JP2019190881A - 電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム - Google Patents

電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】距離測定を行う際の利便性を高めた電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラムを提供する。【解決手段】電子機器は、送信波の送信及び反射波の受信に用いるアンテナを第１の所定数とする第１モードと、送信波の送信及び反射波の受信に用いるアンテナを第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する制御部を備える。制御部は、第１モードにおいて、対象物が所定の距離内に検出されたら、第２モードに切り換えるように制御する。【選択図】図５

Description

本開示は、電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラムに関する。
例えば自動車産業のような自動車部品に関連する産業などの分野において、自車両と対象物との間の距離を測定する技術が重要視されている。近年、運転者の運転をアシストする技術、及び、運転の一部又は全部を自動化する自動運転に関連する技術の発展に伴い、このような距離を測定する技術の重要性は、ますます高まることが予想される。このような距離を測定する技術として、例えば特許文献１は、ミリ波レーダを用いて、自車両と周辺車両との間の距離を測定する運転支援システムを開示している。距離の測定と同様に、例えば自車両から他の車両などの対象物に対する方位角を測定する技術も重要視されている。また、例えば、特許文献２は、アンテナ設置の際の向きを設定する方法を開示している。
特開２００９−５９２００号公報 特開平１１−１３３１４４号公報
上述のような方位角測定の技術において、望ましい測定の精度を低下させることなく、測定の効率を向上させることができれば、利便性を高めることができる。
本開示の目的は、方位角測定を行う際の利便性を高めた電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラムを提供することにある。
一実施形態に係る電子機器は、送信部と、受信部と、制御部とを備える。
前記送信部は、送信波を送信する。
前記受信部は、前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する。
前記制御部は、前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する。
また、前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する。
一実施形態に係る電子機器の制御方法は、送信ステップと、受信ステップと、制御ステップとを含む。
前記送信ステップは、送信波を送信する。
前記受信ステップは、前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する。
前記制御ステップは、前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する。
また、前記制御ステップは、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する。
一実施形態に係る電子機器の制御プログラムは、コンピュータに、送信ステップと、受信ステップと、制御ステップとを実行させる。
前記送信ステップは、送信波を送信する。
前記受信ステップは、前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する。
前記制御ステップは、前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する。
また、前記制御ステップは、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する。
一実施形態によれば、方位角測定を行う際の利便性を高めた電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラムを提供することができる。
一実施形態に係る電子機器の使用態様を説明する図である。 一実施形態に係るセンサ部及び送信波を示す図である。 一実施形態に係る電子機器の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係るセンサ部の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係るセンサ部により構成される仮想アレイアンテナを説明する図である。 一実施形態に係る電子機器の動作を説明するフローチャートである。
以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
一実施形態に係る電子機器は、例えば自動車などの乗り物に設置したセンサ部により、センサ部の周囲に存在する対象物に対するセンサ部からの方位角を測定する。センサ部は、検出波として例えば電波などの送信波を送信する。また、センサ部は、送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する。一実施形態に係る電子機器は、センサ部が送信する送信波及びセンサ部が受信する受信波に基づいて、センサ部からの対象物に対する方位角を測定する。
以下、典型的な例として、一実施形態に係る電子機器が、乗用車のような自動車に搭載される構成について説明する。しかしながら、一実施形態に係る電子機器が搭載されるのは、自動車などに限定されない。一実施形態に係る電子機器は、バス、トラック、オートバイ、自転車、船舶、航空機、及び歩行者など、種々の移動体に搭載されてよい。また、一実施形態に係る電子機器が搭載されるのは、必ずしも自ら移動する移動体にも限定されない。一実施形態に係る電子機器は、センサ部及び対象物の少なくとも一方が移動し得るような状況において、センサ部からの対象物に対する方位角を測定することができる。また、一実施形態に係る電子機器は、センサ部及び対象物の双方が静止していても、センサ部からの対象物に対する方位角を測定することは当然できる。
図１は、一実施形態に係る電子機器の使用態様を説明する図である。図１は、一実施形態に係るセンサ部を自動車の車両に設置した例を示している。
図１に示す車両１００及び車両２００は、それぞれ一実施形態に係るセンサ部を設置してある。図１に示す車両１００及び車両２００は、乗用車のような自動車の車両としてよいが、それぞれ任意のタイプの車両としてよい。図１において、車両１００及び車両２００は、矢印で示す進行方向に移動していてもよいし、移動せずに静止していてもよい。
図１に示すように、車両１００及び車両２００は、それぞれ、センサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄを設置してある。センサ部１０Ａは、車両１００及び車両２００のそれぞれ前方に設置してある。センサ部１０Ｂは、車両１００及び車両２００のそれぞれ左側に設置してある。センサ部１０Ｃは、車両１００及び車両２００のそれぞれ右側に設置してある。センサ部１０Ｄは、車両１００及び車両２００のそれぞれ後方に設置してある。以下の説明において、センサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄのそれぞれを区別しない場合、単に「センサ部１０」と総称する。なお、センサ部１０が車両に設置される位置は、図１に示す位置に限定されるものではなく、適宜、他の位置としてもよい。
車両１００及び車両２００は、それぞれ、センサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄを設置することで、自車両の周囲３６０度において、所定の距離内に存在する対象物を検出することができる。例えば、車両１００は、図１に示すように、いずれかのセンサ部１０によって、車両２００を対象物として検出することができる。具体的には、車両１００に設置されたセンサ部１０は、車両１００の周囲に対象物である車両２００が存在することを検出する。また、車両１００に設置されたセンサ部１０によって、自車両である車両１００と、対象物である車両２００との間の距離が測定される。さらに、車両１００に設置されたセンサ部１０によって、自車両である車両１００から、対象物である車両２００に対する方位角も測定される。また、車両１００は、いずれかのセンサ部１０によって、車両１００の周囲に存在する歩行者及び障害物なども、対象物として検出することができる。
同様に、車両２００は、図１に示すように、いずれかのセンサ部１０によって、車両１００を対象物として検出することができる。また、車両２００は、いずれかのセンサ部１０によって、車両２００の周囲に存在する歩行者及び障害物なども、対象物として検出することができる。
図２は、一実施形態に係るセンサ部、及び当該センサ部が送信する送信波を示す図である。
図２は、車両１００に設置されたセンサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄが、それぞれ送信波のビームを形成している様子を模式的に示している。センサ部１０は、典型的には、電波を送受信するレーダ（RADAR（Radio Detecting and Ranging））センサとしてよい。しかしながら、センサ部１０は、レーダセンサに限定されない。一実施形態に係るセンサ部１０は、例えば光波によるLIDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）の技術に基づくセンサとしてもよい。また、一実施形態に係るセンサ部１０は、例えば音波によるSONAR（Sound Navigation and Ranging）の技術に基づくセンサとしてもよい。センサ部１０は、例えばパッチアンテナなどを含んで構成することができる。センサ部１０の構成については、さらに後述する。
図２に示すように、車両１００の前方に設置されたセンサ部１０Ａは、車両１００の前方に送信波のビームＢａを形成する。ビームＢａの送信波の周波数は、例えばＡとする。車両１００の左側に設置されたセンサ部１０Ｂは、車両１００の左側に送信波のビームＢｂを形成する。ビームＢｂの送信波の周波数は、例えばＢとする。車両１００の右側に設置されたセンサ部１０Ｃは、車両１００の右側に送信波のビームＢｃを形成する。ビームＢｃの送信波の周波数は、例えばＣとする。車両１００の後方に設置されたセンサ部１０Ｄは、車両１００の後方に送信波のビームＢｄを形成する。ビームＢｄの送信波の周波数は、例えばＤとする。
図２に示すように、センサ部１０は、それぞれ、放射角が１８０度に近いビームを形成するように、送信波を送信してよい。このようなセンサ部１０を４つ用いることで、図２に示すように、車両１００の周囲全てが、センサ部１０の送信波のビームによって囲まれる。一方、センサ部１０の設置個所、及びセンサ部１０の放射角は、図２に示すような態様に限定されない。例えば、放射角が１８０度よりも狭いセンサ部１０を、車両１００に設置してもよい。この場合、４つより多くのセンサ部１０を車両１００に設置することで、車両１００の周囲全てがセンサ部１０の送信波のビームによって囲まれるようにしてもよい。また、車両１００の周囲の全てがセンサ部１０の送信波のビームによって囲まれる必要がない場合、適宜、センサ部１０によるビームの放射角を狭くしたり、センサ部１０の設置数を少なくしたりしてもよい。
図３は、一実施形態に係る電子機器の構成を概略的に示す機能ブロック図である。以下、一実施形態に係る電子機器の構成について説明する。
図３に示すように、一実施形態に係る電子機器１は、少なくとも制御部３を備えている。上述したセンサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄは、それぞれ、制御部３に接続される。さらに、制御部３には、方位検出部５、及び報知部７が接続される。
制御部３は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)のような、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。制御部３は、まとめて１つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。一実施形態において、制御部３は、例えばＣＰＵ及び当該ＣＰＵで実行されるプログラムとして構成してよい。制御部３は、制御部３の動作に必要なメモリのような記憶部を適宜含んでもよい。この記憶部は、制御部３において実行されるプログラム、及び、制御部３において実行された処理の結果などを記憶してよい。また、この記憶部は、制御部３のワークメモリとして機能してよい。一実施形態に係る制御部３の動作は、さらに後述する。
方位検出部５は、例えば電子機器１が搭載された車両の方位を検出する。方位検出部５は、地磁気を検出する電子コンパスなどとしてよい。また、方位検出部５は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）技術等に基づいて、電子機器１の位置情報を取得してもよい。ＧＮＳＳ技術は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、及び準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等のいずれか衛星測位システムを含んでよい。例えば、方位検出部５は、ＧＰＳモジュールなどの位置情報所得デバイスを内蔵してよい。このような場合、方位検出部５は、電子機器１の位置情報を取得することにより、当該位置情報の時間変化に基づいて、電子機器１が搭載された車両の方位を検出してもよい。また、方位検出部５は、ＧＰＳモジュールなどの位置情報所得デバイスに代えて、又は当該デバイスとともに、ジャイロスコープのようなセンサを含んでもよい。また、例えば電子機器１が搭載された車両にカーナビゲーションシステムも搭載されている場合、このカーナビゲーションシステムから、車両の方位を検出してもよい。
一実施形態において、方位検出部５は、例えば電子機器１を搭載した車両１００が東西南北いずれの方位に向いているか検出してよい。これにより、制御部３は、方位検出部５が検出した方位（の情報）を取得することができる。
報知部７は、電子機器１が距離の測定及び／又は方位角の測定を行った結果などを、電子機器１のユーザなどに報知する。報知部７は、ユーザに報知する情報に応じて、種々の構成を想定することができる。例えば、電子機器１が距離及び／又は方位角の測定を行った結果などを、文字及び／又は画像などの視覚的な情報によって報知する場合、報知部７は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等のような表示デバイスとしてよい。また、例えば、電子機器１が距離及び／又は方位角の測定を行った結果などを、より簡潔な視覚情報によって報知する場合、報知部７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等のような発光デバイスとしてよい。また、例えば、電子機器１が距離及び／又は方位角の測定を行った結果などを、音又は音声などの聴覚的な情報によって報知する場合、報知部７は、任意のスピーカ又はブザーなどとしてよい。報知部７は、上述したような機能部を少なくとも１つ含んで構成してよい。
一実施形態において、報知部７は、例えば車両１００の周囲において、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度内に検出されたら、その旨を文字及び／又は画像などによって報知してもよい。また、報知部７は、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度内に検出されたら、車両１００の運転者に注意喚起する表示などを行ってもよい。また、報知部７は、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度内に検出されたら、車両１００の周囲において所定の対象物が検出された位置及び／又は角度を、文字及び／又は画像などによって報知してもよい。さらに、報知部７は、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度に検出されたら、所定の対象物と車両１００との間の距離を、数値又はイメージ図などによって表示してもよい。
また、一実施形態において、報知部７は、例えば車両１００の周囲において、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度内に検出されたら、所定の警告灯を点灯させるのみでもよい。さらに、一実施形態において、報知部７は、例えば車両１００の周囲において、所定の対象物が所定の距離内及び／又は所定の角度内に検出されたら、所定の警告及び／又は各種情報を、音声情報によって報知してもよい。
一実施形態に係る電子機器１は、最小の構成としては、制御部３のみを備えるものとしてよい。一方、一実施形態に係る電子機器１は、制御部３の他に、図３に示すような、少なくとも１つのセンサ部１０、方位検出部５、及び報知部７の少なくともいずれかを含んで構成してもよい。このように、一実施形態に係る電子機器１は、種々の構成態様とすることができる。また、一実施形態に係る電子機器１が車両１００に搭載される場合、制御部３、方位検出部５、及び報知部７は、車両１００内部などの適当な場所に設置されてよい。一方、一実施形態においては、制御部３、方位検出部５、及び報知部７の少なくともいずれかは、車両１００の外部に設置されてもよい。
次に、一実施形態に係るセンサ部１０について説明する。以下、一実施形態に係るセンサ部１０が、電波を送受信するレーダセンサである場合について説明する。
図４は、一実施形態に係るセンサ部１０の構成を概略的に示す機能ブロック図である。以下、図４を参照して、一実施形態に係るセンサ部１０について説明する。図４においては、図１〜図３に示したセンサ部１０Ａ、センサ部１０Ｂ、センサ部１０Ｃ、及びセンサ部１０Ｄのうち、代表例として、１つのセンサ部１０を示す。
図４に示すように、一実施形態に係るセンサ部１０は、大まかに、送信部２０及び受信部３０を含んで構成される。一実施形態に係るセンサ部１０の送信部２０は、図４に示すように、２つの送信アンテナ２６Ａ及び２６Ｂを備えている。以下の説明において、送信アンテナ２６Ａ及び送信アンテナ２６Ｂを区別しない場合、単に「送信アンテナ２６」と総称する。また、一実施形態に係るセンサ部１０は、図４に示すように、４つの受信部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄを備えている。以下の説明において４つの受信部３０Ａ、受信部３０Ｂ、受信部３０Ｃ、及び受信部３０Ｄのそれぞれを区別しない場合、単に「受信部３０」と総称する。
図４は、送信部２０の送信アンテナ２６が送信波Ｔを送信する様子を模式的に示している。図４においては、送信波Ｔのうち、対象物５０によって反射された波動を、反射波Ｒとして示してある。ここで、対象物５０は、車両２００のような、車両１００以外の他の車両としてもよいし、歩行者又は障害物など、車両１００以外の任意の物体としてもよい。また、図４は、受信部３０の受信アンテナ３１が反射波Ｒを受信する様子も模式的に示している。図４に示す記憶部１２及びシンセサイザ１４は、それぞれ、送信部２０に含めてもよいし、受信部３０に含めてもよいし、送信部２０又は受信部３０とは別に設けてもよい。
シンセサイザ１４は、電子的な高周波合成を用いた発振回路であり、レーダの信号源となる。シンセサイザ１４は、例えば周波数シンセサイザＩＣ又は周波数シンセサイザ回路などで構成してよい。
記憶部１２は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部１２は、制御部３に接続されてよい。記憶部１２は、各種情報及び制御部３で実行されるプログラム等を記憶してよい。記憶部１２は、制御部３のワークメモリとして機能してよい。また、記憶部１２は、制御部３に含まれてもよい。
送信部２０及び受信部３０は、記憶部１２及びシンセサイザ１４を含めて、既知のレーダセンサと同様の構成することができ、既知のレーダセンサと同様の機能部を採用することができる。したがって、以下、既知のレーダセンサと同様になる説明は、適宜、簡略化又は省略する。
図４に示すように、送信部２０は、例えば、クロック発生部２１、信号生成部２２、直交変調部２３、ミキサ２４、送信増幅器２５、送信アンテナ２６、及び切替部２７を含んで構成することができる。
送信部２０において、クロック発生部２１は、制御部３の制御により、クロック信号ＣＬＫを発生する。クロック発生部２１によって発生されたクロック信号は、信号生成部２２に供給される。また、記憶部１２には、制御部３の制御により、方位検出部５が検出した方位情報に基づいて生成された送信信号列が記憶されているものとする。
信号生成部２２は、クロック発生部２１によって発生されたクロック信号、及び、記憶部１２から読み出された送信信号列に基づいて、送信信号を生成する。信号生成部２２が生成する信号は、例えば周波数変調連続波（ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave））方式のレーダ信号とすることができる。一方、信号生成部２２が生成する信号はＦＭ−ＣＷ方式の信号に限定されない。信号生成部２２が生成する信号は、例えば、パルス方式、パルス圧縮方式（スペクトラム拡散方式）、又は周波ＣＷ（Continuous Wave）方式など、各種の方式の信号としてもよい。
また、信号生成部２２は、送信信号を生成する際に、例えば制御部３の制御により、送信信号の周波数を割り当てる。一実施形態において、信号生成部２２が送信信号の周波数を割り当てる際に使用する帯域は、以下のようにして決定する。
例えば、７９ＧＨｚ帯のミリ波レーダを使用する場合、帯域幅４ＧＨｚのミリ波、すなわち、７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまでの帯域に割り当てられた４ＧＨｚ帯域を使用することが規定されている。この場合、７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまでの帯域に割り当てられた４ＧＨｚ帯域を使用してもよい。また、この場合、７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまでの帯域に割り当てられた４ＧＨｚ帯域の一部として、例えば１ＧＨｚ帯域を使用してもよい。信号生成部２２によって生成された送信信号は、直交変調部２３に供給される。なお、以下の説明では、ｘを任意の数として、帯域幅ｘＧＨｚのミリ波のことをｘＧＨｚ帯域のミリ波ともいう。また、以下の説明では、ｘを任意の数として、帯域幅ｘＧＨｚのことをｘＧＨｚ帯域ともいう。
直交変調部２３は、信号生成部２２から供給された送信信号の直交変調を行う。直交変調部２３によって直交変調された信号は、送信部２０のミキサ２４及び受信部３０のミキサ３４に供給される。
ミキサ２４は、切替部２７を介して、送信増幅器２５Ａ又は送信増幅器２５Ｂに接続される。ミキサ２４は、直交変調部２３によって直交変調された信号を、シンセサイザ１４から供給される信号と混合して周波数変換を行い、送信信号の周波数をミリ波の中心周波数まで上昇させる。ミキサ２４によって周波数変換された送信信号は、送信増幅器２５Ａ又は送信増幅器２５Ｂに供給される。
送信増幅器２５Ａは、送信アンテナ２６Ａに接続される。また、送信増幅器２５Ｂは、送信アンテナ２６Ｂに接続される。以下の説明において送信増幅器２５Ａ及び送信増幅器２５Ｂを区別しない場合、単に「送信増幅器２５」と総称する。送信増幅器２５は、ミキサ２４によって周波数変換された送信信号の送信電力を増大させる。送信増幅器２５によって送信電力が増大した送信信号は、送信アンテナ２６から送信波Ｔとして送信される。一実施形態において、送信波Ｔは、送信アンテナ２６Ａ及び送信アンテナ２６Ｂの少なくとも一方から送信される。
切替部２７は、送信波Ｔが送信されるアンテナを、送信アンテナ２６Ａと、送信アンテナ２６Ｂとで切り替える。切替部２７は、例えば制御部３からの制御によって、送信波Ｔが送信される送信アンテナ２６を切り替えてよい。
図４に示すように、送信アンテナ２６から送信された送信波Ｔが届く範囲に対象物５０が存在する場合、送信波Ｔの一部は、対象物５０によって反射されて、反射波Ｒとなる。
図４は、受信アンテナ３１Ａを備える受信部３０Ａと、受信アンテナ３１Ｂを備える受信部３０Ｂと、受信アンテナ３１Ｃを備える受信部３０Ｃと、受信アンテナ３１Ｄを備える受信部３０Ｄとを、まとめて示している。以下、図４に示す受信部３０Ａ、受信部３０Ｂ、受信部３０Ｃ、及び受信部３０Ｄのうち、代表例として、１つの受信部３０について説明する。受信部３０Ａ、受信部３０Ｂ、受信部３０Ｃ、及び受信部３０Ｄは、それぞれ同様の構成とすることができる。
図４に示すように、受信部３０は、例えば、受信アンテナ３１、受信増幅器３２、ミキサ３３、ミキサ３４、ローパスフィルタ３５、ＡＤ変換部３６、及びＦＦＴ処理部３７を含んで構成することができる。
受信部３０において、受信アンテナ３１は、反射波Ｒを受信する。より詳細には、一実施形態において、反射波Ｒは、受信アンテナ３１Ａ、受信アンテナ３１Ｂ、受信アンテナ３１Ｃ、及び受信アンテナ３１Ｄの少なくともいずれかによって受信される。受信アンテナ３１によって受信された反射波Ｒに基づく受信信号は、受信増幅器３２に供給される。受信増幅器３２は、低雑音増幅器としてよく、受信アンテナ３１から供給された受信信号を低雑音で増幅する。受信増幅器３２によって増幅された受信信号は、ミキサ３３に供給される。
ミキサ３３は、受信増幅器３２から供給されるＲＦ周波数の受信信号を、シンセサイザ１４から供給される信号と混合して周波数変換を行い、受信信号の周波数をＩＦ周波数まで低下させる。ミキサ３３によって周波数変換された送信信号は、ミキサ３４に供給される。
ミキサ３４は、ミキサ３３によって周波数変換された送信信号を、直交変調部２３によって直交変調された信号と掛け合わせることにより、ビート信号を生成する。ミキサ３４によって生成されたビート信号は、ローパスフィルタ３５に供給される。
ローパスフィルタ３５は、ミキサ３４から供給されるビート信号のノイズを除去する。ローパスフィルタ３５によってノイズ除去されたビート信号は、ＡＤ変換部３６に供給される。
ＡＤ変換部３６は、任意のアナログ−デジタル変換回路（Analog to Digital Converter（ＡＤＣ））で構成してよい。ＡＤ変換部３６は、ローパスフィルタ３５によってノイズ除去されたアナログのビート信号をデジタル化する。ＡＤ変換部３６によってデジタル化されたビート信号は、ＦＦＴ処理部３７に供給される。
ＦＦＴ処理部３７は、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform（ＦＦＴ））処理を行う任意の回路又はチップなどで構成してよい。ＦＦＴ処理部３７は、ＡＤ変換部３６によってデジタル化されたビート信号に対してＦＦＴ処理を行う。ＦＦＴ処理部３７によってＦＦＴ処理された結果は、制御部３に供給される。
ＦＦＴ処理部３７によってビート信号をＦＦＴ処理した結果として、周波数スペクトルが得られる。この周波数スペクトルから、制御部３は、センサ部１０が発するビームの範囲内に所定の対象物５０が存在するか否かを判定することができる。すなわち、制御部３は、ＦＦＴ処理されたビート信号に基づいて、センサ部１０が発するビームの範囲内に所定の対象物５０が存在するか否かを判定することができる。また、制御部３は、ＦＦＴ処理されたビート信号に基づいて、所定の対象物５０が存在する場合に、センサ部１０と対象物５０との距離を測定することもできる。さらに、制御部３は、ＦＦＴ処理されたビート信号に基づいて、所定の対象物５０が存在する場合に、センサ部１０と対象物５０との位置関係も判定することもできる。このように、一実施形態において、送信波Ｔとして送信される信号、及び反射波Ｒとして受信される信号から得られるビート信号に基づいて、対象物５０との間の距離を測定してよい。例えば７９ＧＨｚ帯などのミリ波レーダを利用して取得したビート信号に基づいて、距離を測定する測距技術そのものは公知であるため、より詳細な説明は省略する。
また、制御部３は、ＦＦＴ処理されたビート信号に基づいて、所定の対象物５０が存在する場合に、センサ部１０からの対象物５０に対する方位角も判定することもできる。このように、一実施形態において、送信波Ｔとして送信される信号、及び反射波Ｒとして受信される信号から得られるビート信号に基づいて、対象物５０に対する方位角を測定してよい。この場合、制御部３は、方位検出部５が検出する電子機器１の方位と対比することにより、対象物５０に対する方位角を測定してもよい。また、電子機器１が測定するのは、対象物５０に対する方位角に限定されない。一実施形態において、電子機器１が測定するのは、電子機器１のセンサ部１０から対象物５０に向く方向又は方角などとしてもよい。例えば７９ＧＨｚ帯などのミリ波レーダを利用して取得したビート信号に基づいて、所定の対象物に対する方位角などを測定する測角技術そのものも公知であるため、より詳細な説明は省略する。
次に、一実施形態に係るセンサ部１０により構成される仮想アレイアンテナについて説明する。
一実施形態において、１つのセンサ部１０は、複数のアンテナを有してよい。また、一実施形態において、１つのセンサ部１０は、送信アンテナ２６及び受信アンテナ３１の少なくとも一方を複数備えることにより、これらのアンテナによって構成される仮想アレイアンテナとして機能させることができる。以下、このようなアンテナの構成について説明する。
図５は、一実施形態に係るセンサ部１０により構成される仮想アレイアンテナを模式的に示す図である。図５は、図４に示したセンサ部１０が備える２つの送信アンテナ２６及び４つの受信アンテナ３１により構成される、仮想アレイアンテナを示す図である。
図５に示すように、センサ部１０は、２つの送信アンテナ２６Ａ及び２６Ｂ、並びに４つの受信アンテナ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、及び３１Ｄを備えている。一実施形態において、これらのアンテナを所定の間隔で並べて配置することにより、最大で２×４＝８本のアンテナとして機能する仮想アレイアンテナが構成される。
以上の例を一般化して、例えば、ミリ波レーダの電波を送受信するに際し、送信アンテナ２６をＭ本、受信アンテナ３１をＮ本配置する場合を想定する。ここで、図５に示すように、Ｍ本の送信アンテナ２６を、（λ／２）×Ｎ＝２λの間隔で配置する。このように設置したＭ本の送信アンテナ２６が複数ある場合、複数の送信アンテナ２６から時間的に順番に送信波Ｔを送信する。
また、図５に示すように、Ｎ本の受信アンテナ３１を、λ／２の間隔で配置する。このように設置したＮ本の受信アンテナ３１が複数ある場合、複数の受信アンテナ３１から時間的に順番に反射波Ｒを受信する。このようにして受信した受信信号は、Ｎ×Ｍ本のアンテナを用いて送受信した場合の受信信号と見立てることができる。このように、一実施形態において、仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数は、送信波Ｔを送信するアンテナの数をＭとして、反射波Ｒを受信するアンテナの数をＮとする場合、Ｍ×Ｎとしてもよい。
このようにして、Ｎ×Ｍ本の仮想アレイアンテナとして機能する送信アンテナ２６及び受信アンテナ３１によって送受信した信号から、既知のアルゴリズムを用いることにより、反射波Ｒの到来方向を推定することができる。到来方向を推定するアルゴリズムとしては、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、及びＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）などが知られている。一般的に、到来方向の推定において、送受信に用いるアンテナの数が増えるほど、角度分解能が向上し、同時に測角できる物体も増加する。
一実施形態に係る電子機器１は、送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数を可変にして動作する。具体的には、電子機器１は、送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする動作モード（以下、適宜「第１モード」と略記する）で動作することができる。また、電子機器１は、送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数を、第１の所定数よりも多い第２の所定数とする動作モード（以下、適宜「第２モード」と略記する）で動作することもできる。ここで、送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数は、上述した仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数としてもよいし、実際に設置されているアンテナの数としてもよい。例えば、第２モードは、図５において説明した仮想アレイアンテナが最大の８本のアンテナとして機能する動作モードとしてもよい。この場合、第１モードは、８本よりも少ない任意の数のアンテナを用いる動作モードとしてよい。例えば、第１モードは、８本のアンテナの半分である４本のアンテナとしてもよい。また、例えば、第１モードは、８本のアンテナのうち、最小の構成である１本のアンテナとしてもよい。
一実施形態に係る電子機器１において、制御部３は、第１モード及び第２モードのそれぞれの動作において使用するように設定された数のアンテナを用いて、信号の送受信を行うように制御する。例えば、制御部３は、第１モード及び第２モードのそれぞれにおいて、実際に設置されているアンテナの数のうち、最大数から最小数までの任意の数のアンテナを用いて信号の送受信を行うように設定してもよい。また、例えば、制御部３は、第１モード及び第２モードのそれぞれにおいて、仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数のうち、最大数から最小数までの任意の数のアンテナを用いて信号の送受信を行うように設定してもよい。
このように、一実施形態において、第１モードにおいて送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数は、送信アンテナ２６及び受信アンテナ３１によって構成される仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数としてもよい。この場合、第１モードにおいて送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数は、仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数のうち、例えば最小の数としてもよい。同様に、第２モードにおいて送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数は、送信アンテナ２６及び受信アンテナ３１によって構成される仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数としてもよい。この場合、第２モードにおいて送信波Ｔの送信及び反射波Ｒの受信に用いるアンテナの数は、仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数のうち、例えば最大の数としてもよい。
次に、一実施形態に係る電子機器１の動作について説明する。
上述のように、電子機器１は、送信波Ｔとして送信される信号と、送信波Ｔのうち対象物５０によって反射された反射波Ｒとして受信される信号とに基づいて、対象物５０に対する方位角を測定する。また、電子機器１は、上述の第１モードと、上述の第２モードとで、動作可能である。ここで、第１モードにおいては、第２モードで用いるアンテナの数よりも少ない数のアンテナを用いて方位角の測定を行う。したがって、第１モードの測定は、測定に係る消費電力が比較的小さいものの、測定の角度分解能が比較的低い。一方、第２モードにおいては、第１モードで用いるアンテナの数よりも多い数のアンテナを用いて方位角の測定を行う。したがって、第２モードの測定は、測定の角度分解能が比較的高いものの、測定に係る消費電力が比較的大きい。そこで、一実施形態において、制御部３は、第１モードと、第２モードとを、切り替え可能に制御する。以下、一実施形態に係る電子機器１の動作について、さらに説明する。
図５は、一実施形態に係る電子機器１の動作を説明するフローチャートである。
図５に示す処理は、例えば電子機器１によって所定の対象物に対する方位角を測定する際に開始してよい。
図５に示す処理が開始すると、まず、制御部３は、電子機器１の動作モードを第１モードに設定するように制御する（ステップＳ１）。すなわち、ステップＳ１において、制御部３は、例えば１本のアンテナのような、第２モードよりも少ない数のアンテナを用いて信号の送受信を行う動作モードに設定される。上述したように、第１モードの動作においては、測定の角度分解能が比較的低くなるが、測定に係る消費電力は比較的小さくなる。したがって、電子機器１は、通常時の動作に係る消費電力を抑制することができる。
ステップＳ１において第１モードに設定されると、制御部３は、センサ部１０から送信する送信信号を生成するように制御する（ステップＳ２）。ステップＳ２においては、主として、図４で説明した送信部２０のクロック発生部２１による動作から、送信増幅器２５による動作までを行うことにより、送信信号を生成する。以下、図４においてすでに説明した内容については、さらなる説明を省略する。
ステップＳ２において送信信号が生成されると、制御部３は、送信アンテナ２６から送信信号を電波で送信するように制御する（ステップＳ３）。ステップＳ３においては、主として、図４で説明した送信増幅器２５による動作から、送信アンテナ２６による動作までを行うことにより、電波を送信する。ステップＳ３において、送信アンテナ２６は、例えば１本のアンテナのような、第２モードよりも少ない数のアンテナを用いて信号の送信を行う。この第２モードよりも少ないアンテナの数は、１本に限定されるものではなく、１本以上の任意の数でよい。
電子機器１が複数のセンサ部１０から信号を送信する場合、ステップＳ２及びステップＳ３において、制御部３は、複数のセンサ部１０が信号を同時ではなく順次送信するように制御してよい。
ステップＳ３において電波が送信されると、制御部３は、受信アンテナ３１から反射波を受信するように制御する（ステップＳ４）。ステップＳ４においては、主として、図４で説明した受信部３０の受信アンテナ３１による動作から、受信増幅器３２による動作までを行うことにより、反射波を受信する。ここで、受信アンテナ３１は、上述のように、送信アンテナ２６から送信された送信波のうち、対象物５０によって反射された反射波を受信する。ステップＳ４において、受信アンテナ３１は、例えば１本のアンテナのような、第２モードよりも少ない数のアンテナを用いて信号の受信を行う。この第２モードよりも少ないアンテナの数は、１本に限定されるものではなく、１本以上の任意の数でよい。
ステップＳ４において反射波が受信されたら、制御部３は、受信した反射波に基づく受信信号を処理するように制御する（ステップＳ５）。ステップＳ５においては、主として、図４で説明した受信増幅器３２による動作から、ＦＦＴ処理部３７による動作までを行うことにより、受信信号を処理する。ステップＳ５における動作によって、制御部３は、センサ部１０から所定の距離内において、所定の対象物５０が存在するか否かを認識することができる。また、ステップＳ５における動作によって、制御部３は、センサ部１０から所定の距離内に所定の対象物５０が存在する場合に、センサ部１０から所定の対象物５０までの距離も認識することができる。ここで、所定の対象物５０は、上述のように、周囲の車両（同じ車線の前後の車両又は対向車）、歩行者、及び障害物など、各種の物体としてよい。
ステップＳ５において受信信号が処理されたら、制御部３は、対象物５０が所定の距離内に検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、所定の距離は、例えば電子機器１を搭載した車両１００が対象物５０に衝突せずに安全に停止できる距離を考慮して定めてもよい。また、この所定の距離は、規定値としてもよいし、可変値としてもよい。一般的に、車両１００が自動車などである場合、走行する速度が速くなるにつれて、制動距離は長くなる。したがって、例えば、制御部３は、電子機器１を搭載した車両１００の移動速度が速くなるに従って、所定の距離が長くなるように制御してもよい。ステップＳ６において、対象物５０が所定の距離内に検出されたか否かを判定する具体的な技法の例は、さらに後述する。
ステップＳ６において所定の距離内に対象物５０が検出されていないと判定された場合、制御部３は、ステップＳ１に戻って第１モードの動作（角度の測定）を続行する。一方、ステップＳ６において所定の距離内に対象物５０が検出されたと判定された場合、制御部３は、電子機器１の動作を第２モードに設定するように制御する（ステップＳ７）。すなわち、ステップＳ７において、制御部３は、例えば８本のアンテナのような、第１モードよりも多い数のアンテナを用いて信号の送受信を行う動作モードに設定される。上述したように、第２モードの動作においては、測定に係る消費電力は比較的大きくなるが、測定の角度分解能が比較的高くなる。したがって、この場合、電子機器１は、方位角の測定における測定精度を向上させることができる。第２モードで利用するアンテナの数は、８本に限定されるものではなく、第１モードよりも多い数のアンテナである２本以上の任意の数でよい。
ステップＳ７において第２モードに設定されると、制御部３は、ステップＳ２〜ステップＳ５の動作を行うことにより、送信信号を送信波として送信し、受信した反射波に基づく受信信号を処理する。これにより、電子機器１は、方位角の測定における測定精度を向上させることができる。また、第２モードにおいて、電子機器１は、角度分解能が向上することにより、複数物体を同時に測角することも可能になる。
このように、一実施形態において、制御部３は、第１モードと、第２モードとを、切り替え可能に制御する。また、一実施形態において、制御部３は、第１モードにおいて、対象物５０が所定の距離内に検出されたら、第２モードに切り換えるように制御する。
以上説明したように、一実施形態に係る電子機器１によれば、比較的多くのアンテナを用いた信号の送受信を常時行うことはなくなるため、消費電力を低減することができる。また、一実施形態に係る電子機器１は、所定の対象物５０が所定の距離内に検出されないうちは、角度分解能が比較的低いラフな測角を行う。一方、一実施形態に係る電子機器１は、所定の対象物５０が所定の距離内に検出されると、角度分解能が高い精緻な測角を行う。したがって、一実施形態に係る電子機器１によれば、望ましい測定の精度を低下させることなく、測定の効率を向上させることができるため、利便性を高めることができる。
次に、図５のステップＳ６に関連して、対象物５０が所定の距離内に検出されたか否かの判定について、さらに説明する。
一般的に、レーダ信号処理において目標の自動検出を行うための技法として、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）処理が知られている。また、受信信号が、目標信号と受信機雑音等の白色雑音とを含む場合においては、ＣＡ（Cell Averaging）ＣＦＡＲ処理が有効であることも知られている。
上述のように、一実施形態に係る電子機器１において、図４に示すミキサ３４の処理の結果得られるビート信号に、ＦＦＴ処理部３７がＦＦＴ処理を施すと、周波数スペクトルが得られる。そこで、一実施形態において、制御部３は、このようにして取得された周波数スペクトルにおいて、ピークと、該ピーク及びその隣接を除く周辺の平均雑音電力との比が閾値を超える場合に、対象物５０が所定の距離内に検出されたと判定してもよい。ここで、周波数スペクトルにおける該平均雑音電力は、時間に従って変動する。したがって、該ピークと該平均雑音電力との比の閾値も、時間に従って変動する可変の閾値としてもよい。
このように、一実施形態において、制御部３は、ビート信号に基づいて得られる周波数スペクトルにおけるピークと、当該周波数スペクトルにおけるピーク及びその隣接を除く周辺の平均雑音強度との比が、所定の閾値を超える場合、対象物５０が所定の距離内に検出されたと判定してもよい。
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。つまり、本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
上述した実施形態は、電子機器１としての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、電子機器１のような機器の制御方法として実施してもよい。さらに、例えば、上述した実施形態は、電子機器１のような機器の制御プログラムとして実施してもよい。
また、例えば、上述の実施形態において、電波の送受信に基づいて方位角を測定する例について説明した。しかしながら、上述のように、一実施形態において、光波の送受信に基づいて方位角を測定してもよいし、音波の送受信に基づいて方位角を測定してもよい。
１ 電子機器
３ 制御部
５ 方位検出部
７ 報知部
１０ センサ部
１２ 記憶部
１４ シンセサイザ
２０ 送信部
２１ クロック発生部
２２ 信号生成部
２３ 直交変調部
２４，３３，３４ ミキサ
２５ 送信増幅器
２６ 送信アンテナ
２７ 切替部
３０ 受信部
３１ 受信アンテナ
３２ 受信増幅器
３５ ローパスフィルタ
３６ ＡＤ変換部
３７ ＦＦＴ処理部
５０ 対象物
１００，２００ 車両

Claims (10)

  1. 送信波を送信する送信部と、
    前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する受信部と、
    前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する、電子機器。
  2. 前記第１の所定数及び前記第２の所定数のうち少なくとも一方は、前記送信波を送信するアンテナ及び前記反射波を受信するアンテナによって構成される仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数とする、請求項１に記載の電子機器。
  3. 前記仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数は、前記送信波を送信するアンテナの数をＭとして、前記反射波を受信するアンテナの数をＮとする場合、Ｍ×Ｎである、請求項２に記載の電子機器。
  4. 前記第１の所定数は、前記仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数のうち最小の数とする、請求項２又は３に記載の電子機器。
  5. 前記第２の所定数は、前記仮想アレイアンテナとして機能するアンテナの数のうち最大の数とする、請求項２から４のいずれかに記載の電子機器。
  6. 前記送信波として送信される信号、及び前記反射波として受信される信号から得られるビート信号に基づいて、前記対象物に対する方位角を測定する、請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
  7. 前記制御部は、前記ビート信号に基づいて得られる周波数スペクトルにおけるピークと、当該周波数スペクトルにおけるピーク及びその隣接を除く周辺の平均雑音強度との比が、所定の閾値を超える場合、前記対象物が所定の距離内に検出されたと判定する、請求項６に記載の電子機器。
  8. 前記制御部は、
    前記送信波として送信される信号と、前記送信波のうち対象物によって反射された反射波として受信される信号とに基づいて、前記対象物に対する方位角を測定する、請求項１から７のいずれかに記載の電子機器。
  9. 送信波を送信する送信ステップと、
    前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する受信ステップと、
    前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する制御ステップと、を含み、
    前記制御ステップは、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する、制御方法。
  10. コンピュータに、
    送信波を送信する送信ステップと、
    前記送信波のうち対象物によって反射された反射波を受信する受信ステップと、
    前記送信波の送信及び前記反射波の受信に用いるアンテナの数を第１の所定数とする第１モードと、前記アンテナの数を前記第１の所定数よりも多い第２の所定数とする第２モードと、を切り替え可能に制御する制御ステップと、を実行させ、
    前記制御ステップは、前記第１モードにおいて、前記対象物が所定の距離内に検出されたら、前記第２モードに切り換えるように制御する、電子機器の制御プログラム。
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