WO2020054423A1 - 移動体検出装置 - Google Patents

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WO2020054423A1
WO2020054423A1 PCT/JP2019/033712 JP2019033712W WO2020054423A1 WO 2020054423 A1 WO2020054423 A1 WO 2020054423A1 JP 2019033712 W JP2019033712 W JP 2019033712W WO 2020054423 A1 WO2020054423 A1 WO 2020054423A1
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signal
unit
moving object
receiving
antenna
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PCT/JP2019/033712
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順一 小俣
信貴 清水
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ミツミ電機株式会社
順一 小俣
信貴 清水
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Definitions

  • the present invention relates to a moving object detection device.
  • a device that radiates radio waves such as microwaves to a moving object to be detected and acquires information about the speed of the moving object (hereinafter referred to as speed information) based on a change in frequency of a reflected wave received from the moving object. It has been known.
  • the device is called a Doppler sensor.
  • direction information information on the direction of the moving object.
  • rotation information information on rotation of a moving object such as a golf ball
  • rotation information information on rotation of a moving object such as a golf ball
  • the moving object is a sphere such as a ball
  • the modulation component due to the rotation is small, so that it is not easy to obtain the rotation information.
  • the modulation component is expanded by, for example, marking the ball with a metal tape or the like.
  • one reception antenna may be used to acquire the rotation information of the moving object
  • a moving object detection device that can acquire both the direction information and the rotation information acquires both using the reception signal from the array antenna. It is possible.
  • the modulation component due to the rotation of the moving object is small as described above, so that the reception channel for each reception antenna of the array antenna has high sensitivity. Need to be
  • the object of the present invention is to provide a low-cost and low-power-consumption mobile object detection device capable of acquiring at least direction information and rotation information of a mobile object.
  • the disclosed technology relates to a transmitting antenna that radiates a transmitting wave toward a moving object, an array antenna having a plurality of first receiving antennas that receive a reflected wave from the moving object, and a second receiving antenna that receives the reflected wave
  • a transmitting unit that generates a transmission signal and supplies the transmission signal to the transmission antenna; and a first unit that generates a first signal used for acquiring direction information of the moving object from a reception signal of the reflected wave received by the array antenna.
  • a mobile object detection device comprising: a reception unit; and a second reception unit that generates a second signal used for acquiring rotation information of the mobile object from a reception signal of the reflected wave received by the second reception antenna.
  • a low-cost and low-power-consumption mobile-object detection device capable of acquiring at least direction information and rotation information of the mobile object.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a moving object detection device. It is a figure which defines the position of the mobile object based on the mobile object detection device.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a front end circuit.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating coordinates of a rotating moving object with respect to the moving object detection device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration for increasing the sensitivity of a first receiving unit.
  • the moving object detection device is a radar device that detects information related to the motion of a moving object as an object by an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Wave) method.
  • FM-CW Frequency Modulated Continuous Wave
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the moving object detection device 10.
  • FIG. 2 is a diagram that defines the position of the moving object 20 with respect to the moving object detection device 10.
  • the mobile object detection device 10 includes a transmitting antenna 11, an array antenna 12 having a plurality of first receiving antennas 12a, a second receiving antenna 13, a front end circuit 14, a signal processing unit 15 , A control unit 16, an operation unit 17, and a communication unit 18.
  • the moving body 20 is, for example, a substantially spherical ball used for baseball, golf, tennis, and the like.
  • the moving body 20 is an object launched from a certain initial position, and moves in the air while performing translational movement and rotational movement.
  • the translational movement is a movement in a direction in which the center of gravity of the moving body 20 moves.
  • the rotational motion is a motion around the center of gravity of the moving body 20, that is, a so-called spin motion.
  • the transmission antenna 11 generates a transmission wave 21 and radiates it toward a moving body 20 moving in space.
  • the transmission wave 21 is, for example, a sinusoidal continuous wave having a constant frequency, for example, a microwave.
  • the moving body 20 receives and reflects the transmission wave 21. Due to the Doppler effect, the reflected wave 22 undergoes frequency modulation (Doppler shift) in accordance with the movement (translational movement and rotational movement) of the moving body 20. The reflected wave 22 undergoes amplitude modulation due to a change in the radar reflection cross-sectional area due to the shape and movement of the moving body 20.
  • Doppler shift frequency modulation
  • the reflected wave 22 undergoes amplitude modulation due to a change in the radar reflection cross-sectional area due to the shape and movement of the moving body 20.
  • the array antenna 12 has a plurality of first receiving antennas 12a arranged therein.
  • the array antenna 12 is preferably arranged near the transmission antenna 11.
  • the array antenna 12 receives the reflected wave 22 from the moving body 20.
  • the signal received by the array antenna 12 is used to acquire information (direction information) on the direction of the moving body 20.
  • the direction of the moving object 20 is the arrival direction of the reflected wave 22 to the moving object detecting device 10, and specifically, as shown in FIG. 2, based on the position of the moving object detecting device 10. It is represented by the azimuth angle ⁇ and the elevation angle ⁇ of the moving body 20.
  • the array antenna 12 has a plurality of first receiving antennas 12a arranged in at least two directions for estimating the azimuth angle ⁇ and the elevation angle ⁇ .
  • the plurality of first receiving antennas 12a are arranged, for example, in a cross shape or an L shape.
  • the arrangement pattern of the plurality of first receiving antennas 12a may be a two-dimensional square lattice or the like.
  • the signal received by the array antenna 12 is used for obtaining information (speed information) on the speed of the moving body 20.
  • the estimated speed of the moving object 20 is a speed along the receiving direction of the reflected wave 22.
  • the moving object detecting device 10 and the moving object 20 are connected.
  • the speed V rad is different from the true speed V of the moving body 20 in the translation direction.
  • the second receiving antenna 13 receives the reflected wave 22 from the moving body 20.
  • the signal received by the second receiving antenna 13 is used to acquire information (rotation information) about the rotation of the moving body 20.
  • the front end circuit 14 generates a transmission signal to be supplied to the transmission antenna 11 and detects a signal received from the array antenna 12 and the second reception antenna 13.
  • the signal processing unit 15 performs signal processing relating to estimation of motion information (direction information, speed information, rotation information, and the like) of the moving body 20 based on the detection signal generated by the front end circuit 14.
  • the signal processing unit 15 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like.
  • the control unit 16 controls operations of the front-end circuit 14 and the signal processing unit 15 based on an operation signal from the operation unit 17 and the like.
  • the communication unit 18 is connected to a display device (not shown) by wire or wirelessly, and transmits information on the moving body 20 obtained by the signal processing unit 15 under the control of the control unit 16.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the configuration of the front end circuit 14.
  • the front-end circuit 14 includes a transmission unit 30, a first reception unit 40, and a second reception unit 41.
  • the first receiver 40 includes a multiplexer 42 and a first synchronous detector 50.
  • the second receiving section 41 includes a second synchronous detection section 60.
  • the transmission unit 30 includes a transmitter 31, a frequency multiplier 32, an amplifier 33, a variable gain amplifier 34, and a power amplifier 35. Further, the transmission unit 30 is configured to distribute a part of the transmission signal to the first synchronous detection unit 50 and the second synchronous detection unit 60, and includes a first distributor 36, a second distributor 37, an amplifier 38, 39.
  • the transmitter 31 generates and outputs a transmission signal composed of a sinusoidal continuous wave having a constant frequency.
  • the frequency multiplier 32 converts the frequency of the transmission signal output from the transmitter 31 into, for example, twice as high and outputs it.
  • the transmission signal output from the frequency multiplier 32 is input to the first distributor 36 via the amplifier 33.
  • the first distributor 36 distributes the input transmission signal to the variable gain amplifier 34 and the second distributor 37.
  • the second distributor 37 distributes the transmission signal supplied from the first distributor 36 to the first synchronous detector 50 and the second synchronous detector 60.
  • the transmission signal distributed by the second distributor 37 is supplied to the first synchronous detector 50 and the second synchronous detector 60 via the amplifiers 38 and 39, respectively.
  • the variable gain amplifier 34 amplifies the transmission signal supplied from the first distributor 36 according to the amplification factor set by the control unit 16 and inputs the amplified signal to the power amplifier 35.
  • the power amplifier 35 amplifies the transmission signal input from the variable gain amplifier 34 and supplies the transmission signal to the transmission antenna 11.
  • the transmission antenna 11 radiates a transmission wave 21 according to the supplied transmission signal.
  • the multiplexer 42 included in the first receiver 40 is connected between the array antenna 12 and the first synchronous detector 50 so that the input side is the array antenna 12 and the output side is the first synchronous detector 50.
  • the multiplexer 42 has a plurality of switches 43, and one of the plurality of switches 43 is turned on based on the control of the control unit 16. That is, the multiplexer 42 selectively connects any one of the plurality of first receiving antennas 12a included in the array antenna 12 to the first synchronous detection unit 50.
  • the plurality of first receiving antennas 12a are sequentially selected by the control unit 16 in a time-division manner. For example, the selection of the first receiving antenna 12a is controlled in synchronization with the frequency of the transmission wave 21.
  • only one reception channel is provided for the plurality of first reception antennas 12a.
  • the first synchronous detection unit 50 includes a low noise amplifier (LNA) 51, a phase shifter 52, mixers 53a and 53b, IF (Intermediate Frequency) amplifiers 54a and 54b, low-pass filters (LPF) 55a and 55b, and A / D converters (ADCs) 56a and 56b.
  • LNA low noise amplifier
  • LPF Low-pass filters
  • ADCs A / D converters
  • the low-noise amplifier 51 amplifies the received signal of the reflected wave 22 received by the first receiving antenna 12a selected by the multiplexer 42, and inputs the amplified signal to the mixers 53a and 53b.
  • the phase shifter 52 outputs a transmission signal (sine wave) supplied from the transmission unit 30 and a signal (cosine wave) obtained by shifting the phase of the transmission signal by 90 degrees, and outputs the signals to the mixers 53a and 53b as reference signals. input. For example, a first reference signal (sine wave) is input to the mixer 53a, and a second reference signal (cosine wave) is input to the mixer 53b.
  • the mixer 53a multiplies the received signal input from the low noise amplifier 51 by the first reference signal and outputs the result to the IF amplifier 54a.
  • the mixer 53b multiplies the received signal input from the low noise amplifier 51 by the second reference signal and outputs the result to the IF amplifier 54b.
  • the IF amplifiers 54a and 54b amplify the signals received from the mixers 53a and 53b, respectively, and input the amplified signals to the low-pass filters 55a and 55b.
  • the low-pass filters 55a and 55b attenuate components having a frequency equal to or higher than a predetermined frequency among the frequency components of the signals amplified by the IF amplifiers 54a and 54b, respectively.
  • the A / D converters 56a and 56b digitize the signals that have passed through the low-pass filters 55a and 55b at a predetermined sampling frequency, and output the signals.
  • the output signal RDI output from the A / D converter 56a is an in-phase component in the quadrature demodulation (quadrature detection) method.
  • the output signal RDQ output from the A / D converter 56b is a quadrature component.
  • the second synchronous detector 60 included in the second receiver 41 includes a low noise amplifier 61, a phase shifter 62, mixers 63a and 63b, IF amplifiers 64a and 64b, low-pass filters 65a and 65b, and an A / D. It has converters 66a and 66b.
  • the configuration of the second synchronous detection unit 60 is the same as that of the first synchronous detection unit 50 except that the low noise amplifier 61 is connected to the second receiving antenna 13, and thus detailed description is omitted.
  • the low noise amplifier 61 amplifies the reception signal of the reflected wave 22 received by the second reception antenna 13.
  • the output signal RSI output from the A / D converter 66a is an in-phase component.
  • the output signal RSQ output from the A / D converter 66b is a quadrature component.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the signal processing unit 15. As shown in FIG. 4, a first demodulation processing unit 70, a second demodulation processing unit 71, a speed information estimation unit 72, a direction information estimation unit 73, a rotation information estimation unit 74, and a trajectory estimation unit 75 Have. Each unit is realized, for example, by the CPU performing a process based on a predetermined program read from the memory.
  • the first signals (output signals RDI and RDQ) are input to the first demodulation processing unit 70 from the first synchronous detection unit 50.
  • the first demodulation processing unit 70 generates a demodulated signal DM1 by calculating a phase and an amplitude based on the output signals RDI and RDQ.
  • the demodulated signal DM1 is a modulation signal (Doppler signal) generated by the transmission wave 21 being reflected by the moving body 20.
  • the second signal (output signals RSI, RSQ) is input from the second synchronous detection unit 60 to the second demodulation processing unit 71.
  • the second demodulation processing unit 71 has the same configuration as the first demodulation processing unit 70, and generates a demodulated signal DM2 by calculating the phase and the amplitude based on the output signals RSI and RSQ.
  • This demodulated signal DM2 is a Doppler signal like the demodulated signal DM1.
  • the demodulated signal DM1 generated by the first demodulation processing unit 70 is input to the speed information estimation unit 72 and the direction information estimation unit 73.
  • the demodulated signal DM2 generated by the second demodulation processing unit 71 is input to the rotation information estimation unit 74.
  • the speed information estimating unit 72 estimates the speed V rad as speed information of the mobile unit 20 based on information on frequency modulation (Doppler shift) obtained from the demodulated signal DM1.
  • the speed information estimating unit 72 inputs the value of the estimated speed V rad to the trajectory estimating unit 75.
  • the direction information estimating unit 73 estimates the direction of the moving body 20 based on the plurality of demodulated signals DM1 input from the first demodulation processing unit 70 using a known beamformer method. Specifically, the direction information estimating unit 73 obtains phase information from the plurality of demodulated signals DM1, and estimates an azimuth angle ⁇ and an elevation angle ⁇ as direction information by obtaining an equiphase plane from a phase difference between the signals. The direction information estimation unit 73 inputs the values of the estimated azimuth angle ⁇ and the estimated elevation angle ⁇ to the trajectory estimation unit 75.
  • the acquisition times of the demodulated signals DM1 used by the direction information estimating unit 73 are different.
  • the moving amount of the moving body 20 is sufficiently small with respect to the selection time interval, the influence on the calculation of the equal phase plane can be ignored.
  • the rotation information estimating unit 74 obtains a time change of the amplitude (intensity) of the modulation signal based on the demodulated signal DM2 sequentially input from the second demodulation processing unit 71, and obtains the rotation speed as rotation information of the mobile unit 20 from the time change. (Spin rate) is estimated.
  • the trajectory estimating unit 75 uses the speed information (speed V rad ) estimated by the speed information estimating unit 72 and the direction information (azimuth angle ⁇ and elevation angle ⁇ ) estimated by the direction information estimating unit 73, and Estimate 20 trajectories.
  • FIG. 5 is a diagram showing the coordinates of the rotating moving body 20 with respect to the moving body detection device 10.
  • the origin is the center of the moving body 20, and the axis connecting the moving body detection device 10 and the origin is the ⁇ axis.
  • one axis orthogonal to the ⁇ axis is defined as the ⁇ axis.
  • the moving body 20 is a sphere having a radius of r, and is rotating at an angular velocity ⁇ around the ⁇ axis.
  • the wavelength of the transmission wave 21 is ⁇ .
  • the relationship between the received signal ⁇ A (t) received by the mobile object detection device 10 by reflection at the proximity point A on the mobile object 20 and the received signal ⁇ B (t) received by reflection at the point B is , Represented by the following equation (1).
  • ⁇ modB (t) is a modulation component due to the transmission wave 21 being reflected at the point B.
  • the modulation signal ⁇ modB (t) is caused by the rotational movement of the moving body 20 and is represented by the following equation (2).
  • d (t) is a relative amplitude of the reception signal from the point B with respect to the reception signal from the proximity point A on the moving body 20.
  • the rotational movement of the moving body 20 modulates the received signal ⁇ A (t) from the proximity point A.
  • the amplitude d (t) also has a component that changes with time in the rotation cycle T.
  • the amplitude d (t) has a correlation with the non-uniformity of the shape of the moving body 20. This is because there is a strong correlation between a change in the reception intensity of the reflected wave 22 due to the rotation of the moving body 20 and a change in the radar reflection cross-sectional area.
  • the radar reflection cross section depends on the shape of the moving body 20. As the shape of the moving body 20 is more spherical and the change in the surface is smaller, the change in the radar reflection cross section is smaller and the change in the amplitude d (t) is smaller.
  • the rotation information estimating unit 74 can estimate the number of rotations (spin rate) by analyzing the frequency of the change in the demodulated signal DM2 and obtaining the reciprocal of the rotation period T.
  • the modulation component included in the modulation signal (Doppler signal) generated by the transmission wave 21 being reflected by the moving body 20 has a smaller component due to the rotational movement than the component due to the translational movement of the moving body 20. Therefore, in order to accurately estimate the rotation information of the moving body 20, it is necessary that unevenness and the like exist on the surface of the moving body 20 and that the amount of change in the radar reflection cross-sectional area due to the rotating motion is large. Is preferred.
  • a golf ball has many dimples on the surface.
  • the dimples of the golf ball are small and evenly arranged, the amount of modulation given to the Doppler signal by the rotational motion is small.
  • a component due to translational motion is ⁇ 23 dBsm, whereas a component due to rotational motion is low at ⁇ 55 dBsm.
  • the second receiving unit 41 for the second receiving antenna 13 used for acquiring the rotation information of the moving body 20 has higher sensitivity than the first receiving unit 40 for the array antenna 12 used for acquiring the directional information of the moving body 20.
  • the first receiving unit 40 includes the low noise amplifier 51, but has lower sensitivity than the second receiving unit 41 because a loss is caused by the multiplexer 42. Therefore, in the present embodiment, the second receiver 41 has higher sensitivity than the first receiver 40.
  • a means for increasing the sensitivity such as increasing the antenna gain of the second receiving antenna 13 may be used other than providing a low noise amplifier. Is also possible.
  • the position of the moving body 20 at the initial time t 0 is (x 0 , y 0 , z 0 )
  • the true velocity is (v x0 , v y0 , z z0 )
  • the acceleration is ( a x0 , a y0 , a z0 ).
  • the position (x, y, z) and the true velocity (v x , v y , z z ) of the moving body 20 at a certain time t are represented by the following equations (3) and (4), respectively. It is represented by
  • the velocity V rad , azimuth ⁇ , and elevation ⁇ of the moving body 20 with respect to the moving body detecting device 10 at a certain time t are represented by the following equations (5) to (7), respectively.
  • the trajectory estimating unit 75 is based on the values of the speed V rad , the azimuth angle ⁇ , and the elevation angle ⁇ sequentially input from the speed information estimating unit 72 and the direction information estimating unit 73, and the expressions (3) to (7).
  • the trajectory of the moving body 20 can be estimated.
  • the trajectory estimating unit 75 determines the values of the speed V rad , the azimuth angle ⁇ , and the elevation angle ⁇ sequentially input from the speed information estimating unit 72 and the direction information estimating unit 73 from the initial time t 0. storing up to the time t n.
  • the trajectory estimating section 75 minimizes the difference between the stored values of the velocity V rad , the azimuth angle ⁇ , and the elevation angle ⁇ , and the values calculated by the equations (5) to (6).
  • An initial position (x 0 , y 0 , z 0 ), an initial velocity (v x0 , v y0 , z z0 ), and an initial acceleration (a x0 , a y0 , a z0 ) are selected.
  • the trajectory estimating unit 75 calculates the position (x, y, z) at each time (t 0 to t n ) based on Expression (3) using the selected value, thereby obtaining the trajectory of the moving body 20. Is estimated.
  • the speed information estimating unit 72 estimates the speed information of the mobile unit 20 based on the demodulated signal DM1 from the first demodulation processing unit 70, but the demodulation signal DM2 from the second demodulation processing unit 71 May be estimated on the basis of the speed information. Therefore, in the moving object detection device according to the present invention, the receiving channel for estimating the rotation information of the moving object with high accuracy only needs to be configured separately from at least the receiving channel for acquiring the directional information of the moving object.
  • one first receiving unit 40 is provided for the array antenna 12, but a plurality of first receiving units 40 may be provided.
  • the transmission wave 21 is a sine wave, but the waveform is not limited to this, and may be a triangular wave or the like.
  • the first demodulation processing unit 70 and the second demodulation processing unit 71 are provided in the signal processing unit 15, but may be provided in the front-end circuit 14.
  • the trajectory estimating unit 75 is not limited to the inside of the signal processing unit 15, and may be provided in an external device or the like connected via the communication unit 18.
  • the information of the mobile unit 20 may be displayed on an electronic device such as a smartphone, a tablet, and a personal computer connected to the communication unit 18. Further, the mobile device detection device 10 may be operated from the electronic device.
  • Moving body detection apparatus 11 Transmitting antenna 12 Array antenna 12a 1st receiving antenna 13 2nd receiving antenna 14 Front end circuit 15 Signal processing part 20 Moving body 21 Transmitting wave 22 Reflection wave 30 Transmitting part 40 First receiving part 41 Second receiving Unit 42 multiplexer 43 switch 50 first synchronous detection unit 51 low noise amplifier 60 second synchronous detection unit 61 low noise amplifier 72 speed information estimation unit 73 direction information estimation unit 74 rotation information estimation unit 75 trajectory estimation unit 80 low noise amplifier

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Abstract

本発明の移動体検出装置は、移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナと、前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナと、前記反射波を受信する第２受信アンテナと、送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部と、前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部と、前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部と、を有する。

Description

移動体検出装置
　本発明は、移動体検出装置に関する。
　従来、検出対象の移動体に向けてマイクロ波等の電波を放射し、移動体から受信する反射波の周波数変化等に基づいて移動体の速度に関する情報（以下、速度情報という）を取得する装置が知られている。当該装置は、ドップラーセンサと呼ばれている。
　また、複数の受信アンテナを配列したアレーアンテナで移動体からの反射波を受信し、受信信号にビームフォーマ法などに基づく処理を適用することにより、移動体の方向に関する情報（以下、方向情報という）を取得することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　さらに、受信信号に含まれる変調成分に基づいて、ゴルフボール等の移動体の回転に関する情報（以下、回転情報という）を取得することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
　しかし、移動体がボールのように球体である場合には、形状の不均一性が小さいことから、回転に起因する変調成分が小さいので、回転情報の取得は容易でない。このため、例えば、金属テープ等でボールにマーキングをすることにより、変調成分の拡大が行われている。
特開２０１５－１１４１４３号公報 特表２０１６－５０８７６４号公報
　移動体の回転情報の取得には、１つの受信アンテナを用いればよいが、方向情報と回転情報とを共に取得可能とする移動体検出装置では、アレーアンテナによる受信信号を用いて両者を取得することが考えられる。
　このようにアレーアンテナを用いて方向情報と回転情報とを取得する場合には、上述のように移動体の回転に起因する変調成分が小さいので、アレーアンテナの各受信アンテナに対する受信チャネルを高感度化する必要がある。
　しかし、回転情報の取得のために全ての受信チャネルを高感度化すると、製造コストや消費電力の増大を招いてしまう。
　本発明は、少なくとも移動体の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置を提供することを目的とする。
　開示の技術は、移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナと、前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナと、前記反射波を受信する第２受信アンテナと、送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部と、前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部と、前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部と、を有する移動体検出装置である。
　本発明によれば、少なくとも移動体の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置を提供することができる。
移動体検出装置の概略構成を示すブロック図である。 移動体検出装置を基準とした移動体の位置を定義する図である。 フロントエンド回路の構成を例示する回路図である。 信号処理部の構成を例示するブロック図である。 回転している移動体の移動体検出装置に対する座標を示す図である。 第１受信部を高感度化する構成を例示する図である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　［概略構成］
　本発明の一実施形態に係る移動体検出装置の構成について説明する。本実施形態の移動体検出装置は、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式で対象物としての移動体の運動に関する情報を検出するレーダ装置である。
　図１は、移動体検出装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、移動体検出装置１０を基準とした移動体２０の位置を定義する図である。
　図１に示すように、移動体検出装置１０は、送信アンテナ１１と、複数の第１受信アンテナ１２ａを有するアレーアンテナ１２と、第２受信アンテナ１３と、フロントエンド回路１４と、信号処理部１５と、制御部１６と、操作部１７と、通信部１８とを含む。
　移動体２０は、例えば、野球、ゴルフ、テニス等に用いられるほぼ球状のボールである。移動体２０は、ある初期位置から打ち出された物体であり、並進運動と回転運動とを行いながら空気中を移動する。ここで、並進運動とは、移動体２０の重心が移動する方向への運動である。回転運動とは、移動体２０の重心回りの運動、いわゆるスピン運動である。
　送信アンテナ１１は、送信波２１を発生し、空間中を移動する移動体２０に向けて放射する。送信波２１は、例えば、一定の周波数を有する正弦連続波であり、例えばマイクロ波である。
　移動体２０は、送信波２１を受けて反射する。この反射波２２には、ドップラー効果によって、移動体２０の運動（並進運動及び回転運動）に応じた周波数変調（ドップラーシフト）が生じる。また、反射波２２には、移動体２０の形状及び運動に起因してレーダ反射断面積が変化することによる振幅変調が生じる。
　アレーアンテナ１２は、複数の第１受信アンテナ１２ａが配列されたものである。アレーアンテナ１２は、送信アンテナ１１の近傍に配置されていることが好ましい。アレーアンテナ１２は、移動体２０からの反射波２２を受信する。アレーアンテナ１２による受信信号は、移動体２０の方向に関する情報（方向情報）を取得するために用いられる。ここで、移動体２０の方向とは、移動体検出装置１０への反射波２２の到来方向であり、具体的には、図２に示すように、移動体検出装置１０の位置を基準とした移動体２０の方位角θ及び仰角δで表される。
　アレーアンテナ１２は、方位角θ及び仰角δを推定するために、複数の第１受信アンテナ１２ａが少なくとも２方向に配列されたものである。複数の第１受信アンテナ１２ａは、例えば十字状やＬ字状に配列されている。なお、複数の第１受信アンテナ１２ａの配列パターンは、二次元正方格子状等であってもよい。
　また、アレーアンテナ１２による受信信号は、移動体２０の速度に関する情報（速度情報）の取得に用いられる。ここで、推定される移動体２０の速度は、反射波２２の受信方向に沿った速度であり、具体的には、図２に示すように、移動体検出装置１０と移動体２０とを結ぶ直線方向への速度Ｖｒａｄである。速度Ｖｒａｄは、移動体２０の並進運動方向への真の速度Ｖとは異なる。
　第２受信アンテナ１３は、移動体２０からの反射波２２を受信する。第２受信アンテナ１３による受信信号は、移動体２０の回転に関する情報（回転情報）を取得するために用いられる。
　フロントエンド回路１４は、送信アンテナ１１に供給する送信信号の生成や、アレーアンテナ１２及び第２受信アンテナ１３により受信される受信信号からの検波を行う。
　信号処理部１５は、フロントエンド回路１４により生成された検波信号に基づき、移動体２０の運動情報（方向情報、速度情報、回転情報等）の推定に関する信号処理を行う。信号処理部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等により構成されている。
　制御部１６は、操作部１７からの操作信号等に基づき、フロントエンド回路１４及び信号処理部１５の動作を制御する。通信部１８は、有線又は無線で図示しない表示装置等に接続され、制御部１６の制御に基づいて、信号処理部１５により得られた移動体２０の情報を送信する。
　［フロントエンド回路の構成］
　次に、フロントエンド回路１４の構成について説明する。
　図３は、フロントエンド回路１４の構成を例示する回路図である。図３に示すように、フロントエンド回路１４は、送信部３０と、第１受信部４０と、第２受信部４１とを有する。第１受信部４０は、マルチプレクサ４２と、第１同期検波部５０とを含む。第２受信部４１は、第２同期検波部６０を含む。
　送信部３０は、発信器３１と、周波数逓倍器３２と、アンプ３３と、可変ゲインアンプ３４と、パワーアンプ３５とを有する。また、送信部３０は、送信信号の一部を第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに分配する構成として、第１分配器３６と、第２分配器３７と、アンプ３８，３９とを有する。
　発信器３１は、一定の周波数を有する正弦連続波からなる送信信号を発生して出力する。周波数逓倍器３２は、発信器３１から出力された送信信号の周波数を、例えば２倍の高周波に変換して出力する。周波数逓倍器３２から出力された送信信号は、アンプ３３を介して第１分配器３６に入力される。
　第１分配器３６は、入力された送信信号を、可変ゲインアンプ３４と第２分配器３７とに分配する。第２分配器３７は、第１分配器３６から供給された送信信号を、第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに分配する。第２分配器３７により分配された送信信号は、それぞれアンプ３８，３９を介して第１同期検波部５０と第２同期検波部６０とに供給される。
　可変ゲインアンプ３４は、第１分配器３６から供給された送信信号を、前述の制御部１６により設定される増幅率に応じて増幅し、パワーアンプ３５に入力する。パワーアンプ３５は、可変ゲインアンプ３４から入力された送信信号を増幅して、送信アンテナ１１に供給する。送信アンテナ１１は、供給された送信信号に応じて送信波２１を放射する。
　第１受信部４０に含まれるマルチプレクサ４２は、入力側がアレーアンテナ１２、出力側が第１同期検波部５０となるように、アレーアンテナ１２と第１同期検波部５０との間に接続されている。
　マルチプレクサ４２は、複数のスイッチ４３を有しており、制御部１６の制御に基づき、複数のスイッチ４３のうちのいずれか１つがオンとされる。すなわち、マルチプレクサ４２は、アレーアンテナ１２に含まれる複数の第１受信アンテナ１２ａのうちいずれか１つを選択的に第１同期検波部５０に接続する。複数の第１受信アンテナ１２ａは、制御部１６により、順次時分割的に選択される。例えば、第１受信アンテナ１２ａの選択は、送信波２１の周波数に同期して制御される。
　このように、本実施形態では、複数の第１受信アンテナ１２ａに対して設けられた受信チャネルは１つのみである。
　第１同期検波部５０は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）５１と、移相器５２と、ミキサ５３ａ，５３ｂと、ＩＦ（Intermediate Frequency）アンプ５４ａ，５４ｂと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５５ａ，５５ｂと、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）５６ａ，５６ｂとを有する。
　ローノイズアンプ５１は、マルチプレクサ４２により選択された第１受信アンテナ１２ａが受信した反射波２２の受信信号を増幅し、ミキサ５３ａ，５３ｂに入力する。移相器５２は、送信部３０から供給される送信信号（正弦波）と、送信信号の位相を９０度シフトさせた信号（余弦波）とを出力し、それぞれ参照信号としてミキサ５３ａ，５３ｂに入力する。例えば、ミキサ５３ａには第１参照信号（正弦波）が入力され、ミキサ５３ｂには第２参照信号（余弦波）が入力される。
　ミキサ５３ａは、ローノイズアンプ５１から入力される受信信号に第１参照信号を乗じてＩＦアンプ５４ａへ出力する。ミキサ５３ｂは、ローノイズアンプ５１から入力される受信信号に第２参照信号を乗じてＩＦアンプ５４ｂへ出力する。
　ＩＦアンプ５４ａ，５４ｂは、それぞれミキサ５３ａ，５３ｂから受信した信号を増幅してローパスフィルタ５５ａ，５５ｂに入力する。
　ローパスフィルタ５５ａ，５５ｂは、それぞれＩＦアンプ５４ａ，５４ｂにより増幅された信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
　Ａ／Ｄコンバータ５６ａ，５６ｂは、それぞれローパスフィルタ５５ａ，５５ｂを通過した信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリング処理することにより、信号をデジタル化して出力する。
　Ａ／Ｄコンバータ５６ａから出力される出力信号ＲＤＩは、直交復調（直交検波）法における同相（In-phase）成分である。Ａ／Ｄコンバータ５６ｂから出力される出力信号ＲＤＱは、直交位相（Quadrature）成分である。
　第２受信部４１に含まれる第２同期検波部６０は、ローノイズアンプ６１と、移相器６２と、ミキサ６３ａ，６３ｂと、ＩＦアンプ６４ａ，６４ｂと、ローパスフィルタ６５ａ，６５ｂと、Ａ／Ｄコンバータ６６ａ，６６ｂとを有する。
　第２同期検波部６０の構成は、ローノイズアンプ６１が第２受信アンテナ１３に接続されていること以外は、第１同期検波部５０と同様の構成であるので、詳しい説明は省略する。
　ローノイズアンプ６１は、第２受信アンテナ１３が受信した反射波２２の受信信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ６６ａから出力される出力信号ＲＳＩは、同相成分である。Ａ／Ｄコンバータ６６ｂから出力される出力信号ＲＳＱは、直交位相成分である。
　［信号処理部の構成］
　次に、信号処理部１５の構成について説明する。
　図４は、信号処理部１５の構成を例示するブロック図である。図４に示すように、第１復調処理部７０と、第２復調処理部７１と、速度情報推定部７２と、方向情報推定部７３と、回転情報推定部７４と、軌道推定部７５とを有する。各部は、例えば、ＣＰＵが、メモリから読み出した所定のプログラムに基づいて処理を行うことにより実現される。
　第１復調処理部７０には、第１同期検波部５０から第１信号（出力信号ＲＤＩ，ＲＤＱ）が入力される。第１復調処理部７０は、出力信号ＲＤＩ，ＲＤＱに基づき位相及び振幅を算出することにより復調信号ＤＭ１を生成する。この復調信号ＤＭ１は、送信波２１が移動体２０により反射されることにより生じる変調信号（ドップラー信号）である。
　第２復調処理部７１には、第２同期検波部６０から第２信号（出力信号ＲＳＩ，ＲＳＱ）が入力される。第２復調処理部７１は、第１復調処理部７０と同様の構成であり、出力信号ＲＳＩ，ＲＳＱに基づき位相及び振幅を算出することにより復調信号ＤＭ２を生成する。この復調信号ＤＭ２は、復調信号ＤＭ１と同様に、ドップラー信号である。
　第１復調処理部７０により生成された復調信号ＤＭ１は、速度情報推定部７２と方向情報推定部７３とに入力される。第２復調処理部７１により生成された復調信号ＤＭ２は、回転情報推定部７４に入力される。
　速度情報推定部７２は、復調信号ＤＭ１から得られる周波数変調（ドップラーシフト）の情報に基づいて、移動体２０の速度情報として速度Ｖｒａｄを推定する。速度情報推定部７２は、推定した速度Ｖｒａｄの値を軌道推定部７５に入力する。
　方向情報推定部７３は、周知のビームフォーマ法を用い、第１復調処理部７０から入力される複数の復調信号ＤＭ１に基づいて移動体２０の方向を推定する。具体的には、方向情報推定部７３は、複数の復調信号ＤＭ１から位相情報を取得し、信号間の位相差から等位相面を求めることにより方向情報として方位角θ及び仰角δを推定する。方向情報推定部７３は、推定した方位角θ及び仰角δの値を軌道推定部７５に入力する。
　なお、本実施形態では、複数の第１受信アンテナ１２ａを時分割的に選択しているので、方向情報推定部７３が用いる複数の復調信号ＤＭ１には、取得時間にずれがある。しかし、この選択時間間隔に対して移動体２０の移動量は十分に小さいので、等位相面の算出への影響は無視できる。
　回転情報推定部７４は、第２復調処理部７１から順次入力される復調信号ＤＭ２に基づき、変調信号の振幅（強度）の時間変化を求め、この時間変化から移動体２０の回転情報として回転数（スピンレート）を推定する。
　軌道推定部７５は、速度情報推定部７２により推定された速度情報（速度Ｖｒａｄ）と、方向情報推定部７３により推定された方向情報（方位角θ及び仰角δ）とを用いて、移動体２０の軌道を推定する。
　［回転情報の推定方法］
　次に、移動体２０の回転情報の推定方法について説明する。
　図５は、回転している移動体２０の移動体検出装置１０に対する座標を示す図である。図５に示す座標系では、原点を移動体２０の中心とし、移動体検出装置１０と原点とを結ぶ軸をα軸としている。また、α軸に直交する１つの軸をβ軸としている。
　移動体２０は、半径がｒの球体であり、β軸の周りに角速度ωで回転しているとする。また、送信波２１の波長をλとする。この場合、移動体検出装置１０が、移動体２０上の近接点Ａにおける反射により受信する受信信号αＡ（ｔ）と、点Ｂにおける反射により受信する受信信号αＢ（ｔ）との関係は、下式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　ここで、ｔは時間を表す。αｍｏｄＢ（ｔ）は、送信波２１が点Ｂで反射されることによる変調成分である。この変調信号αｍｏｄＢ（ｔ）は、移動体２０の回転運動に起因するものであり、下式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　ここで、ｄ（ｔ）は、移動体２０上の近接点Ａからの受信信号に対する点Ｂからの受信信号の相対的な振幅である。
　このように、移動体２０の回転運動は、近接点Ａからの受信信号αＡ（ｔ）に変調を与える。この変調信号αｍｏｄＢ（ｔ）は、回転周期Ｔ＝２π／ωで変化する。
　振幅ｄ（ｔ）も、回転周期Ｔで時間に変化する成分を有する。振幅ｄ（ｔ）は、移動体２０の形状の不均一性に相関を有する。これは、移動体２０の回転に伴う反射波２２の受信強度の変化と、レーダ反射断面積の変化とが強い相関関係を有するためである。レーダ反射断面積は、移動体２０の形状に依存する。移動体２０の形状が球状に近く表面の変化が小さいほど、レーダ反射断面積の変化が小さく、振幅ｄ（ｔ）の変化が小さくなる。
　したがって、回転情報推定部７４は、復調信号ＤＭ２の変化を周波数解析し、回転周期Ｔの逆数を求めることにより、回転数（スピンレート）を推定することができる。
　なお、送信波２１が移動体２０により反射されることにより生じる変調信号（ドップラー信号）に含まれる変調成分は、移動体２０の並進運動による成分に比べて、回転運動による成分が小さい。このため、移動体２０の回転情報を精度よく推定するためには、移動体２０の表面上に凹凸形状等の不均一性が存在し、回転運動に伴うレーダ反射断面積の変化量が大きいことが好ましい。
　例えば、ゴルフボールは、表面に多数のディンプルを有する。しかし、ゴルフボールのディンプルは、小さく、かつ均等に配置されているので、回転運動によりドップラー信号に与える変調量は小さい。例えば、ゴルフボールのレーダ反射断面積は、並進運動に起因する成分が－２３ｄＢｓｍであるのに対して、回転運動に起因する成分が－５５ｄＢｓｍと低い。
　このため、移動体２０の回転情報の取得に用いる第２受信アンテナ１３に対する第２受信部４１を、移動体２０の方向情報の取得に用いるアレーアンテナ１２に対する第１受信部４０よりも高感度とすることが好ましい。第１受信部４０は、ローノイズアンプ５１を含んでいるが、マルチプレクサ４２により損失が生じるので、第２受信部４１よりも低感度である。したがって、本実施形態では、第２受信部４１は、第１受信部４０よりも高感度である。
　仮に、第１受信部４０を高感度化するためには、図６に示すように、アレーアンテナ１２とマルチプレクサ４２との間に複数のローノイズアンプ８０を設ける必要があり、製造コストや消費電力の増大を招いてしまう。
　なお、第２受信部４１を第１受信部４０よりも高感度化する手段としては、ローノイズアンプを設けること以外に、第２受信アンテナ１３のアンテナゲインを上げる等の高感度化手段を用いることも可能である。
　［軌道の推定方法］
　次に、移動体２０の軌道の推定方法について説明する。
　図２に示すＸＹＺ座標系を用い、初期時間ｔ０における移動体２０の位置を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、真の速度を（ｖｘ０，ｖｙ０，ｚｚ０）、加速度を（ａｘ０，ａｙ０，ａｚ０）と仮定する。この場合、ある時間ｔにおける移動体２０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び真の速度（ｖｘ，ｖｙ，ｚｚ）は、それぞれ下式（３）及び下式（４）の運動方程式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　そして、ある時間ｔにおける移動体検出装置１０を基準とした移動体２０の速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δは、それぞれ下式（５）～（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  
　したがって、軌道推定部７５は、速度情報推定部７２及び方向情報推定部７３から順次入力される速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値と、式（３）～（７）とに基づいて移動体２０の軌道を推定することができる。
　具体的には、まず、軌道推定部７５は、速度情報推定部７２及び方向情報推定部７３から順次入力される速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値を、初期時間ｔ０から所定時間ｔｎまで記憶する。
　次に、軌道推定部７５は、記憶した複数セットの速度Ｖｒａｄ、方位角θ、及び仰角δの値と、式（５）～（６）により算出される値との差が最小となるように初期位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、初期速度（ｖｘ０，ｖｙ０，ｚｚ０）、及び初期加速度（ａｘ０，ａｙ０，ａｚ０）を選択する。
　そして、軌道推定部７５は、選択した値を用い、式（３）に基づいて各時間（ｔ０～ｔｎ）における位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することで、移動体２０の軌道を推定する。
　なお、式（４）に基づいて各時間における真の速度（ｖｘ，ｖｙ，ｚｚ）を推定することも可能である。
　［効果］
　上記実施形態では、移動体２０の方向情報を取得するためのアレーアンテナ１２及び第１受信部４０とは別に、移動体２０の回転情報を取得するための第２受信アンテナ１３及び第２受信部４１が設けられているので、回転情報を精度よく推定するために受信チャネルのみを高感度化することができる。これにより、少なくとも移動体２０の方向情報及び回転情報が取得可能であって、低コストでかつ低消費電力の移動体検出装置１０を提供することができる。
　［変形例］
　次に、上記実施形態の種々の変形例について説明する。
　上記実施形態では、速度情報推定部７２は、第１復調処理部７０からの復調信号ＤＭ１に基づいて移動体２０の速度情報を推定しているが、第２復調処理部７１からの復調信号ＤＭ２に基づいて移動体２０の速度情報を推定してもよい。したがって、本発明に係る移動体検出装置は、移動体の回転情報を精度よく推定するために受信チャネルが、少なくとも移動体の方向情報を取得するための受信チャネルと別に構成されていればよい。
　上記実施形態では、アレーアンテナ１２に対して１つの第１受信部４０が設けられているが、複数の第１受信部４０が設けられていてもよい。
　上記実施形態では、送信波２１を正弦波としているが、波形はこれに限られず、三角波等としてもよい。
　上記実施形態では、第１復調処理部７０及び第２復調処理部７１を、信号処理部１５内に設けているが、フロントエンド回路１４内に設けてもよい。また、軌道推定部７５についても信号処理部１５内に限られず、通信部１８を介して接続される外部装置等に設けてもよい。また、通信部１８に接続されるスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の電子機器に、移動体２０の情報を表示するように構成してもよい。さらに、当該電子機器から移動体検出装置１０を操作することを可能としてもよい。
　以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本願は、日本特許庁に２０１８年９月１０日に出願された基礎出願２０１８－１６８６８０号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
　１０　移動体検出装置
　１１　送信アンテナ
　１２　アレーアンテナ
　１２ａ　第１受信アンテナ
　１３　第２受信アンテナ
　１４　フロントエンド回路
　１５　信号処理部
　２０　移動体
　２１　送信波
　２２　反射波
　３０　送信部
　４０　第１受信部
　４１　第２受信部
　４２　マルチプレクサ
　４３　スイッチ
　５０　第１同期検波部
　５１　ローノイズアンプ
　６０　第２同期検波部
　６１　ローノイズアンプ
　７２　速度情報推定部
　７３　方向情報推定部
　７４　回転情報推定部
　７５　軌道推定部
　８０　ローノイズアンプ

Claims (7)

  1. 　移動体に向けて送信波を放射する送信アンテナと、
    　前記移動体から反射波を受信する複数の第１受信アンテナを有するアレーアンテナと、
    　前記反射波を受信する第２受信アンテナと、
    　送信信号を生成して前記送信アンテナに供給する送信部と、
    　前記アレーアンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の方向情報の取得に用いる第１信号を生成する第１受信部と、
    　前記第２受信アンテナにより受信される前記反射波の受信信号から前記移動体の回転情報の取得に用いる第２信号を生成する第２受信部と、
    　を有する移動体検出装置。
  2. 　前記第１受信部は、マルチプレクサと、第１同期検波部とを含み、
    　前記第２受信部は、第２同期検波部を含み、
    　前記マルチプレクサは、前記アレーアンテナと前記第１同期検波部との間に接続されており、前記複数の第１受信アンテナのうちの１つを選択的に前記第１同期検波部に接続する請求項１に記載の移動体検出装置。
  3. 　前記第１同期検波部は、前記送信部から入力される参照信号を用いて前記反射波の受信信号を直交復調することにより、同相成分と直交位相成分とからなる前記第１信号を生成し、
    　前記第２同期検波部は、前記送信部から入力される参照信号を用いて前記反射波の受信信号を直交復調することにより、同相成分と直交位相成分とからなる前記第２信号を生成する請求項２に記載の移動体検出装置。
  4. 　前記第１信号に基づいて前記移動体の方向情報を推定する方向情報推定部と、
    　前記第２信号に基づいて前記移動体の回転情報を推定する回転情報推定部と、
    　をさらに有する請求項１に記載の移動体検出装置。
  5. 　前記第１信号又は前記第２信号に基づいて前記移動体の速度情報を推定する速度情報推定部をさらに有する請求項４に記載の移動体検出装置。
  6. 　前記方向情報推定部により推定された前記方向情報と、前記速度情報推定部により推定された前記速度情報とに基づいて、前記移動体の軌道を推定する軌道推定部をさらに有する請求項５に記載の移動体検出装置。
  7. 　前記第２受信部は、前記第１受信部より高感度である請求項１に記載の移動体検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001007640A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Mitsubishi Electric Corp 多機能アンテナ装置
JP2005525547A (ja) * 2002-02-27 2005-08-25 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング 少なくとも１つの対象の検出、検知及び／又は評価のためのパルスレーダ装置及び方法
JP2008538085A (ja) * 2005-03-03 2008-10-09 インタラクティブ・スポーツ・ゲームズ・アクティーゼルスカブ スポーツボールの回転パラメータの決定

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