JP5625445B2 - 検知装置および検知プログラム - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る検知装置10による対象物の検知例を示す図である。以下の説明では、一例として、スキャン式のFM−CWレーダが用いられた場合について説明するが、用いられるレーダはノンスキャン型のレーダとすることもできる。また、レーダの方式は、FM−CWレーダに限られず、方式の違うパルスレーダを用いることもできる。なお、FM−CWレーダのスキャンは、機械的に行われるスキャンであっても電子的に行われるスキャンであっても良い。検知装置10は、FM−CWレーダの覆域1(1a、1b)に位置する物体の検知結果をFM−CWレーダから取得する。
以下、図4に示したような検知データを処理する場合のデジタル信号処理部20の動作について説明する。また、以下の例では、デジタル信号処理部20に重み係数算出部26が含まれているものとする。
M(t)=α×M(t−1)+β×C(t) ・・・(1)
α+β=1 ・・・(2)
ここで、M(t)は、計算対象としているメモリ領域に対応する位置から、検知装置10がt回の計測で受信した受信電力値の平均値である。また、M(t−1)は、計算対象としているメモリ領域に対応する位置から、検知装置10が1回目からt−1回目の計測で受信した受信電力値の平均値を表す。M(t)を算出するとき、背景算出部22は、計算対象のメモリ領域について、背景データプレーンに記録されている値をM(t−1)として用いる。C(t)は、修正プレーンに記録されている受信電力である。すなわち、t回目の測定で得られた受信電力に修正を加えた値である。さらに、αとβはいずれも正の係数であるものとする。背景算出部22は、算出したM(t)を背景データプレーン中のメモリ領域に記録する。
ここで、Aはノイズの影響が無いときに検知装置10が受信する信号の振幅の大きさである。また、Rは、信号の大きさがノイズの影響によりずれた場合の振幅の大きさであり、σ2はノイズの分散である。
従って、式(4)より、A=Rの場合、相対的受信電力が0となる。すなわち、受信電力の大きさが理論値と同じ大きさである場合、図6(a)のx軸が0になる。また、受信電力の大きさが理論値より大きくなると、相対的受信電力は10dBなどの正の値を取り、受信電力の大きさが理論値より小さくなると、相対的受信電力は負の値となる。
61の物体:−40dBm−(−30dBm)=−10dBm
62の物体:−38.5dBm−(−30dBm)=−8.5dBm
63の物体:−30dBm−(−30dBm)=0dBm
−10dBmの重み係数 : 0.0
−8.5dBmの重み係数: 0.0
0dBmの重み係数 : 1.0
ここで、Pkは、T回目を基準にしてk番前(T−k番目)の測定結果から得られた重み係数に対する優先度であり、W(T−k)は、T−k番目の測定結果から得られた重み係数である。また、Xは分布係数の算出に用いる重み係数の総数である。優先度の決定方法は任意である。例えば、最新の測定結果に基づいて求めた重み係数が分布係数に及ぼす影響を、前の測定結果に基づいて求めた重み係数よりも大きくするために、後の測定結果に対する優先度ほど大きくなるように優先度を決定してもよい。分布係数Dが大きな値をとるほど、受信電力値の分布と、背景物体から検知装置10が受信した受信電力の分布が類似していることを示す。
第2の実施形態では、判定部25が、処理対象のメモリ領域ごとに異なる重み係数を用いる場合について説明する。ライス分布は、式(3)に示したようにノイズの影響を受ける。従って、SN比が異なると、ライス分布の形状も異なる。図14は、SN比の異なるライス分布の比較例を示す図である。図14のAは、SN比が10dBの場合、BはSN比が20dBの場合のライス分布の形状を示す。図14に示すように、SN比が大きいほど、ライス分布の分布幅は狭くなる。そこで、第2の実施形態では、背景算出部22は、背景位置プレーンのメモリ領域ごとに、そのメモリ領域に対応する位置に検知された物体からの受信電力とノイズの比(SN比)を求め、SN比に応じて受信電力の分布を求める。なお、この場合、背景算出部22は、背景領域から受信した信号の大きさを取得部21から通知されるものとする。
第3の実施形態では、背景算出部22は、受信電力の実測値を用いて背景物体からの受信電力の分布を推定する。第3の実施形態では、背景算出部22は、さらに、背景物体が検知されている位置から得られた受信電力値のヒストグラムを求める。
なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、様々に変形可能である。以下にその例をいくつか述べる。
M(t)={α×π×X(t)+α×π×X(t−1)−(απ−2)×M(t−1)}/(α×π+2) ・・・(7)
ここでM(t)は、計算対象としているメモリ領域に対応する位置から、検知装置10がt回の計測で受信した受信電力値の平均値であり、X(t)は、t回の計測での受信電力値である。また、背景算出部22は、Finite Impulse Response(FIR)フィルタを用いて背景平均値を求めることもできる。
(付記1)
レーダを用いて移動可能な対象物を検知する検知装置であって、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得部と、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を算出する背景算出部と、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定部
を備えることを特徴とする検知装置。
(付記2)
前記背景電力値に対応付けて、前記背景電力値の前記レーダでの受信確率を表す重み係数を算出する重み係数算出部をさらに備え、
前記判定部は、前記受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた前記重み係数が小さいほど、前記レーダが前記対象物を検知したと判定する確率が高くなるように判定する
ことを特徴とする付記1に記載の検知装置。
(付記3)
前記背景物体の位置を特定する背景特定部と、
前記検知物体の位置と前記背景物体の位置を比較することにより、前記背景物体の近傍、および、前記背景物体と同じ位置に位置する検知物体を抽出する抽出部
をさらに含み、
前記判定部は、前記抽出部により抽出された検知物体からの受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた前記重み係数が所定の分布閾値よりも小さい場合、前記抽出部により抽出された検知物体は前記対象物であると判定する
ことを特徴とする付記2に記載の検知装置。
(付記4)
前記取得部は、第1の測定で得られた受信電力値と、前記第1の測定の後で行われた第2の測定で得られた受信電力値を取得し、
前記抽出部により抽出された検知物体について、前記第1の測定で得られた第1の受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた第1の重み係数と、前記第2の測定で得られた第2の受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた第2の重み係数との和が、所定の累積閾値よりも小さい場合、前記判定部は、前記抽出部により抽出された検知物体は前記対象物であると判定する
ことを特徴とする付記2に記載の検知装置。
(付記5)
前記背景算出部は、前記受信電力値に含まれるノイズに対する前記受信電力値の比率を算出し、前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を前記比率の大きさに対応付けて算出し、
前記判定部は、前記受信電力値の強度の分布が、前記比率と対応付けて算出された前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記判定部は、前記レーダにより前記対象物が検知されたと判定する
ことを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の検知装置。
(付記6)
前記背景算出部は、前記受信電力値の度数分布を前記背景電力値の強度の分布とし、
前記判定部は、前記受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた前記度数分布の値が小さいほど、前記レーダが前記対象物を検知したと判定する確率が高くなるように判定する
ことを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の検知装置。
(付記7)
レーダを用いて移動可能な対象物を検知するコンピュータを、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得手段、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を算出する背景算出手段、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
10 検知装置
11 アンテナ部
12 ミリ波送受信部
13 アナログ部
14 電源
15 インタフェース部
20 デジタル信号処理部
21 取得部
22 背景算出部
23 背景特定部
24 抽出部
25 判定部
26 重み係数算出部
27 制御部
28 認識処理部
30 歩行者
40 背景物体
Claims (5)
- レーダを用いて移動可能な対象物を検知する検知装置であって、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得部と、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を、ライス分布に基づくと共に前記レーダが前記背景物体から受信した受信電力値の平均値で受信電力値の理論値を近似することによって求める背景算出部と、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定部
を備えることを特徴とする検知装置。 - レーダを用いて移動可能な対象物を検知する検知装置であって、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得部と、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を算出する背景算出部と、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定部と、
前記背景電力値に対応付けて、前記背景電力値の前記レーダでの受信確率を表す重み係数を算出する重み係数算出部を備え、
前記判定部は、前記受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた前記重み係数が小さいほど、前記レーダが前記対象物を検知したと判定する確率が高くなるように判定する
ことを特徴とする検知装置。 - 前記背景物体の位置を特定する背景特定部と、
前記検知物体の位置と前記背景物体の位置を比較することにより、前記背景物体の近傍、および、前記背景物体と同じ位置に位置する検知物体を抽出する抽出部
をさらに含み、
前記判定部は、前記抽出部により抽出された検知物体からの受信電力値と同じ大きさの背景電力値に対応付けられた前記重み係数が所定の分布閾値よりも小さい場合、前記抽出部により抽出された検知物体は前記対象物であると判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の検知装置。 - レーダを用いて移動可能な対象物を検知する検知装置であって、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得部と、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を算出する背景算出部と、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定部を備え、
前記背景算出部は、前記受信電力値に含まれるノイズに対する前記受信電力値の比率を算出し、前記レーダが受信する背景電力値の強度の分布を前記比率の大きさに対応付けて算出し、
前記判定部は、前記受信電力値の強度の分布が、前記比率と対応付けて算出された前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記判定部は、前記レーダにより前記対象物が検知されたと判定する
ことを特徴とする検知装置。 - レーダを用いて移動可能な対象物を検知するコンピュータを、
前記レーダが検知物体から受信した受信電力値を取得する取得手段、
繰り返し同じ位置に検知される検知物体を表す背景物体から前記レーダが受信する背景 電力値の強度の分布を、ライス分布に基づくと共に前記レーダが前記背景物体から受信した受信電力値の平均値で受信電力値の理論値を近似することによって求める背景算出手段、
前記受信電力値の強度の分布が前記背景電力値の強度の分布と異なる場合、前記レーダは前記対象物を検知したと判定する判定手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
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