JP4773759B2 - 障害物検知レーダシステム - Google Patents
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Description
そして、この特許文献2では、レーダ装置を利用して検出された障害物データにチェックコードを付加して外部の入出力制御装置に出力することにより、入出力制御装置の側で障害物データの正常性を確認可能にしている。
また、反射板付近に不要物体などが存在すると、反射板からの反射電力以外に不要物体からの反射電力が混在して検出される。不要物体が不安定な場合は、振動、風などのわずかな変位でRCSレベルが変動することになる。そして、本来の反射板からの反射波よりも大きいRCSレベルの変動があると障害物分離性能(すなわち障害物の有無の判定精度)が劣化し、また不要物体からの反射波の検出レベルの変動による誤検知(監視対象領域に障害物が存在しないにも関わらず、不要物体からの反射波の検出レベル変動により障害物が存在すると誤認する)等、障害物の検知に支障をきたすといった問題があった。
この先願の発明では、例えば図21に示すように、障害物検知対象領域(踏切101内等)を挟んで一方に(図上左側)一つのレーダ送受信機110を設置し、他方に(図上右側)に複数の検出反射体130を配置している。図示の例では、踏切101の長手方向(人や車等が踏切を渡るときの移動方向)に沿って複数の検出反射体130を配列し、踏切101を挟んで反対側にレーダ送受信機110を設置している。レーダ送受信機110は、水平広ビームアンテナ111を備えており、この水平広ビームアンテナ111から送信波121を送信する。水平広ビームアンテナ111は、広い水平面指向性(広いビーム幅)を持たせたアンテナであり、送信波121は、図示の様に、上記複数の検出反射体130を包含する広範囲の空間に放射されるレーダ波となる。
よって、上記の通り、検出反射体130の配列間隔ΔGは、上記所定値Zよりも大きくしなければならない。
図1は、本実施の形態の障害物検知レーダシステム全体の構成を示す図である。
この例では、障害物検知対象領域は、踏切1内であるものとし、本例の障害物検知レーダシステムは、先願と同様に、当該踏切1を挟んで対向するように、レーダ送受信機10と、複数の検出反射体2a〜2eが配置されている。検出反射体2a〜2eは、踏切1の上記長手方向に沿って設置される。
ここで、本例では、先願とは異なり、検出反射体は2種類あり、この2種類の検出反射体を交互に設置する。すなわち、例えば図示の検出反射体2b、2dは、上記先願の検出反射体130に相当するものであり(以下、異偏波用の検出反射体と呼ぶ)、入射波の偏波面を90°回転させて反射するものである。よって、検出反射体2b、2dは、上記水平偏波の偏波送信波3に対する反射波として垂直偏波の偏波受信波4をレーダ送受信機10に返す。勿論、垂直偏波の偏波送信波に対しては水平偏波の偏波受信波を返す。
尚、レーダ送受信機10は、後に図5で説明する構成例の様に2種類の送信アンテナを備える構成としてもよい(この場合、受信アンテナは1種類)。この場合も、2種類の送信アンテナをスイッチ15によって交互に切り替えることで、上記図3の構成と同様、各検出反射体の配列間隔ΔGを上記所定値Zよりも小さくしても問題なく、きめ細かい障害物検知を行うことができる。
まず、図2に、上記レーダ送受信機10の構成例を示す。
図2に示すレーダ送受信機10は、スイッチ(SW)15を介して送受信アンテナ11に接続される送信部12および受信部13と、レーダ信号処理制御部14と、不揮発性メモリ(ROM)17、外部入出力インターフェイス(I/F)18およびユーザインターフェイス(I/F)19を備えている。
以下、図3、図5の構成について更に詳しく説明する。
よって、検出反射体2a−2b間の間隔が所定値Z(最小間隔)未満であっても、何れか一方の反射波のみが受信されるので、2つの受信波の“山”が重なることで区別出来なくなるという問題は生じることなく、受信信号のレベルを閾値と比較して障害物の有無を判定する処理を問題なく行える(ステップS23,S24又はS27,S28)。
図示の検出反射体は、既に先願で示した三面体コーナレフレクタであり、3つの反射面を備えている。検出反射体は、この三つの反射面の交点を通る中心軸を送受信アンテナ11に向ける姿勢で設置される。送信アンテナから出力される送信電波は、この3つの反射面に順次反射された後、反射波となって送受信アンテナ11側に戻される。
図示の例では、検出反射体2a〜2eを例にし、検出反射体2a,2c,2eが同一偏波用、検出反射体2b、2dが異偏波用である(但し、図1とは配置が異なる)。本例では、既に説明してあるように、同一種類の検出反射体間の配列間隔が、上記所定値Zよりも大きくなるように設定する。
この様にして求めた同一種類の検出反射体間の最小設置間隔を守るように配置する限り、異なる種類の検出反射体間の設置間隔は、任意でよい。例えば、検出反射体2a−2b間の設置間隔は、任意でよい(勿論、検出反射体2bは、検出反射体2aと2cの間に設置しなければならず、且つ検出反射体2b−2d間の最小設置間隔を守るように検出反射体2dを設置したときに、検出反射体2dが検出反射体2cと2eの間に設置されるように、しなければならない。
図13は、本例の障害物検知レーダシステムを家屋敷地内(庭等)に設置して、ホームセキュリティシステムとして利用する例である。
これに対して、障害物検知レーダシステムでは、庭木の落ち葉や紙等によって遮断されても大きなレベル変動がないので誤検知することなく、確実に検出対象(人等)のみを検出することができる。また、1台のレーダ送受信機10を設置し配線すれば(検出反射体は配線の必要はない)、広範囲を検知対象エリアとすることができ、上記対向式検知方式や従来技術に比べて、設置の手間が掛からず且つコスト安となる。
まず、上記先願で既に提案している検出反射体について説明する。
先願では、三面体コーナレフレクタを用いる。図15に既存の三面体コーナレフレクタの例を示す。本例では例えば図15の三面体コーナレフレクタを上記同一偏波用の検出反射体として用いる。
これより、図1の例の場合、図16に示す構成の検出反射体2b、2dに水平偏波として入射する偏波送信波3は、反射面33で反射された後、裏面側から偏波変更膜34を通過することによって、ほとんど減衰することなく偏波面が90°回転し、垂直偏波の偏波受信波4としてレーダ送受信機10側に返される。また、偏波変更膜34の表面(出射面)側に入射した電波は散乱される。
図18に示す既存のレンズリフレクタを上記同一偏波用の検出反射体として用いる。
上記三面体コーナレフレクタは、その形状ゆえにゴミ等が溜まる為、これが検知性能の劣化に繋がる可能性がある。これに対して、レンズリフレクタは、球であるので、ゴミが溜まることなく、検知性能が劣化する可能性は極めて低くなる。
(付記1) 入射される第1電波を第2電波として反射する同一偏波反射体と、入射される第1電波を該第1電波の偏波面を変化させた第3電波として反射する異偏波用反射体とを交互に配置すると共に同一偏波反射体間の設置間隔及び異偏波用反射体の設置間隔を、レーダ送受信機の距離分解能によって定められる最小間隔以上の間隔とし、
前記レーダ送受信機は、前記第1電波を送信する送信アンテナと、前記第2電波を受信できる第1の受信アンテナと、前記第3電波を受信できる第2の受信アンテナと、該第1の受信アンテナと第2の受信アンテナとを切り替えることで、前記第2電波と第3電波の何れか一方の受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで障害物検知対象領域内の障害物検知を行う制御手段とを有することを特徴とする障害物検知レーダシステム。
前記レーダ送受信機は、前記第1電波として水平偏波の電波を送信する第1の送信アンテナと、前記第1電波として垂直偏波の電波を送信する第2の送信アンテナと、水平偏波の電波又は垂直偏波の電波の何れか一方のみを受信できる受信アンテナと、該第1の送信アンテナと第2の送信アンテナとを切り替えて何れか一方から前記第1電波を送信させることで、前記受信アンテナに前記第2電波と第3電波の何れか一方を受信させ、受信した電波の受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで障害物検知対象領域内の障害物検知を行う制御手段とを有することを特徴とする障害物検知レーダシステム。
前記制御手段は、前記第1の受信アンテナと第2の受信アンテナとを交互に切り替えることで、前記第2電波による前記受信信号と前記第3電波による前記受信信号とを交互に入力することを特徴とする付記1記載の障害物検知レーダシステム。
前記レーダ送受信機は、水平偏波の電波を送受信する第1の送受信アンテナを有する第1のレーダ送受信機と、垂直偏波の電波を送受信する第2の送受信アンテナを有する第2のレーダ送受信機とが併設されたものであり、
該第1のレーダ送受信機と第2のレーダ送受信機は、各々、前記第1又は第2の送受信アンテナによって前記第2電波と第3電波の何れか一方を受信し、該受信信号を時分割で処理することで障害物検知対象領域内の障害物検知を行う制御手段を有することを特徴とする障害物検知レーダシステム。
前記第2電波を受信できる第1の受信アンテナと、
前記第3電波を受信できる第2の受信アンテナと、
該第1の受信アンテナと第2の受信アンテナとを切り替えることで、前記第2電波と第3電波の何れか一方の受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで障害物検知を行う制御手段と、
を有することを特徴とするレーダ送受信機。
前記第2電波又は第3電波を受信する受信アンテナと、
該第1の送信アンテナと第2の送信アンテナとを切り替えて何れか一方から前記第1電波を送信させることで、前記受信アンテナに前記第2電波と前記第3電波の何れか一方を受信させて、該受信した電波による受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで障害物検知を行う制御手段と、
を有することを特徴とするレーダ送受信機。
2b、2d (異偏波用)検出反射体
3 水平偏波の偏波送信波
4 垂直偏波の偏波受信波
5 水平偏波の偏波受信波
10 レーダ送受信機
11 送受信アンテナ
11a 水平偏波送信アンテナ
11b 垂直偏波送信アンテナ
11c 垂直偏波受信アンテナ
11d 水平偏波受信アンテナ
12 送信部
13 受信部
14 レーダ信号処理制御部
15 スイッチ(SW)
17 不揮発性メモリ(ROM)
18 外部入出力インターフェイス(I/F)
19 ユーザインターフェイス(I/F)
21 縁石
22 遮断棒
30 三面体コーナレフレクタ
31,32,33 反射面
31a 第1反射点
32a 第2反射点
33a 第3反射点
34 偏波変更膜
34a 絶縁膜
34b メタルストリップパターン
34c メタルストリップパターン
Claims (7)
- 入射される第1電波を第2電波として反射する同一偏波反射体と、入射される第1電波を該第1電波の偏波面を変化させた第3電波として反射する異偏波用反射体とを交互に配置すると共に、同一偏波反射体間の設置間隔をレーダ送受信機の距離分解能によって定められる最小間隔以上の間隔とし、異偏波用反射体間の設置間隔を前記最小間隔以上の間隔とし、
前記レーダ送受信機は、配置された前記同一偏波反射体および前記異偏波用反射体を包含する範囲の空間に指向性を有し且つ前記第1電波を送信する送信アンテナと、前記第2電波を受信できる第1の受信アンテナと、前記第3電波を受信できる第2の受信アンテナと、該第1の受信アンテナと第2の受信アンテナとを切り替えることで、前記第2電波と第3電波の何れか一方の受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで前記空間に含まれる障害物検知対象領域内の障害物検知を行う制御手段とを有することを特徴とする障害物検知レーダシステム。 - 前記制御手段は、前記第1の受信アンテナと前記第2の受信アンテナとを複数回切り替え、前記第1の受信アンテナが受信した第2電波又は前記第2の受信アンテナが受信した前記第3電波の何れか一方を受信信号として該受信信号を時分割で処理することによって、前記空間に含まれる障害物検知対象領域内の障害物検知を行うことを特徴とする、請求項1記載の障害物検知レーダシステム。
- 入射される第1電波を第2電波として反射する同一偏波反射体と、入射される第1電波を該第1電波の偏波面を変化させた第3電波として反射する異偏波用反射体とを交互に配置すると共に、同一偏波反射体間の設置間隔をレーダ送受信機の距離分解能によって定められる最小間隔以上の間隔とし、異偏波用反射体間の設置間隔を前記最小間隔以上の間隔とし、
前記レーダ送受信機は、配置された前記同一偏波反射体および前記異偏波用反射体を包含する範囲の空間に指向性を有し且つ前記第1電波として水平偏波の電波を送信する第1の送信アンテナと、前記空間に指向性を有し且つ前記第1電波として垂直偏波の電波を送信する第2の送信アンテナと、水平偏波の電波又は垂直偏波の電波の何れか一方のみを受信できる受信アンテナと、該第1の送信アンテナと第2の送信アンテナとを切り替えて何れか一方から前記第1電波を送信させることで、前記受信アンテナに前記第2電波と第3電波の何れか一方を受信させ、受信した電波の受信信号を入力し、該受信信号を時分割で処理することで前記空間に含まれる障害物検知対象領域内の障害物検知を行う制御手段とを有することを特徴とする障害物検知レーダシステム。 - 前記制御手段は、前記第1の送信アンテナと前記第2の送信アンテナとを複数回切り替え、前記受信アンテナが受信した前記第2電波又は前記第3電波の何れか一方を受信信号として該受信信号を時分割で処理することによって、前記空間に含まれる障害物検知対象領域内の障害物検知を行うことを特徴とする、請求項3記載の障害物検知レーダシステム。
- 前記同一偏波反射体及び異偏波用反射体は、道路境界構造物に埋め込むことで設置することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の障害物検知レーダシステム。
- 前記障害物検知対象領域が踏切である場合には、前記同一偏波反射体及び異偏波用反射体は、踏切の長手方向に設けられる縁石に埋め込むと共に遮断棒に取り付けることで設置することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の障害物検知レーダシステム。
- 前記同一偏波反射体はレンズリフレクタであり、前記異偏波用反射体は該レンズリフレクタに前記第1 電波の偏波面を90°回転させる偏波変更体を取り付けたものであることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の障害物検知レーダシステム。
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