JP6965879B2 - 物体検知装置、車載レーダシステム、監視レーダシステム、物体検知方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、物体検知装置、車載レーダシステム、監視レーダシステム、物体検知方法及びプログラムに関する。

自動運転により走行する自動車が開発されている。自動運転により走行する自動車は、安全性を確保することが重要である。安全性を確保するには、衝突を回避する技術が不可欠である。近年は、特に歩行者保護の観点から、歩行者との衝突回避が注目されている。歩行者との衝突を回避するには、歩行者を正しく検出することが求められる。
非特許文献１には、関連する技術として、車載レーダ・システムにＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する技術が記載されている。

Mac Fujimoto and Yusuke Takemoto,先進運転支援システム(ADAS)を実現するための76/79GHz帯ミリ波レーダ・システム・ソリューション FTF-AUT-F0736、[online]、FREESCALE TECHNOLOGY FORUM 2014、[平成28年4月26日検索]インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nxp.com/ja/files/FTF-AUT-F0736.pdf?fsrch=1&sr=2&pageNum=1＞

ところで、非特許文献１に記載されているような例えばＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する場合、非特許文献１の１３ページや１５ページに記載されているように、距離分解能は０．３メートル程度であることが一般的である。この距離分解能は、ＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式で用いるフーリエ変換の性質により、検出できる距離の値がｃ／（２ＢＷ）毎の離散値に限定されることに起因している。ｃは光速である。ＢＷはＲＦ信号の帯域幅である。ＢＷが５００ＭＨｚの場合に距離分解能は０．３メートルになる。そのため、ＦＭＣＷ方式やＦａｓｔ−ＦＭＣＷ方式の技術を用いて物体を検出する場合、その距離分解能に比べて小さな動きは検出できない。例えば、人物が移動していたり、人物が手を振るなどの動作をしていても、検出すべき物体の動きの大きさに比べて距離分解能が粗すぎるために、その動きを検出することができない場合がある。その結果、人物は移動や動作しない単なる静止した物体として検出され、移動体としては検出されない。
そこで、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することのできる技術が求められていた。

本発明は、上記の課題を解決することのできる物体検知装置、車載レーダシステム、監視レーダシステム、物体検知方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、物体検知装置は、送信機と、受信機と、を備える物体検知装置であって、前記送信機は、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射する照射部、を備え、前記受信機は、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、前記周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、を備える。

本発明の第２の態様によれば、物体検知方法は、送信機と、受信機と、を備える物体検知装置の物体検知方法であって、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、を含む。

本発明の第３の態様によれば、物体検知方法は、送信機と、受信機と、を備える物体検知装置の物体検知方法であって、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、前記周期毎の前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、を含む。

本発明の第４の態様によれば、車載レーダシステムは、上記の物体検知装置と、制御装置と、を備え、前記物体検知装置は、前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、前記制御装置は、前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する。

本発明の第５の態様によれば、監視レーダシステムは、上記の物体検知装置と、警報装置と、を備え、前記物体検知装置は、前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する。

本発明の第６の態様によれば、プログラムは、送信機と、受信機と、を備える物体検知装置のコンピュータに、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、を実行させる。

本発明の第７の態様によれば、プログラムは、送信機と、受信機と、を備える物体検知装置のコンピュータに、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、前記周期毎の前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、を実行させる。

本発明によれば、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。

本発明の第一の実施形態による物体検知装置の最小構成を示す図である。 本発明の第一の実施形態による送信機の構成を示す図である。 本発明の第一の実施形態による受信機の構成を示す図である。 本発明の第二の実施形態による送信機の構成を示す図である。 本発明の第二の実施形態による受信機の構成を示す図である。 本発明の第二の実施形態による物体検知装置の処理フローを示す図である。 本発明の第二の実施形態におけるチャープ信号を示す図である。 本発明の第二の実施形態による物体検知装置の処理を示すイメージ図である。 本発明の第三の実施形態による物体検知装置の処理フローを示す図である。 本発明の第三の実施形態による物体検知装置の処理を示すイメージ図である。 本発明の第二の実施形態におけるシミュレーション結果を示す第１の図である。 本発明の第二の実施形態におけるシミュレーション結果を示す第２の図である。 本発明の第三の実施形態におけるシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第三の実施形態における実測を行うために構築したレーダの例を示す図である。 本発明の第三の実施形態における実測結果を示す図である。 本発明の第四の実施形態による物体検知方法の構成を示す図である。 本発明の第四の実施形態の変形例による物体検知方法の構成を示す図である。 本発明の第五の実施形態による物体検知方法の構成を示す図である。 本発明の第五の実施形態の変形例による物体検知方法の構成を示す図である。 本発明の第六の実施形態による車載レーダシステムの構成を示す図である。 本発明の第七の実施形態による監視レーダシステムの構成を示す図である。

＜第一の実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の第一の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第一の実施形態による物体検知装置は、本発明の最小構成の物体検知装置である。

本発明の第一の実施形態による物体検知装置１は、図１に示すように、送信機１０と、受信機２０と、を備える。

送信機１０は、図２に示すように、照射部１０１を備える。
照射部１０１は、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を対象物に照射する。

受信機２０は、図３に示すように、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、を備える。

受信部２０１は、照射部１０１が対象物に照射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する。

ＩＦ信号生成部２０２は、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。

位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）を検出する。

変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置における１次元スペクトルの位相に基づいて対象物の変位を検出する。

このようにすれば、物体検知装置１は、対象物の位置を検出し、検出した対象物の位置における対象物の変位を検出することにより、変位する対象物を移動体と判定することができる。その結果、物体検知装置１は、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第二の実施形態による物体検知装置１は、本発明の第一の実施形態による物体検知装置１と同様に、送信機１０と、受信機２０と、を備える。

送信機１０は、図４に示すように、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。

照射部１０１は、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を対象物に照射する。

制御部１０２は、送信機１０が行う種々の処理に必要な制御を行う。
記憶部１０３は、送信機１０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。

受信機２０は、図５に示すように、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７（第１スペクトル算出部、第２スペクトル算出部の例）と、を備える。

受信部２０１は、照射部１０１が対象物に照射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する。

ＩＦ信号生成部２０２は、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。

位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）Ｒ（ｔ）を検出する。
例えば、位置検出部２０３は、後述する式（１４）によって示される１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を基準時刻（ｔ＝０）における対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）Ｒ_０として検出する。

変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ_０における１次元スペクトルの位相に基づいて対象物の変位を検出する。

制御部２０５は、受信機２０が行う種々の処理に必要な制御を行う。
記憶部２０６は、受信機２０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。

スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換をＩＦ信号に適用してＩＦ信号の１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を算出する。

本発明の第二の実施形態による物体検知装置の処理について説明する。
ここでは、図６に示す本発明の第二の実施形態による物体検知装置１の処理フローについて説明する。
図６に示す本発明の第二の実施形態による物体検知装置１の処理フローは、物体を検知する環境における雑音が少ない場合の処理フローである。

照射部１０１は、周波数が掃引されたＲＦ送信信号を対象物に照射する（ステップＳ１）。
例えば、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）は、次の式（１）によって示される信号である。

ｕ（ｔ）＝Ｕｃｏｓ［θ（ｔ）］・・・（１）

ｔは時刻を示している。ＵはＲＦ送信信号ｕ（ｔ）の振幅を示している。θは位相を示している。位相θは時刻ｔの関数として示される。

対象物に照射されたＲＦ送信信号は、対象物で反射する。対象物で反射した信号は、物体検知装置１へ戻る。

受信部２０１は、対象物で反射した信号を受信する（ステップＳ２）。以下、受信部２０１が受信した信号、すなわち、対象物で反射した信号をＲＦ受信信号と呼ぶ。
例えば、ＲＦ受信信号は、次の式（２）によって示される信号である。

ｕ_０（ｔ）＝Ｕ_０ｃｏｓ［θ_０（ｔ）］・・・（２）

Ｕ_０はＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）の振幅を示している。θ_０（ｔ）は位相を示している。位相θ_０（ｔ）は時刻ｔの関数として示される。

受信部２０１は、受信したＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）をＩＦ信号生成部２０２に送信する。

ＩＦ信号生成部２０２は、照射部１０１からＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を取得する。
また、ＩＦ信号生成部２０２は、受信部２０１からＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）を取得する。
ＩＦ信号生成部２０２が取得したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）は、例えば、図７に示すチャープ信号である。チャープ信号の周波数ｆ（ｔ）は、次の式（３）に示すように変化するものとする。

ｆ（ｔ）＝ｆ_ｍｉｎ＋α（ｔ−ｋＴ）・・・（３）

時刻ｔは、（ｋＴ−Ｔ／２）＜ｔ＜（ｋＴ＋Ｔ／２）の範囲の値をとる。ｋは０，±１，±２，・・・の整数を示す。Ｔはチャープ信号の１周期を示す。ｆ_ｍｉｎはチャープ信号の最小周波数を示す。αは周波数ｆ（ｔ）の単位時間当たりの変化率（傾き）を示す。ｆ_ｍａｘはチャープ信号の最大周波数を示す。

ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）の周波数ｆ（ｔ）が式（３）に示すように変化する場合、周波数ｆ（ｔ）と位相θ（ｔ）との間には、次の式（４）に示す関係が成り立つ。

ｆ（ｔ）＝（１／（２π））×（ｄθ（ｔ）／ｄｔ）・・・（４）

式（３）と式（４）とから、位相θ（ｔ）は、次の式（５）に示すように計算される。

θ（ｔ_ｋ）＝２πｆ_ｍｉｎｔ_ｋ＋παｔ_ｋ ^２・・・（５）

ここで、ｔ_ｋ＝ｔ−ｋＴであり、ｔ−ｋＴをｔ_ｋに置き換えている。
ＩＦ信号生成部２０２が取得したＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）が、例えば、図７に示すチャープ信号である場合、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）とＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）との間には、遅延時間τが生じる。

このとき、次の式（６）に示す位相の関係が成り立つ。

θ_０（ｔ）＝θ（ｔ−τ）・・・（６）

Ｒ（ｔ）＝Ｒ_０＋ｖｔであり、τ_０＝２Ｒ_０／ｃであるため、遅延時間τは、次の式（７）に示すように分離される。

τ＝２Ｒ（ｔ）／ｃ＝τ_０＋２ｖｔ／ｃ・・・（７）

式（７）における、τ_０は、基準時刻ｔ＝０に出力したＲＦ送信信号ｕ（０）に対するＲＦ受信信号ｕ_０（０）の遅延時間である。ｖは対象物が移動する速度である。ｃは光速である。
式（７）における右辺の第２項である２ｖｔ／ｃは、速度ｖで対象物が移動するときのＲＦ送信信号ｕ（ｔ）に対するＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）との間の遅延時間の変化を示している。

なお、遅延時間τ_０と時刻ｔ＝０における対象物の位置Ｒ_０との間には、次の式（８）に示す関係が成り立つ。

τ_０＝２Ｒ_０／ｃ・・・（８）

ＩＦ信号生成部２０２は、取得したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と取得したＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する（ステップＳ３）。
具体的には、ＩＦ信号生成部２０２は、例えば、次の式（９）に示すＩＦ信号ｘ（ｔ）を生成する。

ｘ（ｔ）＝ｃｏｓ［θ_ｗ（ｔ）］・・・（９）

ＩＦ信号ｘ（ｔ）の位相θ_ｗ（ｔ）は、次の式（１０）に示す位相である。

θ_ｗ（ｔ）＝θ（ｔ）−θ_０（ｔ）
＝２πｆ_ｍｉｎτ−πα（τ^２−２ｔ_ｋτ）・・・（１０）

式（１０）が示すθ_ｗ（ｔ）は、時刻ｔ_ｋが（−Ｔ／２＋τ）＜ｔ_ｋ＜（Ｔ／２）の範囲での値である。

対象物の位置（物体検知装置１から対象物までの距離）Ｒ（ｔ）が６０メートルである場合、遅延時間τ＝０．４ｕ秒である。また、時刻ｔ_ｋの代表的な値は、チャープ周期Ｔ（１００ｕ秒程度）である。したがって、式（１０）における遅延時間τと時刻ｔ_ｋとを比較すると、遅延時間τは時刻ｔ_ｋに比べて充分に小さい。
そこで、式（１０）において、遅延時間τ＜＜時刻ｔ_ｋの条件を適用すると、τ^２の項を無視する近似を行うことができる。
この近似により、ＩＦ信号ｘ（ｔ）の位相θｗ（ｔ）は、次の式（１１）のように示される。

θ_ｗ（ｔ）＝２π［ｆ_ｍｉｎτ_０＋ｋｆ_ｄＴ＋（ｆ_ｗ＋ｆ_ｄ）ｔ_ｋ］
・・・（１１）

式（１１）における、ｆ_ｄはドップラー周波数である。ｆ_ｗは、対象物の位置Ｒ_０における遅延時間τ_０から生じる周波数シフトである。
ドップラー周波数ｆ_ｄは、次の式（１２）のように表すことができる。

ｆ_ｄ＝２ｖｆ_ｍｉｎ／ｃ・・・（１２）

周波数シフトｆ_ｗは、次の式（１３）のように表すことができる。

ｆ_ｗ＝ατ_０・・・（１３）

スペクトル算出部２０７は、チャープ信号の周期Ｔ分のＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して１次元のフーリエ変換を行う。スペクトル算出部２０７が算出した１次元スペクトル（複素スペクトル）Ｘ_ｒ（ω，ｋ）は、次の式（１４）のように表すことができる。

式（１４）における積分区間の下端は、本来（−Ｔ／２）＋τであるが、周期Ｔ＞＞遅延時間τであるため、積分区間の下端を（−Ｔ／２）に近似している。

位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）から算出された１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ（ｔ）を検出する（ステップＳ４）。
例えば、位置検出部２０３は、式（１４）によって示される１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ（ｔ）として検出する。

チャープ数をＫとした場合、式（１４）によって示される１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）は、次の式（１５）のように表すことができる。

式（１５）における、ｋは０、１、２、・・・、Ｋの整数である。ａ（ｋＴ）は、初期位置Ｒ_０からの変位（揺れ／振動）を表している。Ｒ（ｋＴ）は、チャープ信号の周期Ｔごとに測定される対象物の位置（対象物と物体検知装置１との距離）を表す。

変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ_０における１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位ａ（ｋＴ）を検出する（ステップＳ５）。
式（１５）から対象物の位置Ｒ（ｔ）は、次の式（１６）のように表すことができる。

Ｒ（ｋＴ）＝（Ｒ_０＋ａ（ｋＴ））・・・（１６）

１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）から特定した対象物の距離Ｒ（ｔ）は、次に示す（ａ）と（ｂ）との２つの性質を持つ。

（ａ）１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）から特定した対象物の距離Ｒ（ｔ）の絶対値を得ることはできない。
（ｂ）対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化から得られる変位の分解能は、１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を算出するときに行った１次元のフーリエ変換による距離分解能ｃ／（２ＢＷ）の制約を受けない。

対象物の距離Ｒ（ｔ）の性質（ａ）について説明する。
１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）は、不定定数（２πの整数倍の位相）が加えられた場合と加えられない場合とで同一の扱いとなる。そのため、式（１５）によって表される１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）の右辺に不定定数が加えられても、位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）の測定値からは不定定数が加えられか否かを判定することができない。
したがって、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）から求めた式（１６）によって表される距離Ｒ（ｔ）の絶対値を特定することはできない。
ただし、変位検出部２０４は、距離Ｒ（ｔ）の時間変化から不定定数を除いた対象物の変位（揺れ／振動）ａ（ｋＴ）を正しく特定することができる。すなわち、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化の有無に応じて対象物の変位を検出したか否かを判断することができる。変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化がある場合に対象物の変位を検出したと判断する。また、変位検出部２０４は、１次元スペクトルの位相が示すＩＦ信号ｘ（ｔ）の周期ごとの対象物の距離Ｒ（ｔ）の時間変化がない場合に対象物の変位を検出しないと判断する。
すなわち、変位検出部２０４は、チャープ信号の周期毎に得られるＩＦ信号ｘ（ｔ）それぞれの１次元スペクトルの位相から、対象物の変位の有無を検出する。

対象物の距離Ｒ（ｔ）の性質（ｂ）について説明する。
１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）から距離Ｒ（ｔ）を特定する場合、距離Ｒ（ｔ）の分解能は、１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を算出するときに行った１次元のフーリエ変換による距離分解能ｃ／（２ＢＷ）ではなく、位相誤差によって制約される。
位相誤差を含む場合の１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）は、次の式（１７）のように表すことができる。

式（１７）における、Δθは位相誤差である。
式（１７）から分かるように、位相誤差Δθから生じる距離の誤差ΔＲは、次の式（１８）のように表すことができる。

ΔＲ＝（λ／４π）×Δθ・・・（１８）

式（１８）における、λはｆ_ｍｉｎにおける波長である。例えば、波長λが４ｍｍ（ｆ_ｍｉｎ＝７５ＧＨｚ）、位相誤差Δθが３°である場合、式（１８）から距離の誤差ΔＲは１７ｕｍとなる。
すなわち、位置検出部２０３は、１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）に基づいて、高分解能で対象物の変位を特定することができる。
なお、位置検出部２０３が特定する対象物の変位は、距離Ｒ（ｔ）方向（物体検知装置１から対象物へ向かう方向または対象物から物体検知装置１へ向かう方向）である。位置検出部２０３は、角度方向（距離Ｒ（ｔ）方向以外の方向）への対象物の変位を特定するものではない。

上記の本発明の第二の実施形態による物体検知装置１の処理をまとめると、図８に示すイメージ図のように表すことができる。
物体検知装置１は、ステップＳ１とステップＳ２との処理により、周波数の掃引されたＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を対象物に照射し、対象物で反射した受信信号ｕ_０（ｔ）を受信する。
物体検知装置１は、ステップＳ３の処理により、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と受信信号ｕ_０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
物体検知装置１は、ステップＳ４の処理により、ＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して１次元のフーリエ変換を行って得られた１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ_０として特定する。物体検知装置１は、このステップＳ４の処理により、３０ｃｍ程度の位置分解能で対象物の位置を特定したことになる。対象物の位置Ｒ_０は、チャープ信号の周期ごと、すなわち各周期の１次元スペクトルごとに得られる。
物体検知装置１は、ステップＳ５の処理により、対象物の位置Ｒ_０における１次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）に基づいて対象物の変位を特定する。物体検知装置１は、このステップＳ５の処理により、対象物に変位があるか否か、すなわち、対象物が移動体であるか否かを判定したことになる。
なお、各機能部は、処理に必要な式を記憶するものであってもよい。また、記憶部が式を記憶し、各機能部は、記憶部から必要な式を読み出すものであってもよい。

以上、本発明の第二の実施形態による物体検知装置１について説明した。本発明の第二の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。送信機１０は、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。照射部１０１は、周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を周期Ｔ毎に対象物に照射する。制御部１０２は、送信機１０が行う種々の処理に必要な制御を行う。記憶部１０３は、送信機１０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。受信機２０は、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７と、を備える。受信部２０１は、照射部１０１が対象物に照射したＲＦ送信信号ｕ（ｔ）の反射波であるＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）を受信する。ＩＦ信号生成部２０２は、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）とＲＦ受信信号ｕ_０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号ｘ（ｔ）を生成する。スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を算出する。位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）から算出された１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する。変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ_０における１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の位相∠Ｘ_ｒ（ω，ｋ）に基づいて距離Ｒ（ｔ）を特定する。変位検出部２０４は、距離Ｒ（ｔ）の時間変化から不定定数を除いた対象物の変位（揺れ／振動）を検知する。制御部２０５は、受信機２０が行う種々の処理に必要な制御を行う。記憶部２０６は、受信機２０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
このようにすれば、物体検知装置１は、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。

＜第三の実施形態＞
本発明の第三の実施形態による物体検知装置の構成について説明する。
本発明の第三の実施形態による物体検知装置１は、本発明の第二の実施形態による物体検知装置１と同様に、送信機１０と、受信機２０と、を備える。

送信機１０は、図４で示した第二の実施形態による送信機１０と同様に、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。

受信機２０は、図５で示した第二の実施形態による受信機２０と同様に、受信部２０１と、ＩＦ信号生成部２０２と、位置検出部２０３と、変位検出部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、スペクトル算出部２０７と、を備える。

スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。スペクトル算出部２０７は、周期毎に１次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を算出する。

位置検出部２０３は、周期毎のＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ０を検出する。
例えば、位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ０として検出する。

本発明の第三の実施形態による物体検知装置の処理について説明する。
ここでは、図９に示す本発明の第三の実施形態による物体検知装置１の処理フローについて説明する。
図９に示す本発明の第三の実施形態による物体検知装置１の処理フローは、物体を検知する環境における雑音が多い場合の処理フローである。

物体検知装置１は、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理を行う。
位置検出部２０３は、スペクトル算出部２０７によって算出された２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する（ステップＳ６）。２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）は、チャープ信号の周期毎のＩＦ信号ｘ（ｔ）を示す複数の列ベクトルを有する行列に対する２次元フーリエ変換により得られる。
例えば、位置検出部２０３は、次の式（１９）によって示される２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置を対象物の位置Ｒ_０として検出する。
位置検出部２０３が２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する方法によるＳＮ比は、位置検出部２０３が１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する方法によるＳＮ比に比べて、チャープ数がＫの場合、１０ｌｏｇ_１０（Ｋ）デシベル改善される。

式（１９）における、Ｋはチャープの数である。２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）は、チャープ信号の周期Ｔ分のＩＦ信号ｘ（ｔ）に対して２次元のフーリエ変換を行った２次元のスペクトルであり、１次元スペクトルＸ_ｒ（ω，ｋ）を用いて表すことができる。

２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の分母が０（ゼロ）になるω＝２π（ｆｗ＋ｆｄ）≒２πｆｗとΨ＝２πｆｄＴとにおいて、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜はピークを持つ。したがって、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜はピークから周波数ｆｗ（＝αＲ０／ｃ）とｆｄ（＝２ｖｆｍｉｎ／ｃ）とが求まり、位置検出部２０３は、周波数ｆｗとｆｄとから時刻ｔ＝０における対象物の位置Ｒ０と速度ｖとを算出することができる。なお、図９に示されるステップＳ６において、位置検出部２０３は、対象物の位置Ｒ０だけでなく、前述のように速度ｖを求めても良い。２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の引数ωは対象物の位置Ｒ０に比例し、引数Ψは速度ｖに比例する。そのため、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）に対してスケール変換を行い、２次元フーリエ変換の振幅｜Ｘ（ω，Ψ）｜の引数（ω，Ψ）を対象物の位置Ｒ０と速度ｖとに置き替えて、例えば図１０に示す位置Ｒ０と速度ｖとを軸にした２次元プロットを求めることができる。

変位検出部２０４は、ステップＳ５の処理において、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ_０ 及び速度ｖにおける２次元スペクトルの位相∠Ｘ_r（ω，Ψ）に基づいて対象物の変位を検出する（ステップＳ５）。

上記の本発明の第三の実施形態による物体検知装置１の処理をまとめると、図１０に示すイメージ図のように表すことができる。
物体検知装置１は、ステップＳ１とステップＳ２の処理により、周波数の掃引されたＲＦ送信信号ｕ（ｔ）を対象物に照射し、対象物で反射した受信信号ｕ_０（ｔ）を受信する。
物体検知装置１は、ステップＳ３の処理により、ＲＦ送信信号ｕ（ｔ）と受信信号ｕ_０（ｔ）とをミキシングしてＩＦ信号を生成する。
物体検知装置１は、ステップＳ６の処理により、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０ 及び速度ｖを検出する。物体検知装置１は、このステップＳ４の処理により、３０ｃｍ程度の位置分解能で対象物の位置及び速度を特定したことになる。
物体検知装置１は、ステップＳ５の処理により、対象物の位置Ｒ_０ 及び速度ｖにおける２次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，Ψ）に基づいて対象物の変位を特定する。物体検知装置１は、このステップＳ５の処理により、対象物に変位があるか否か、すなわち、対象物が移動体であるか否かを判定したことになる。
なお、各機能部は、処理に必要な式を記憶するものであってもよい。また、記憶部が式を記憶し、各機能部は、記憶部から必要な式を読み出すものであってもよい。

（シミュレーション例）
シミュレーション例について説明する。
本発明の第二の実施形態のように１次元フーリエ変換で対象物の位置検出を行った後に変位測定を行う場合と、本発明の第三の実施形態のように２次元フーリエ変換で対象物の位置検出を行った後に変位測定を行う場合とのそれぞれにおける変位検出性能をシミュレーションで検証した。シミュレーションでは、対象物Ｔ１が物体検知装置１から距離１００ｍの位置に存在し、対象物Ｔ２が物体検知装置１から距離２０ｍの位置に存在するようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。また、対象物Ｔ１は車を想定し、振幅１ｃｍおよび周波数１０Ｈｚで自動車全体が物体検知装置１と対象物との距離を示す方向に振動するようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。また、対象物Ｔ２は歩行者を想定し、振幅１０ｃｍおよび周波数１Ｈｚで歩行者の体全体が物体検知装置１と対象物との距離を示す方向に動くようにシミュレータにおけるパラメータを設定している。

図１１は、本発明の第二の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した場合のシミュレーション結果を示している。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１１に示すように、本発明の第二の実施形態で示した物体検知装置１によって、対象物Ｔ１、Ｔ２それぞれの位置と変位（振動）が、設定した配置どおりの値で検知されていることが分かる。

次に、対象物Ｔ２の位置を２０ｍから５０ｍに変えて、上述のシミュレーションと同様のシミュレーションを行った。本発明の第二の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した場合のシミュレーション結果を図１２に示す。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１２に示す距離スペクトルでは、対象物Ｔ２の振幅ピークがノイズフロアに埋もれて検知できない。そのため対象物Ｔ２の位置ないし存在が検知できず、対象物Ｔ２の変位を検知できないという結果になっている。

次に、対象物Ｔ２の位置は５０ｍのままで、本発明の第三の実施形態で示した手順に従って対象物Ｔ１およびＴ２の位置（距離）と変位をそれぞれ検知した結果を図１３に示す。シミュレーション結果として、スペクトルと対象物Ｔ１の変位と対象物Ｔ２の変位とが示されている。図１３に示した距離スペクトルでは、ノイズフロアが低減して対象物Ｔ２の振幅ピークを検知できている。このことは、前述したように、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する方法によるＳＮ比は、１次元スペクトルＸｒ（ω，ｋ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０を検出する方法によるＳＮ比に比べて１０ｌｏｇ_１０（Ｋ）デシベル改善されることの効果である（Ｋはチャープ数）。本発明の第三の実施形態で示した手順では対象物Ｔ２の振幅ピークを検知できているので、その位置情報を用いて対象物Ｔ２の変位も検知できている。

したがって、本発明の第三の実施形態による（２次元フーリエ変換を用いて位置検出する）物体検知装置１の処理フローは、本発明の第二の実施形態による（１次元フーリエ変換を用いて位置検出する）物体検知装置１の処理フローに比べて、物体を検知する環境における雑音が多い場合に適している。

したがって、物体を検知する環境における雑音に応じて、本発明の第二の実施形態による物体検知装置１の処理フローと第三の実施形態による物体検知装置１の処理フローを使い分けることが望ましい実施の形態である。

（実測例）
実測例について説明する。
実測を行うため、図１４に示すように、電波暗室において測定装置を用いてレーダを構築した。

送信機は、ベースバンド信号源とＲＦ信号源、およびローパスフィルタとホーンアンテナで構成している。ベースバンドＩ−Ｑ信号（チャープ周期５０ｕｓ，ＲＦ帯域幅５００ＭＨｚ，サンプリングレート２ＧＳ／ｓ）のデータファイルをコンピュータ上のＭＡＴＬＡＢ（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社）で生成し、コンピュータからベースバンド信号源にダウンロードした。ベースバンド信号源はベースバンドＩ−Ｑ信号をＲＦ信号源の外部ＩＱ端子に出力する。ベースバンド信号源とＲＦ信号源の間には、ＲＦ信号源に帯域外の信号が入力されないようにカットオフ周波数５５０ＭＨｚのＬＰＦを入れている。ＲＦ信号源は、外部ＩＱ端子に入力されたベースバンド信号をＲＦ周波数（１９ＧＨｚ）にアップコンバートして、接続された送信アンテナからＲＦ信号を対象物に向けて出力する。なお、本発明において、使用するＲＦ周波数は１９ＧＨｚに限定する必要は無く、任意の周波数を使用してもよい。実測例では送信ＲＦ信号の出力電力は１０ｄＢｍとしているが、送信ＲＦ信号の出力電力は任意であってよい。

受信機は、ホーンアンテナ、ダウンコンバータとオシロスコープおよびＬＰＦで構成している。ダウンコンバータは、ホーンアンテナで受信したＲＦ信号と、カプラ経由で取得した送信ＲＦ信号をミキシングしてＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号の周波数は、時刻ｔ＝０の位置Ｒ_０での遅延時間τ_０から生じる周波数シフトｆ_ｗとほぼ同一になり、この場合、概ね１ＭＨｚ以下である。不要帯域の雑音を除去するため、ダウンコンバータとオシロスコープの間にカットオフ周波数５ＭＨｚのローパスフィルタを入れている。オシロスコープ（サンプリングレート２ＭＳ／ｓ）でＩＦ信号を取得し、取得したＩＦ信号をＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｓ）経由でコンピュータに転送する。コンピュータは、取得したＩＦ信号をＭＡＴＬＡＢにより実現した本発明の処理を行うアルゴリズムで解析し、対象物の位置と変位（振動／揺れ）の状態を算出する。
なお、受信機そのものに遅延があるため、距離オフセット（誤差）が生じる。この距離オフセットは、送信アンテナと受信アンテナをつなぐケーブルを直結した状態でスルー測定して求める。測定で得た距離オフセットは１．１ｍであり、測定結果からこの距離オフセットの値を減算することにより受信機における遅延を較正している。

本発明の処理を行うアルゴリズムを用いて対象物の位置と変位の状態を測定した。測定の対象物は、金属箱（測定対象１）、人が静止した状態（測定対象２）、人が手を振る状態（測定対象３）、人が駆け足する状態（測定対象４）の４通りである。図１５に示す測定結果のように、金属箱（測定対象１）と人が静止した状態（測定対象２）では変位は検知されなかった。一方、人が手を振る状態（測定対象３）と人が駆け足する状態（測定対象４）では、ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ値で４〜５ｃｍ程度の変位が検知された。
このことは、本発明が対象物の変位の有無をＦａｓｔ−ＦＭＣＷよりも高い距離分解能で識別することができることを示している。

以上、本発明の第三の実施形態による物体検知装置１について説明した。本発明の第三の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。送信機１０は、照射部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３と、を備える。スペクトル算出部２０７は、周期毎に２次元フーリエ変換を適用してＩＦ信号ｘ（ｔ）の２次元スペクトルＸ（ω，Ψ）を算出する。位置検出部２０３は、２次元のスペクトルＸ（ω，Ψ）の振幅のピークの位置に基づいて対象物の位置Ｒ_０ 及び速度ｖを検出する。変位検出部２０４は、位置検出部２０３が検出した対象物の位置Ｒ_０ 及び速度ｖにおける２次元スペクトルの位相∠Ｘ_ｒ（ω，Ψ）に基づいて対象物の変位を検出する。
このようにすれば、物体検知装置１は、より雑音の多い環境において複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することができる。

＜第四の実施形態＞
本発明の第四の実施形態による物体検知方法について説明する。本発明の第四の実施形態による物体検知方法では、対象物の変位（振動）を測定し、その対象物の変位に基づき対象物の「種別」を識別することを主な目的とする。

本発明の第四の実施形態による物体検知方法は、図１６に示すように物体検知装置１を備えた移動体４０１と、対象物４０３により実現される。移動体４０１としては自動車や鉄道などの車両を想定するが、移動体４０１は飛行体や船舶など任意の輸送機器であってもよい。対象物４０３としては、具体的には歩行者４０３ａ、自動車などの機械４０３ｂ、障害物４０３ｃなどが想定されるが、歩行者４０３ａ、自動車などの機械４０３ｂ、障害物４０３ｃ以外の物が対象物４０３であってもよい。物体検知装置１の具体的な使用場所としては道路４０４が想定されるが、使用場所は道路４０４以外であってもよい。

移動体４０１に搭載された物体検知装置１は、ＲＦ送信信号４０２を対象物４０３に照射し、対象物４０３からの反射波を受信して、本発明の第一ないし第三の実施形態に記載の手順に従い、各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の変位をそれぞれ測定する。

本発明の第一ないし第三の実施形態に記載の手順に従い測定された各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の変位に基づき、移動体４０１に搭載された物体検知装置１は各対象物４０３aないし４０３ｂないし４０３ｃ・・・の種別を識別する。例えば、対象物４０３の内、歩行者４０３aは運動状態に依存するが数Ｈｚ以下の周波数の変位（動き）を示す。また、対象物４０３の内、自動車などの機械４０３ｂは運転状態に依存するが数十Ｈｚ程度の変位（振動）を示す。一方、対象物４０３の内、固定された障害物４０３ｃは変位（振動）自体を示さない。このように、対象物４０３の種別毎に変位（振動）の周波数が異なることを利用して、物体検知装置１は、対象物４０３の変位の周波数を用いて物体検知装置１で検知される対象物の種別（ここでは歩行者４０３ａ、機械４０３ｂ、障害物４０３ｃなど）を識別することができる。変位の周波数を対象物の識別に用いることは識別法の一例であり、物体検知装置１は、より一般的には変位の時間波形のパターンを対象物の識別に用いてよい。

移動体４０１に搭載された物体検知装置１で、従来の物体検知装置で実現されるように対象物４０３の存在を検知するだけでなく、本発明で実現されるように対象物４０３の種別を識別することは、安全性の向上につながる利点がある。例えば、物体検知装置１が対象物４０３が歩行者４０３ａであることが識別できれば、歩行者４０３ａは道路４０４を横断するなど危険な行動を行うと予測して、移動体４０１の移動速度を事前に落とすなどの安全対策を取ることができる。対象物４０３が固定された障害物４０３ｃと識別されれば、その障害物４０３ｃは同じ位置に存在し続けるものと予測できる。また、対象物４０３が自動車などの機械４０３ｂと識別されれば、その対象物４０３は道路に沿った運動を継続するものと予測できる。このように、対象物４０３の種別識別により、対象物の運動を予測できるので、その予測情報は移動体４０１の安全運航に利用できる。

＜第四の実施形態の変形例＞
本発明の第四の実施形態による物体検知方法では、物体検知装置１が移動体４０１に搭載された場合について記述した。一方で、図１７に示す本発明の第四の実施形態による物体検知方法の変形例のように、物体検知装置１は固定器具４１１に備え付けた状態で使用してもよい。

本発明の第四の実施形態による物体検知方法の変形例では、物体検知装置１は交差点ないし踏切、ないし建物の敷地内など特定エリアの近傍に備え付けられ、この特定エリアに侵入する対象物４０３の種別を識別することを想定している。図１７では対象物４０３の一例として歩行者４０３aと車両などの機械４０３ｂとを記載しているが、対象物４０３の種別は歩行者４０３aや機械４０３ｂに限定されない。本発明の第四の実施形態と同じく、対象物４０３の種別を識別できれば、識別結果を交差点や踏切など交通上の危険エリアの安全監視や、建物の敷地内における防犯監視に活用することができる。

＜第五の実施形態＞
本発明の第五の実施形態による物体検知方法について説明する。本発明の第五の実施形態による物体検知方法では、対象物の変位（振動）を測定し、その対象物の変位に基づき対象物の「状態」を識別することを主な目的とする。

本発明の第五の実施形態による物体検知方法は、図１８に示すように物体検知装置１は部屋４２１の壁に備え付けられている。物体検知装置１は、ＲＦ送信信号４２２を対象物４２３に照射し、対象物４２３からの反射波を受信する。物体検知装置１は、本発明の第一ないし第三の実施形態に記載の手順に従い、対象物４２３の変位を測定する。本発明の第五の実施形態では、対象物４２３は人を想定している。

本発明の第一ないし第三の実施形態に記載の手順に従い測定された対象物（人）４２３の変位に基づき、物体検知装置１は対象物（人）４２３の状態を識別する。例えば、対象物（人）４２３が暴れている状態は、安静の状態に比べて、変位の周波数や振幅が大きくなる。この変位の性質を用いて、物体検知装置１は対象物（人）４２３の状態（暴れているか安静にしているか）を識別および監視することができる。対象物（人）４２３の状態監視は、病院や刑務所などの公共施設で患者や受刑者の心身両面の健康管理に有用である。また、物体検知装置１により対象物（人）４２３の心拍や呼吸による揺れ（変位）を測定してもよい。

図１８では屋内（部屋４２１）の例を記載しているが、本発明の第五の実施形態による物体検知方法は駅や空港など屋外の公共施設で用いてもよい。屋外での公共施設での本発明の実施形態による物体検知方法の使用は、暴力行為の検知など防犯を主な目的とする。

＜第五の実施形態の変形例＞
前記の本発明の第五の実施形態による物体検知方法では、対象物４２３は人を想定している。一方、図１９に示す本発明の第五の実施形態の変形例のように、対象物は機械４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・であってもよい。この場合、本発明の第一ないし第三の実施形態に記載の手順に従い測定された対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の変位（振動）に基づき、物体検知装置１は故障の直前に振動状態に異常が発生することを利用して、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の故障を予知する。

接触式の振動センサを用いて対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の振動を測定する場合、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の数だけ振動センサを用意する必要がある。このことは、対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の数が多い場合に、接触式の振動センサの取り付けに大きな手間が掛かるという問題につながる。

一方、本発明の第五の実施形態の変形例では、一つの物体検知装置１は複数の対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・の変位（振動）をそれぞれ同時に測定できる。物体検知装置１の利用は、振動センサの取り付けの手間が掛からないという利点が得られる。
なお、図１９ではて対象物（機械）４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・が屋内（部屋４２１）に置かれているが、対象物４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、・・・は屋外に置かれていてもよい。また、物体検知装置１で測定される対象物は建物や橋梁などの土木構造物であってもよい。

＜第六の実施形態＞
本発明の第六の実施形態による車載レーダシステムについて説明する。
本発明の第六の実施形態による車載レーダシステム２００は、図２０に示すように、物体検知装置１と、制御装置３００と、を備える。
車載レーダシステム２００は、自動車に搭載される。

本発明の第六の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
本発明の第六の実施形態による物体検知装置１は、上記の本発明の実施形態の何れかの物体検知装置１である。
物体検知装置１は、対象物の位置及び変位を検出する。
物体検知装置１は、検出した対象物の位置及び変位を制御装置３００に出力する。

制御装置３００は、物体検知装置１から対象物の位置および変位を取得する。
制御装置３００は、取得した位置及び変位に基づいて自動車のエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する。
例えば、制御装置３００は、対象物として人や他の自動車を示す位置及び変位の情報を取得し、その位置が充分な制動距離が確保された位置にあると判断した場合、エンジン出力を低下させる、または、制御装置３００は、軽いブレーキを掛けて自動車を減速させる。また、制御装置３００は、対象物として人や他の自動車を示す位置及び変位の情報を取得し、その位置が直ちに自動車を停止させないと危険である程度に近いと判断した場合、エンジン出力を低下させるとともに急ブレーキを掛けて自動車を停止させる。
このようにすれば、車載レーダシステム２００は、自動車と対象物との衝突を回避することができる。

＜第七の実施形態＞
本発明の第七の実施形態による監視レーダシステムについて説明する。
本発明の第七の実施形態による監視レーダシステム４００は、図２１に示すように、物体検知装置１と、警報装置５００と、を備える。
監視レーダシステム４００は、例えば、病室に設けられる。

本発明の第七の実施形態による物体検知装置１は、送信機１０と、受信機２０と、を備える。
本発明の第七の実施形態による物体検知装置１は、上記の本発明の実施形態の何れかの物体検知装置１である。
物体検知装置１は、対象物の位置及び変位を検出する。
物体検知装置１は、検出した対象物の位置及び変位を警報装置５００に出力する。

警報装置５００は、物体検知装置１から対象物の位置および変位を取得する。
警報装置５００は、取得した位置及び変位に基づいてアラームを出力する。
例えば、警報装置５００は、対象物として人（患者）を示す位置及び変位（動き）の情報を取得する。警報装置５００は、一定の期間以上、その変位が所定の変位以下であると判断した場合、人の動きがほとんどない、心肺が止まっているなどと判定してアラームを病室内やナースセンターなどに出力して、他の人に対象物としての人の体調が悪いことを知らせる。また、老人ホームや独居老人宅において、対象者の変位及び位置から、対象者が急に倒れたことやいつもの起床時を過ぎても起床してこないことを物体検知装置１が検出するようにしてもよい。なお、アラームは、音や表示、さらに通信回線による緊急通報や携帯端末への通知などが考えられる。監視レーダシステム４００のようなレーダによる監視システムを用いる場合では、対象者の画像が撮影されないため、個人のプライバシーが保たれるという利点もある。
このようにすれば、監視レーダシステム４００は、人の体調が悪くなったことや安否を他の人に知らせることができ、医師や看護師に直ちに連絡することができ、医師や看護師が体調の悪い人に対して直ちに処置を行うことができる。
監視レーダシステム４００は、刑務所の受刑者などを上述と同様に監視するものであってもよい。また、監視レーダシステム４００は、屋内やエレベータ内などにおける人の変位（動き）を判断して、人の変位が大きい（暴れている）と判定した場合に警備会社に連絡するなど防犯用に用いられてもよい。

なお、本発明の実施形態における処理フローは、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本発明の実施形態における記憶部１０３、２０６、その他の記憶部のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部１０３、２０６、その他の記憶部のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の物体検知装置１、送信機１０、受信機２０のそれぞれは内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータがそのプログラムを実行するようにしてもよい。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、追加、種々の省略、置き換え、変更を行ってよい。

（付記１）
送信機と、受信機と、を備える物体検知装置であって、
前記送信機は、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射する照射部、
を備え、
前記受信機は、
少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、
前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出されたスペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出する位置検出部と、
前記周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの位相であって前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、
を備える物体検知装置。

（付記２）
前記位置検出部は、
前記１次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出する、
付記１に記載の物体検知装置。

（付記３）
前記変位検出部は、
前記１次元スペクトルの位相が示す前記対象物の位置であって前記ＩＦ信号の周期ごとの前記対象物の位置に時間変化がある場合に前記対象物の変位を検出したと判断する、
付記１または付記２に記載の物体検知装置。

（付記４）
前記受信機は、
前記周期毎に１次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記１次元スペクトルを算出する第１スペクトル算出部、
を備える付記１から付記３の何れか一項に記載の物体検知装置。

（付記５）
前記位置検出部は、
前記周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルを前記スペクトルとして用いて、前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出し、
前記変位検出部は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する、
付記１に記載の物体検知装置。

（付記６）
前記受信機は、
前記周期毎に２次元フーリエ変換を前記ＩＦ信号に適用して前記ＩＦ信号の前記２次元スペクトルを算出する第２スペクトル算出部、
を備える付記５に記載の物体検知装置。

（付記７）
前記変位検出部は、
前記位置検出部が複数の前記対象物の位置を検出した場合、複数の前記対象物の位置それぞれに対応する前記１次元スペクトルの位相に基づいて複数の前記対象物の変位それぞれを算出する、
付記１から付記６の何れか一項に記載の物体検知装置。

（付記８）
送信機と、受信機と、を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。

（付記９）
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、付記８に記載の物体検知装置の物体検知方法。

（付記１０）
送信機と、受信機と、を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記周期毎の前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
を含む物体検知装置の物体検知方法。

（付記１１）
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークの位置に基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を含む、付記１０に記載の物体検知装置の物体検知方法。

（付記１２）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を含む、付記９から付記１１の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。

（付記１３）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を含む、付記９から付記１１の何れか一項に記載の物体検知装置の物体検知方法。

（付記１４）
付記１から付記７の何れか一項に記載の物体検知装置と、
制御装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記位置検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、
前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する、
車載レーダシステム。

（付記１５）
付記１から付記７の何れか一項に記載の物体検知装置と、
警報装置と、
を備え、
前記物体検知装置は、
前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、
前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する、
監視レーダシステム。

（付記１６）
送信機と、受信機と、を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された１次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
を実行させるプログラム。

（付記１７）
前記１次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、付記１６に記載のプログラム。

（付記１８）
送信機と、受信機と、を備える物体検知装置のコンピュータに、
周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置を検出することと、
前記周期毎の前記ＩＦ信号から１次元スペクトルを算出することと、
前記２次元スペクトルから検出した前記対象物の位置における前記１次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
を実行させるプログラム。

（付記１９）
前記２次元スペクトルにおける振幅のピークに基づいて前記対象物の位置を検出すること、
を実行させる、付記１８に記載のプログラム。

（付記２０）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
を実行させる、付記１６から付記１９の何れか一項に記載のプログラム。

（付記２１）
前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
を実行させる、付記１６から付記１９の何れか一項に記載のプログラム

本願は、２０１６年５月３０日に、日本に出願された特願２０１６−１０７２０３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

本発明は、複雑な処理や特別な装置を使用せずに移動体を検出することが必要不可欠な用途に適用できる。

１・・・物体検知装置
１０・・・送信機
２０・・・受信機
１０１・・・照射部
１０２、２０５・・・制御部
１０３、２０６・・・記憶部
２００・・・車載レーダシステム
２０１・・・受信部
２０２・・・ＩＦ信号生成部
２０３・・・位置検出部
２０４・・・変位検出部
２０７・・・スペクトル算出部
３００・・・制御装置
４００・・・監視レーダシステム
５００・・・警報装置

Claims (11)

1. 送信機と、受信機と、を備える物体検知装置であって、
   前記送信機は、
   周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を周期毎に対象物に照射する照射部、
   を備え、
   前記受信機は、
   前記照射部により前記対象物に照射されたＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信する受信部と、
   前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成するＩＦ信号生成部と、
   前記周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置および速度を検出する位置・速度検出部と、
   前記位置・速度検出部により検出された前記対象物の位置および速度における前記２次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出する変位検出部と、
   を備える物体検知装置。
2. 前記受信機は、
   前記周期毎に２次元フーリエ変換を適用して前記ＩＦ信号の２次元スペクトルを算出するスペクトル算出部、
   を備える請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記変位検出部は、
   対象物が複数存在する場合、前記対象物のそれぞれに対応する前記２次元スペクトルの振幅のピークの位置における前記2次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物のそれぞれの変位を算出する、
   請求項１または２に記載の物体検知装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の物体検知装置と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記物体検知装置は、
   前記位置・速度検出部が検出した前記対象物の位置および前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記制御装置に出力し、
   前記制御装置は、
   前記対象物の位置および前記対象物の変位に基づいてエンジンの出力及びブレーキのうちの少なくとも一方を制御する、
   車載レーダシステム。
5. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の物体検知装置と、
   警報装置と、
   を備え、
   前記物体検知装置は、
   前記変位検出部が検出した前記対象物の変位を前記警報装置に出力し、
   前記警報装置は前記変位に基づいてアラームを出力する、
   監視レーダシステム。
6. 送信機と、受信機と、を備える物体検知装置の物体検知方法であって、
   周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
   少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
   前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
   前記周期毎の前記ＩＦ信号から算出された2次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置および速度を検出することと、
   検出された前記対象物の位置および速度における前記２次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
   を含む物体検知装置の物体検知方法。
7. 前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
   を含む、請求項６に記載の物体検知装置の物体検知方法。
8. 前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
   を含む、請求項６に記載の物体検知装置の物体検知方法。
9. 送信機と、受信機と、を備える物体検知装置のコンピュータに、
   周期的に周波数を掃引したＲＦ送信信号を照射することと、
   少なくとも一つの対象物で反射したＲＦ送信信号の反射波であるＲＦ受信信号を受信することと、
   前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦ受信信号とをミキシングしてＩＦ信号を生成することと、
   前記周波数が掃引される周期毎の前記ＩＦ信号から算出された２次元スペクトルの振幅に基づいて前記対象物の位置および速度を検出することと、
   前記周期毎の前記ＩＦ信号から2次元スペクトルを算出することと、
   前記２次元スペクトルから検出された前記対象物の位置および速度における前記2次元スペクトルの位相に基づいて前記対象物の変位を検出することと、
   を実行させるプログラム。
10. 前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の種別を識別すること、
    を実行させる、請求項９に記載のプログラム。
11. 前記対象物の変位に基づいて、前記対象物の状態を識別すること、
    を実行させる、請求項９に記載のプログラム。

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