JP2019184283A

JP2019184283A - 電波センサおよび制御方法

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Publication number: JP2019184283A
Application number: JP2018071761A
Authority: JP
Inventors: 英史持田; Hidefumi Mochida
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-10-24

Abstract

【課題】対象物をより良好に検知可能な電波センサおよび制御方法を提供する。【解決手段】電波センサは、対象エリアへ電波を送信する送信部と、前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検知する検知部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う制御部とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電波センサおよび制御方法に関する。

たとえば、特開平５−１３６６１９号公報（特許文献１）には、以下のような偏波制御アンテナ装置が開示されている。すなわち、偏波制御アンテナ装置は、直交偏波を受信するアンテナと、このアンテナにより受信された直交偏波信号の２つの直線偏波信号を分離する直交偏波分離手段と、この直交偏波分離手段により分離された２つの直線偏波信号をそれぞれ独立して中間周波数に変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段により得られた２つの中間周波信号をそれぞれ独立して増幅する中間周波増幅手段と、上記周波数変換手段における変換動作の基準信号となる局部発振信号を生成する局発信号出力手段と、上記周波数変換手段及び中間周波増幅手段及び局発信号出力手段により上記２つの直線偏波信号の内の少なくとも一方の信号の位相及び振幅を変化させる位相振幅調整手段と、この位相振幅調整手段により少なくとも一方の位相及び振幅が変化された２つの直線偏波信号をその位相差に応じて合成する信号合成手段とを具備し、直交偏波の２つの直線偏波成分を選択して受信することを特徴とする。

特開平５−１３６６１９号公報

ＥｕｇｉｎＨｙｕｎ、外２名、「ＡＰｅｄｅｓｔｒｉａｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅＵｓｉｎｇａＣｏｈｅｒｅｎｔＰｈａｓｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎ２ＤＲａｎｇｅ−ＤｏｐｐｌｅｒＦＭＣＷＲａｄａｒ」、Ｓｅｎｓｒｏｓ、２０１６年、第１６巻、Ｐ．１２４四分一浩二、外２名、"拡大するミリ波技術の応用"、島田理化技報、２０１１年、第２１号、Ｐ．３７−４８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電子情報通信学会編・発行吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、改訂版、コロナ社、１９９６年１０月、Ｐ２７５−２７６

対象エリアへ電波を送信し、反射した電波に基づいて対象物を検知する構成において、対象物をより良好に検知することができる技術が望まれる。

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、対象物をより良好に検知可能な電波センサおよび制御方法を提供することである。

（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、対象エリアへ電波を送信する送信部と、前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検知する検知部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う制御部とを備える。

（８）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制御方法は、電波を送信する送信部を備える電波センサにおける制御方法であって、対象エリアへ電波を送信するステップと、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対象物を検知するステップと、受信した電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行うステップとを含む。

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、電波センサを含むシステムとして実現したりすることができる。

本発明によれば、対象物をより良好に検知することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る安全運転支援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安全運転支援システムの交差点における設置例を斜め上方から見た状態を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る安全運転支援システムにおける電波センサの構成を示す図である。図４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制御部が設定する検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。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制御部およびクロック生成回路がそれぞれ生成するトリガ信号およびクロック信号の各波形の一例を示す図である。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送信部が生成する送信電波の波形の一例を示す図である。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検知部の構成を示す図である。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ＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサが調整処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る安全運転支援システムにおける電波センサの構成を示す図である。図１１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検知部の構成を示す図である。図１２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ＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが調整処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。

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、対象エリアへ電波を送信する送信部と、前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検知する検知部と、受信部によって受信された電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う制御部とを備える。

このような構成により、たとえば自動車または歩行者等の検知対象物に適した偏波の向きに調整した電波を送信することができる。したがって、対象物をより良好に検知することができる。

（２）好ましくは、前記送信部は、異なる向きの２つの偏波を送信し、前記制御部は、前記２つの偏波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整することにより、前記調整処理を行う。

このような構成により、電波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整した２つの電波を、２つのアンテナ素子からそれぞれ送信することで、当該２つの電波の合成により任意の偏波の向きの電波を送信することができる。

（３）好ましくは、前記制御部は、前記受信部によって受信される電波の信号レベルが大きくなるように前記調整処理を行う。

このような構成により、送信電波の偏波の向きを、受信電波の信号雑音比が大きくなるような偏波の向きに調整することができるため、対象物をより良好に検知することができる。

（４）好ましくは、前記制御部は、前記受信部によって受信された電波であって、前記対象エリアのうちの受信電界に関する所定条件を満たす一部のエリアからの電波に基づいて前記調整処理を行う。

このように、たとえば電波サンサからの距離が遠く、電波の電界強度が弱いエリアからの電波を優先的に用いて送信電波の偏波の向きを調整する構成により、対象物をより良好に検知することができる。

（５）好ましくは、前記検知部は、前記受信部によって受信された電波に基づいてスペクトルを生成し、前記制御部は、前記検知部によって作成された前記スペクトルの複数のピークのうち、強度の小さいピークが優先的に大きくなるように前記調整処理を行う。

このように、たとえば歩行者と自動車とでは歩行者の方が反射波のピーク強度が小さいことから、送信電波の偏波の向きを歩行者に適した偏波の向きに調整する構成により、対象物をより良好に検知することができる。

（６）好ましくは、前記制御部は、前記受信部によって受信された電波に基づいて、前記受信部における前記電波の受信電力が小さくなるように前記調整処理を行う。

このような構成により、たとえば電波センサが干渉電波を受信している場合においても、送信電波の偏波の向きを、干渉電波の影響を受け難い偏波の向きに調整することができるため、対象物をより良好に検知することができる。

（７）より好ましくは、前記制御部は、前記送信部が電波を送信していない期間において前記受信部が受信した電波に基づいて前記調整処理を行う。

このような構成により、たとえば干渉電波の偏波の向きを検出することができるため、干渉電波の影響を受け難い偏波の向きを算出することができる。

（８）本発明の実施の形態に係る制御方法は、電波を送信する送信部を備える電波センサにおける制御方法であって、対象エリアへ電波を送信するステップと、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対象物を検知するステップと、受信した電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行うステップとを含む。

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安全運転支援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安全運転支援システムの交差点における設置例を斜め上方から見た状態を示す図である。

図１および図２を参照して、安全運転支援システム３０１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。安全運転支援システム３０１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。

［交差点付近について］
たとえば、図２に示すように、交差点ＣＳ１付近において横断歩道ＰＣ１が設けられている。ここで、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。言い換えると、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。なお、交差点ＣＳ１において、さらに多数の道路が交差してもよい。

対象道路Ｒｄ１は、交差点ＣＳ１から流出する図示しない自動車Ｔｇｔ１が走行する流出道路Ｒｄｅと、交差点ＣＳ１へ流入する自動車Ｔｇｔ１が走行する流入道路Ｒｄｉとを含む。流出道路Ｒｄｅおよび流入道路Ｒｄｉの間に、車線ＴｒＬが設けられている。

流出道路Ｒｄｅに対する流入道路Ｒｄｉの反対側の端には、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の近傍において円弧形状の隅切りＣＣｅ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、流入道路Ｒｄｉに対する流出道路Ｒｄｅの反対側の端には、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の近傍において円弧形状の隅切りＣＣｉ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。

対象エリアＡ１は、電波センサ１０１から送信された電波の照射範囲の少なくとも一部であり、横断歩道ＰＣ１のたとえば全部を含むエリアである。

電波センサ１０１は、対象エリアＡ１における物体を検知することが可能である。より詳細には、電波センサ１０１は、対象エリアＡ１において、横断歩道ＰＣ１を用いて道路を横断する歩行者Ｔｇｔ２を対象物Ｔｇｔとして検知する。ここで、歩行者Ｔｇｔ２は、歩いている人間に限定されず、自転車等を含む。なお、対象物Ｔｇｔには、歩行者Ｔｇｔ２の他に、対象道路Ｒｄ１に沿って走行して横断歩道ＰＣ１を通過する自動車Ｔｇｔ１が含まれてもよい。

［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は、歩道Ｐｖ１に対して対象道路Ｒｄ１の反対側に設置された支柱ＰＷに固定されている。より詳細には、電波センサ１０１は、横断歩道ＰＣ１の歩道Ｐｖ１側への延長線上に設けられている。

中継装置１４１は、支柱ＰＷに固定されている。電波センサ１０１および中継装置１４１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。

信号制御装置１５１および無線送信装置１５２は、歩道Ｐｖ２に設置された支柱ＰＶに固定されている。また、アンテナ１５３は、支柱ＰＶの頂部に固定されている。

２つの歩行者用信号灯器１６１は、支柱ＰＷおよびＰＶにそれぞれ固定されている。信号制御装置１５１と、無線送信装置１５２、中継装置１４１および２つの歩行者用信号灯器１６１とは、図２では図示していないが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信号線で接続されている。

電波センサ１０１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。対象エリアＡ１内に位置する物体、たとえば、自動車Ｔｇｔ１、歩行者Ｔｇｔ２および支柱ＰＶ等は、電波センサ１０１から送信された電波を反射する。電波センサ１０１は、物体により反射された電波を受信する。

電波センサ１０１は、受信した電波に基づいて、横断歩道ＰＣ１における歩行者Ｔｇｔ２を検知し、検知結果を中継装置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、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。

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、横断歩道ＰＣ１において歩行者Ｔｇｔ２を検知したことを検知結果が示すとき、残り時間の延長を行う。なお、信号制御装置１５１は、「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、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、横断歩道ＰＣ１において歩行者Ｔｇｔ２を検知したことを検知結果が示すとき、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から受信した検知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、歩行者Ｔｇｔ２が横断歩道ＰＣ１に存在することを検知結果が示すとき、横断歩道ＰＣ１における歩行者Ｔｇｔ２に注意すべき旨を示す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へ歩行者警戒情報を報知する。

たとえば、交差道路Ｒｄ２から右折または左折して横断歩道ＰＣ１を通過しようとする図示しない自動車Ｔｇｔ１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、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Ｔｇｔ１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安全運転支援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、送信部１と、受信部２と、合成部３と、制御部４と、検知部５と、クロック生成回路６と、記憶部７とを備える。

送信部１は、送信アンテナ部２１と、パワーアンプ２２Ａ，２２Ｂと、移相器２３と、生成部２５と、可変減衰器２６Ａ，２６Ｂと、ハイブリッドカプラ２７とを含む。

送信アンテナ部２１は、たとえば交差する２つのアンテナである送信アンテナ２１Ａおよび送信アンテナ２１Ｂを有する。一例として、送信アンテナ２１Ａおよび送信アンテナ２１Ｂは、直交している。送信アンテナ２１Ａは、電界が水平方向の電波（以下、水平偏波とも称する。）を放射する。送信アンテナ２１Ｂは、電界が垂直方向の電波（以下、垂直偏波とも称する。）を放射する。

受信部２は、受信アンテナ部３１と、ローノイズアンプ３２Ａ，３２Ｂと、ＩＱ復調器３５Ａ，３５Ｂと、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂとを含む。受信部２は、対象エリアＡ１等からの電波を受信する。

受信アンテナ部３１は、たとえば交差する２つのアンテナである受信アンテナ３１Ａおよび受信アンテナ３１Ｂを有する。一例として、受信アンテナ３１Ａおよび受信アンテナ３１Ｂは、直交している。受信アンテナ３１Ａは、水平偏波を受信する。受信アンテナ３１Ｂは、垂直偏波を受信する。

電波センサ１０１は、たとえば、非特許文献１（ＥｕｇｉｎＨｙｕｎ、外２名、「ＡＰｅｄｅｓｔｒｉａｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅＵｓｉｎｇａＣｏｈｅｒｅｎｔＰｈａｓｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎ２ＤＲａｎｇｅ−ＤｏｐｐｌｅｒＦＭＣＷＲａｄａｒ」、Ｓｅｎｓｒｏｓ、２０１６年、第１６巻、Ｐ．１２４）に記載された２ＤＲａｎｇｅ−ＤｏｐｐｌｅｒＦＭ−ＣＷ方式に従って動作する。

なお、電波センサ１０１は、上記方式に限らず、非特許文献２（四分一浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、島田理化技報、２０１１年、第２１号、Ｐ．３７−４８）および非特許文献３（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）に記載のＦＭ−ＣＷ方式および２周波ＣＷ方式、ならびに非特許文献４（電子情報通信学会編・発行吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、改訂版、コロナ社、１９９６年１０月、Ｐ２７５−２７６）に記載のパルス圧縮方式に従って動作してもよい。

図４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制御部が設定する検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。なお、図４において、横軸は時間を示す。

図４を参照して、電波センサ１０１における制御部４は、たとえば、自己の電波センサ１０１が対象物Ｔｇｔの検知結果を１回出力する検知期間を設定する。

より詳細には、制御部４は、たとえば、対象物Ｔｇｔの移動速度に基づいて、長さＰｍを有する検知期間を設定する。長さＰｍは、たとえば可変である。検知期間の長さＰｍの設定方法の詳細については、後述する。

検知期間には、たとえばＳｅｑ１〜ＳｅｑＭのＭ個のシーケンスが含まれる。ここで、Ｍは、２以上の整数である。１つのシーケンスにおいて、１つのパターンの電波または１つのサブパターンの電波が送信部１から送信される。

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制御部およびクロック生成回路がそれぞれ生成するトリガ信号およびクロック信号の各波形の一例を示す図である。なお、図５において、横軸は時間を示し、縦軸は各信号のレベルを示す。

図５を参照して、クロック生成回路６は、たとえばクロック信号を生成する。具体的には、クロック生成回路６は、たとえば、図５に示すように、周期Ｔｃを有する矩形波のクロック信号ＣＳを生成する。クロック生成回路６は、生成したクロック信号ＣＳを制御部４およびＡ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂへ出力する。

制御部４は、各シーケンスを設定する。より詳細には、制御部４は、各シーケンスの開始タイミングごとにトリガ信号ＴＳを生成し、生成したトリガ信号ＴＳを送信部１および検知部５へ出力する。

具体的には、制御部４は、たとえば、クロック生成回路６から受けるクロック信号ＣＳの立ち上がりエッジの個数をカウントし、当該エッジをＮｓ個カウントするごとにトリガ信号ＴＳを生成して出力する。ここで、Ｎｓは、２以上の整数であり、所定値であってもよいし、可変であってもよい。また、周期ＴｃにＮｓを乗じた値が、１シーケンスの周期Ｔｔである。この例では、周期Ｔｔが、たとえば０．１ミリ秒〜数ミリ秒になるようにＮｓの値が設定される。

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送信部が生成する送信電波の波形の一例を示す図である。なお、図６において、横軸は時間を示し、縦軸は、紙面の上側から順に、送信電波および受信電波の周波数ＦｔおよびＦｒを示す。また、送信電波の周波数Ｆｔは実線で表され、受信電波の周波数Ｆｒは破線で表されている。図６では、送信電波に対する受信電波の遅延が示されている。

図３および図６を参照して、送信部１は、所定のパターンの電波を繰り返し送信する。具体的には、送信部１は、たとえば、ＦＭ−ＣＷ方式の変調方式を用いて生成した電波を対象エリアＡ１へ繰り返し送信する。より詳細には、送信部１は、たとえば、図６に示すように、周波数Ｆｔが単位時間あたりで所定量増加するパターンＰｔ１の電波を対象エリアＡ１へ繰り返し送信する。

なお、送信部１は、周波数Ｆｔが単位時間あたりで所定量減少するパターンの電波を送信してもよい。また、送信部１が送信する電波のパターンは、図６に示すように周波数の時間変化により定められる構成に限らず、振幅の時間変化により定められる構成であってもよい。

制御部４は、ＦＭ−ＣＷ方式において用いる送信パラメータを送信部１、合成部３および検知部５へ、たとえば検知期間ごとに出力する。ここで、送信パラメータには、掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引方向、周波数掃引幅Δｆ、１シーケンスの長さである周期Ｔｔ、掃引時間Ｔｓおよび検知期間の長さＰｍが含まれる。

制御部４は、受信部２によって受信された電波に基づいて、送信部１を制御することにより、対象エリアＡ１へ送信される電波の偏波、すなわち送信アンテナ２１Ａから送信される送信電波と送信アンテナ２１Ｂから送信される送信電波との合成波の偏波の向きを調整する調整処理を行う。

送信部１は、異なる向きの２つの偏波を送信アンテナ２１Ａおよび送信アンテナ２１Ｂからそれぞれ送信する。制御部４は、当該２つの偏波の振幅および位相を調整することにより、調整処理を行う。

また、送信パラメータには、合成波の偏波の向きすなわち伝搬空間における合成波の電界の向きを示す偏波角θが含まれる。制御部４は、調整処理として、偏波角θを各種情報に応じて制御する。

より詳細には、制御部４は、送信アンテナ２１Ａへ出力される送信信号ＲＦｔ１および送信アンテナ２１Ｂへ出力される送信信号ＲＦｔ２の振幅すなわち送信電力を調整することにより、合成波の偏波角θを任意に設定することができる。

具体的には、制御部４は、以下の式（１）に従い、送信信号ＲＦｔ１の電力Ｐ１、送信信号ＲＦｔ２の電力Ｐ２および送信信号ＲＦｔ２の位相φを調整する。

すなわち、制御部４は、送信アンテナ２１Ａが受ける送信信号ＲＦｔ１の電力Ｐ１を設定し、設定した電力Ｐ１を得るための減衰量を示す調整情報ＣＰ１を可変減衰器２６Ａへ出力する。

また、制御部４は、送信アンテナ２１Ｂが受ける送信信号ＲＦｔ２の電力Ｐ２を設定し、設定した電力Ｐ２を得るための減衰量を示す調整情報ＣＰ２を可変減衰器２６Ｂへ出力する。

また、制御部４は、送信信号ＲＦｔ２の位相φを０度または１８０度に設定し、設定した位相φを示す調整情報ＣＰ３を移相器２３へ出力する。

また、制御部４は、送信部１による偏波の上記調整内容に基づいて、受信アンテナ部３１において受信された電波に基づく信号の振幅および位相を調整する。

より詳細には、制御部４は、設定した電力Ｐ１、電力Ｐ２および位相φを示す受信調整情報を合成部３へ出力する。

また、制御部４は、トリガ信号ＴＳを生成してから掃引時間Ｔｓ経過したタイミングにおいて、送信部１から電波が送信されないガード期間の開始タイミングを示すガード信号ＧＳを生成して送信部１へ出力する。

ガード信号ＧＳは、クロック信号ＣＳと同期している。ガード期間は、たとえば各シーケンスの後部に設けられ、ガード信号ＧＳが出力されてから次のシーケンスの開始タイミングを示すトリガ信号ＴＳが出力されるまで継続する。なお、ガード期間は、各シーケンスの前部に設けられてもよい。

生成部２５は、制御部４からトリガ信号ＴＳを受けると、送信パラメータとして制御部４から受けた掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引方向、周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓを用いて、送信信号ＲＦｔを生成し、生成した送信信号ＲＦｔをハイブリッドカプラ２７へ出力する。

ハイブリッドカプラ２７は、生成部２５から受けた送信信号ＲＦｔを送信信号ＲＦｔ１および送信信号ＲＦｔ２に分離し、送信信号ＲＦｔ１を可変減衰器２６Ａへ出力し、送信信号ＲＦｔ２を移相器２３へ出力する。

可変減衰器２６Ａは、ハイブリッドカプラ２７から受けた送信信号ＲＦｔ１の送信電力を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ１の示す減衰量だけ減衰させてパワーアンプ２２Ａへ出力する。

移相器２３は、ハイブリッドカプラ２７から受けた送信信号ＲＦｔ２の位相φのシフト量を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ３の示す０度または１８０度に設定し、シフト後の送信信号ＲＦｔ２を可変減衰器２６Ｂへ出力する。

可変減衰器２６Ｂは、移相器２３から受けた送信信号ＲＦｔ２の送信電力を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ２の示す減衰量だけ減衰させてパワーアンプ２２Ｂへ出力する。

パワーアンプ２２Ａは、可変減衰器２６Ａから受けた送信信号ＲＦｔ１を増幅し、増幅後の送信信号ＲＦｔ１を送信アンテナ２１Ａ経由で対象エリアＡ１へ送信する。

パワーアンプ２２Ｂは、可変減衰器２６Ｂから受けた送信信号ＲＦｔ２を増幅し、増幅後の送信信号ＲＦｔ２を送信アンテナ２１Ｂ経由で対象エリアＡ１へ送信する。

より詳細には、送信信号ＲＦｔ１に基づく送信電波が送信アンテナ２１Ａから放射され、送信信号ＲＦｔ２に基づく送信電波が送信アンテナ２１Ｂから放射される。送信信号ＲＦｔ１に基づく送信電波および送信信号ＲＦｔ２に基づく送信電波は、伝搬空間において合成されてたとえば偏波角θの合成波となる。

受信部２における受信アンテナ部３１は、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔ、具体的には、歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１等の移動可能な物体、ならびにガードレールおよび支柱ＰＶ等の停止している物体によって反射された電波を受信することが可能である。以下では、対象物Ｔｇｔが移動可能な物体である場合に適した、電波センサ１０１の動作を説明する。

具体的には、受信部２における受信アンテナ３１Ａおよび受信アンテナ３１Ｂは、それぞれ、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔ、具体的には、歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１等の移動可能な物体、ならびにガードレールおよび支柱ＰＶ等の停止している物体によって反射された電波の水平偏波および垂直偏波を受信することが可能である。

また、受信アンテナ部３１は、干渉電波を送信する干渉物体が送信した電波を受信することもある。干渉物体は、たとえば、対象エリアＡ１内または対象エリアＡ１外に位置する自動車Ｔｇｔ１に搭載された電子走査型ミリ波レーダ装置等である。

ローノイズアンプ３２Ａは、受信アンテナ３１Ａが受信した電波に基づく受信信号ＲＦｒ１を増幅し、ＩＱ復調器３５Ａへ出力する。

ローノイズアンプ３２Ｂは、受信アンテナ３１Ｂが受信した電波に基づく受信信号ＲＦｒ２を増幅し、ＩＱ復調器３５Ｂへ出力する。

ＩＱ復調器３５Ａは、ローノイズアンプ３２Ａから受けた増幅後の受信信号ＲＦｒ１を直交復調してＩ信号Ｉ１およびＱ信号Ｑ１を生成する。そして、ＩＱ復調器３５Ａは、生成したＩ信号Ｉ１をＡ／Ｄコンバータ３６Ａへ出力し、生成したＱ信号Ｑ１をＡ／Ｄコンバータ３７Ａへ出力する。

ＩＱ復調器３５Ｂは、ローノイズアンプ３２Ｂから受けた増幅後の受信信号ＲＦｒ２を直交復調してＩ信号Ｉ２およびＱ信号Ｑ２を生成する。そして、ＩＱ復調器３５Ｂは、生成したＩ信号Ｉ２をＡ／Ｄコンバータ３６Ｂへ出力し、生成したＱ信号Ｑ２をＡ／Ｄコンバータ３７Ｂへ出力する。

Ａ／Ｄコンバータ３６ＡおよびＡ／Ｄコンバータ３７Ａは、たとえばクロック信号ＣＳの周期ＴｃでそれぞれＩ信号Ｉ１およびＱ信号Ｑ１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３６ＡおよびＡ／Ｄコンバータ３７Ａは、それぞれ、クロック生成回路６から受けるクロック信号ＣＳの立ち上がりエッジのタイミングに従って、ＩＱ復調器３５Ａから受けたＩ信号Ｉ１およびＱ信号Ｑ１をサンプリング周期Ｔｃごとにｑビット（ｑは２以上の整数）のデジタル信号Ｉｄ１およびＱｄ１に変換し、合成部３へ出力する。

Ａ／Ｄコンバータ３６ＢおよびＡ／Ｄコンバータ３７Ｂは、たとえばクロック信号ＣＳの周期ＴｃでそれぞれＩ信号Ｉ２およびＱ信号Ｑ２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３６ＢおよびＡ／Ｄコンバータ３７Ｂは、それぞれ、クロック生成回路６から受けるクロック信号ＣＳの立ち上がりエッジのタイミングに従って、ＩＱ復調器３５Ｂから受けたＩ信号Ｉ２およびＱ信号Ｑ２をサンプリング周期Ｔｃごとにｑビットのデジタル信号Ｉｄ２およびＱｄ２に変換し、合成部３へ出力する。

合成部３は、制御部４の調整内容に基づいて、受信部２によって受信された電波に基づく信号を合成する。

より詳細には、合成部３は、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ１、Ｑｄ１、Ｉｄ２およびＱｄ２を用いて合成信号Ｍｄ１を生成する。

合成部３は、以下の式（２）に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ１，Ｑｄ１に重みｗ１を用いて、Ａ／Ｄコンバータ３７Ａ，３７Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ２，Ｑｄ２に重みｗ２を用いて、重みづけ加算した合成信号Ｍｄ１を生成する。合成信号Ｍｄ１は、偏波角θの合成波に対応する信号である。

ここで、比率ｗ１および比率ｗ２は、制御部４から受けた受信調整情報の示す電力Ｐ１、電力Ｐ２および位相φに基づいて、以下の式（３）および式（４）に従いそれぞれ算出される。

そして、合成部３は、生成した合成信号Ｍｄ１を検知部５へ出力する。

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検知部の構成を示す図である。

図７を参照して、検知部５は、メモリ４１と、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部４２と、ＦＭＣＷ処理部４３と、パターン信号取得部４４と、検知処理部４５とを含む。

検知部５は、受信部２によって受信された電波に基づいて、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検知する。

より詳細には、検知部５におけるメモリ４１は、合成部３から受ける合成信号Ｍｄ１を蓄積する。

パターン信号取得部４４は、パターンＰｔ１ごとの合成信号Ｍｄ１（以下、パターン信号とも称する。）を生成する。より詳細には、パターン信号取得部４４は、制御部４から受けるトリガ信号ＴＳに基づいて、１つのシーケンスの開始タイミングおよび終了タイミングを認識する。

そして、パターン信号取得部４４は、たとえば、あるシーケンスが終了するごとに、当該シーケンスにおいてサンプリング周期Ｔｃでサンプリングされた時系列の合成信号Ｍｄ１すなわちパターン信号をメモリ４１から取り出す。パターン信号取得部４４は、取り出したパターン信号をＦＦＴ処理部４２へ出力する。

ＦＦＴ処理部４２は、パターン信号取得部４４からパターン信号を受けると、受けたパターン信号に対してＦＦＴ処理を行うことにより、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１を生成する。ここで、パワースペクトルＦＳ１は、検知期間において蓄積された合成信号Ｍｄ１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ＰＳ１は、検知期間において蓄積された合成信号Ｍｄ１に含まれる各周波数成分の位相を示す。

ＦＦＴ処理部４２は、生成したパワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１をＦＭＣＷ処理部４３へ出力する。

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ＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。なお、図８において、縦軸は強度を示し、横軸は電波センサ１０１から物体までの距離を示す。

ＦＭＣＷ処理部４３は、受信部２によって受信された電波に基づいて、物体が存在するか否かを判定する。

具体的には、ＦＭＣＷ処理部４３は、たとえば、対象エリアＡ１において歩行者Ｔｇｔ２および自動車Ｔｇｔ１等の移動可能な物体が存在しないとした状態におけるパワースペクトルである背景スペクトルを保持している。背景スペクトルは、対象物Ｔｇｔの検知におけるノイズ成分に相当する。

ＦＭＣＷ処理部４３は、パワースペクトルＦＳ１および位相スペクトルＰＳ１をＦＦＴ処理部４２から受けると、受けたパワースペクトルＦＳ１の各周波数成分から背景スペクトルの各周波数成分をそれぞれ差し引くことにより処理スペクトルを生成する。

また、ＦＭＣＷ処理部４３は、生成した処理スペクトルの周波数Ｆｂおよび位相スペクトルＰＳ１の周波数Ｆｂを距離Ｌに換算する。

より詳細には、周波数Ｆｂと距離Ｌとの関係は、非特許文献２における式（１）に基づいて、以下の式（５）により表される。

ここで、ｃは光速である。ｖｒは、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物体の移動速度（以下、検出対象速度とも称する。）である。ｆ０は、掃引開始周波数Ｆ２と掃引開始周波数Ｆ２に周波数掃引幅Δｆを加えた掃引終了周波数Ｆ１との平均である。

たとえば、式（５）において、１シーケンスにおいて電波の送信される期間の長さすなわち掃引時間Ｔｓに対して周波数掃引幅Δｆが大きい場合、距離Ｌは、以下の式（６）のように近似して表すことが可能である。

ＦＭＣＷ処理部４３は、制御部４から受けた送信パラメータに含まれる周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓと式（６）とを用いて処理スペクトルおよび位相スペクトルＰＳ１の横軸の周波数Ｆｂを距離Ｌに換算する。図８には、横軸が周波数から距離に換算された処理スペクトルが示される。

ＦＭＣＷ処理部４３は、生成した処理スペクトルに対してピーク検出処理を行う。より詳細には、ＦＭＣＷ処理部４３は、処理スペクトルを解析し、所定の閾値Ｔｈｆｍ以上の強度を有するピークの検出を試みる。処理スペクトルでは、強度は信号雑音比に相当する。

ＦＭＣＷ処理部４３は、閾値Ｔｈｆｍ以上の強度すなわち信号雑音比を有するピークを検出できた場合、物体が存在すると判定する。この例では、ＦＭＣＷ処理部４３は、３つのピークＰｎ１〜Ｐｎ３を検出し、物体が存在すると判定する。一方、ＦＭＣＷ処理部４３は、閾値Ｔｈｆｍ以上の強度を有するピークを検出できなかった場合、物体が存在しないと判定する。

ＦＭＣＷ処理部４３は、判定結果、検出したピークＰｎ１〜Ｐｎ３の各々の強度、およびピークＰｎ１〜Ｐｎ３に対応する距離Ｌ１〜Ｌ３をそれぞれ示す結果情報を検知処理部４５へ出力する。

検知処理部４５は、ＦＭＣＷ処理部４３から受ける結果情報に基づいて、対象物Ｔｇｔを検知する。

より詳細には、検知処理部４５は、たとえば、結果情報の示す判定結果が物体の不存在を示す場合、対象物Ｔｇｔが存在しないと判定する。

一方、検知処理部４５は、たとえば、結果情報の示す判定結果が物体の存在を示す場合、結果情報の示すピーク強度の大きさに基づいて、対象物Ｔｇｔの種類として歩行者Ｔｇｔ２または自動車Ｔｇｔ１を特定する。具体的には、検知処理部４５は、ピーク強度が大きい場合、対象物Ｔｇｔの種類を自動車Ｔｇｔ１と判定し、また、ピーク強度が小さい場合、対象物の種類を歩行者Ｔｇｔ２と判定する。

検知処理部４５は、たとえば、図８に示すピークＰｎ１を自動車Ｔｇｔ１と判定し、ピークＰｎ２およびピークＰｎ３を歩行者Ｔｇｔ２と判定する。

また、検知処理部４５は、結果情報の示す距離Ｌに基づいて、対象物Ｔｇｔが横断歩道ＰＣ１に存在するか否かを判断する。

検知処理部４５は、横断歩道ＰＣ１における対象物Ｔｇｔの有無、および対象物Ｔｇｔの種類を示す検知結果を中継装置１４１へ送信する。

また、ＦＭＣＷ処理部４３は、判定結果、検出したピークＰｎ１〜Ｐｎ３の強度、およびピークＰｎ１〜Ｐｎ３に対応する距離Ｌ１〜Ｌ３を示す結果情報と、制御部４から受けた送信パラメータに含まれる偏波角θとを関連付けた偏波情報を作成し、作成した偏波情報を記憶部７に保存する。

記憶部７は、たとえばＦＭＣＷ処理部４３から受ける複数の偏波情報を蓄積する。

より詳細には、制御部４は、複数種類の偏波角θを設定し、設定した各偏波角θに対応する偏波情報を作成して記憶部７に保存する。ここで、複数種類の偏波角θは、たとえば、０度、３０度、４５度、６０度、９０度、１２０度、１３５度、１５０度および１８０度等、０度から１８０度の間の何度であってもよい。

たとえば、制御部４は、受信部２によって受信される電波の信号レベルが大きくなるように調整処理を行う。

より詳細には、制御部４は、記憶部７に保存された各偏波情報を参照し、たとえば、受信した電波の信号レベルが大きい、すなわち最も大きいピーク強度を含む偏波情報における偏波角θを、合成波の偏波角として設定する。

あるいは、制御部４は、受信部２によって受信された電波であって、対象エリアＡ１のうちの受信電界に関する所定条件を満たす一部のエリアからの電波に基づいて調整処理を行う。

より詳細には、ピーク強度は、電波センサ１０１からの距離が大きくなるほど電波が減衰するため小さくなる。

制御部４は、たとえば、電波センサ１０１からの所定の距離Ｌｋ以上の距離の領域を弱電界領域と設定する。

制御部４は、たとえば、偏波情報に含まれる弱電界領域におけるピーク強度の大きさに基づいて調整処理を行う。

具体的には、制御部４は、図８に示すピークＰｎ３に対応する距離Ｌ３がＬｋより大いため弱電界領域に相当する場合、各偏波情報に含まれるピークＰｎ３のピーク強度を比較し、当該ピーク強度が最大であるピークＰｎ３に対応する偏波角θを、合成波の偏波角として設定する。

あるいは、制御部４は、ＦＭＣＷ処理部４３によって生成された処理スペクトルの複数のピークのうち、強度の小さいピークが優先的に大きくなるように調整処理を行う。

より詳細には、制御部４は、たとえばピーク強度が小さい対象物Ｔｇｔである歩行者Ｔｇｔ２に対応するピーク強度がより大きくなるように合成波の偏波の向きを調整する。

制御部４は、図８に示す最も小さいピークであるピークＰｎ２のピーク強度の大きさに基づいて調整処理を行う。

具体的には、制御部４は、偏波情報を参照し、ピークＰｎ２が歩行者Ｔｇｔ２であることを確認すると、各偏波情報に含まれるピークＰｎ２のピーク強度を比較し、当該ピーク強度が最大であるピークＰｎ２に対応する偏波角θを、合成波の偏波角として設定する。

［動作の流れ］
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それぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサが調整処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。

図９を参照して、まず、電波センサ１０１は、複数種類の偏波角θのうち、ある偏波角θを合成波の偏波角として設定する（ステップＳ１０１）。

次に、電波センサ１０１は、合成波を対象エリアＡ１へ送信する（ステップＳ１０２）。

次に、電波センサ１０１は、設定対象エリアＡ１から電波を受信する（ステップＳ１０３）。

次に、電波センサ１０１は、受信した電波に基づいてスペクトルを生成する（ステップＳ１０４）。

次に、電波センサ１０１は、生成したスペクトルのピークを検出し、対象物を判定する（ステップＳ１０５）。

次に、電波センサ１０１は、偏波情報を作成して保存する（ステップＳ１０６）。

次に、電波センサ１０１は、作成した偏波情報から弱電界領域におけるピークを検索する（ステップＳ１０７）。

次に、電波センサ１０１は、弱電界領域におけるピークが存在する場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、送信電波の偏波角θの設定を維持し、対象エリアＡ１へ合成波を送信する（ステップＳ１０２）。

一方、電波センサ１０１は、弱電界領域におけるピークが存在しない場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、他の偏波角θを合成波の偏波角として新たに設定し（ステップＳ１０８でＹＥＳかつステップＳ１１２）、当該合成波を対象エリアＡ１へ送信する（ステップＳ１１３）。

次に、電波センサ１０１は、設定対象エリアＡ１から電波を受信する（ステップＳ１１４）。

次に、電波センサ１０１は、受信した電波に基づいてスペクトルを生成する（ステップＳ１１５）。

次に、電波センサ１０１は、生成したスペクトルのピークを検出し、対象物を判定する（ステップＳ１１６）。

次に、電波センサ１０１は、偏波情報を作成して保存する（ステップＳ１１７）。

次に、電波センサ１０１は、複数種類の偏波角θのうち、未設定の偏波角θが存在する場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、未設定の偏波角θを合成波の偏波角として設定する（ステップＳ１１２）。

一方、電波センサ１０１は、複数種類の偏波角θのうち、未設定の偏波角θが存在しない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、保存した各偏波情報を参照し、各々のスペクトルにおいて、複数のピークのうちピーク強度が最小値のピークＰｗを検索する（ステップＳ１０９）。

次に、電波センサ１０１は、保存した各偏波情報を参照し、検索したピークＰｗのピーク強度が最も大きくなる偏波角θｍａｘを検索する（ステップＳ１１０）。

次に、電波センサ１０１は、偏波角θｍａｘを合成波の偏波角として設定し（ステップＳ１１１）、当該合成波を対象エリアＡ１へ送信する（ステップＳ１０２）。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、制御部４は、異なる向きの２つの偏波の振幅および位相を調整することにより調整処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部４は、異なる向きの２つの偏波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整することにより調整処理を行う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、制御部４は、処理スペクトルの複数のピークのうち、最も小さいピークが優先的に大きくなるよう調整処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部４は、処理スペクトルの複数のピークのうち、各ピーク強度の中央値のピーク、またはピーク強度の平均値に最も近いピーク強度であるピーク等が優先的に大きくなるように調整処理を行ってもよい。

ところで、対象エリアへ電波を送信し、反射した電波に基づいて対象物を検知する構成において、対象物をより良好に検知することができる技術が望まれる。

たとえば、特許文献１に記載の偏波制御アンテナ装置では、衛星通信を想定しているため、受信側での信号の振幅および位相の制御にとどまる。

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、送信部１は、対象エリアＡ１へ電波を送信する。受信部２は、対象エリアＡ１からの電波を受信する。検知部５は、受信部２によって受信された電波に基づいて、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検知する。制御部４は、受信部２によって受信された電波に基づいて、送信部１を制御することにより、対象エリアＡ１へ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う。

このような構成により、たとえば自動車Ｔｇｔ１または歩行者Ｔｇｔ２等の検知対象物に適した偏波の向きに調整した電波を送信することができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、送信部１は、異なる向きの２つの偏波を送信する。制御部４は、当該２つの偏波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整することにより、調整処理を行う。

このような構成により、電波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整した２つの電波を、２つの送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂからそれぞれ送信することで、当該２つの電波の合成により任意の偏波の向きの電波を送信することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、受信部２によって受信される電波の信号レベルが大きくなるように調整処理を行う。

このような構成により、合成波の偏波の向きを、受信電波の信号雑音比が大きくなるような偏波の向きに調整することができるため、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、制御部４は、受信部２によって受信された電波であって、対象エリアＡ１のうちの受信電界に関する所定条件を満たす一部のエリアからの電波に基づいて調整処理を行う。

このように、たとえば電波サンサ１０１からの距離が遠く、電波の電界強度が弱いエリアからの電波を優先的に用いて合成波の偏波の向きを調整する構成により、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電波センサでは、検知部５は、受信部２によって受信された電波に基づいてスペクトルを生成する。制御部４は、検知部５によって作成されたスペクトルの複数のピークのうち、強度の小さいピークが優先的に大きくなるように調整処理を行う。

このように、たとえば歩行者Ｔｇｔ２と自動車Ｔｇｔ１とでは歩行者Ｔｇｔ２の方が反射波のピーク強度が小さいことから、合成波の偏波の向きを歩行者Ｔｇｔ２に適した偏波の向きに調整する構成により、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る制御方法では、まず、対象エリアＡ１へ電波を送信する。次に、対象エリアＡ１からの電波を受信する。次に、受信した電波に基づいて、対象エリアＡ１における対象物Ｔｇｔを検知する。次に、受信した電波に基づいて、送信部１を制御することにより、対象エリアＡ１へ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う。

たとえば自動車Ｔｇｔ１または歩行者Ｔｇｔ２等の検知対象物に適した偏波の向きに調整した電波を送信することができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係る制御方法では、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

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調整処理の内容が異なる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１０は、本発明の第２の実施の形態に係る安全運転支援システムにおける電波センサの構成を示す図である。

図１０を参照して、電波センサ１０２は、図３に示す電波センサ１０１と比べて、検知部５の代わりに検知部８を備える。

図１１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検知部の構成を示す図である。

図１１を参照して、検知部８は、図７に示す検知部５と比べて、電力算出部４６をさらに備える。

電力算出部４６は、制御部４から受けるトリガ信号ＴＳに基づいて、１つのシーケンスの開始タイミングおよび終了タイミングを認識する。

電力算出部４６は、たとえば、あるシーケンスが終了するごとに、当該シーケンスにおいてサンプリング周期Ｔｃでサンプリングされた時系列の合成信号Ｍｄ１をメモリ４１から取り出す。

電力算出部４６は、取り出した各合成信号Ｍｄ１における上記の式（２）に示す各デジタル信号Ｉｄ１，Ｑｄ１，Ｉｄ２，Ｑｄ２の係数に基づいて、対応の合成信号Ｍｄ１の電力を算出し、算出した各電力の平均値を算出する。

電力算出部４６は、算出した各電力のうちの最大値の、算出した平均値に対する比率であるピーク対平均電力比（ＰＡＲ：ＰｅａｋｔｏＡｖｅｒａｇｅＰｏｗｅｒＲａｔｉｏ）を算出して制御部４へ出力する。合成信号Ｍｄ１の電力は、たとえば電波センサ１０２が送信する電波と同じ周波数を有する他の電波を受信すると大きくなる。すなわち、ＰＡＲが大きいほど、他の電波等の干渉の影響が大きい。

図１２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ＦＭＣＷ処理部が生成する処理スペクトルの一例を示す図である。なお、図１２において、縦軸は強度を示し、横軸は電波センサ１０２から物体までの距離を示す。

図１２に示す処理スペクトルは、たとえば電波センサ１０２が送信する電波と同じ周波数を有する他の電波の干渉を受けてノイズが大きくなるため、相対的にスペクトルの強度が小さくなる。

制御部４は、たとえば、ＰＡＲが所定の閾値以上である場合、受信部２によって受信された電波に基づいて、受信部２における電波の受信電力が小さくなるように調整処理を行う。

たとえば、制御部４は、送信部１が電波を送信していない期間において受信部２が受信した電波に基づいて調整処理を行う。

より詳細には、生成部２５は、ＰＡＲが所定の閾値以上となった検知期間の次の検知期間において、送信信号ＲＦｔを生成しない。

受信部２は、対象エリアＡ１からの電波ＲＦｒ３を受信する。

ローノイズアンプ３２Ａ，３２Ｂは、受信アンテナ３１Ａ，３１Ｂにおいて受信された電波に基づく受信信号を増幅し、ＩＱ復調器３５Ａ，３５Ｂへ受信信号ＲＦｒ３および受信信号ＲＦｒ４を出力する。ＩＱ復調器３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ、ローノイズアンプ３２Ａ，３２Ｂから受けた受信信号ＲＦｒ３および受信信号ＲＦｒ４を直交復調してＩ信号Ｉ１、Ｑ信号Ｑ１、Ｉ信号Ｉ２およびＱ信号Ｑ２を生成し、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３７Ａ，３６Ｂ，３７Ｂへ出力する。Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３７Ａ，３６Ｂ，３７Ｂは、それぞれ、Ｉ信号Ｉ１、Ｑ信号Ｑ１、Ｉ信号Ｉ２およびＱ信号Ｑ２をデジタル信号Ｉｄ１、Ｑｄ１、Ｉｄ２およびＱｄ２に変換し、合成部３へ出力する。

合成部３は、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３７Ａ，３６Ｂ，３７Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ１、Ｑｄ１、Ｉｄ２およびＱｄ２を用いて、受信部２における電波の受信電力が小さくなる合成波の偏波の向き、たとえば、電波ＲＦｒ３の偏波の向きと直交する向きを算出する解析的処理を行う。

具体的には、合成部３は、以下の式（７）に示す受信信号ベクトルを用いて、以下の式（８）に示す受信相関行列Ｒの演算を行う。ここで、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂは、検知期間において、Ｔ回のサンプリングを行う。式（７）および式（８）に示す（ｉ）は、ｉ回目にサンプリングされた各デジタル信号であることを示す。

そして、合成部３は、以下の式（９）に示す、受信相関行列Ｒの最小固有値に対応する固有ベクトルｖを算出する。

合成部３は、算出した固有ベクトルｖを示す情報を制御部４へ出力する。

制御部４は、合成部３から受けた固有ベクトルｖを示す情報に基づいて、固有ベクトルｖの複素共役であるベクトルの要素ｖ＊１および要素ｖ＊２を算出する。

制御部４は、要素ｖ＊１および要素ｖ＊２が以下の式（１０）、式（１１）および式（１２）を満たす偏波角θ２を算出し、算出した偏波角θ２を含む送信パラメータを送信部１、合成部３および検知部８へ出力する。

また、制御部４は、送信アンテナ２１Ａが受ける送信信号ＲＦｔ４の送信電力を式（１０）および式（１１）を満たす電力Ｐ１に設定し、設定した電力Ｐ１を得るための減衰量を示す調整情報ＣＰ４を可変減衰器２６Ａへ出力する。

また、制御部４は、送信アンテナ２１Ｂが受ける送信信号ＲＦｔ５の送信電力を式（１０）および式（１１）を満たす電力Ｐ２に設定し、設定した電力Ｐ２を得るための減衰量を示す調整情報ＣＰ５を可変減衰器２６Ｂへ出力する。

また、制御部４は、送信信号ＲＦｔ５の位相φを式（１２）に従って０度または１８０度に設定し、設定した位相を示す調整情報ＣＰ６を移相器２３へ出力する。

また、制御部４は、上記調整内容に基づいて、受信アンテナ部３１において受信された電波に基づく信号の振幅および位相を調整する。

生成部２５は、制御部４からトリガ信号ＴＳを受けると、送信パラメータとして制御部４から受けた掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引方向、周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓを用いて、送信信号ＲＦｔ３を生成し、生成した送信信号ＲＦｔ３をハイブリッドカプラ２７へ出力する。

ハイブリッドカプラ２７は、生成部２５から受けた送信信号ＲＦｔ３を送信信号ＲＦｔ４および送信信号ＲＦｔ５に分離し、送信信号ＲＦｔ４を可変減衰器２６Ａへ出力し、送信信号ＲＦｔ５を移相器２３へ出力する。

可変減衰器２６Ａは、ハイブリッドカプラ２７から受けた送信信号ＲＦｔ４の送信電力を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ４の示す減衰量だけ減衰させてパワーアンプ２２Ａへ出力する。

移相器２３は、ハイブリッドカプラ２７から受けた送信信号ＲＦｔ５の位相φのシフト量を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ６の示す０度または１８０度に設定し、シフト後の送信信号ＲＦｔ５を可変減衰器２６Ｂへ出力する。

可変減衰器２６Ｂは、移相器２３から受けた送信信号ＲＦｔ５の送信電力を、制御部４から受けた調整情報ＣＰ５の示す減衰量だけ減衰させてパワーアンプ２２Ｂへ出力する。

合成部３は、制御部４から受けた受信調整情報の示す電力Ｐ１、電力Ｐ２および位相φに基づいて、要素ｖ＊１および要素ｖ＊２を算出し、算出した要素ｖ＊１および要素ｖ＊２、ならびにＡ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ１、Ｑｄ１、Ｉｄ２およびＱｄ２を用いた合成信号Ｍｄ２を生成する。

より詳細には、合成部３は、以下の式（１３）に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３６Ａ，３６Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ１，Ｑｄ１に重みｖ＊１を用いて、Ａ／Ｄコンバータ３７Ａ，３７Ｂから受けた各デジタル信号Ｉｄ２，Ｑｄ２に重みｖ＊２を用いて、重みづけ加算した合成信号Ｍｄ２を生成する。

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサが調整処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。

図１３を参照して、まず、電波センサ１０２は、対象エリアＡ１から電波を受信する（ステップＳ２０１）。

次に、電波センサ１０２は、受信した電波に基づく合成信号の電力を算出し、算出した電力に基づいてＰＡＲを算出する（ステップＳ２０２）。

次に、電波センサ１０２は、ＰＡＲが所定の閾値以上である場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、対象エリアＡ１へ合成波を送信せず、リスニングすなわち対象エリアＡ１からの電波の受信を行う（ステップＳ２０４）。

次に、電波センサ１０２は、受信した対象エリアＡ１における電波に基づいて、当該電波の受信電力が最小となる合成波の偏波の向きを算出する（ステップＳ２０５）。

次に、電波センサ１０２は、算出した合成波の偏波の向きに基づいて、対象エリアＡ１へ送信する合成波の偏波の向きを調整する（ステップＳ２０６）。

次に、電波センサ１０２は、算出した偏波の向きに基づいて、受信した電波に基づく受信信号から合成信号を生成するための要素ｖ＊１および要素ｖ＊２を算出する。（ステップＳ２０７）。

次に、電波センサ１０２は、対象エリアＡ１へ合成波を送信し（ステップＳ２０８）、対象エリアＡ１から新たな電波を受信する（ステップＳ２０１）。

一方、電波センサ１０２は、ＰＡＲが所定の閾値未満である場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、受信した電波に基づいてスペクトルを生成する（ステップＳ２０９）。

次に、電波センサ１０２は、生成したスペクトルのピークを検出し、対象物を判定する（ステップＳ２１０）。

次に、電波センサ１０２は、対象エリアＡ１へ合成波を送信し（ステップＳ２０８）、対象エリアＡ１から新たな電波を受信するまで待機する（ステップＳ２０１）。

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。

なお、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、生成部２５は、ＰＡＲが所定の閾値以上である場合、次の検知期間において送信信号ＲＦｔを生成しない構成であるとしたが、これに限定するものではない。生成部２５は、ＰＡＲが所定の閾値以上であっても、次の検知期間において送信信号ＲＦｔを生成してもよい。この場合、制御部４は、たとえば受信部２がガード期間において受信した電波に基づいて、調整処理を行う。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、生成部２５は、ＰＡＲが所定の閾値以上である場合、次の検知期間において送信信号ＲＦｔを生成しない構成であるとしたが、これに限定するものではない。生成部２５は、ＰＡＲが所定の閾値以上で以上である場合、次の複数の検知期間において送信信号ＲＦｔを生成しない構成であってもよい。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、制御部４は、送信部１が電波を送信していない期間において受信部１が受信した電波に基づいて調整処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部４は、たとえば、送信信号ＲＦｔを生成しない検知期間および送信信号ＲＦｔを生成する検知期間において受信部１が受信した電波に基づいて調整処理を行う構成であってもよい。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、制御部４は、受信部２によって受信された電波に基づいて、受信部２における当該電波の受信電力が小さくなるように調整処理を行う。

このような構成により、たとえば電波センサ１０２が干渉電波を受信している場合においても、合成波の偏波の向きを、干渉電波の影響を受け難い偏波の向きに調整することができるため、対象物Ｔｇｔをより良好に検知することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電波センサでは、制御部４は、送信部１が電波を送信していない期間において受信部２が受信した電波に基づいて調整処理を行う。

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］
電波センサであって、
対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
受信部によって受信された電波に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検知する検知部と、
受信部によって受信された電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う制御部とを備え
前記送信部は、交差する２つのアンテナを含み、
前記制御部は、各前記アンテナへ出力される無線信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整することにより前記調整処理を行い、
前記制御部は、前記送信部の前記偏波の調整内容に基づいて、各受信アンテナにおいて受信された電波に基づく信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整し、
前記電波センサは、さらに、
前記制御部の調整内容に基づいて、前記受信部によって受信された電波に基づく信号を合成する合成部を備える、電波センサ。

１送信部
２受信部
３合成部
４制御部
５，８検知部
６クロック生成回路
７記憶部
２１送信アンテナ部
２１Ａ，２１Ｂ送信アンテナ
２２Ａ，２２Ｂパワーアンプ
２３移相器
２５生成部
２６Ａ，２６Ｂ可変減衰器
２７ハイブリッドカプラ
３１受信アンテナ部
３１Ａ，３１Ｂ受信アンテナ
３２Ａ，３２Ｂローノイズアンプ
３５Ａ，３５ＢＩＱ復調器
３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７ＢＡ／Ｄコンバータ
４１メモリ
４２ＦＦＴ処理部
４３ＦＭＣＷ処理部
４４パターン信号取得部
４５検知処理部
４６電力算出部
１０１，１０２電波センサ
１４１中継装置
１５１信号制御装置
１５２無線送信装置
１５３アンテナ
１６１歩行者用信号灯器
３０１安全運転支援システム

Claims

対象エリアへ電波を送信する送信部と、
前記対象エリアからの電波を受信する受信部と、
受信部によって受信された電波に基づいて、前記対象エリアにおける対象物を検知する検知部と、
受信部によって受信された電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行う制御部とを備える、電波センサ。
前記送信部は、異なる向きの２つの偏波を送信し、
前記制御部は、前記２つの偏波の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整することにより、前記調整処理を行う、請求項１に記載の電波センサ。
前記制御部は、前記受信部によって受信される電波の信号レベルが大きくなるように前記調整処理を行う、請求項１または請求項２に記載の電波センサ。
前記制御部は、前記受信部によって受信された電波であって、前記対象エリアのうちの受信電界に関する所定条件を満たす一部のエリアからの電波に基づいて前記調整処理を行う、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電波センサ。
前記検知部は、前記受信部によって受信された電波に基づいてスペクトルを生成し、
前記制御部は、前記検知部によって作成された前記スペクトルの複数のピークのうち、強度の小さいピークが優先的に大きくなるように前記調整処理を行う、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電波センサ。
前記制御部は、前記受信部によって受信された電波に基づいて、前記受信部における前記電波の受信電力が小さくなるように前記調整処理を行う、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電波センサ。
前記制御部は、前記送信部が電波を送信していない期間において前記受信部が受信した電波に基づいて前記調整処理を行う、請求項６に記載の電波センサ。
電波を送信する送信部を備える電波センサにおける制御方法であって、
対象エリアへ電波を送信するステップと、
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対象物を検知するステップと、
受信した電波に基づいて、前記送信部を制御することにより、前記対象エリアへ送信される電波の偏波の向きを調整する調整処理を行うステップとを含む、制御方法。