JPWO2018025421A1 - 物体検知装置および物体検知方法 - Google Patents
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Abstract
Description
時間の経過と共に周波数が連続的に変化する電波を、送信信号として放射する、送信部と、
前記送信信号を取得し、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、更に、受信した前記受信信号に、取得した前記送信信号をミキシングして、ベースバンド信号を生成する、受信部と、
サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値から、前記電波の到来方向を推定し、推定した前記電波の到来方向に基づいて、前記電波の強度分布を特定し、特定した前記強度分布に基づいて、前記物体を検知する、データ処理部と、
を備えている、ことを特徴とする。
(a)送信機によって、時間の経過と共に周波数が連続的に変化する電波を、送信信号として放射する、ステップと、
(b)受信機によって、前記送信信号を取得し、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、更に、受信した前記受信信号に、取得した前記送信信号を加算して、ベースバンド信号を生成する、ステップと、
(c)データ処理装置によって、サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値から、前記電波の到来方向を推定し、推定した前記電波の到来方向に基づいて、前記電波の強度分布を特定し、特定した前記強度分布に基づいて、前記物体を検知する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態1における物体検知装置及び物体検知方法について、図1〜図10を参照しながら説明する。
最初に、図1を用いて、本実施の形態1における物体検知装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1における物体検知装置の構成を概略的に示す構成図である。
また、式(16)によって、位相量φ(xa)を定義する。
次に、本発明の実施の形態1における物体検知装置1000の動作について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態1における物体検知装置100の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図1〜図8を参酌する。また、本実施の形態1では、物体検知装置を動作させることによって、物体検知方法が実施される。よって、本実施の形態1における物体検知方法の説明は、以下の物体検知装置1000の動作説明に代える。
以上のように、本実施の形態1によれば、従来のように、大量の受信アンテナ及び受信機を用意することなく、物体を精度良く検知できる。また、受信アンテナの数を増やす必要がないので、装置コスト、サイズ、及び重量の増大化が抑制される。
続いて、本発明の実施の形態2における物体検知装置及び物体検知方法について、図11〜図13を参照しながら説明する。
続いて、本発明の実施の形態3における物体検知装置及び物体検知方法について、図14〜図18を参照しながら説明する。
(1)行列A’とS”がフルランクであれば、相関行列Rxy’にMUSIC法を適用してσ(xd,yd)を反映した評価関数PMU(x,y)を計算できる。
(2)行列A’については、方向行列A11,A12,・・・,A1N,・・・,AN1,・・・,ANNはそれぞれ独立かつフルランクであるので、式(59)で与えられるA’もまたフルランクである。
(3)行列S’’は、Q≧Dであればフルランクとなる。1次元到来方向推定におけるMUSIC法の適用条件MN≧D+1は、2次元画像生成では(MN)2≧D+1となる。これとサブアレイにおける条件Q=M0−M+1とQ≧Dを考慮すると、必要となるサンプリング時間の個数(周波数の数)M0の条件は、以下の式(61)で与えられる。即ち、必要となるサンプリング時間の個数M0は、検知すべき位置の数Dに概ね比例して増大する。
続いて、本発明の実施の形態4における物体検知装置及び物体検知方法について、図19〜図21を参照しながら説明する。
以下において、本実施の形態における効果を要約する。一般的なアレイアンテナ方式と本実施の形態1〜4とを比較した場合、アレイアンテナ方式は多数のアンテナを必要とする。その一方で、本実施の形態1〜4では、実際のアンテナの数を増やす代わりに周波数の数を増やす事で仮想的なアンテナを増やす事ができる。その結果、本実施の形態では少なくとも1本の送信アンテナと1方向あたり1本の受信アンテナで、一般的なアレイアンテナ方式と同等の機能を実装でき、実際のアンテナ本数を一般的なアレイアンテナ方式と比べて大幅に削減できる。
1001、1201 対象物(検知対象となる物体)
1002 焦平面
1003 送信アンテナ
1004 受信アンテナ
1007、1010 電波(RF信号)
1041 低雑音増幅器
1042 ミキサ
1043 フィルタ
1044 アナログ−デジタル変換器
1075 カプラ
1091 送信部
1092 受信部
1093 データ受信部
1094 出力部
1103 発振器
1102 受信制御部
1104 送信制御部
1202 物体検知ユニット
1200 物体検知装置(実施の形態4)
1203 データ制御部
Claims (10)
- 電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
時間の経過と共に周波数が連続的に変化する電波を、送信信号として放射する、送信部と、
前記送信信号を取得し、前記物体からの前記電波を受信信号として受信し、更に、受信した前記受信信号に、取得した前記送信信号をミキシングしてベースバンド信号を生成する、受信部と、
サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値から、前記電波の到来方向を推定し、推定した前記電波の到来方向に基づいて、前記電波の強度分布を特定し、特定した前記強度分布に基づいて、前記物体を検知する、データ処理部と、
を備えている、ことを特徴とする物体検知装置。 - 前記受信部が、前記送信部に接続されたミキサと、フィルタとを備え、前記ミキサによって、前記受信信号に、取得した前記送信信号をミキシングし、前記フィルタによって、ミキシングで得られた信号の所望周波数以外の成分を除去することによって、前記ベースバンド信号を生成する、
請求項1に記載の物体検知装置。 - 前記送信部が、送信アンテナを備え、
前記受信部が、前記送信アンテナを基準にした一方向に沿って設置された受信アンテナを備え、
前記データ処理部が、前記強度分布に基づいて、前記物体の前記一方向における位置を検知する、
請求項1または2に記載の物体検知装置。 - 前記送信部が、送信アンテナを備え、
前記受信部が、複数備えられ、複数の前記受信部それぞれは受信アンテナを備え、
前記受信アンテナは、前記送信アンテナを基準したN方向に沿って設置され、
前記データ処理部は、複数の前記受信部それぞれが生成した前記ベースバンド信号の積を算出し、算出した積に基づいて、前記N方向を座標軸とするN次元の座標空間における、前記物体の位置を検知する、
請求項1または2に記載の物体検知装置。 - 前記データ処理部が、サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値から相関行列を算出し、更に前記相関行列から前記物体の位置を反映する評価関数を求め、求めた前記評価関数から前記物体の画像を生成する、
請求項1〜4のいずれかに記載の物体検知装置。 - 前記データ処理部が、前記サンプリング時間の範囲が異なる前記ベースバンド信号の測定値から、各々の前記サンプリング時間の範囲に対応する前記相関行列を算出し、更に各々の前記サンプリング時間の範囲に対応する前記相関行列の平均値を算出し、更に前記相関行列の平均値に基づいて、前記物体の位置を反映する評価関数を求め、求めた前記評価関数から前記物体の画像を生成する、
請求項5に記載の物体検知装置。 - 前記データ処理部が、サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値にノイズを付加し、前記ベースバンド信号の測定値に前記ノイズを付加した信号から、前記相関行列を算出する。
請求項5〜6に記載の物体検知装置。 - 前記送信部において、予め設定された可視領域と分解能との比、又は予め設定された画素数に応じて、送信される信号の時間長、又はサンプリング時間の数が選択される、
請求項1〜7のいずれかに記載の物体検知装置。 - 前記送信部及び前記受信部が、それぞれ複数備えられ、
少なくとも一つの前記送信部と少なくとも一つの前記受信部とが組となって物体検知ユニットを構成し、
前記データ処理部は、前記物体検知ユニット毎に、前記電波の周波数が異なるように、前記物体検知ユニットそれぞれを動作させる、
請求項1〜8のいずれかに記載の物体検知装置。 - 電波によって物体を検知するための方法であって、
(a)送信機によって、時間の経過と共に周波数が連続的に変化する電波を、送信信号として放射する、ステップと、
(b)受信機によって、前記送信信号を取得し、前記物体からの前記電波を受信信号として受信し、更に、受信した前記受信信号に、取得した前記送信信号を加算して、ベースバンド信号を生成する、ステップと、
(c)データ処理装置によって、サンプリング時間毎の前記ベースバンド信号の測定値から、前記電波の到来方向を推定し、推定した前記電波の到来方向に基づいて、前記電波の強度分布を特定し、特定した前記強度分布に基づいて、前記物体を検知する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする物体検知方法。
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