記第1存在期間を推定する。
このような構成により、検知した第2対象物が横断歩道に存在しない可能性が高いタイミングにおける移動速度、距離および対象方向に基づいて、検知した第1対象物が横断歩道を用いて対象道路を横断するための所要時間を算出することができるので、算出した所要時間に基づいて第1存在期間を精度よく推定することができる。
(6)好ましくは、上記電波センサは、さらに、上記第2検知部によって検知された上記第2対象物の上記横断歩道への進入を予測する判断部を備え、上記横断判定部は、上記第1検知部による上記第1対象物の検知結果、上記第2検知部による上記第2対象物の検知結果、および上記判断部による予測結果に基づいて上記横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、検知した第1対象物が、交差点から横断歩道へ進入した第2対象物であるか否かを、判断部による予測結果に基づいて精度よく判別することができる。
(7)より好ましくは、上記第2対象物は車両であり、上記電波センサは、さらに、上記受信部によって受信された上記第2エリアからの電波に基づいて、上記第2検知部によって検知された上記第2対象物である上記車両の種類を判定する種類判定部を備え、上記第2期間推定部は、上記受信部によって受信された上記第2エリアからの電波、および上記種類判定部により判定された上記車両の種類に基づいて上記第2存在期間を推定する。
このような構成により、車両の種類に応じて第2存在期間をより正確に推定することができる。
(8)好ましくは、上記第2エリアは、上記交差点側から上記横断歩道を通過しようとする車両が、上記交差点において上記対象道路と交差する道路である交差道路から進入するエリアであって、上記交差道路を直進する車両が進入しないエリアを含む。
このような構成により、交差道路から交差点を経由して横断歩道へ進入しようとする車両を第2対象物として検知することができる。
(9)本発明の実施の形態に係る検知方法は、電波センサにおける検知方法であって、交差点を形成する道路である対象道路に設けられている横断歩道の少なくとも一部を含む第1エリアから受信した電波に基づいて、上記第1エリアにおける対象物である第1対象物を検知するステップと、上記横断歩道に対して上記交差点側のエリアであって上記第1エリアと重ならないエリアである第2エリアから受信した電波に基づいて、上記第2エリアにおける対象物である第2対象物を検知するステップと、上記第1対象物の検知結果および上記第2対象物の検知結果に基づいて、上記第1エリアにおいて上記横断歩道を用いて上記対象道路を横断する横断対象物の有無を判定するステップとを含む。
このように、交差点から横断歩道へ進入しようとする第2対象物を検知可能な構成により、たとえば、検知した第2対象物が第1エリアへ進入し、第1対象物として検知された場合においても、検知した第1対象物が当該第2対象物である可能性が高いと認識することができる。これにより、当該第1対象物の検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを回避することができる。すなわち、横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
また、画像処理を行うことなく第1対象物および第2対象物を検知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。
(10)本発明の実施の形態に係る検知プログラムは、電波センサにおいて用いられる検知プログラムであって、コンピュータに、交差点を形成する道路である対象道路に設けられている横断歩道の少なくとも一部を含む第1エリアから受信した電波に基づいて、上記第1エリアにおける対象物である第1対象物を検知するステップと、上記横断歩道に対して上記交差点側のエリアであって上記第1エリアと重ならないエリアである第2エリアから受信した電波に基づいて、上記第2エリアにおける対象物である第2対象物を検知するステップと、上記第1対象物の検知結果および上記第2対象物の検知結果に基づいて、上記第1エリアにおいて上記横断歩道を用いて上記対象道路を横断する横断対象物の有無を判定するステップとを実行させるためのプログラムである。
このように、交差点から横断歩道へ進入しようとする第2対象物を検知可能な構成により、たとえば、検知した第2対象物が第1エリアへ進入し、第1対象物として検知された場合においても、検知した第1対象物が当該第2対象物である可能性が高いと認識することができる。これにより、当該第1対象物の検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを回避することができる。すなわち、横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
また、画像処理を行うことなく第1対象物および第2対象物を検知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。
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。
<第1の実施の形態>
[構成および基本動作]
図1は、本発明の第1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。図2は、本発明の第1の実施の形態に係る信号制御システムの一例を上方から見た状態を示す平面図である。
図1および図2を参照して、信号制御システム201は、電波センサ101と、中継装置141と、信号制御装置151と、無線送信装置152と、アンテナ153と、歩行者用信号灯器161とを備える。電波センサ101は、筐体111M,111W,111Vを含む。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。
電波センサ101は、第1エリアWAおよび第2エリアVAにおける対象物Tgtを検知する検知センサとして機能する。以下、第1エリアWAおよび第2エリアVAならびに後述する第1エリアWA1および第1エリアWA2の各々を対象エリアとも称する。
[交差点付近について]
図2に示すように、センサ設置者は、交差点CS1付近に設けられている4つの横断歩道PC1〜PC4のうち、たとえば横断歩道PC1を対象の横断歩道(以下、対象横断歩道PC1とも称する。)に設定する。
ここで、対象横断歩道PC1が設けられている道路を対象道路Rd1と定義する。対象道路Rd1は、交差点CS1を形成する。また、交差点CS1において対象道路Rd1と交差する道路を交差道路Rd2と定義する。すなわち、対象道路Rd1および交差道路Rd2が交差する部分が交差点CS1である。なお、交差点CS1において、さらに多数または少数の道路が交差してもよい。
より詳細には、交差点CS1には、たとえば4つの角において円弧形状の4つの隅切りCCsw,CCnw,CCne,CCseが設けられている。
隅切りCCswは、交差点CS1の対象横断歩道PC1側、かつ交差点CS1から対象横断歩道PC1へ進入する対象物Tgtである自動車Tgt1が通行する車線(以下、通行車線PLとも称する。)側に位置する。
隅切りCCnwは、交差点CS1の対象横断歩道PC1側、かつ通行車線PLと対向する車線(以下、対向車線OLとも称する。)側に位置する。隅切りCCse,CCneは、隅切りCCnw,CCswの対角にそれぞれ位置する。
隅切りCCswは、対象道路Rd1が拡幅を開始する第1端Psw1と、交差道路Rd2が拡幅を開始する第2端Psw2とを有する。隅切りCCnwは、対象道路Rd1が拡幅を開始する第1端Pnw1と、交差道路Rd2が拡幅を開始する第2端Pnw2とを有する。隅切りCCneは、対象道路Rd1が拡幅を開始する第1端Pne1と、交差道路Rd2が拡幅を開始する第2端Pne2とを有する。隅切りCCseは、対象道路Rd1が拡幅を開始する第1端Pse1と、交差道路Rd2が拡幅を開始する第2端Pse2とを有する。
交差点CS1は、たとえば、隅切りCCswと、第1端Psw1および第1端Pnw1を結ぶ線と、隅切りCCnwと、第2端Pnw2および第2端Pne2を結ぶ線と、隅切りCCneと、第1端Pne1および第1端Pse1を結ぶ線と、隅切りCCseと、第2端Pse2および第2端Psw2を結ぶ線とにより囲まれたエリアである。
なお、交差点CS1は、対象道路Rd1と重複し、かつ交差道路Rd2と重複している。
対象道路Rd1の対向車線OL側の端には、たとえば当該対象道路Rd1に沿って延伸するように歩道Pv1が設けられている。歩道Pv1は、交差点CS1の近傍において隅切りCCnwに沿って延伸することにより対象道路Rd1に沿う方向から交差道路Rd2に沿う方向へ延伸方向を変える。
また、対象道路Rd1の通行車線PL側の端には、たとえば当該対象道路Rd1に沿って延伸するように歩道Pv2が設けられている。歩道Pv2は、交差点CS1の近傍において隅切りCCswに沿って延伸することにより対象道路Rd1に沿う方向から交差道路Rd2に沿う方向へ延伸方向を変える。
[第1エリアWAおよび第2エリアVA]
第1エリアWAおよび第2エリアVAは、たとえば、電波センサ101の設置者であるセンサ設置者が設定するエリアである。
センサ設置者は、対象横断歩道PC1の少なくとも一部を含むエリアを第1エリアWAとして設定する。より詳細には、センサ設置者は、たとえば、対象横断歩道PC1のうち、対向車線OL側の部分を多く含むように第1エリアWAを設定する。
また、センサ設置者は、対象横断歩道PC1に対して交差点CS1側のエリアであって第1エリアWAと重ならないエリアを第2エリアVAとして設定する。より詳細には、第2エリアVAは、たとえば、交差点CS1側から対象横断歩道PC1を通過しようとする車両が、交差道路Rd2から進入するエリアであって、交差道路Rd2を直進する車両が進入しないエリアを含む。
具体的には、第2エリアVAは、たとえば、交差点CS1側から対象横断歩道PC1を通過しようとする自動車Tgt1Rが、交差道路Rd2から進入するエリアであって、交差道路Rd2を直進する自動車Tgt1Sが進入しないエリアであるエリアAAを含む。
言い換えると、エリアAAは、第2エリアVAおよび交差点CS1が重複するエリアのうち、交差道路Rd2を直進するたとえば図2に示す自動車Tgt1Sが進入するエリアであるエリアSAと重複しないエリアである。
ここで、エリアSAは、たとえば、交差点CS1において、第2端Pnw2、第2端Pne2、第2端Pse2および第2端Psw2の4点で形成される四角形で囲まれたエリアである。
より詳細には、図2では、第2エリアVAは、たとえばエリアSAと重複しない。すなわち、第2エリアVAおよびエリアSAが重複しないので、エリアAAおよび第2エリアVAは一致する。
たとえば、交差道路Rd2から交差点CS1を右折して対象横断歩道PC1を通過しようとする図2に示す自動車Tgt1Rは、エリアAAすなわち第2エリアVAを経由して対象横断歩道PC1を通過する。
また、たとえば、交差道路Rd2から交差点CS1を左折して対象横断歩道PC1を通過しようとする図示しない自動車Tgt1は、エリアAAすなわち第2エリアVAを経由して対象横断歩道PC1を通過する。
また、たとえば、交差道路Rd2を直進する自動車Tgt1Sは、エリアAAすなわち第2エリアVAを経由せずに交差点CS1を通過する。言い換えると、たとえば、交差道路Rd2を直進する自動車Tgt1Sは、自己の一部が第2エリアVAに進入することなく交差点CS1を通過する。
なお、第2エリアVAおよびエリアSAが重複しない構成に限らず、第2エリアVAおよびエリアSAが重複する構成であってもよい。また、第2エリアVAおよびエリアSAが重複する構成であっても、エリアAAが、第2エリアVAおよびエリアSAが重複するエリアより大きい構成が好ましく、また、第2エリアVAが、エリアSAとほとんど重複しない構成がより好ましい。
[電波センサの設置位置]
電波センサ101は、たとえば対象道路Rd1付近に設置されている。具体的には、電波センサ101に含まれる筐体111Wおよび筐体111M、ならびに中継装置141は、たとえば対象道路Rd1付近に設置された支柱PWに固定されている。
より詳細には、筐体111Wは、たとえば、対象道路Rd1に対して歩道Pv2側であって対象横断歩道PC1の延長線上の位置に設置された支柱PWに固定されている。筐体111Wは、たとえば地面から概ね2メートルの高さに位置する。
また、筐体111Vは、たとえば対象道路Rd1付近であって対象道路Rd1に対して支柱PW側に設置された支柱PVに固定されている。
より詳細には、筐体111Vは、たとえば、隅切りCCsw付近に設置された支柱PVに固定されている。筐体111Vは、たとえば、地面から概ね2メートルの高さに位置する。
筐体111Mと筐体111V、筐体111Wおよび中継装置141とは、図2では図示していないがたとえば信号線でそれぞれ接続されている。
歩行者用信号灯器161は、横断歩道PC1〜PC4の両端付近にそれぞれ設置されて8つの支柱P1に固定されている。8つの支柱のうち、たとえば、横断歩道PC2の隅切りCCne側の端部の付近に設置されている支柱P1には、信号制御装置151および無線送信装置152が固定されている。アンテナ153は、たとえば当該支柱P1の頂部に固定されている。
信号制御装置151と、無線送信装置152、中継装置141および歩行者用信号灯器161とは、図2では図示していないがたとえば信号線でそれぞれ接続されている。無線送信装置152およびアンテナ153は、図2では図示していないがたとえば信号線で接続されている。
中継装置141は、電波センサ101から受信した情報を信号制御装置151へ送信する中継処理を行う。
電波センサ101は、たとえば対象エリアにおける対象物Tgtを検知する検知処理を行う。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、対象エリアへ電波を送信する。対象物Tgtは、たとえば自動車Tgt1および歩行者Tgt2である。
対象物Tgtは、たとえば対象エリア内に位置しており、電波センサ101から送信される電波を反射する。電波センサ101は、たとえば、対象物Tgtにより反射された電波を受信し、受信した電波に基づいて対象エリアにおける対象物Tgtを検知する検知処理を行う。
より詳細には、たとえば、電波センサ101は、第2エリアVAにおける対象物Tgtの検知処理の結果である検知結果を、第1エリアWAにおける対象物Tgtの検知に用いる連携動作を行う。電波センサ101は、たとえば、連携動作を行うことにより、対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断する対象物Tgtである横断対象物が存在するか否かを判定する。電波センサ101は、たとえば、第1エリアWAにおける対象物Tgtの検知結果、および判定結果を中継装置141経由で信号制御装置151へ送信する。
歩行者用信号灯器161は、信号制御装置151の制御に従って、たとえば対象横断歩道PC1を横断する歩行者Tgt2に対して「すすめ」または「とまれ」を点灯して表示する。
信号制御装置151は、電波センサ101から検知結果を受信すると、受信した検知結果に基づいて歩行者用信号灯器161を制御する。
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において、第1エリアWAにおいて歩行者Tgt2を検知したとき、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、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、第1エリアWAにおいて歩行者Tgt2を検知したとき、危険である旨を歩行者Tgt2に音声で警告する。
また、信号制御装置151は、電波センサ101から受信する判定結果に基づいて自動車Tgt1に対してサービスを提供する。具体的には、信号制御装置151は、たとえば、電波センサ101から判定結果を受信すると、受信した判定結果に基づいて、対象横断歩道PC1における横断対象物に注意すべき旨を示す歩行者警戒情報を交差点CS1付近に位置する自動車Tgt1に報知する。
より詳細には、信号制御装置151は、たとえば、横断対象物が存在する旨を示す判定結果を電波センサ101から受信すると、歩行者警戒情報を作成し、作成した歩行者警戒情報を無線送信装置152へ送信する。
無線送信装置152は、信号制御装置151から歩行者警戒情報を受信すると、受信した歩行者警戒情報を含む電波を生成し、生成した電波をアンテナ153経由で送信することにより交差点CS1周辺に位置する自動車Tgt1へ報知する。
交差点CS1付近を走行する自動車Tgt1、たとえば図2に示す自動車Tgt1Rは、無線送信装置152から送信された電波を受信すると、受信した電波に含まれる歩行者警戒情報を取得し、取得した歩行者警戒情報に基づいて、対象横断歩道PC1における横断対象物に注意すべき旨を当該自動車Tgt1Rの運転者に通知する。
[電波センサの構成]
図3は、本発明の第1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。
図3を参照して、電波センサ101は、レーダ部1V,1Wと、同期信号生成部2と、総合処理部3と、横断歩道データ処理部4と、右左折車両データ処理部5とを備える。レーダ部1Vは、筐体111Vに収容される。レーダ部1Wは、筐体111Wに収容される。同期信号生成部2、総合処理部3、横断歩道データ処理部4および右左折車両データ処理部5は、筐体111Mに収容される。以下、レーダ部1V,1Wの各々をレーダ部1とも称する。
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る周波数切替部が出力する切替信号の時間変化の一例を示す図である。
図4を参照して、同期信号生成部2は、所定時間ごと、たとえば100ミリ秒ごとに現在の時刻(以下、処理時刻とも称する。)の情報を含む同期信号を生成し、生成した同期信号をレーダ部1V,1W、総合処理部3、横断歩道データ処理部4および右左折車両データ処理部5へ出力する。
[レーダ部の構成]
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおけるレーダ部の構成を示す図である。
図5を参照して、レーダ部1は、送信アンテナ11と、受信アンテナ12L,12Rと、電波処理部13と、信号処理部14とを含む。以下、受信アンテナ12L,12Rの各々を受信アンテナ12とも称する。
なお、送信アンテナ11および受信アンテナ12は、電波センサ101が備える構成に限らず、電波センサ101の外部に設けられてもよい。
以下、特に説明のない限り、基本的には、レーダ部1Wにおける送信アンテナ11、受信アンテナ12、電波処理部13および信号処理部14の動作と、レーダ部1Vにおける送信アンテナ11、受信アンテナ12、電波処理部13および信号処理部14の動作とは同様である。
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける電波処理部の構成を示す図である。
図6を参照して、レーダ部1における電波処理部13は、送信回路20と、受信回路(受信部)30とを含む。
筐体111Wに収容されたレーダ部1Wにおける送信回路20(以下、送信回路20Wとも称する。)は、電波の送信部として、図2に示すように、送信アンテナ11から第1エリアWAに電波を送信可能である。筐体111Wに収容されたレーダ部1Wにおける受信回路30(以下、受信回路30Wとも称する。)は、電波の受信部として、図2に示すように、第1エリアWAからの電波を受信アンテナ12経由で受信する。
筐体111Vに収容されたレーダ部1Vにおける送信回路20(以下、送信回路20Vとも称する。)は、電波の送信部として、図2に示すように、送信アンテナ11から第2エリアVAに電波を送信可能である。筐体111Vに収容されたレーダ部1Vにおける受信回路30(以下、受信回路30Vとも称する。)は、電波の受信部として、図2に示すように、第2エリアVAからの電波を受信アンテナ12経由で受信する。
図7は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける送信回路の構成を示す図である。
図7を参照して、送信回路20は、電波生成部21と、方向性結合器22と、パワーアンプ23とを含む。電波生成部21は、周波数切替部24と、電圧発生部25と、電圧制御発振器26とを含む。
ここで、電波センサ101は、たとえば、四分一 浩二、外2名、”拡大するミリ波技術の応用”、[online]、[平成26年12月12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1)、または稲葉 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2)に記載された2周波CW方式を用いる電波センサである。
[電波の送信処理]
電波生成部21は、同期信号生成部2から同期信号を受けると、たとえば100ミリ秒後に次の同期信号を受けるまで電波を送信アンテナ11経由で連続的に送信する。したがって、図4に示すように、同期信号生成部2から同期信号を受けてから次の同期信号を受けるまでの期間が単位処理期間Ttとなる。
具体的には、電波生成部21は、たとえば24GHz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22へ出力する。
なお、電波生成部21は、たとえば60GHz帯、76GHz帯または79GHz帯の周波数を有する電波を生成してもよい。また、電波生成部21は、たとえばミリ波帯より周波数の低いマイクロ波帯の周波数を有する電波を生成してもよいし、また、ミリ波帯より周波数の高いテラヘルツ帯の周波数を有する電波を生成してもよい。
より詳細には、電波生成部21における周波数切替部24は、送信アンテナ11から送信される電波である送信波の周波数を所定の切替周波数fswtで交互に切替えるための切替信号を電圧発生部25および信号処理部14へ出力する。
具体的には、周波数切替部24は、たとえば、図4に示すように、単位処理期間Ttにおいて、10キロヘルツの切替周波数fswtすなわち0.1ミリ秒の周期でレベルLsをハイレベルおよびローレベルに切り替える切替信号を電圧発生部25および信号処理部14へ出力する。
電圧発生部25は、たとえば、所定の送信周波数f1,f2の電波を電圧制御発振器26に発生させるための制御電圧Vf1,Vf2をそれぞれ設定する。なお、送信周波数f2およびf1の差は、たとえば数メガヘルツ程度である。
電圧発生部25は、たとえば、周波数切替部24から受ける切替信号のレベルLsがローレベルである場合、制御電圧Vf1を生成し、生成した制御電圧Vf1を電圧制御発振器26へ出力する。また、電圧発生部25は、たとえば、切替信号のレベルLsがハイレベルである場合、制御電圧Vf2を生成し、生成した制御電圧Vf2を電圧制御発振器26へ出力する。
電圧制御発振器26は、具体的にはVCO(Voltage−controlled oscillator)であり、電圧発生部25から受ける制御電圧Vf1,Vf2に応じた周波数を有するミリ波帯の送信波を生成する。
より詳細には、電圧制御発振器26は、たとえば、図4に示すように、ローレベルの切替信号に基づく制御電圧Vf1を電圧発生部25から受けている間、以下の式(1)に示す周波数f1を有する送信波T1(t)を生成する。
ここで、φ1は初期位相である。式(1)および以下の式中におけるtは時刻を表す。また、電圧制御発振器26は、たとえば、図4に示すように、ハイレベルの切替信号に基づく制御電圧Vf2を電圧発生部25から受けている間、以下の式(2)に示す周波数f2を有する送信波T2(t)を生成する。
ここで、φ2は初期位相である。なお、送信波T1(t)の振幅および送信波T2(t)の振幅はたとえば共にAである。電圧制御発振器26は、送信波T1(t),T2(t)を交互に生成して方向性結合器22へ出力する。
方向性結合器22は、電波生成部21から受ける送信波T1(t),T2(t)をパワーアンプ23および受信回路30へ分配する。パワーアンプ23は、方向性結合器22から受ける送信波T1(t),T2(t)を増幅し、増幅後の送信波T1(t),T2(t)を送信アンテナ11経由で対象エリアへ交互に送信する。
電波センサ101の筐体111Wに収容される送信アンテナ11は、図2に示すように、たとえば指向性の方向DWが対象道路Rd1の横断方向に沿うように設置される。好ましくは、筐体111Wに収容される送信アンテナ11は、たとえば、対象横断歩道PC1の面に下ろした垂線の方向の平面視において、指向性の方向DWと、歩行者Tgt2が第1エリアWAにおける対象横断歩道PC1を移動する方向vmとが平行または反平行になるように設置される。
また、筐体111Vに収容される送信アンテナ11は、図2に示すように、たとえば指向性の方向DVが対象道路Rd1の横断方向に対して斜めに、かつ対象横断歩道PC1から離れる方向すなわち交差点CS1に近づく方向へ向かうように設置される。なお、筐体111Vに収容される送信アンテナ11は、指向性の方向DVが隅切りCCswから交差点CS1の中心Cntへの方向に沿うように設置されてもよい。
[電波の受信処理]
図8は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける受信回路の構成を示す図である。
図8を参照して、受信回路30は、ローノイズアンプ31S,31Dと、差分信号生成部32SI,32SQ,32DIと、移相器33とを含む。以下、ローノイズアンプ31S,31Dの各々をローノイズアンプ31とも称する。差分信号生成部32SI,32SQ,32DIの各々を差分信号生成部32とも称する。
図9は、本発明の第1の実施の形態に係る受信回路における差分信号生成部の構成を示す図である。
図9を参照して、差分信号生成部32は、ミキサ35と、IF(Intermediate Frequency)アンプ36と、ローパスフィルタ37と、A/Dコンバータ(ADC)38とを含む。
図10は、本発明の第1の実施の形態に係る送信アンテナ、受信アンテナおよび対象物の配置の一例を示す図である。
図8〜図10を参照して、受信回路30は、対象エリアからの電波、たとえば反射波を受信アンテナ12L,12R経由で受信する。ここで、受信アンテナ12L,12Rは、単位処理期間Ttにおいて、対象エリアにおける対象物Tgtが送信波T1(t)またはT2(t)をそれぞれ反射することにより生成される反射波R1(t)またはR2(t)を受信可能な構成であればよい。
具体的には、受信アンテナ12L,12Rは、送信アンテナ11と同じアンテナであってもよいし、異なるアンテナであってもよい。本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、たとえば、受信アンテナ12L,12Rは、送信アンテナ11と異なるアンテナであり、送信アンテナ11の近傍に配置される。たとえば、送信アンテナ11ならびに受信アンテナ12L,12Rが別々のアンテナである場合、受信アンテナ12L,12Rは、送信アンテナ11から離れた位置に配置されてもよいが、電波センサ101の構成を簡易にするために送信アンテナ11の近傍に配置されることが好ましい。なお、受信アンテナ12L,12Rの配置の詳細については後述する。
より詳細には、受信アンテナ12L,12Rが受信する反射波には、たとえば、対象エリア内を移動する対象物Tgtが送信アンテナ11により送信された送信波を反射することによって発生するドップラー反射波が含まれる。
ここで、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対象物Tgtの移動速度を検出対象速度vdと定義する。言い換えると、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受信アンテナ12L,12Rに対する対象物Tgtの相対速度の成分が検出対象速度vdである。
たとえば、受信アンテナ12L,12Rに対する対象物Tgtの速度を相対速度vtと定義すると、検出対象速度vdは、対象物Tgtから受信アンテナ12L,12Rへの方向の単位ベクトルndと相対速度vtとの内積で表される。なお、電波センサ101は、たとえば支柱PW,PV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PW,PVに固定されている場合、受信アンテナ12L,12Rおよび対象エリアは地面に対して固定されるので、相対速度vtは、対象物Tgtの地面に対する相対速度でもある。
受信アンテナ12L,12Rが受信する対象物Tgtからのドップラー反射波の周波数f1r,f2rは、送信波の周波数f1,f2に対して、対象物Tgtに対応する検出対象速度vdに応じてそれぞれシフトする。また、ドップラー反射波の振幅は、対象物Tgtの反射断面積σに応じた振幅となる。
[受信アンテナ12L,12Rの配置]
図11は、本発明の第1の実施の形態に係る受信アンテナを上方から見た場合における配置の一例を示す図である。
図11を参照して、受信アンテナ12L,12Rは、たとえば、対象道路Rd1の横断方向を示すベクトルDcに対して直交する方向に水平に並べて配置され、また、たとえば距離d離して配置される。以下、受信アンテナ12L,12Rが並ぶ方向を示すベクトルをベクトルDlとも称する。
たとえば、受信アンテナ12L,12Rと対象物Tgtとの距離である対象距離Lが距離dに比べて十分長い場合、受信アンテナ12L,12Rが受信するドップラー反射波を平面波として近似することができる。
ここで、対象物Tgtからのドップラー反射波の受信アンテナ12L,12Rへの入射角ξを以下のように定義する。すなわち、たとえば、ドップラー反射波が伝搬する方向を示すベクトルDpとベクトルDlとを含む面を入射面Pinと定義する。したがって、受信アンテナ12L,12Rは、入射面Pinに含まれる。そして、入射面Pinに含まれ、ベクトルDlと直交し、かつ対象横断歩道PC1に向いたベクトルDaとベクトルDpとのなす角度を入射角ξと定義する。また、入射角ξは、受信アンテナ12L,12Rの上方から見て反時計回りに増加するように定義する。また、ベクトルDpがベクトルDaと一致したときの入射角ξを0°と定義する。
たとえば、入射角ξが0°である場合、対象物Tgtから受信アンテナ12Lまでの距離と、対象物Tgtから受信アンテナ12L,12Rまでの距離とは同じになる。一方、たとえば、入射角ξが正である場合、対象物Tgtから受信アンテナ12Rまでの距離は、対象物Tgtから受信アンテナ12Lまでの距離と比べて光路差Δsだけ長くなる。ここで、光路差Δsは、たとえばd×sin(ξ)である。また、たとえば、入射角ξが負である場合、対象物Tgtから受信アンテナ12Rまでの距離は、対象物Tgtから受信アンテナ12Lまでの距離と比べて光路差Δsだけ短くなる。
すなわち、たとえば、入射角ξが0°である場合、受信アンテナ12Rが受信するドップラー反射波の位相と、受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波の位相とは同じになる。一方、たとえば、入射角ξが正である場合、受信アンテナ12Rが受信するドップラー反射波の位相は、受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波の位相と比べて光路差Δsに応じて遅れる。また、たとえば、入射角ξが負である場合、受信アンテナ12Rが受信するドップラー反射波の位相は、受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波の位相と比べて光路差Δsに応じて進む。
したがって、受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波の位相を基準とした場合における受信アンテナ12Rが受信するドップラー反射波の位相のずれ具合から入射角ξを算出することが可能となる。これにより、受信アンテナ12L,12Rに対する対象物Tgtへの方向を算出することが可能となる。
[ドップラー反射波]
以下、位相の基準とする受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波について詳細に説明するが、受信アンテナ12Rが受信するドップラー反射波についても同様である。
送信波T1(t)が式(1)により表される場合において、たとえば受信アンテナ12Lが送信アンテナ11の近傍に配置されているとき、受信アンテナ12Lが受信するドップラー反射波R1Sd(t)は、非特許文献1または非特許文献2に示すように以下の式(3)により表される。
ここで、Lは受信アンテナ12Lおよび対象物Tgt間の対象距離である。cは光速である。aはたとえば送信波T1(t)の振幅Aおよび波長、送信アンテナ11および受信アンテナ12L,13Rのアンテナゲイン、対象距離Lならびに反射断面積σ等により定まる値である。
ドップラー反射波R1Sd(t)の周波数f1rは、式(3)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、対象物Tgtが受信アンテナ12L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、対象物Tgtが受信アンテナ12L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。
受信アンテナ12Lが受信する反射波R1S(t)には、一般に、ドップラー反射波R1Sd(t)、および対象物Tgt以外の部分からの非ドップラー反射波R1Snd(t)が含まれる。したがって、反射波R1S(t)は、ドップラー反射波R1Sd(t)および非ドップラー反射波R1Snd(t)の重ね合わせとなり、以下の式(4)により表される。
ここで、対象物Tgt以外のものの検出対象速度vdがゼロである状況、すなわち非ドップラー反射波R1Snd(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。
なお、受信アンテナ12Rが受信する反射波R1D(t)は、式(1)、(3)および(4)と同様に導出される、以下の式(5)により表される。
同様に、受信回路30は、送信アンテナ11から送信波T2(t)が送信されている期間、式(1)、(3)および(4)と同様に導出される、以下の式(6)に示す反射波R2S(t)を受信アンテナ12L経由で受信する。
ここで、送信波T1(t)およびT2(t)の振幅はともにAであり、かつ周波数f1およびf2はほぼ同じであるため、ドップラー反射波R2Sd(t)の振幅は、式(3)におけるaで表すことが可能である。
また、受信アンテナ12Rが受信する反射波R2D(t)は、式(6)と同様に導出される、以下の式(7)により表される。
再び図8および図9を参照して、受信回路30におけるローノイズアンプ31Sは、受信アンテナ12Lが受信した反射波R1S(t),R2S(t)を増幅し、差分信号生成部32SI、32SQへ出力する。また、ローノイズアンプ31Dは、受信アンテナ12Rが受信した反射波R1D(t),R2D(t)を増幅し、差分信号生成部32DIへ出力する。
移相器33は、たとえば、送信回路20により生成される送信波の位相をπ/2ずらし、位相をずらした送信波を差分信号生成部32SQへ出力する。
以下、差分信号生成部32SIにおける動作を詳細に説明するが、差分信号生成部32SQ,32DIにおける動作も同様である。
図9に示す差分信号生成部32すなわち差分信号生成部32SIにおけるミキサ35は、送信回路20から送信波T1(t)が送信されている期間、以下の処理を行う。
すなわち、ミキサ35は、送信回路20における方向性結合器22から受ける送信波T1(t)と、ローノイズアンプ31Sから受ける反射波R1S(t)とを乗算する。そして、ミキサ35は、送信波T1(t)の周波数成分と反射波R1S(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。
ミキサ35において、送信波T1(t)と反射波R1S(t)とから生成される差分信号B1S(t)は、以下の式(8)により表される。
ここで、B1Sd(t)は、送信波T1(t)とドップラー反射波R1Sd(t)とから生成される差分信号である。Kは差分信号B1Sd(t)の振幅である。−4π×f1×L/cが遅延位相θ1Sである。2×f1×vd/cがドップラー周波数f1dである。また、D1Sは、送信波T1(t)と非ドップラー反射波R1Snd(t)とから生成される差分信号であり、非ドップラー反射波R1Snd(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。
同様に、ミキサ35は、送信回路20から送信波T2(t)が送信されている期間、以下の処理を行う。すなわち、ミキサ35は、送信波T2(t)と反射波R2S(t)とを乗算し、以下の式(9)により表される差分信号B2S(t)および和周波信号を生成する。
ここで、B2Sd(t)は、送信波T2(t)とドップラー反射波R2Sd(t)とから生成される差分信号である。Kは差分信号B2Sd(t)の振幅である。−4π×f2×L/cが遅延位相θ2Sである。2×f2×vd/cがドップラー周波数f2dである。また、D2Sは、送信波T2(t)と非ドップラー反射波R2Snd(t)とから生成される直流の差分信号である。
ミキサ35は、生成した差分信号B1S(t),B2S(t)および和周波信号をIFアンプ36へ出力する。
IFアンプ36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35において生成された差分信号B1S(t),B2S(t)および和周波信号のうち差分信号B1S(t),B2S(t)を大きな増幅率で増幅し、増幅した差分信号B1S(t),B2S(t)をローパスフィルタ37へ出力する。
ローパスフィルタ37は、IFアンプ36において増幅された差分信号B1S(t),B2S(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1キロヘルツ以上の成分を減衰させる。
A/Dコンバータ38は、たとえば所定のサンプリング周波数fsmplで差分信号B1S(t),B2S(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38は、ローパスフィルタ37を通過したアナログ信号である差分信号B1S(t),B2S(t)を、サンプリング周期である(1/fsmpl)ごとにqビット(qは2以上の整数)のデジタル信号に変換する。A/Dコンバータ38は、変換後のデジタル信号すなわちI(In−phase)成分のデジタル信号を信号処理部14へ出力する。
また、差分信号生成部32SQは、送信回路20から送信波T1(t),T2(t)がそれぞれ送信されている期間、位相がπ/2ずれた送信波T1(t),T2(t)の周波数成分とローノイズアンプ31Sから受ける反射波R1S(t),R2S(t)の周波数成分との差の周波数成分を有するQ(Quadrature)成分のデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部14へ出力する。
差分信号生成部32DIは、送信回路20から送信波T1(t)が送信されている期間、以下の式(10)により表される、式(8)と同様の差分信号B1D(t)を生成する。
ここで、B1Dd(t)は、送信波T1(t)とドップラー反射波R1Dd(t)とから生成される差分信号である。Kは差分信号B1Dd(t)の振幅である。(−(4π×f1×L+2×π×f1×d×sin(ξ))/c)が遅延位相θ1Dである。2×f1×vd/cがドップラー周波数f1dである。また、D1Dは、送信波T1(t)と非ドップラー反射波R1Dnd(t)とから生成される差分信号であり、非ドップラー反射波R1Dnd(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。
また、差分信号生成部32DIは、送信回路20から送信波T2(t)が送信されている期間、以下の式(11)により表される、式(9)と同様の差分信号B2D(t)を生成する。
ここで、B2Dd(t)は、送信波T2(t)とドップラー反射波R2Dd(t)とから生成される差分信号である。(−(4π×f2×L+2×π×f2×d×sin(ξ))/c)が遅延位相θ2Dである。
差分信号生成部32DIは、差分信号B1D(t),B2D(t)に基づいてI成分のデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を信号処理部14へ出力する。
[信号処理]
図12は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける信号処理部の構成を示す図である。
図12を参照して、信号処理部14は、バッファ制御部71と、バッファ72と、FFT処理部73とを含む。バッファ72は、(f1,I,S)成分格納領域75と、(f2,I,S)成分格納領域76と、(f1,Q,S)成分格納領域77と、(f1,I,D)成分格納領域78と、(f2,I,D)成分格納領域79とを含む。
以下、レーダ部1Wにおける信号処理部14について詳細に説明するが、レーダ部1Vにおける信号処理部14についても同様である。
信号処理部14は、電波処理部13における受信回路30から受けるデジタル信号を処理する。
より詳細には、信号処理部14におけるバッファ制御部71は、同期信号生成部2から同期信号を受けると、受信回路30から受けるデジタル信号の蓄積を開始する。そして、バッファ制御部71は、単位処理期間Ttの長さである100ミリ秒間、送信回路20から受ける切替信号のレベルLsに基づいて、当該デジタル信号をバッファ72における各格納領域に振り分けながら蓄積する。
具体的には、バッファ制御部71は、たとえば送信回路20からローレベルの切替信号を受けている期間、すなわち送信回路20が周波数f1の送信波T1(t)を送信している期間、以下の処理を行う。
すなわち、バッファ制御部71は、たとえば、受信回路30における差分信号生成部32SI、32SQおよび32DIから受けるデジタル信号をバッファ72における(f1,I,S)成分格納領域75、(f1,Q,S)成分格納領域77および(f1,I,D)成分格納領域78に時系列順にそれぞれ蓄積する。
また、バッファ制御部71は、たとえば送信回路20からハイレベルの切替信号を受けている期間、すなわち送信回路20が周波数f2の送信波T2(t)を送信している期間、以下の処理を行う。
すなわち、バッファ制御部71は、たとえば、受信回路30における差分信号生成部32SIおよび32DIから受けるデジタル信号をバッファ72における(f2,I,S)成分格納領域76および(f2,I,D)成分格納領域79に時系列順にそれぞれ蓄積する。
バッファ制御部71は、たとえば同期信号生成部2から次の同期信号を受けると、単位処理期間Ttが満了したと認識し、デジタル信号の蓄積を終了する。そして、バッファ制御部71は、たとえばFFT処理部73へバッファ蓄積完了通知を出力する。
したがって、バッファ蓄積完了通知が出力されるタイミングにおいて、バッファ72には、単位処理期間Ttにおいて第1エリアWAから受信する電波に基づく時系列順のデジタル信号すなわち時間スペクトルが蓄積されている。
より詳細には、(f1,I,S)成分格納領域75および(f2,I,S)成分格納領域76には、それぞれ差分信号B1S(t)およびB2S(t)に基づくI成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルTS(f1,I,S)およびTS(f2,I,S)が蓄積されている。(f1,Q,S)成分格納領域77には、位相をπ/2シフトさせた送信波T1(t)と反射波R1S(t)との差分信号に基づくQ成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルTS(f1,Q,S)が蓄積されている。(f1,I,D)成分格納領域78および(f2,I,D)成分格納領域79には、それぞれ差分信号B1D(t)およびB2D(t)に基づくI成分のデジタル信号すなわち時間スペクトルTS(f1,I,D)およびTS(f2,I,D)が蓄積される。
FFT処理部73は、差分信号生成部32によって生成された差分信号の周波数分布すなわち周波数スペクトルに関する情報である周波数分布情報を作成する。
具体的には、FFT処理部73は、たとえば、バッファ制御部71からバッファ蓄積完了通知を受けると、バッファ72に蓄積された時間スペクトルを取得して自己の計算用バッファに保持する。そして、FFT処理部73は、たとえば、取得した時間スペクトルを高速フーリエ変換することにより、単位処理期間Ttにおける差分信号の周波数スペクトルすなわちドップラースペクトルおよび位相スペクトルを示す情報を周波数分布情報として作成する。
ここで、ドップラースペクトルは、単位処理期間Ttにおける差分信号に含まれる各周波数成分の振幅を示す。また、位相スペクトルは、単位処理期間Ttにおける差分信号に含まれる各周波数成分の位相を示す。周波数分布情報は、たとえばドップラースペクトルおよび位相スペクトルの各ポイントを示す座標データである。
より詳細には、レーダ部1WにおけるFFT処理部73では、以下のドップラースペクトルおよび位相スペクトルが作成される。
すなわち、レーダ部1WにおけるFFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,I,S)からドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)および位相スペクトルPS(f1,I,S,W)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f2,I,S)からドップラースペクトルDS(f2,I,S,W)および位相スペクトルPS(f2,I,S,W)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,Q,S)からドップラースペクトルDS(f1,Q,S,W)および位相スペクトルPS(f1,Q,S,W)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,I,D)からドップラースペクトルDS(f1,I,D,W)および位相スペクトルPS(f1,I,D,W)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f2,I,D)からドップラースペクトルDS(f2,I,D,W)および位相スペクトルPS(f2,I,D,W)を作成する。
また、レーダ部1VにおけるFFT処理部73では、以下のドップラースペクトルおよび位相スペクトルが作成される。
すなわち、レーダ部1VにおけるFFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,I,S)からドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)および位相スペクトルPS(f1,I,S,V)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f2,I,S)からドップラースペクトルDS(f2,I,S,V)および位相スペクトルPS(f2,I,S,V)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,Q,S)からドップラースペクトルDS(f1,Q,S,V)および位相スペクトルPS(f1,Q,S,V)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f1,I,D)からドップラースペクトルDS(f1,I,D,V)および位相スペクトルPS(f1,I,D,V)を作成する。FFT処理部73は、たとえば、時間スペクトルTS(f2,I,D)からドップラースペクトルDS(f2,I,D,V)および位相スペクトルPS(f2,I,D,V)を作成する。
以下、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W),DS(f2,I,S,W),DS(f1,Q,S,W),DS(f1,I,D,W),DS(f2,I,D,W)の各々をドップラースペクトルDSWとも称する。また、位相スペクトルPS(f1,I,S,W),PS(f2,I,S,W),PS(f1,Q,S,W),PS(f1,I,D,W),PS(f2,I,D,W)の各々を位相スペクトルPSWとも称する。ドップラースペクトルDS(f1,I,S,V),DS(f2,I,S,V),DS(f1,Q,S,V),DS(f1,I,D,V),DS(f2,I,D,V)の各々をドップラースペクトルDSVとも称する。また、位相スペクトルPS(f1,I,S,V),PS(f2,I,S,V),PS(f1,Q,S,V),PS(f1,I,D,V),PS(f2,I,D,V)の各々を位相スペクトルPSVとも称する。
レーダ部1WにおけるFFT処理部73は、作成したドップラースペクトルDSWおよび位相スペクトルPSWを総合処理部3へ出力する。
レーダ部1VにおけるFFT処理部73は、作成したドップラースペクトルDSVおよび位相スペクトルPSVを総合処理部3へ出力する。
[歩行者の検知処理]
図13は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける横断歩道データ処理部の構成を示す図である。
図13を参照して、横断歩道データ処理部4は、バッファ61と、対象波形取得部(第1検知部)62と、対象波形分析部63とを含む。対象波形分析部63は、距離取得部64と、方向取得部65と、速度符号決定部66と、移動速度取得部67と、ピーク取得部68とを含む。
横断歩道データ処理部4は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、第1エリアWAにおける対象物Tgtである第1対象物WTgtを検知する。
たとえば、横断歩道データ処理部4は、単位処理期間Ttにおいて受信回路30Wによって受信された電波に基づいて1回分の検知処理を行う。
図14は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおけるFFT処理部が生成するドップラースペクトルの一例を示す図である。横軸は、ドップラー周波数f1dすなわち検出対象速度vdの大きさを示し、縦軸は、反射強度Irを示す。
図14には、たとえば、第1対象物WTgtとして歩行者Tgt2、具体的には人間および自転車が、図2に示す対象横断歩道PC1を用いて対象道路を横断している場合において、レーダ部1Wにおける受信アンテナ12Lにより単位処理期間Ttにおいて受信された電波に基づくドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)が示される。
ここでは、代表的にドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)を用いた検知処理について説明するが、他のドップラースペクトルを用いた検知処理についても同様である。
図13および図14を参照して、横断歩道データ処理部4におけるバッファ61は、たとえば、レーダ部1Wにおける信号処理部14から受けるドップラースペクトルDSWおよび位相スペクトルPSWに関する情報を保持する。バッファ61に保持されるドップラースペクトルDSWおよび位相スペクトルPSWの内容は、たとえば単位処理期間Ttごとに更新される。
対象波形取得部62は、たとえば、同期信号生成部2から同期信号を受けると、単位処理期間Ttが満了したと認識する。そして、対象波形取得部62は、たとえば、バッファ61の内容が更新されると、バッファ61からドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)を取得する。
対象波形取得部62は、たとえば、取得したドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)において、所定のしきい値Thwより大きい反射強度Irが含まれる場合、第1エリアWAにおいて対象物Tgtを検知したと判断する。
具体的には、対象波形取得部62は、たとえば、しきい値Thwより大きい反射強度Irを有する対象波形Ww1をドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)から取得し、取得した対象波形Ww1を対象波形分析部63へ出力するとともに、上記判断結果を示す第1エリア検知情報を総合処理部3へ出力する。
ここで、対象波形は、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)を形成する波形のうち、しきい値Thwより大きい反射強度Irを有する波形であって連続する波形である。
なお、対象波形取得部62は、図14に示す場合と異なり、たとえばドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に複数の対象波形が含まれる場合、当該複数の対象波形を取得する。
また、対象波形取得部62は、たとえば、取得したドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)において、所定のしきい値Thwより大きい反射強度Irが含まれない場合、第1エリアWAにおいて対象物Tgtが存在していないと判断し、判断結果を示す第1エリア不検知情報を総合処理部3へ出力する。
対象波形取得部62は、たとえば、単位処理期間Ttが満了するごとに、バッファ61からドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)を取得するので、第1エリア検知情報または第1エリア不検知情報は、概ね100ミリ秒間隔で総合処理部3へ出力される。
(レーダ部1Wによる歩行者のドップラースペクトルの特徴)
図14に示すように、歩行者Tgt2の対象波形Ww1の特徴として、たとえば以下のことが挙げられる。すなわち、歩行者Tgt2は、たとえば、対象道路Rd1の横断方向すなわち送信波の指向性の方向DWに沿ってほぼ一定の速度で移動するため、歩行者Tgt2の検出対象速度vdの大きさすなわち|vd|は、継続して一定の範囲に含まれる。ここで、|vd|は、検出対象速度vdの絶対値を表す。
したがって、歩行者Tgt2の|vd|すなわちドップラー周波数は、たとえば、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)における周波数軸方向、具体的にはドップラー周波数軸方向における一定の範囲に継続して含まれることが多い。
(自動車Tgt1が対象横断歩道PC1を通過している場合)
たとえば、自動車Tgt1が対象横断歩道PC1を通過している場合、受信回路30Wは、当該自動車Tgt1からの電波を受信するので、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)には、自動車Tgt1からの電波に基づく対象波形が含まれる。この場合、対象波形取得部62は、たとえば、当該対象波形がドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に含まれることに基づいて、第1エリアWAにおいて対象物Tgtを検知したと判断する。
(自動車Tgt1および歩行者Tgt2が対象横断歩道PC1に同時に存在する場合)
たとえば、対象横断歩道PC1において、対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断している歩行者Tgt2、および対象横断歩道PC1を通過している自動車Tgt1が同時に存在している場合、受信回路30Wは、以下のような電波を受信する。
すなわち、たとえば、歩行者Tgt2が、自動車Tgt1によってレーダ部1Wからの電波が遮られる位置に存在する場合、受信回路30Wは、自動車Tgt1からの電波を受信するが、歩行者Tgt2からの電波を受信することができない。このため、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)には、自動車Tgt1からの電波に基づく対象波形は含まれるが、歩行者Tgt2からの電波に基づく対象波形は含まれない。したがって、対象波形取得部62は、たとえば、自動車Tgt1からの電波に基づく対象波形がドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に含まれることに基づいて、第1エリアWAにおいて対象物Tgtを検知したと判断する。
一方、たとえば、歩行者Tgt2が、自動車Tgt1によってレーダ部1Wからの電波が遮られない位置に存在する場合、受信回路30Wは、自動車Tgt1からの電波および歩行者Tgt2からの電波を重ね合わせた電波を受信する。したがって、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)には、歩行者Tgt2からの電波に基づく対象波形、および自動車Tgt1からの電波に基づく対象波形が含まれる。したがって、対象波形取得部62は、たとえば、歩行者Tgt2からの電波に基づく対象波形、および自動車Tgt1からの電波に基づく対象波形がドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に含まれることに基づいて、第1エリアWAにおいて対象物Tgtを検知したと判断する。
[横断歩道データ処理部における対象波形分析処理]
対象波形分析部63は、対象波形取得部62から対象波形を受けると、受けた対象波形を分析し、分析結果を総合処理部3へ出力する。
(ピークの取得)
対象波形分析部63におけるピーク取得部68は、対象波形取得部62から受ける対象波形に含まれる1または複数のピークのうち、最も反射強度が大きいメインピークを探索し、探索したメインピークの周波数であるピークドップラー周波数f1dmaxを取得する。ピーク取得部68は、取得したピークドップラー周波数f1dmaxを距離取得部64、方向取得部65、速度符号決定部66および移動速度取得部67へ出力する。
(検出対象速度vdWの取得)
対象波形分析部63における移動速度取得部67は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Wにおける受信アンテナ12等に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtの移動速度すなわち検出対象速度vdを取得する。
具体的には、移動速度取得部67は、ピーク取得部68から受けるピークドップラー周波数f1dmaxに基づいて検出対象速度vdの大きさを取得する。
より詳細には、移動速度取得部67は、たとえば、以下の式(12)を用いて、ピーク取得部68から受けるピークドップラー周波数f1dmaxから第1対象物WTgtの検出対象速度vdの大きさを算出する。
(検出対象速度の符号の決定)
速度符号決定部66は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtの移動方向を判定する。具体的には、速度符号決定部66は、ピーク取得部68から受けるピークドップラー周波数f1dmaxおよびドップラースペクトルに基づいて第1対象物WTgtの移動方向を検出する。
具体的には、速度符号決定部66は、たとえば、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に基づくピークドップラー周波数f1dmaxをピーク取得部68から受けた場合、バッファ61に蓄積されたドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)を参照し、ピークドップラー周波数f1dmaxにおける強度すなわちI成分強度を取得する。また、速度符号決定部66は、たとえば、バッファ61に蓄積されたドップラースペクトルDS(f1,Q,S,W)を参照し、ピークドップラー周波数f1dmaxにおける強度すなわちQ成分強度を取得する。
速度符号決定部66は、たとえば、I成分強度の符号およびQ成分強度の符号の関係に基づいて、ピークドップラー周波数f1dmaxを含む対象波形に対応する第1対象物WTgtの検出対象速度vdの符号を決定し、決定した符号を移動速度取得部67へ出力する。
移動速度取得部67は、たとえば、速度符号決定部66から符号を受けると、算出した検出対象速度vdの大きさと当該符号とを組み合わせることにより、検出対象速度vdを算出し、算出した検出対象速度vdを検出対象速度vdWとして総合処理部3へ出力する。
(対象距離Lの取得)
距離取得部64は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtと自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Wにおける受信アンテナ12等との距離である対象距離Lを取得する。
具体的には、距離取得部64は、ピーク取得部68から受けるピークドップラー周波数f1dmaxおよび位相スペクトルに基づいて自己の電波センサ101から第1対象物WTgtまでの対象距離Lを取得する。
より詳細には、距離取得部64は、たとえば、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に基づくピークドップラー周波数f1dmaxをピーク取得部68から受けた場合、バッファ61に蓄積された位相スペクトルPS(f1,I,S,W)およびPS(f2,I,S,W)を参照し、ピークドップラー周波数f1dmaxに対応する遅延位相θ1Smaxおよびθ2Smaxをそれぞれ取得する。距離取得部64は、たとえば、以下の式(13)を用いて、取得した遅延位相θ1Smaxおよびθ2Smaxから対象距離Lを算出する。距離取得部64は、算出した対象距離Lを対象距離LWとして総合処理部3へ出力する。
なお、距離取得部64は、たとえば、遅延位相θ1Smaxおよびθ2Smaxの代わりに、受信アンテナ12Rにより受信された電波に基づく遅延位相θ1Dmaxおよびθ2Dmaxから対象距離Lを算出してもよい。また、距離取得部64は、たとえば、遅延位相θ1Smaxおよびθ2Smaxから算出した距離と、遅延位相θ1Dmaxおよびθ2Dmaxから算出した距離との平均を対象距離Lとして算出してもよい。
(第1対象物WTgtの方位の取得)
方向取得部65は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Wにおける受信アンテナ12等から対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtへの方向である対象方向を取得する。
具体的には、方向取得部65は、ピーク取得部68から受けるピークドップラー周波数f1dmaxおよび位相スペクトルに基づいて入射角ξを算出し、算出した入射角ξを自己の電波センサ101から第1対象物WTgtへの方向である対象方向として取得する。
より詳細には、方向取得部65は、たとえば、ドップラースペクトルDS(f1,I,S,W)に基づくピークドップラー周波数f1dmaxをピーク取得部68から受けた場合、バッファ61に蓄積された位相スペクトルPS(f1,I,S,W)およびPS(f1,I,D,W)を参照し、ピークドップラー周波数f1dmaxに対応する遅延位相θ1Smaxおよびθ1Dmaxをそれぞれ取得する。方向取得部65は、たとえば、以下の式(14)を用いて、取得した遅延位相θ1Smaxおよびθ1Dmaxから入射角ξを算出する。方向取得部65は、算出した入射角ξを入射角ξWとして総合処理部3へ出力する。
なお、方向取得部65は、たとえば、遅延位相θ1Smaxおよびθ1Dmaxの代わりに、送信回路20Wが周波数f2の送信波T2(t)を送信している期間において、レーダ部1Wにおける受信アンテナ12L,12Rによってそれぞれ受信された電波に基づく遅延位相θ2Smaxおよびθ2Dmaxから入射角ξを算出してもよい。また、方向取得部65は、たとえば、遅延位相θ1Smaxおよびθ1Dmaxから算出した入射角と、遅延位相θ2Smaxおよびθ2Dmaxから算出した入射角との平均を入射角ξとして算出してもよい。
[右左折車両の検知処理]
図15は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける右左折車両データ処理部の構成を示す図である。
図15を参照して、右左折車両データ処理部5は、バッファ51と、対象波形取得部(第2検知部)52と、対象波形分析部53とを含む。対象波形分析部53は、距離取得部54と、方向取得部55と、速度符号決定部56と、移動速度取得部57と、種類判定部58とを含む。
右左折車両データ処理部5は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、第2エリアVAにおける対象物Tgtである第2対象物VTgtたとえば車両を検知する。
たとえば、右左折車両データ処理部5は、単位処理期間Ttにおいて受信回路30Vによって受信された電波に基づいて1回分の検知処理を行う。
図16は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおけるFFT処理部が生成するドップラースペクトルの一例を示す図である。横軸は、ドップラー周波数f1dすなわち検出対象速度vdの大きさを示し、縦軸は、反射強度Irを示す。
図16には、たとえば、図2に示すように、第2対象物VTgtとして自動車Tgt1Rが交差点CS1を右折して対象横断歩道PC1へ進入する場合において、レーダ部1Vにおける受信アンテナ12Lにより単位処理期間Ttにおいて受信された電波に基づくドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)が示される。
ここでは、代表的にドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)を用いた検知処理について説明するが、他のドップラースペクトルを用いた検知処理についても同様である。
図15および図16を参照して、右左折車両データ処理部5におけるバッファ51は、たとえば、レーダ部1Vにおける信号処理部14から受けるドップラースペクトルDSVおよび位相スペクトルPSVに関する情報を保持する。バッファ51に保持されるドップラースペクトルDSVおよび位相スペクトルPSVの内容は、たとえば単位処理期間Ttごとに更新される。
対象波形取得部52は、たとえば、同期信号生成部2から同期信号を受けると、単位処理期間Ttが満了したと認識する。そして、対象波形取得部52は、たとえば、バッファ51の内容が更新されると、バッファ51からドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)を取得する。
対象波形取得部52は、たとえば、取得したドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)において、所定のしきい値Thvfより大きい周波数領域(以下、取得周波数領域とも称する。)において、所定のしきい値Thviより大きい反射強度Irが含まれる場合、第2エリアVAにおいて対象物Tgtを検知したと判断する。
具体的には、対象波形取得部52は、たとえば、取得周波数領域において、しきい値Thviより大きい反射強度Irを有する対象波形Wv1をドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)から取得し、取得した対象波形Wv1を対象波形分析部53へ出力するとともに、上記判断結果を示す第2エリア検知情報を総合処理部3へ出力する。
なお、対象波形取得部52は、図16に示す場合と異なり、たとえばドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)に複数の対象波形が含まれる場合、当該複数の対象波形を取得する。
また、対象波形取得部52は、たとえば、取得したドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)において、取得周波数領域に所定のしきい値Thviより大きい反射強度Irが含まれない場合、第2エリアVAにおいて対象物Tgtが存在していないと判断し、判断結果を示す第2エリア不検知情報を総合処理部3へ出力する。
対象波形取得部52は、たとえば、単位処理期間Ttが満了するごとに、バッファ51からドップラースペクトルDS(f1,I,S,V)を取得するので、第2エリア検知情報または第2エリア不検知情報は、概ね100ミリ秒間隔で総合処理部3へ出力される。
(レーダ部1Vによる右左折車両のドップラースペクトルの特徴)
図16に示すように、交差点CS1を右折して対象横断歩道PC1へ進入する自動車Tgt1の対象波形Wv1の特徴として、たとえば以下のことが挙げられる。すなわち、交差点CS1を右折する自動車Tgt1は、レーダ部1Vから送信される電波の指向性の方向DVと概ね反対の方向に向かって走行するので、当該自動車Tgt1の|vd|すなわちドップラー周波数は、大きい値を有する。
一方、交差点CS1を左折する自動車Tgt1は、方向DVと概ね直交する方向に向かって走行するので、当該自動車Tgt1の|vd|すなわちドップラー周波数は、交差点CS1を右折する自動車Tgt1のドップラー周波数より小さい値を有する。
したがって、所定のしきい値Thvfは、交差点CS1を左折する自動車Tgt1のドップラー周波数より小さい値に設定されている。
また、自動車Tgt1の反射断面積は、大型自動車、普通自動車および自動二輪車の順に小さくなるので、自動車Tgt1の反射強度Irは、大型自動車、普通自動車および自動二輪車の順に小さくなる。したがって、反射強度Irに基づいて車両の種類を判定することが可能となる。
[右左折車両データ処理部における対象波形分析処理]
対象波形分析部53は、対象波形取得部52から対象波形を受けると、受けた対象波形を分析し、分析結果を総合処理部3へ出力する。
(車両の種類の判定)
対象波形分析部53における種類判定部58は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtである車両の種類を判定する。
具体的には、種類判定部58は、対象波形取得部52から受けた対象波形の反射強度Irに基づいて第2対象物VTgtの種類を判定する。
より詳細には、種類判定部58は、たとえば、対象波形取得部52から受ける対象波形Wv1に含まれる1または複数のピークのうち、最も反射強度Irが大きいメインピークを探索する。そして、種類判定部58は、たとえば、探索したメインピークの反射強度Irであるメインピーク強度、およびメインピークの周波数であるピークドップラー周波数f1dmaxvを取得する。
また、種類判定部58は、たとえば、しきい値Thl,Thnを保持している。ここで、Thl>Thnである。
しきい値Thlは、たとえば、大型自動車の対象波形のメインピーク強度より小さくかつ普通自動車の対象波形のメインピーク強度および自動二輪車の対象波形のメインピーク強度以上となるように設定されている。
しきい値Thnは、たとえば、大型自動車の対象波形のメインピーク強度および普通自動車の対象波形のメインピーク強度より小さくかつ自動二輪車の対象波形のメインピーク強度以上となるように設定されている。
種類判定部58は、たとえば、メインピーク強度が所定のしきい値Thlより大きい場合、対象波形Wv1に対応する第2対象物VTgtの種類を大型自動車と判定する。
また、種類判定部58は、たとえば、メインピーク強度が所定のしきい値Thnより大きくかつしきい値Thl以下である場合、対象波形Wv1に対応する第2対象物VTgtの種類を普通自動車と判定する。
また、種類判定部58は、たとえば、メインピーク強度がしきい値Thn以下である場合、対象波形Wv1に対応する第2対象物VTgtの種類を自動二輪車と判定する。
種類判定部58は、第2対象物VTgtの種類の判定結果を示す車両種類情報を総合処理部3へ出力する。また、種類判定部58は、取得したピークドップラー周波数f1dmaxvを距離取得部54、方向取得部55、速度符号決定部56および移動速度取得部57へ出力する。
なお、種類判定部58では、対象波形の反射強度Irに基づいて第2対象物VTgtの種類を判定する構成に限らず、対象波形の幅、形状、ピーク数、ピーク周波数、およびピーク周波数の時間変化等の対象波形の特性に基づいて第2対象物VTgtの種類を判定する構成であってもよい。
以下、対象波形分析部53における距離取得部54、方向取得部55、速度符号決定部56および移動速度取得部57の動作は、対象波形分析部63における距離取得部64、方向取得部65、速度符号決定部66および移動速度取得部67とそれぞれ同様であるので、距離取得部54、方向取得部55、速度符号決定部56および移動速度取得部57の動作については簡潔に説明する。
(検出対象速度vdの取得)
対象波形分析部53における移動速度取得部57は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Vにおける受信アンテナ12等に対して近づくかまたは遠ざかる方向に沿った、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtの検出対象速度vdを取得する。
具体的には、移動速度取得部57は、種類判定部58から受けるピークドップラー周波数f1dmaxvに基づいて検出対象速度vdの大きさを取得する。
(検出対象速度の符号の決定)
速度符号決定部56は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtの移動方向を判定する。具体的には、速度符号決定部56は、種類判定部58から受けるピークドップラー周波数f1dmaxvおよびドップラースペクトルに基づいて第1対象物WTgtの移動方向を検出する。
速度符号決定部56は、たとえば、ピークドップラー周波数f1dmaxvを含む対象波形に対応する第2対象物VTgtの検出対象速度vdの符号を決定し、決定した符号を移動速度取得部57へ出力する。
移動速度取得部57は、速度符号決定部56から符号を受けると、算出した検出対象速度vdの大きさと当該符号とを組み合わせることにより、検出対象速度vdを算出し、算出した検出対象速度vdを検出対象速度vdVとして総合処理部3へ出力する。
(対象距離Lの取得)
距離取得部54は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtと自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Vにおける受信アンテナ12等との距離である対象距離Lを取得する。
具体的には、距離取得部54は、種類判定部58から受けるピークドップラー周波数f1dmaxvおよび位相スペクトルに基づいて自己の電波センサ101から第2対象物VTgtまでの対象距離Lを取得する。距離取得部54は、算出した対象距離Lを対象距離LVとして総合処理部3へ出力する。
(対象物Tgtの方位の取得)
方向取得部55は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、自己の電波センサ101、より詳細にはレーダ部1Vにおける受信アンテナ12等から対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtへの方向である対象方向を取得する。
具体的には、方向取得部55は、種類判定部58から受けるピークドップラー周波数f1dmaxvおよび位相スペクトルに基づいて入射角ξを算出し、算出した入射角ξを自己の電波センサ101から第2対象物WTgtへの方向である対象方向として取得する。方向取得部55は、算出した入射角ξを入射角ξVとして総合処理部3へ出力する。
[総合処理]
図17は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける総合処理部の構成を示す図である。
図17を参照して、総合処理部3は、Vtime推定部41と、Vtime保持部42と、横断判定部43と、判断部44と、Vtime長保持部45と、歩行者検知結果蓄積部46と、検知歩行者情報蓄積部47と、Wtime推定部48と、Wtime保持部49と、モード設定部50とを含む。
総合処理部3は、たとえば、同期信号生成部2から同期信号を受けると、受けた同期信号から処理時刻を取得するとともに単位処理期間Ttが満了したことを認識する。そして、総合処理部3は、たとえば、横断歩道データ処理部4から受ける情報および右左折車両データ処理部5から受ける情報を総合的に処理し、処理結果に基づいて、第1エリアWAにおいて対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断する横断対象物の有無を判定する。
モード設定部50は、たとえば、総合処理部3の動作モードである推定済モードおよび未推定モードを切り替える。
より詳細には、モード設定部50は、たとえば、総合処理部3の動作モードをデフォルトで未推定モードに設定しており、Wtime推定部48から推定済モード切替命令を受けると、総合処理部3の動作モードを未推定モードから推定済モードへ切り替える。また、モード設定部50は、たとえば、Vtime推定部41から未推定モード切替命令を受けると、総合処理部3の動作モードが推定済モードである場合、当該動作モードを推定済モードから未推定モードへ切り替える。
Vtime保持部42は、Vtimeを保持する。Wtime保持部49は、Wtimeを保持する。VtimeおよびWtimeについては後述する。
[対象横断歩道PC1に進入する車両の予測]
図18は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける第1対象物および第2対象物の検知結果ならびに横断対象物の有無の判定結果の時間変化の一例を示す図である。
図18を参照して、総合処理部3における判断部44は、右左折車両データ処理部5における対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtの対象横断歩道PC1への進入を予測する。
具体的には、判断部44は、たとえば、単位処理期間Ttが満了する毎に右左折車両データ処理部5から第2エリア検知情報および車両種類情報、または第2エリア不検知情報を受ける。
判断部44は、たとえば、図18に示す時刻taより前の状態のように、右左折車両データ処理部5から第2エリア不検知情報を受ける場合、第2エリアVAにおいて第2対象物VTgtすなわち自動車Tgt1が存在しないと認識し、右左折車両データ処理部5から第2エリア検知情報を受けるまで待機する。
判断部44は、たとえば、時刻taにおいて右左折車両データ処理部5から第2エリア検知情報および車両種類情報を受けると、第2エリアVAにおいて自動車Tgt1が存在していると認識するとともに受けた車両種類情報を保持しておく。
そして、判断部44は、たとえば、第2エリアVAに存在している自動車Tgt1が第2エリアVAを出るまで、言い換えると、右左折車両データ処理部5から第2エリア検知情報を継続して受けた後第2エリア不検知情報を受けるまで待機する。
具体的には、判断部44は、たとえば、右左折車両データ処理部5から第2エリア不検知情報を受ける時刻tcまで待機する。
判断部44は、たとえば、時刻tcにおいて右左折車両データ処理部5から第2エリア不検知情報を受けると、対象波形取得部52によって検知された自動車Tgt1(以下、検知自動車Tgt1とも称する。)の対象横断歩道PC1への進入を予測する。そして、判断部44は、たとえば、検知自動車Tgt1が対象横断歩道PC1へ進入する旨を示す進入車検知情報、および保持しておいた車両種類情報をVtime推定部41へ出力する。
なお、判断部44は、右左折車両データ処理部5から受ける第2エリア検知情報および第2エリア不検知情報に基づいて、検知自動車Tgt1の対象横断歩道PC1への進入を予測する構成に限らず、第2エリア検知情報および第2エリア不検知情報に加えて、右左折車両データ処理部5から受ける車両種類情報、検出対象速度vdV、対象距離LVおよび入射角ξVの一部または全部に基づいて、検知自動車Tgt1の対象横断歩道PC1への進入を予測する構成であってもよい。
[Vtimeの推定]
図19は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおけるVtime長保持部が保持するVtime長テーブルの一例を示す図である。
図19を参照して、Vtime長保持部45は、車両の種類と対応のVtimeの長さとを含むVtime長テーブルTbl1を保持している。
ここで、Vtimeは、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に存在する期間である第2存在期間である。
Vtime長テーブルTbl1では、Vtimeの長さである「Tl」、「Tn」および「Tb」が、車両の種類である「大型自動車」、「普通自動車」および「自動二輪車」にそれぞれ対応付けられている。
「大型自動車」、「普通自動車」および「自動二輪車」の順に車両の長さが短くなるので、「Tl」、「Tn」および「Tb」の順にVtimeの長さは短くなる。
再び図17を参照して、Vtime推定部41は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波、および右左折車両データ処理部5における種類判定部58により判定された車両の種類に基づいてVtimeを推定する。
具体的には、Vtime推定部41は、たとえば、時刻tcにおいて進入車検知情報および車両種類情報を判断部44から受けると、検知自動車Tgt1が第2エリアVAを出たと認識する。
Vtime推定部41は、たとえば、Vtimeの開始タイミングとして、第2エリアVAから出た検知自動車Tgt1が対象横断歩道PC1の交差点CS1側の図2に示す端部E1へ到達するタイミングを推定する。
具体的には、Vtime推定部41は、たとえば、時刻tcに所定時間Tarvを加えた時刻tjをVtimeの開始タイミングtjとして設定する。
ここで、所定時間Tarvは、たとえば、自動車Tgt1が第2エリアVAを出てから端部E1まで移動するのに要する平均的な時間に設定される。
そして、Vtime推定部41は、Vtimeの長さとして、たとえば検知自動車Tgt1の全体が対象横断歩道PC1を通過するのに要する時間を推定する。
具体的には、Vtime推定部41は、たとえば、Vtime長保持部45が保持しているVtime長テーブルTbl1を参照し、車両種類情報の示す第2対象物VTgtの種類の判定結果に対応するVtimeの長さを取得する。Vtime推定部41は、たとえば、車両種類情報の示す第2対象物VTgtの種類の判定結果が普通自動車である場合、Vtimeの長さとしてTnを取得する。
そして、Vtime推定部41は、たとえば、Vtimeの開始タイミングtjにTnを加えた時刻tqをVtimeの終了タイミングtqとして設定する。
Vtime推定部41は、たとえば、推定したVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqをVtime保持部42に保存する。
また、Vtime推定部41は、たとえば、Vtimeの終了タイミングtqが到来すると、Vtime保持部42において保存されているVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqを消去するとともに、未推定モード切替命令をモード設定部50へ出力する。
[Wtimeの推定]
図20は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける検知歩行者情報蓄積部が保持する検知歩行者情報テーブルの一例を示す図である。
図20を参照して、検知歩行者情報蓄積部47は、たとえば、横断歩道データ処理部4が検出対象速度vdW、対象距離LWおよび入射角ξWを出力する場合、検出対象速度vdW、対象距離LWおよび入射角ξWを検知歩行者情報として受けて、受けた検知歩行者情報と同期信号に含まれる処理時刻とを対応付けて検知歩行者情報テーブルTbl2に記録する。
検知歩行者情報蓄積部47は、たとえば、検知歩行者情報を検知歩行者情報テーブルTbl2に記録する際、現在より所定時間Tcs以上過去の処理時刻における検知歩行者情報を検知歩行者情報テーブルTbl2から消去する。これにより、検知歩行者情報テーブルTbl2には、所定時間Tcs分の検知歩行者情報が蓄積されている。
ここで、所定時間Tcsは、たとえば、歩行者Tgt2が対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断するのに要する平均的な時間に設定される。
再び図17を参照して、Wtime推定部48は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、歩行者データ処理部4によって検知された第1対象物WTgtが対象横断歩道PC1に存在する期間である第1存在期間を推定する。
より詳細には、Wtime推定部48は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、Vtime推定部41により推定された第2存在期間の開始タイミングより前のタイミングにおいて歩行者データ処理部4によって検知された第1対象物WTgtの第1存在期間を推定する。
また、Wtime推定部48は、第2存在期間の開始タイミングより前のタイミングにおける検出対象速度vdW、対象距離LWおよび入射角ξWに基づいて、当該開始タイミングより前のタイミングにおいて歩行者データ処理部4によって検知された第1対象物WTgtの第1存在期間を推定する。
具体的には、Wtime推定部48は、たとえば、Vtimeの開始タイミングtjより前のタイミングである時刻tiを示す情報を含むWtime推定命令を時刻tjにおいて横断判定部43から受けると、図18に示すように、受けたWtime推定命令に基づいて第1存在期間すなわちWtimeを推定する。
より詳細には、Wtime推定部48は、たとえば、Wtime推定命令から時刻tiを示す情報を取得し、取得した情報の示す時刻tiをWtimeの開始タイミングtiとして設定する。
そして、Wtime推定部48は、たとえば、検知歩行者情報蓄積部47が保持する図20に示す検知歩行者情報テーブルTbl2を参照し、取得した情報を用いて時刻tiにおける検出対象速度vdWi、対象距離LWiおよび入射角ξWiを取得する。
また、Wtime推定部48は、たとえば、取得した対象距離LWiおよび入射角ξWiに基づいて、歩行者データ処理部4によって検知された歩行者Tgt2(以下、検知歩行者Tgt2とも称する。)の時刻tiにおける位置である図2に示す存在位置(XWi,YWi)を算出する。
Wtime推定部48は、たとえば、算出した存在位置(XWi,YWi)を起点として検知歩行者Tgt2が対象横断歩道PC1をわたり終えるのに要する時間をWtimeの長さとして推定する。
具体的には、Wtime推定部48は、たとえば、存在位置(XWi,YWi)を起点として検知歩行者Tgt2が検出対象速度vdWiで歩行を開始してから検知歩行者Tgt2が対象道路Rd1の横断方向に沿って対象横断歩道PC1をわたり終えて歩道Pv2またはPv1に到達するまでの時間TcpをWtimeの長さとして算出する。
そして、Wtime推定部48は、たとえば、Wtimeの開始タイミングtiに時間Tcpを加えた図18に示す時刻tmをWtimeの終了タイミングtmとして設定する。
Wtime推定部48は、たとえば、推定したWtimeの開始タイミングtiおよび終了タイミングtmをWtime保持部49に保存するとともに、推定済モード切替命令をモード設定部50へ出力する。
また、Wtime推定部48は、たとえば、Wtimeの終了タイミングtmが到来すると、Wtime保持部49において保存されているWtimeの開始タイミングtiおよび終了タイミングtmを消去する。
[横断対象物の有無の判定]
図21は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサにおける歩行者検知結果蓄積部が保持する歩行者検知結果テーブルの一例を示す図である。
図21を参照して、歩行者検知結果蓄積部46は、たとえば、単位処理期間Ttが満了する毎に歩行者データ処理部4から第1エリア検知情報または第1エリア不検知情報を受ける。歩行者検知結果蓄積部46は、たとえば、受けた第1エリア検知情報の内容または第1エリア不検知情報の内容すなわち第1対象物WTgtの検知結果と同期信号に含まれる処理時刻とを対応付けて歩行者検知結果テーブルTbl3に記録する。
歩行者検知結果蓄積部46は、たとえば、第1対象物WTgtの検知結果を歩行者検知結果テーブルTbl3に記録する際、現在より所定時間Tcs以上過去の処理時刻における第1対象物WTgtの検知結果を歩行者検知結果テーブルTbl3から消去する。これにより、歩行者検知結果テーブルTbl3には、所定時間Tcs分の第1対象物WTgtの検知結果が蓄積されている。
再び図17を参照して、横断判定部43は、横断歩道データ処理部4における対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果(以下、第1検知結果とも称する。)、右左折車両データ処理部5における対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果、Vtime推定部41により推定された第1存在期間、Wtime推定部48により推定された第2存在期間、および判断部44による予測結果に基づいて、第1エリアWAにおいて対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断する横断対象物、具体的には歩行者Tgt2の有無を判定する。
具体的には、横断判定部43は、第1検知結果として、単位処理期間Ttが満了する毎に第1エリア検知情報または第1エリア不検知情報を歩行者データ処理部4から受ける。また、横断判定部43は、対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果として、単位処理期間Ttが満了する毎に第2エリア検知情報または第2エリア不検知情報を右左折車両データ処理部5から受ける。
横断判定部43は、たとえば、歩行者データ処理部4から第1エリア検知情報または第1エリア不検知情報を受け、かつ右左折車両データ処理部5から第2エリア検知情報または第2エリア不検知情報を受けると、横断対象物の有無の判定処理を開始する。
(処理時刻とWtimeとの関係に基づく処理)
横断判定部43は、判定処理を開始すると、たとえば、Wtime保持部49においてWtimeの開始タイミングtiおよび終了タイミングtmが保存されているか否かを確認する。
横断判定部43は、たとえば、Wtime保持部49においてWtimeの開始タイミングtiおよび終了タイミングtmが保存されている場合、保存されているWtimeの開始タイミングtiおよび終了タイミングtmを取得する。
そして、横断判定部43は、たとえば、同期信号に含まれる処理時刻がWtimeに含まれるか否かを確認する。
(処理時刻がWtimeに含まれる場合の処理)
横断判定部43は、たとえば、処理時刻がWtimeに含まれる場合、第1検知結果の内容に関わらず、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
具体的には、横断判定部43は、たとえば、処理時刻が図18に示す時刻ti以降かつ時刻tm以前である場合、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
(処理時刻がWtimeに含まれない場合の処理)
一方、横断判定部43は、たとえば、処理時刻がWtimeに含まれない場合、またはWtime保持部49においてWtimeの開始タイミングtmおよび終了タイミングtiが保存されていない場合、以下の処理を行う。
(処理時刻とVtimeとの関係に基づく処理)
すなわち、横断判定部43は、たとえば、Vtime保持部42においてVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqが保存されているか否かを確認する。
横断判定部43は、たとえば、Vtime保持部42においてVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqが保存されている場合、保存されているVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqを取得する。
そして、横断判定部43は、たとえば、処理時刻がVtimeに含まれるか否かを確認する。
具体的には、横断判定部43は、たとえば、処理時刻が図18に示す時刻tj以降かつ時刻tq以前である場合、処理時刻がVtimeに含まれると判断する。
(処理時刻がVtimeに含まれる場合の処理)
横断判定部43は、たとえば、処理時刻がVtimeに含まれる場合、モード設定部50において設定されている現在の動作モードを参照する。
横断判定部43は、たとえば、モード設定部50において現在の動作モードとして推定済モードが設定されている場合、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在しないと判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
一方、横断判定部43は、たとえば、モード設定部50において現在の動作モードとして未推定モードが設定されている場合、Vtimeの開始タイミングに対して所定時間Tcs前のタイミングから当該開始タイミングより前までの間において対象波形取得部62によって第1対象物WTgtが検知されたか否かを確認する。
具体的には、横断判定部43は、たとえば、図18に示す時刻tjから所定時間Tcs前の時刻teから時刻tjより前までの間において対象波形取得部62によって第1対象物WTgtが検知されたか否かを確認する。
横断判定部43は、たとえば、図21に示す歩行者検知結果テーブルTbl3を参照し、時刻teから時刻tjより前までの間における第1対象物の検知結果の少なくとも1つが「検知」を示しているか否かを確認する。この際、横断判定部43は、たとえば、「ti」,「t52」,「t51」,「tg」等の処理時刻において第1検知結果が「検知」を示していると認識する。
そして、横断判定部43は、たとえば、第1検知結果が「検知」を示す処理時刻のうち、Vtimeの開始タイミングtjより前の処理時刻であって開始タイミングtjに最も近い処理時刻である「ti」を取得する。
横断判定部43は、たとえば、処理時刻tiを示す情報を含むWtime推定命令を作成し、作成したWtime推定命令をWtime推定部48へ出力するとともに、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
また、横断判定部43は、たとえば、Vtimeの開始タイミングに対して所定時間Tcs前のタイミングから当該開始タイミングより前までの間において対象波形取得部62によって第1対象物WTgtが検知されていない場合、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在しないと判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
(処理時刻がVtimeに含まれない場合の処理)
横断判定部43は、たとえば、処理時刻がVtimeに含まれない場合、またはVtime保持部42においてVtimeの開始タイミングtjおよび終了タイミングtqが保存されていない場合、以下の処理を行う。
すなわち、横断判定部43は、たとえば、歩行者データ処理部4から第1エリア検知情報を受けた場合、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。一方、横断判定部43は、たとえば、歩行者データ処理部4から第1エリア不検知情報を受けた場合、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在しないと判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する。
[動作]
図22は、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサが、受信した電波に基づく信号を処理し、処理結果に基づいて横断対象物の有無を判定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。
図22を参照して、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
次に、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されると(ステップS102でYES)、検知済みの第2対象物VTgtの対象横断歩道PC1への進入を予測する(ステップS104)。
次に、電波センサ101は、第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に進入すると予測する場合(ステップS104でYES)、Vtimeを推定する(ステップS106)。
次に、電波センサ101は、処理時刻がWtimeに含まれるか否かを判断する(ステップS108)。
一方、電波センサ101は、第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に進入しないと予測する場合(ステップS104でNO)、処理時刻がWtimeに含まれるか否かを判断する(ステップS108)。
次に、電波センサ101は、処理時刻がWtimeに含まれず、処理時刻がVtimeに含まれ、かつ動作モードが未推定モードである場合(ステップS108でNO、ステップS110でYESおよびステップS112でYES)、Vtimeの開始タイミングに対して所定時間Tcs前のタイミングから当該開始タイミングより前までの間において第1対象物WTgtが検知されたか否かを確認する(ステップS114)。
次に、電波センサ101は、Vtimeの開始タイミングに対して所定時間Tcs前のタイミングから当該開始タイミングより前までの間において第1対象物WTgtが検知された場合(ステップS114でYES)、Wtimeを推定するとともに動作モードを推定済モードに設定する(ステップS116)。
次に、電波センサ101は、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する(ステップS118)。
そして、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
また、電波センサ101は、Vtimeの開始タイミングに対して所定時間Tcs前のタイミングから当該開始タイミングより前までの間において第1対象物WTgtが検知されていない場合(ステップS114でNO)、または処理時刻がWtimeに含まれず、処理時刻がVtimeに含まれ、かつ動作モードが推定済モードである場合(ステップS108でNO、ステップS110でYESおよびステップS112でNO)、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在しないと判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する(ステップS120)。
そして、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
また、電波センサ101は、処理時刻がWtimeに含まれず、かつ処理時刻がVtimeに含まれない場合(ステップS108でNOおよびステップS110でNO)、動作モードを未推定モードに設定する(ステップS122)。
次に、電波センサ101は、第1対象物WTgtを検知した場合(ステップS124でYES)、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する(ステップS118)。
そして、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
一方、電波センサ101は、第1対象物WTgtを検知していない場合(ステップS124でNO)、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在しないと判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する(ステップS120)。
そして、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
また、電波センサ101は、処理時刻がWtimeに含まれる場合(ステップS108でYES)、対象横断歩道PC1において横断対象物が存在すると判定し、判定結果および第1検知結果を中継装置141へ送信する(ステップS118)。
そして、電波センサ101は、同期信号生成部2において同期信号が生成されるまで待機する(ステップS102でNO)。
なお、本発明の第1の実施の形態に係るVtime推定部41は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波、および右左折車両データ処理部5における種類判定部58により判定された車両の種類に基づいて第2存在期間を推定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。Vtime推定部41は、種類判定部58により判定された車両の種類を用いることなく、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて第2存在期間を推定する構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る横断判定部43は、横断歩道データ処理部4における対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果、右左折車両データ処理部5における対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果、Vtime推定部41により推定された第1存在期間、Wtime推定部48により推定された第2存在期間、および判断部44による予測結果に基づいて横断対象物の有無を判定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。横断判定部43は、第1対象物WTgtの検知結果、および第2対象物VTgtの検知結果と、第1存在期間、第2存在期間および予測結果の少なくともいずれか1つとに基づいて横断対象物の有無を判定する構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、受信部は、第1エリアからの電波および第2エリアからの電波を受信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。受信部は、電波の伝搬状況および対象物Tgtの反射特性等により第1エリア外かつ第2エリア外からの電波の一部を受信する場合もあるし、第1エリア内または第2エリア内からの電波の一部を受信しない場合もある。
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。
また、たとえば、以下のような問題もある。すなわち、上述したように、歩行者Tgt2が対象横断歩道PC1を用いて対象道路を横断している場合、電波センサ101は、たとえば図14に示すドップラースペクトルを測定する。電波センサ101は、測定したドップラースペクトルにおいて、しきい値Thwより大きい反射強度Irを有する対象波形が含まれていることに基づいて、第1エリアWAにおける対象物Tgtを検知する。
また、たとえば、自動車Tgt1が対象横断歩道PC1を通過している場合、自動車Tgt1の反射断面積は一般に歩行者Tgt2の反射断面積以上であるので、電波センサ101が測定するドップラースペクトルには対象波形が含まれる。このため、電波センサ101は、自動車Tgt1が対象横断歩道PC1を通過している場合においても、測定したドップラースペクトルに対象波形が含まれていることに基づいて、第1エリアWAにおける対象物Tgtを検知する。
したがって、たとえば、第1エリアWAにおける対象物Tgtを検知すると、第1エリアWAにおいて横断対象物が存在していると判定する構成では、自動車Tgt1が対象横断歩道PC1を通過している場合においても第1エリアWAにおいて横断対象物が存在していると判定してしまうので、電波センサ101は、横断対象物の有無を高精度に判定することができない。
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、受信回路30Wは、交差点CS1を形成する道路である対象道路Rd1に設けられている対象横断歩道PC1の少なくとも一部を含む第1エリアWAからの電波を受信する。受信回路30Vは、対象横断歩道PC1に対して交差点CS1側のエリアであって第1エリアWAと重ならないエリアである第2エリアVAからの電波を受信する。横断歩道データ処理部4における対象波形取得部62は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、第1エリアWAにおける対象物Tgtである第1対象物WTgtを検知する。右左折車両データ処理部5における対象波形取得部52は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、第2エリアVAにおける対象物Tgtである第2対象物VTgtを検知する。そして、横断判定部43は、対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果、および対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果に基づいて、第1エリアWAにおいて対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断する横断対象物の有無を判定する。
このように、交差点CS1から対象横断歩道PC1へ進入しようとする第2対象物VTgtを検知可能な構成により、たとえば、検知した第2対象物VTgtが第1エリアWAへ進入し、第1対象物WTgtとして検知された場合においても、検知した第1対象物WTgtが当該第2対象物VTgtである可能性が高いと認識することができる。これにより、当該第1対象物WTgtの検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを回避することができる。すなわち、横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
また、画像処理を行うことなく第1対象物WTgtおよび第2対象物VTgtを検知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。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、Vtime推定部41は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に存在する期間であるVtimeを推定する。そして、横断判定部43は、対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果、対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果、およびVtime推定部41により推定されたVtimeに基づいて横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、Vtimeにおいて検知した第1対象物WTgtが、交差点CS1から対象横断歩道PC1へ進入した第2対象物VTgtである可能性が高いと認識することができるので、第1対象物WTgtの検知結果から横断対象物が存在していると誤って判定することを簡易な処理で回避することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、Wtime推定部48は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtが対象横断歩道PC1に存在する期間であるWtimeを推定する。そして、横断判定部43は、対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果、対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果、およびWtime推定部48により推定されたWtimeに基づいて横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、Wtimeにおいて検知した第1対象物WTgtが横断対象物である可能性が高いと認識することができるので、簡易な処理で横断対象物の有無をより高精度に判定することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、Vtime推定部41は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に存在する期間であるVtimeを推定する。そして、Wtime推定部48は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、Vtime推定部41により推定されたVtimeの開始タイミングより前のタイミングにおいて対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtの、Wtimeを推定する。
このように、検知した第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に存在しない可能性が高いタイミングにおいて検知した第1対象物WTgtのWtimeを推定する構成により、横断対象物である可能性の高い第1対象物WTgtのWtimeを推定することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、移動速度取得部67は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、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、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtの移動速度である検出対象速度vdWを取得する。距離取得部64は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtと電波センサ101との距離である対象距離LWを取得する。方向取得部65は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、電波センサ101から対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtへの方向である対象方向である入射角ξWを取得する。そして、Wtime推定部48は、Vtime推定部41により推定されたVtimeの開始タイミングより前のタイミングにおける検出対象速度vdW、対象距離LWおよび入射角ξWに基づいて、当該開始タイミングより前のタイミングにおいて対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtの、Wtimeを推定する。
このような構成により、検知した第2対象物VTgtがに存在しない可能性が高いタイミングにおける検出対象速度vdW、対象距離LWおよび入射角ξWに基づいて、検知した第1対象物WTgtが対象横断歩道PC1を用いて対象道路Rd1を横断するための所要時間を算出することができるので、算出した所要時間に基づいてWtimeを精度よく推定することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、判断部44は、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtの対象横断歩道PC1への進入を予測する。そして、横断判定部43は、対象波形取得部62による第1対象物WTgtの検知結果、対象波形取得部52による第2対象物VTgtの検知結果、および判断部44による予測結果に基づいて横断対象物の有無を判定する。
このような構成により、検知した第1対象物WTgtが、交差点CS1から対象横断歩道PC1へ進入した第2対象物VTgtであるか否かを、判断部44による予測結果に基づいて精度よく判別することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、種類判定部58は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波に基づいて、対象波形取得部52によって検知された第2対象物VTgtである車両の種類を判定する。そして、Vtime推定部41は、受信回路30Vによって受信された第2エリアVAからの電波、および種類判定部58により判定された車両の種類に基づいてVtimeを推定する。
このような構成により、車両の種類に応じてVtimeをより正確に推定することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、第2エリアVAは、交差点CS1側から対象横断歩道PC1を通過しようとする自動車Tgt1が、交差点CS1において対象道路Rd1と交差する道路である交差道路Rd2から進入するエリアであって、交差道路Rd2を直進する自動車Tgt1が進入しないエリアであるエリアAAを含む。
このような構成により、交差道路Rd2から交差点CS1を経由して対象横断歩道PC1へ進入しようとする車両を第2対象物VTgtとして検知することができる。
なお、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、送信部として2つの送信回路20W,20Vが設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではなく、送信部として送信回路が1つ設けられる構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、受信部として2つの受信回路30W,30Vが設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではなく、受信部として受信回路が1つ設けられる構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電波センサでは、2周波CW方式に従って、対象エリアにおける対象物Tgtを検知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、2周波CW方式以外の方式に従って、対象エリアにおける対象物Tgtを検知する構成であってもよい。
次に、本発明の他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。
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る電波センサと比べて、レーダ部の設置位置を変更した電波センサに関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る電波センサと同様である。
図23は、本発明の第2の実施の形態に係る信号制御システムの一例を上方から見た状態を示す平面図である。
図24は、本発明の第2の実施の形態に係る信号制御システムの一例を交差道路上から交差点への方向に見た状態を示す側面図である。
図23および図24を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る信号制御システム202は、電波センサ101と、中継装置141と、信号制御装置151と、無線送信装置152と、アンテナ153と、歩行者用信号灯器161とを備える。信号制御システム202における電波センサ101、中継装置141、信号制御装置151、無線送信装置152、アンテナ153および歩行者用信号灯器161の動作は、図1に示す電波センサ101、中継装置141、信号制御装置151、無線送信装置152、アンテナ153および歩行者用信号灯器161とそれぞれ同様である。
[電波センサの設置位置]
電波センサ101は、たとえば対象道路Rd1付近に設置されている。具体的には、電波センサ101に含まれる筐体111Wおよび筐体111Vは、たとえば、対象道路Rd1の対象横断歩道PC1に対して交差点CS1の反対側、かつ対象道路Rd1の上方に設けられている。
より詳細には、筐体111Wおよび筐体111Vは、たとえば対象道路Rd1の中央線CLから概ね2メートルの高さに設けられている。なお、筐体111Wおよび筐体111Vは、対象道路Rd1の中央線CLからずれた部分の上方に設けられていてもよい。
筐体111Wおよび筐体111Vは、たとえば、対象道路Rd1の両側に設置されている支柱PW1,PW2の間に架け渡された横断棒CB1に固定されている。
電波センサ101に含まれる筐体111M、および中継装置141は、たとえば支柱PW1に固定されている。なお、図24では、簡単のために支柱PW1、筐体111Mおよび中継装置141は図示していない。
電波センサ101の筐体111Wに収容されるレーダ部1Wにおける送信アンテナ11は、図23に示すように、たとえば指向性の方向DWが対象道路Rd1の延伸方向に沿うように設置される。
また、筐体111Vに収容されるレーダ部1Vにおける送信アンテナ11は、図23に示すように、たとえば指向性の方向DVが対象道路Rd1の延伸方向に沿うように設置される。
[第1エリアWAおよび第2エリアVA]
センサ設置者は、対象横断歩道PC1の少なくとも一部を含むエリアを第1エリアWAとして設定する。より詳細には、センサ設置者は、たとえば、対象横断歩道PC1のうち、対象横断歩道PC1の交差点CS1側の部分を多く含むように第1エリアWAを設定する。
また、センサ設置者は、対象横断歩道PC1に対して交差点CS1側のエリアであって第1エリアWAと重ならないエリアを第2エリアVAとして設定する。より詳細には、第2エリアVAは、たとえば、交差点CS1側から対象横断歩道PC1を通過しようとする車両が、交差道路Rd2から進入するエリアであって、交差道路Rd2を直進する車両が進入しないエリアであるエリアAAを含む。
具体的には、センサ設置者は、たとえば、交差点CS1の中心Cntを含むように第2エリアVAを設定する。
また、エリアAAは、たとえば、第2エリアVAおよび交差点CS1が重複するエリアのうち、エリアSAと重複しないエリアかつ中央線CLに対して通行車線PL側のエリアである。
対象道路Rd1の延伸方向のエリアAAの幅は、たとえばWAAである。当該延伸方向のエリアSAの幅は、たとえばWSAである。
[歩行者の検知処理]
図25は、本発明の第2の実施の形態に係る電波センサにおける横断歩道データ処理部の構成を示す図である。
図25を参照して、横断歩道データ処理部4は、図13に示す横断歩道データ処理部4と比べて、ピーク取得部68の代わりに種類判定部69を含み、さらに、移動速度補正部70を含む。
横断歩道データ処理部4におけるバッファ61および対象波形取得部(第1検知部)62の動作は、図13に示す横断歩道データ処理部4におけるバッファ61および対象波形取得部62とそれぞれ同様である。
対象波形分析部63における距離取得部64、方向取得部65、速度符号決定部66および移動速度取得部67の動作は、図13に示す対象波形分析部63における距離取得部64、方向取得部65、速度符号決定部66および移動速度取得部67とそれぞれ同様である。
(歩行者の種類の判定)
対象波形分析部63における種類判定部69は、受信回路30Wによって受信された第1エリアWAからの電波に基づいて、対象波形取得部62によって検知された第1対象物WTgtである歩行者Tgt2の種類を判定する。
具体的には、種類判定部69は、たとえば、対象波形取得部62から受けた対象波形の反射強度Irに基づいて第1対象物WTgtの種類を判定する。
より詳細には、種類判定部69は、たとえば、対象波形取得部62から受ける対象波形に含まれる1または複数のピークのうち、最も反射強度Irが大きいメインピークを探索する。そして、種類判定部69は、たとえば、探索したメインピークの反射強度Irであるメインピーク強度、およびメインピークの周波数であるピークドップラー周波数f1dmaxを取得する。
また、種類判定部69は、たとえば、しきい値Thmを保持している。しきい値Thmは、たとえば、自転車の対象波形のメインピーク強度より小さくかつ人間の対象波形のメインピーク強度以上となるように設定されている。
種類判定部69は、たとえば、メインピーク強度がしきい値Thmより大きい場合、対象波形に対応する第1対象物WTgtの種類を自転車と判定する。
また、種類判定部69は、たとえば、メインピーク強度がしきい値Thm以下である場合、対象波形に対応する第1対象物WTgtの種類を人間と判定する。
種類判定部69は、取得したピークドップラー周波数f1dmaxを距離取得部64、方向取得部65、速度符号決定部66および移動速度取得部67へ出力する。また、種類判定部69は、第1対象物WTgtの種類の判定結果を示す歩行者種類情報を移動速度補正部70へ出力する。
(検出対象速度vdWの補正)
図23に示すように、レーダ部1Wから送信される電波の指向性の方向DWと歩行者Tgt2が移動する方向vmとは概ね直交する。このため、移動速度取得部67において算出された検出対象速度vdWの大きさと図23に示す歩行者Tgt2の実際の速度の大きさとは異なる。
これに対して、移動速度補正部70は、種類判定部69から受ける歩行者種類情報に基づいて、移動速度取得部67において算出された検出対象速度vdWを補正する。
具体的には、移動速度補正部70は、たとえば、距離取得部64、方向取得部65および移動速度取得部67から対象距離LW、入射角ξWおよび検出対象速度vdWをそれぞれ受けると、受けた対象距離LW、入射角ξWおよび検出対象速度vdWに基づいて、第1対象物WTgtが移動している方向である移動方向を取得する。
具体的には、移動速度補正部70は、たとえば、対象距離LWおよび入射角ξWに基づいて第1対象物WTgtの位置を算出し、算出した位置が、中央線CLに対して歩道Pv1側に存在するのか、または中央線CLに対して歩道Pv2側に存在するのかを認識する。
また、移動速度補正部70は、たとえば、検出対象速度vdWから符号を取得し、取得した符号に基づいて、第1対象物WTgtが、レーダ部1Wへ近づく方向へ移動しているのか、またはレーダ部1Wから遠ざかる方向へ移動しているのかを認識する。
移動速度補正部70は、たとえば、第1対象物WTgtの位置が中央線CLに対して歩道Pv1側に存在し、かつ第1対象物WTgtがレーダ部1Wへ近づく方向へ移動している場合、または第1対象物WTgtの位置が中央線CLに対して歩道Pv2側に存在し、かつ第1対象物WTgtがレーダ部1Wから遠ざかる方向へ移動している場合、歩道Pv1から歩道Pv2への方向を第1対象物WTgtの移動方向として取得する。
また、移動速度補正部70は、たとえば、第1対象物WTgtの位置が中央線CLに対して歩道Pv2側に存在し、かつ第1対象物WTgtがレーダ部1Wへ近づく方向へ移動している場合、または第1対象物WTgtの位置が中央線CLに対して歩道Pv1側に存在し、かつ第1対象物WTgtがレーダ部1Wから遠ざかる方向へ移動している場合、歩道Pv2から歩道Pv1への方向を第1対象物WTgtの移動方向として取得する。
移動速度補正部70は、たとえば、種類判定部69から受ける歩行者種類情報の示す第1対象物WTgtの種類の判定結果が人間である場合、検出対象速度vdWの大きさを所定値vwm、具体的には4キロメートル毎時に設定する。そして、移動速度補正部70は、取得した第1対象物WTgtの移動方向に応じた符号と所定値vwmとを組み合わせた値を検出対象速度vdWの補正値として算出し、算出した補正値を総合処理部3へ出力する。
一方、移動速度補正部70は、たとえば、種類判定部69から受ける歩行者種類情報の示す第1対象物WTgtの種類の判定結果が自転車である場合、検出対象速度vdWの大きさを所定値vwb、具体的には12キロメートル毎時に設定する。そして、移動速度補正部70は、取得した第1対象物WTgtの移動方向に応じた符号と所定値vwmとを組み合わせた値を検出対象速度vdWの補正値として算出し、算出した補正値を総合処理部3へ出力する。
[右左折車両の検知処理]
再び図2を参照して、たとえば、交差点CS1の形状および交差点CS1周辺の構造物の配置状況によっては、対象横断歩道PC1の交差点CS1側の端部E1およびエリアSA間の距離が短くなってしまったり、また、送信アンテナ11および受信アンテナ12を含む筐体111Vの設置条件が制約を受けたりする場合がある。
このような場合、信号制御システム201では、第2エリアVAがエリアSAと重複しない図2に示すエリア構成と異なり、第2エリアがエリアSAまではみ出て、第2エリアVAがエリアSAと重複するエリア構成となることがある。
たとえば、第2エリアVAがエリアSAと重複するエリア構成では、交差道路Rd2を直進する自動車Tgt1Sは、自己の一部または全部が第2エリアVAを経由するように交差点CS1を通過することがある。
より詳細には、たとえば、第2エリアVAがエリアSAとより大きく重複する場合、より多くの自動車Tgt1Sが、自己の一部または全部が第2エリアVAを経由するように交差点CS1を通過する。
このようなエリア構成において、レーダ部1Vから送信される電波の指向性の方向DVが図2に示すように対象道路Rd1の横断方向に対して斜めに、かつ対象横断歩道PC1から離れる方向すなわち交差点CS1に近づく方向へ向かうように設置されるとき、レーダ部1Vから送信される電波は、交差点CS1を直進する自動車Tgt1Sの移動方向に対して斜め方向から照射される。
このため、自動車Tgt1Sの|vd|すなわちドップラー周波数は、交差点CS1を左折する自動車Tgt1のドップラー周波数より大きくなる場合がある。
このような場合、図15に示す右左折車両データ処理部5における対象波形取得部52は、交差点CS1を直進する自動車Tgt1Sを第2対象物VTgtとして検知し、第2エリア検知情報を図17に示す総合処理部3における判断部44へ出力する。判断部44は、対象波形取得部52から受ける第2エリア検知情報に基づいて、交差点CS1を直進する自動車Tgt1Sが対象横断歩道PC1に進入すると誤って予測する可能性がある。
これに対して、信号制御システム202では、図23に示すように、レーダ部1Vから送信される電波の指向性の方向DVが対象道路Rd1の延伸方向に沿うように設置される。
レーダ部1Vが、図23に示すように設置されると、交差点CS1を右折または左折する自動車Tgt1は、レーダ部1Vから送信される電波の指向性の方向DVと概ね反対の方向に向かって走行するので、当該自動車Tgt1の|vd|すなわちドップラー周波数は、大きい値を有する。
一方、交差点CS1を直進する自動車Tgt1は、レーダ部1Vから送信される電波の指向性の方向DVと概ね直交する方向に向かって走行するので、当該自動車Tgt1のドップラー周波数は、交差点CS1を右折または左折する自動車Tgt1のドップラー周波数と比べて小さい値を有する。
たとえば、上述の所定のしきい値Thvfを、交差点CS1を直進する自動車Tgt1のドップラー周波数と交差点CS1を右折または左折する自動車Tgt1のドップラー周波数との間の値に設定することにより、対象波形取得部52および判断部44では以下の処理が行われる。
すなわち、対象波形取得部52は、たとえば、自動車Tgtが交差点CS1を右折または左折して交差道路Rd2から第2エリアVAへ進入する場合、当該自動車Tgt1を第2対象物VTgtとして検知し、第2エリア検知情報を判断部44へ出力する。
判断部44は、対象波形取得部52から受ける第2エリア検知情報に基づいて、第2対象物VTgtが対象横断歩道PC1に進入すると正しく予測することができる。
また、対象波形取得部52は、たとえば、自動車Tgt1が交差点CS1を直進して交差道路Rd2から第2エリアVAへ進入する場合、当該自動車Tgt1を第2対象物VTgtとして検知しない。これにより、判断部44において、交差点CS1を直進する自動車Tgt1が対象横断歩道PC1に進入すると誤った予測が行われることを防止することができる。
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る電波センサと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
次に、本発明の他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。
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る電波センサと比べて、レーダ部の個数を増加した電波センサに関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る電波センサと同様である。
図26は、本発明の第3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。図27は、本発明の第3の実施の形態に係る信号制御システムの一例を上方から見た状態を示す平面図である。
図26および図27を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る信号制御システム203は、電波センサ101と、中継装置141と、信号制御装置151と、無線送信装置152と、アンテナ153と、歩行者用信号灯器161とを備える。電波センサ101は、図1に示す電波センサ101と比べて、筐体111Wの代わりに筐体111W1,111W2を含む。
信号制御システム203における電波センサ101、中継装置141、信号制御装置151、無線送信装置152、アンテナ153および歩行者用信号灯器161の動作は、図1に示す電波センサ101、中継装置141、信号制御装置151、無線送信装置152、アンテナ153および歩行者用信号灯器161とそれぞれ同様である。
[電波センサの設置位置]
電波センサ101は、たとえば対象道路Rd1付近に設置されている。具体的には、電波センサ101に含まれる筐体111W2および筐体111M、ならびに中継装置141は、たとえば対象道路Rd1付近に設置された支柱PW2に固定されている。
より詳細には、筐体111W2は、たとえば、対象道路Rd1に対して歩道Pv2側であって対象横断歩道PC1の延長線上の位置より交差点CS1側の位置に設置された支柱PW2に固定されている。筐体111W2は、たとえば地面から概ね2メートルの高さに位置する。
また、筐体111W1は、たとえば、対象道路Rd1に対して歩道Pv1側であって対象横断歩道PC1の延長線上の位置より交差点CS1側の位置に設置された支柱PW1に固定されている。筐体111W1は、たとえば地面から概ね2メートルの高さに位置する。
筐体111Mと筐体111V、筐体111W1、筐体111W2および中継装置141とは、図27では図示していないがたとえば信号線でそれぞれ接続されている。
[第1エリアWAおよび第2エリアVA]
センサ設置者は、対象横断歩道PC1の少なくとも一部を含むエリアを第1エリアWA1,WA2として設定する。
具体的には、センサ設置者は、たとえば、第1エリアWA1および第1エリアWA2を合わせたエリアに対象横断歩道PC1の全部が含まれるように第1エリアWA1,WA2を設定する。
より詳細には、センサ設置者は、たとえば、対象横断歩道PC1のうち、対向車線OL側の部分を多く含むように第1エリアWA2を設定する。また、センサ設置者は、たとえば、対象横断歩道PC1のうち、通行車線PL側の部分を多く含むように第1エリアWA1を設定する。
第2エリアVAおよびエリアAAは、図2に示す第2エリアVAおよびエリアAAとそれぞれ同様である。
[電波センサの構成]
図28は、本発明の第3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。
図28を参照して、電波センサ101は、図3に示す電波センサ101と比べて、レーダ部1Wの代わりに、レーダ部1W1,1W2を含む。レーダ部1W1は、筐体111W1に収容される。レーダ部1W2は、筐体111W2に収容される。同期信号生成部2、総合処理部3、横断歩道データ処理部4および右左折車両データ処理部5は、筐体111Mに収容される。以下、レーダ部1V,1Wの各々をレーダ部1とも称する。
電波センサ101におけるレーダ部1、同期信号生成部2、総合処理部3、横断歩道データ処理部4および右左折車両データ処理部5の動作は、図3に示す電波センサ101におけるレーダ部1、同期信号生成部2、総合処理部3、横断歩道データ処理部4および右左折車両データ処理部5とそれぞれ同様である。
電波センサ101の筐体111W1に収容されるレーダ部1W1における送信アンテナ11は、図27に示すように、たとえば指向性の方向DW1が対象道路Rd1の横断方向に対して斜めに、かつ交差点CS1から離れる方向へ向かうように設置される。
また、筐体111W2に収容されるレーダ部1W2における送信アンテナ11は、図27に示すように、たとえば指向性の方向DW2が対象道路Rd1の横断方向に対して斜めに、かつ交差点CS1から離れる方向へ向かうように設置される。
レーダ部1W1,1W2は、電波の干渉を防ぐため、たとえば、異なる周波数帯のミリ波を第1エリア1W1,1W2へ送信する。なお、レーダ部1W1,1W2は、電波の干渉を防ぐため、同じ周波数帯のミリ波を第1エリア1W1,1W2へ交互に送信してもよい。
[歩行者の検知処理]
横断歩道データ処理部4は、たとえば、レーダ部1W1における受信回路30(以下、受信回路30W1とも称する。)、およびレーダ部1W2における受信回路30(以下、受信回路30W2とも称する。)によって受信された電波に基づいて、第1エリアWA1,WA2の少なくともいずれか一方における対象物Tgtを検知する。
より詳細には、横断歩道データ処理部4は、たとえば、受信回路30W1によって受信された電波に基づいて、第1エリアWA1における対象物Tgtである第1対象物WTgt1を検知する。また、横断歩道データ処理部4は、たとえば、受信回路30W2によって受信された電波に基づいて、第1エリアWA2における対象物Tgtである第1対象物WTgt2を検知する。
具体的には、横断歩道データ処理部4は、たとえば、レーダ部1W1から取得するドップラースペクトルに基づいて第1対象物WTgt1を検知する。また、横断歩道データ処理部4は、たとえば、レーダ部1W2から取得するドップラースペクトルに基づいて第1対象物WTgt2を検知する。
横断歩道データ処理部4は、たとえば、第1対象物WTgt1の検知結果を第1対象物WTgt2の検知に用いる連携動作、および第1対象物WTgt2の検知結果を第1対象物WTgt1の検知に用いる連携動作の少なくともいずれか一方を行う。
具体的には、たとえば、対象物Tgtが、第1エリアWA2のうち第1エリアWA1と重複しないエリアを出て第1エリアWA1,WA2が重複するエリアへ進入する場合、横断歩道データ処理部4は、以下の処理を行う。すなわち、横断歩道データ処理部4は、たとえば、既に検知されている第1対象物WTgt2と新たに検知される第1対象物WTgt1とが同じ対象物Tgtであると認識し、第1対象物WTgt1の検知結果および第1対象物WTgt2の検知結果をまとめて総合処理部3へ出力する。
同様に、たとえば、対象物Tgtが、第1エリアWA1のうち第1エリアWA2と重複しないエリアを出て第1エリアWA1,WA2が重複するエリアへ進入する場合、横断歩道データ処理部4は、以下の処理を行う。すなわち、横断歩道データ処理部4は、たとえば、既に検知されている第1対象物WTgt1と新たに検知される第1対象物WTgt2とが同じ対象物Tgtであると認識し、第1対象物WTgt1の検知結果および第1対象物WTgt2の検知結果をまとめて総合処理部3へ出力する。
また、たとえば、対象物Tgtが、第1エリアWA1,WA2が重複するエリアを出て第1エリアWA2のうち第1エリアWA1と重複しないエリアへ進入する場合、横断歩道データ処理部4は、以下の処理を行う。すなわち、横断歩道データ処理部4は、たとえば、これまでに同じ対象物Tgtであると認識していた第1対象物WTgt1および第1対象物WTgt2のうち、第1対象物WTgt1が検知されなくなっても、第1対象物WTgt2を当該同じ対象物Tgtとして引き続き検知する。
同様に、たとえば、対象物Tgtが、第1エリアWA1,WA2が重複するエリアを出て第1エリアWA1のうち第1エリアWA2と重複しないエリアへ進入する場合、横断歩道データ処理部4は、以下の処理を行う。すなわち、横断歩道データ処理部4は、たとえば、これまでに同じ対象物Tgtであると認識していた第1対象物WTgt1および第1対象物WTgt2のうち、第1対象物WTgt2が検知されなくなっても、第1対象物WTgt1を当該同じ対象物Tgtとして引き続き検知する。
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る電波センサと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
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。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
交差点を形成する道路である対象道路に設けられている横断歩道の少なくとも一部を含む第1エリアに電波を送信可能であり、かつ前記横断歩道に対して前記交差点側のエリアであって前記第1エリアと重ならないエリアである第2エリアへ電波を送信可能な送信部と、
前記第1エリアからの電波、および前記第2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た前記第1エリアからの電波に基づいて、前記第1エリアにおける対象物である第1対象物を検知する第1検知部と、
前記受信部によって受信された前記第2エリアからの電波に基づいて、前記第2エリアにおける対象物である第2対象物を検知する第2検知部と、
前記第1検知部による前記第1対象物の検知結果、および前記第2検知部による前記第2対象物の検知結果に基づいて、前記第1エリアにおいて前記横断歩道を用いて前記対象道路を横断する横断対象物の有無を判定する横断判定部とを備え、
前記送信部は、2周波CW方式に従って、前記第1エリアおよび前記第2エリアへ電波を送信し、
前記第1対象物は、人間もしくは自転車、または大型自動車、普通自動車もしくは自動二輪車であり、
前記第2対象物は、大型自動車、普通自動車または自動二輪車であり、
前記横断対象物は、人間または自転車である、電波センサ。