WO2024047998A1 - 電波センサ及び物体検知方法 - Google Patents

電波センサ及び物体検知方法 Download PDF

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WO2024047998A1
WO2024047998A1 PCT/JP2023/021318 JP2023021318W WO2024047998A1 WO 2024047998 A1 WO2024047998 A1 WO 2024047998A1 JP 2023021318 W JP2023021318 W JP 2023021318W WO 2024047998 A1 WO2024047998 A1 WO 2024047998A1
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WO
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reflected
radio wave
wave
area
radio
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/021318
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English (en)
French (fr)
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宣男 東田
茂樹 梅原
諒太 森中
弘規 加藤
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver

Definitions

  • the present disclosure relates to a radio wave sensor and an object detection method.
  • This application claims priority based on Japanese Application No. 2022-136196 filed on August 29, 2022, and incorporates all the contents described in the said Japanese application.
  • Radio wave sensors for traffic monitoring detect objects (vehicles, pedestrians, etc.) within a detection area set on the road.
  • the radio wave sensor is installed at a high place, such as near the top of a support column, but the position directly below the radio wave sensor is likely to become a blind spot. Due to restrictions on the installation position of the radio wave sensor, it may be necessary to include the area immediately below the radio wave sensor in the detection area.
  • Patent Document 1 discloses a transmitting unit capable of transmitting radio waves from a first antenna by limiting the irradiation range to a first area that is an area at the start of a crosswalk and does not include the entire crosswalk.
  • a radio wave sensor is disclosed that includes a receiving section that receives radio waves from the first area, and a detecting section that detects an object in the first area based on the radio waves received by the receiving section.
  • the transmitter of the radio wave sensor disclosed in Patent Document 1 further limits the irradiation range to a second area of the crosswalk that includes a part farther from the radio sensor than the first area, and transmits the radio waves from the second antenna. transmission is possible, the receiving section further receives radio waves from the second area, and the detecting section further detects the object in the second area based on the radio waves from the second area received by the receiving section. do.
  • a radio wave sensor includes at least one transmitting antenna that transmits radio waves, a receiving antenna that receives reflected waves that are the radio waves transmitted from the transmitting antenna reflected by an object, and a radio wave that is received by the receiving antenna.
  • the transmitting antenna transmits a first radio wave to a first area; A first radio wave receives a first reflected wave reflected by a first object in the first area, the transmitting antenna further transmits a second radio wave to the reflector, and the reflector The reflector reflects the radio wave to a second area different from the first area, and the reflector reflects a second reflected wave, which is the second radio wave reflected by a second object in the second area, back to the receiving antenna.
  • the receiving antenna receives the second reflected wave reflected by the reflector.
  • An object detection method includes the steps of: transmitting a first radio wave from at least one transmitting antenna to a first area; transmitting a second radio wave to a reflector; and detecting a first object in the first area.
  • a receiving antenna that receives a first reflected wave from which the first radio wave is reflected; and a step of reflecting the second radio wave to a second area different from the first area by the reflecting plate; reflecting a second reflected wave reflected from a second object in the area to the receiving antenna by the reflecting plate; and receiving the second reflected wave reflected by the reflecting plate by the receiving antenna.
  • analyzing the first reflected wave and the second reflected wave received by the receiving antenna to detect the first object and the second object.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of use of a radio wave sensor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the appearance of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining an example of a radio wave irradiation range by a radio wave sensor without a reflecting plate.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining an example of a radio wave irradiation range by the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of the functions of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of azimuth angle detection.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of use of a radio wave sensor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the appearance of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 3A is
  • FIG. 7 is a plan view of a radio wave sensor for explaining an example of the horizontal angle of a radio wave incident on a reflector and the horizontal angle of a radio wave reflected on the reflector.
  • FIG. 8 is a side view of a radio wave sensor for explaining an example of the angle of a radio wave incident on a reflector and the angle of a radio wave reflected on the reflector.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining detection of the elevation angle of a reflected wave received via a reflection plate.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of object detection processing.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of reflected wave determination processing.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a first modified example of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a side view showing a second modification of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a third modification of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • the detection area of the radio wave sensor can be expanded without increasing the number of transmitting antennas.
  • the radio wave sensor includes at least one transmitting antenna that transmits radio waves, a receiving antenna that receives reflected waves that are the radio waves transmitted from the transmitting antenna reflected by an object, and a radio wave that is received by the receiving antenna.
  • the transmitting antenna transmits a first radio wave to a first area; and the receiving antenna:
  • the first radio wave receives a first reflected wave reflected by a first object in the first area
  • the transmitting antenna further transmits a second radio wave to the reflector
  • the reflector 2 radio waves to a second area different from the first area
  • the reflecting plate reflects a second reflected wave, which is the second radio wave reflected by a second object in the second area, to the receiving antenna.
  • the receiving antenna receives the second reflected wave reflected by the reflector.
  • the normal direction of the reflective surface of the reflector and the direction in which the plurality of receiving antennas are arranged are perpendicular to each other, and the detection unit is configured to An angle of the second object existing in the second area with respect to the radio wave sensor may be detected based on a phase difference of the second reflected wave received by a receiving antenna. Thereby, not only the presence of the second object but also its angle can be detected.
  • the reflecting plate includes a first reflecting surface and a second reflecting surface that are not parallel to each other, and the first normal direction of the first reflecting surface and the plurality of receiving antennas are The directions in which the receiving antennas are lined up may be perpendicular to each other, and the second normal direction of the second reflecting surface and the direction in which the plurality of receiving antennas are lined up may be perpendicular to each other.
  • the radio wave sensor transmits signals from the plurality of receiving antennas based on the phase difference of the second reflected waves received by the plurality of receiving antennas.
  • the apparatus may include a determination unit that determines whether the received reflected wave is the first reflected wave or the second reflected wave. This makes it possible to distinguish between a reflected wave received directly from an object and a reflected wave received via a reflector.
  • the radio wave sensor includes a plurality of vertical receiving antennas arranged in a direction perpendicular to a horizontal direction, and the determination unit is arranged in the vertical direction. Based on the phase difference of the second reflected waves received by the plurality of receiving antennas, it is determined whether the reflected wave received by the receiving antenna is the first reflected wave or the second reflected wave. You may. This makes it possible to distinguish between reflected waves received directly from an object and reflected waves received via a reflector using a plurality of receiving antennas.
  • the transmitting antenna includes a first transmitting antenna and a second transmitting antenna arranged in a direction perpendicular to the horizontal direction, and the plurality of receiving antennas transmit data from the first transmitting antenna.
  • the determining unit receives a reflected wave resulting from the radio wave transmitted from the second transmitting antenna being reflected by the object, and a reflected wave resulting from the radio wave transmitted from the second transmitting antenna being reflected by the object, Based on the phase difference between a reflected wave of a radio wave reflected by an object and a reflected wave of a radio wave transmitted from the second transmitting antenna reflected by the object, the reflected waves received by the plurality of receiving antennas are It may be determined whether the reflected wave is the first reflected wave or the second reflected wave. Thereby, using the first transmitting antenna and the second transmitting antenna, it is possible to distinguish between a reflected wave directly received from an object and a reflected wave received via the reflector.
  • the object detection method includes the steps of: transmitting a first radio wave from at least one transmitting antenna to a first area; transmitting a second radio wave to a reflector; a step of receiving a first reflected wave obtained by reflecting the first radio wave by an object using a receiving antenna; and reflecting the second radio wave to a second area different from the first area by the reflecting plate; a step of reflecting a second reflected wave reflected from a second object within the second area to the receiving antenna by the reflecting plate; and a step of receiving the second reflected wave reflected by the reflecting plate by the receiving antenna. and analyzing the first reflected wave and the second reflected wave received by the receiving antenna to detect the first object and the second object, thereby increasing the number of transmitting antennas.
  • the detection area of the radio wave sensor can be expanded.
  • the present disclosure can be realized not only as a radio wave sensor having the above-described characteristic configuration and an object detection method for executing the characteristic steps, but also as a method for causing a computer to execute the characteristic steps described above. It can be realized as a computer program for. Furthermore, the present disclosure can be realized as a system including a radio wave sensor, or a part of the radio wave sensor can be realized as a semiconductor integrated circuit.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of use of a radio wave sensor according to an embodiment.
  • the radio sensor 100 according to the embodiment is a radio radar for traffic monitoring, and detects pedestrians at the crosswalk 20.
  • Radio wave sensor 100 is, for example, a millimeter wave radar.
  • the radio wave sensor 100 is an infrastructure radio sensor attached to a structure 50 provided on a road.
  • the structure 50 has a height of several meters, and the radio wave sensor 100 is installed at a height of several meters above the ground.
  • the radio wave sensor 100 detects objects (for example, pedestrians, bicycles, vehicles) on the crosswalk 20 by emitting radio waves (millimeter waves) to the crosswalk 20 and receiving the reflected waves. More specifically, the radio sensor 100 detects the distance from the radio sensor 100 to the object on the crosswalk 20, the speed of the object, and the horizontal angle (hereinafter referred to as "azimuth") of the position of the object relative to the radio wave irradiation axis. can be detected.
  • objects for example, pedestrians, bicycles, vehicles
  • radio waves millimeter waves
  • the radio wave sensor 100 can detect the vertical angle (hereinafter also referred to as “depression angle”) of the position where the object is present.
  • Passersby include pedestrians and bicycle drivers.
  • the radio wave sensor 100 detects a passerby, and detects the passerby's position (distance and azimuth) and speed.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the appearance of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • Radio wave sensor 100 includes a main body 110 and a reflector 120.
  • the main body portion 110 includes, for example, a rectangular parallelepiped housing 110a, and a transmitting antenna 104a and receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e housed in the housing 110a.
  • One surface of the housing 110a includes a radio wave transmission/reception surface 111.
  • the transmitting antenna 104a radiates (transmits) radio waves through the transmitting/receiving surface 111, and the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e receive radio waves through the transmitting/receiving surface 111.
  • the horizontal direction along the transmitting/receiving surface 111 is referred to as the "X direction”
  • the direction along the transmitting/receiving surface 111 that intersects at right angles with the X direction is referred to as the "Y direction”.
  • a reflecting plate 120 is attached to the upper end of the transmitting/receiving surface 111 of the housing 110a.
  • One surface of the reflecting plate 120 is a mirror surface, and is a reflecting surface 121 that reflects radio waves.
  • the reflective surface 121 of the reflective plate 120 is arranged at a position where it reflects a portion of the radio waves transmitted from the transmitting/receiving surface 111.
  • the reflective surface 121 of the reflective plate 120 reflects radio waves toward the road below. For example, the reflective surface 121 is directed downward.
  • detection areas 30A and 30B which are ranges on the road for detecting objects, are set.
  • the detection areas 30A and 30B are set as part of the radio wave irradiation areas 40A and 40B of the radio wave sensor 100.
  • the radio wave irradiation area 40A is a range where radio waves are directly irradiated from the transmission/reception surface 111 of the radio wave sensor 100.
  • the radio wave irradiation area 40B is a range where radio waves reflected by the reflector 120 among the radio waves transmitted from the transmitting/receiving surface 111 of the radio wave sensor 100 are irradiated.
  • the detection area 30A is set inside the radio wave irradiation area 40A, and the detection area 30B is set inside the radio wave irradiation area 40B.
  • Detection area 30A is an example of a first area
  • detection area 30B is an example of a second area.
  • Pedestrian waiting areas 21A and 21B are provided at both ends of the crosswalk 20.
  • the waiting areas 21A and 21B are set on sidewalks 61A and 61B provided on both sides of the road 60.
  • pedestrians wait for the pedestrian traffic light 10 to switch from lit in red (passing prohibited) to lit in green (passing permitted).
  • the structure 50 to which the radio wave sensor 100 is attached is installed, for example, on a sidewalk 61B, which is one of the sidewalks 61A and 61B on both sides of the road 60.
  • the waiting area 21A provided on the sidewalk 61A where the radio wave sensor 100 is not installed will be referred to as the "first waiting area 21A”
  • the waiting area 21B provided on the sidewalk 61B where the radio wave sensor 100 is installed will be referred to as the "second waiting area 21A”. Waiting Area 21B”.
  • the detection area 30A is an area including the crosswalk 20 and the first waiting area 21A.
  • the detection area 30B is an area including the second standby area 21B. That is, the radio wave irradiation area 40B is set at a position closer to the radio wave sensor 100 than the radio wave irradiation area 40A.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining an example of the radio wave irradiation range by the radio wave sensor 100A in which the reflector plate 120 is not provided.
  • radio waves are emitted radially from the transmitting/receiving surface 111 of the radio wave sensor 100A.
  • the installation angle of the radio wave sensor 100A is adjusted so that a radio wave irradiation axis with high directivity in the Y direction (for example, an axis that passes through the center of the transmission and reception surface 111 and is perpendicular to the transmission and reception surface 111) faces the first standby area 21A.
  • Ru From the radio wave sensor 100A installed in this manner, a part of the radio wave is emitted obliquely upward from the transmission/reception surface 111.
  • the height of the pedestrian (or vehicle) at the crosswalk 20 to be detected is within h or less from the ground. Therefore, the radio wave sensor 100A only needs to be able to detect an object at a height of h or less. In other words, radio waves radiated above the height h are not used for object detection.
  • a second waiting area 21B is set with a width of 2 m or more from the boundary between the crosswalk 20 and the sidewalk 61B in the direction approaching the radio wave sensor 100A (structure 50) (see FIG. 1).
  • the distance from the end of the pedestrian crossing 20 on the sidewalk 61B side (the boundary between the pedestrian crossing 20 and the sidewalk 61B) to the installation position of the structure 50 is referred to as a "setback.”
  • the setback must be larger than the width of the second waiting area 21B. That is, in order to set the second waiting area 21B with a width of 2 m, it is necessary to make the setback larger than 2 m.
  • the setback is small, it is possible to irradiate sufficiently high intensity radio waves to the first standby area 21A, which is distant from the radio wave sensor 100A, and it is possible to ensure sufficient detection accuracy in the first standby area 21A.
  • the second standby area 21B close to the radio wave sensor 100A will not be irradiated with radio waves.
  • the setback is large, it is possible to irradiate radio waves to the second standby area 21B, but the intensity of the radio waves irradiated to the first standby area 21A may be lowered, and the detection accuracy in the first standby area 21A may be lowered. There is. Furthermore, if the setback is large, there is a possibility that the structure 50 cannot be installed due to buildings or the like.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining an example of the radio wave irradiation range by the radio wave sensor according to the embodiment.
  • the transmitting antenna 104a transmits radio waves (first radio waves) toward the detection area 30A.
  • the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e receive reflected waves (first reflected waves) that are radio waves reflected by an object (first object) within the detection area 30A.
  • first reflected waves the reflected waves reflected by objects within the detection area 30A and directly received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e (not via the reflector 120) will also be referred to as "directly reflected waves.”
  • the transmitting antenna 104a transmits radio waves (second radio waves) toward the reflecting plate 120.
  • the radio waves transmitted toward the reflector 120 are reflected by the reflector 120 toward the detection area 30B.
  • the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e receive a part of the reflected wave (second reflected wave) that is a radio wave reflected by an object (second object) in the detection area 30B via the reflector plate 120. do.
  • the reflected waves reflected by objects in the detection area 30B and received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e via the reflector plate 120 will also be referred to as "indirectly reflected waves.”
  • a portion of the radio waves radiated upward from the transmitting/receiving surface 111 is reflected by the reflector 120 and radiated onto the ground.
  • upwardly radiated radio waves are not required. Therefore, even if the reflector 120 is provided, radio waves can be irradiated to a range h or less from the ground.
  • the irradiation area 40B of the radio waves reflected by the reflector 120 is closer to the radio wave sensor 100 than the radio wave irradiation area 40A. Therefore, even if the setback is small, the second standby area 21B can be irradiated with radio waves.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • the radio wave sensor 100 includes a processor 101 , a nonvolatile memory 102 , a volatile memory 103 , a transmitting circuit 104 , a receiving circuit 105 , and a communication interface (communication I/F) 106 .
  • a communication interface communication I/F
  • the volatile memory 103 is, for example, a semiconductor memory such as SRAM (Static Random Access Memory) or DRAM (Dynamic Random Access Memory).
  • the nonvolatile memory 102 is, for example, a flash memory, a hard disk, a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the nonvolatile memory 102 stores an analysis program 107 that is a computer program and data used to execute the analysis program 107. Each function of the radio wave sensor 100 is achieved by the analysis program 107 being executed by the processor 101.
  • the analysis program 107 can be stored in a recording medium such as a flash memory, ROM, or CD-ROM.
  • the processor 101 can detect objects within the detection areas 30A and 30B using the analysis program 107.
  • the processor 101 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). However, the processor 101 is not limited to a CPU.
  • the processor 101 may be a GPU (Graphics Processing Unit).
  • the processor 101 may be, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a programmable logic device such as a gate array or an FPGA (Field Programmable Gate Array). In this case, the ASIC or programmable logic device is configured to be able to execute the same processing as the analysis program 107.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the transmitting circuit 104 includes a transmitting antenna 104a. Note that the number of transmitting antennas 104a is not limited to one, and may be plural.
  • the transmitting circuit 104 generates a modulated wave and transmits the generated modulated wave from the transmitting antenna 104a.
  • the transmitted modulated wave hits an object (eg, a pedestrian, a vehicle) and is reflected.
  • the receiving circuit 105 includes receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e.
  • the receiving circuit 105 performs signal processing on the received reflected waves. Reflected wave data generated by signal processing is provided to the processor 101.
  • the processor 101 analyzes the reflected wave data and detects the position (distance and azimuth) and speed of the object.
  • the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are arranged in a row in the X direction (horizontal direction). By using a plurality of receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d arranged in the horizontal direction, it is possible to detect the azimuth angle of an object.
  • the receiving antennas 105b and 105e are arranged in a row in the Y direction (vertical direction to the horizontal direction). By using a plurality of receiving antennas 105b and 105e lined up in the Y direction, it is possible to detect the angle (depression angle) of a straight line from the transmitting/receiving surface 111 toward the object with respect to the horizontal plane.
  • the communication I/F 106 is used for communication with external devices.
  • the communication I/F 106 is connected to, for example, a server in a traffic control center and can communicate with the server.
  • the communication I/F 106 can communicate with an external device (for example, a laptop computer or a tablet used by a person installing the radio wave sensor 100) via a communication cable or by wireless communication, for example.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of the functions of the radio wave sensor 100 according to the embodiment.
  • the processor 101 executes the analysis program 107, the functions of the object detection section 131 and the determination section 132 are realized.
  • the object detection unit 131 detects an object based on a reflected wave of a radio wave irradiated to the object and reflected by the object.
  • the object detection section 131 is an example of a detection section.
  • the object detection unit 131 detects objects in the detection area 30A by analyzing direct reflected waves, and detects objects in the detection area 30B by analyzing indirect reflected waves.
  • the transmission circuit 104 transmits a transmission signal that is a modulated wave from the transmission antenna 104a.
  • the transmitted signal from the transmitting antenna 104a hits an object and is reflected.
  • Receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e receive reflected waves from objects.
  • the object detection unit 131 combines the modulated wave signal output from the transmitting circuit 104 and the reflected wave signal output from the receiving circuit 105 to generate an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as "IF signal").
  • the object detection unit 131 performs fast Fourier transform (FFT) on the IF signal to obtain information on distance, speed, and azimuth.
  • FFT fast Fourier transform
  • the reflected strength of radio waves changes depending on the shape and material of the object's surface. Since the angle and material of the surface of the object differ depending on the part of the surface, the reflected strength of radio waves differs from part to part. That is, a reflected wave from one object includes multiple peaks (hereinafter referred to as "reflection points").
  • the object detection unit 131 groups a plurality of reflection points from one object in the waveform of the reflected wave, and determines a representative value of the reflection points belonging to the same group.
  • One example of a representative value is the center of gravity, and other examples are the median or average value.
  • the object detection unit 131 assigns the representative value of the group to one object.
  • the object detection unit 131 detects the azimuth of the object based on the phase difference of the reflected waves received by the plurality of reception antennas 105a, 105b, 105c, and 105d. More specifically, the object detection unit 131 detects the azimuth at which an object exists within the detection area 30A based on the phase difference of the directly reflected waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of azimuth angle detection.
  • the horizontal angle of the sensing object T with respect to the radio wave irradiation axis is ⁇
  • the distance between two adjacent receiving antennas 105a and 105b is D
  • the wavelength of the radio wave is ⁇ .
  • the receiving antenna 105b is further away from the sensing object T by D sin ⁇ than the receiving antenna 105a. Note that the distance from the receiving antennas 105a, 105b to the detection object T is sufficiently longer than the distance D between the receiving antennas 105a, 105b.
  • phase difference ⁇ of the reflected waves received between the receiving antennas 105a and 105b is expressed by the following equation (1).
  • the object detection unit 131 detects the azimuth at which an object exists within the detection area 30B based on the phase difference of the indirect reflected waves received by the plurality of reception antennas 105a, 105b, 105c, and 105d.
  • FIG. 7 is a plan view of the radio wave sensor 100 for explaining an example of the horizontal angle of the radio waves incident on the reflection plate 120 and the horizontal angle of the radio waves reflected on the reflection plate 120.
  • FIG. 7 shows a plan view of the radio wave sensor 100 viewed from vertically above.
  • the horizontal angle ⁇ 1 of the radio waves incident on the reflector 120 and the horizontal angle ⁇ 2 of the radio waves reflected by the reflector 120 are determined by the positional relationship (angular relationship) between the reflector 120 and the transmitting/receiving surface 111.
  • the azimuth angle detection described above is used without modification to detect the azimuth angle of the object T by the radio waves transmitted and received via the reflector 120. can do.
  • the positional relationship between the transmitting/receiving surface 111 and the reflecting plate 120 (reflecting surface 121) is determined so that the horizontal angle ⁇ 1 and the horizontal angle ⁇ 2 are the same.
  • FIG. 8 is a side view of the radio wave sensor 100 for explaining an example of the angle of the radio waves incident on the reflector 120 and the angle of the radio waves reflected on the reflector 120.
  • vector L, vector R, and vector N are vectors in a vertical plane that intersects perpendicularly with the transmitting/receiving surface 111.
  • Vector L is a unit vector in the direction of incidence of radio waves radiated from the transmitting/receiving surface 111 onto the reflecting surface 121.
  • the vector R is a unit vector in the reflection direction of the radio wave reflected by the reflecting surface 121.
  • Vector N is a normal vector to reflective surface 121.
  • Vector a is a vector in the direction in which receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are lined up.
  • the condition for horizontal angle ⁇ 1 and horizontal angle ⁇ 2 to be the same is that the inner product of vector N and vector a is 0.
  • the radio wave directly received by the radio sensor 100 from the sensing object T To detect the azimuth of the sensing object T based on the radio waves (indirectly reflected waves) received from the sensing object T via the reflector 120 using the same method (algorithm) as for azimuth sensing based on the azimuth angle (directly reflected waves). Can be done.
  • the position and angle where the normal direction of the reflecting surface 121 is perpendicular to the direction in which the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d for azimuth detection are arranged are A reflecting plate 120 is provided at the top.
  • the determination unit 132 determines whether the reflected waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e are directly reflected waves based on the phase difference between the reflected waves received by the receiving antennas 105b and 105e. It is determined whether the wave is an indirect reflected wave or not. That is, based on the phase difference between the reflected waves received by the receiving antennas 105b and 105e arranged in the Y direction, the determination unit 132 determines whether the object detected based on the reflected waves is an object within the detection area 30A. , it is determined whether the object is within the detection area 30B.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining detection of the elevation angle of the reflected wave received via the reflection plate 120.
  • FIG. 9 shows a side view of the radio wave sensor 100 according to the embodiment.
  • radio waves are transmitted from the transmitting/receiving surface 111 in the direction of the elevation angle ⁇ upward with respect to the horizontal plane.
  • the radio wave is reflected by the reflective surface 121 in the direction ⁇ +2 ⁇ with respect to the horizontal plane.
  • the radio wave is reflected by the object T in the detection area 30B, travels along the original path in the opposite direction, and reaches the transmitting/receiving surface 111.
  • the determination unit 132 can detect the arrival direction of the radio wave, that is, the elevation angle ⁇ , based on the phase difference between the indirect reflected waves received by the receiving antennas 105b and 105e arranged in the Y direction.
  • the radio waves transmitted downward from the transmitting/receiving surface 111 are reflected by objects within the detection area 30A, travel along the original path in the opposite direction, and reach the transmitting/receiving surface 111.
  • the determining unit 132 can detect the direction of arrival of the radio waves, that is, the angle of depression, based on the phase difference between the directly reflected waves received by the receiving antennas 105b and 105e arranged in the Y direction.
  • the sign of the elevation angle detected when the radio waves arrive from the reflective surface 121 and the sign of the depression angle detected when the radio waves arrive directly from the object are opposite to each other.
  • the determination unit 132 can determine whether the detected object is within the detection area 30A or within the detection area 30B based on the sign of the detected elevation angle.
  • the object detection unit 131 may detect the arrival angle (elevation angle) of the received reflected waves based on the phase difference between the reflected waves received by the receiving antennas 105b and 105e.
  • the object detection unit 131 can detect the vertical angle (depression angle) at which the object exists based on the arrival angle of the radio waves (indirectly reflected waves) reflected by the reflective surface 121.
  • the radio waves transmitted from the transmitting/receiving surface 111 in the direction of the elevation angle ⁇ are reflected by the reflecting surface 121 in the direction ⁇ +2 ⁇ with respect to the horizontal plane, and reach the object T.
  • the distance from the transmitting/receiving surface 111 to the reflecting surface 121 is sufficiently smaller than the distance from the transmitting/receiving surface 111 to the object T. Therefore, the depression angle of a straight line (indicated by a broken line in the figure) from the transmitting/receiving surface 111 toward the object T with respect to the horizontal plane can be regarded as ⁇ +2 ⁇ .
  • the object detection unit 131 detects the elevation angle ⁇ of the reflected wave from above, it can detect the depression angle at which the object is present as ⁇ +2 ⁇ .
  • the distance from the transmitting/receiving surface 111 to the reflecting surface 121 is sufficiently smaller than the distance from the transmitting/receiving surface 111 to the object T, for example, the distance between the farthest positions between the transmitting/receiving surface 111 and the reflecting surface 121. is below the resolution of the radio wave sensor 100.
  • radio wave sensor 100 By activating the analysis program 107 by the processor 101, the radio wave sensor 100 can execute object detection processing and reflected wave determination processing, which will be described below.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of object detection processing.
  • the processor 101 controls the transmitting circuit 104 and the receiving circuit 105. As a result, a modulated wave is transmitted from the transmitting antenna 104a, and reflected waves are received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e.
  • the processor 101 combines the modulated wave signal outputted from the transmitting circuit 104 and the reflected wave signals of each receiving antenna 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e outputted from the receiving circuit 105, and generates an IF signal.
  • the processor 101 performs signal processing such as FFT on the IF signal to obtain information on distance, speed, azimuth, and depression angle, and generates reflected wave data (step S101).
  • step S101 the processor 101 detects the distance, speed, azimuth, and depression angle of the object in the detection area 30A based on the directly reflected waves, and detects the distance of the object in the detection area 30B based on the indirect reflected waves. , detect velocity, azimuth, and depression. Regarding distance, velocity, and azimuth, the processor 101 can detect these without distinguishing between direct reflected waves and indirect reflected waves.
  • the processor 101 detects the depression angle of the object within the detection area 30A based on the phase difference between the waves received by the receiving antennas 105b and 105e based on the principle described above.
  • the processor 101 detects the elevation angle ⁇ of the radio wave received from the reflective surface 121
  • the processor 101 detects the depression angle of the object within the detection area 30B as ⁇ +2 ⁇ .
  • the processor 101 analyzes the reflected wave data and detects a reflection point (peak point) (step S102).
  • the processor 101 groups reflection points on the same object (step S103).
  • the processor 101 stores the detection results, that is, the position (distance, azimuth, and depression angle) and velocity of the object in the nonvolatile memory 102, and outputs them from the communication I/F 106 (step S104). With this, the object detection process ends.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of reflected wave determination processing.
  • the processor 101 controls the transmitting circuit 104 and the receiving circuit 105. As a result, a modulated wave is transmitted from the transmitting antenna 104a, and reflected waves are received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e.
  • the processor 101 combines the modulated wave signal outputted from the transmitting circuit 104 and the reflected wave signals of each receiving antenna 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e outputted from the receiving circuit 105, and generates an IF signal.
  • the processor 101 performs signal processing such as FFT on the IF signal to obtain information on distance, speed, azimuth, and elevation angle, and generates reflected wave data (step S201).
  • step S201 the processor 101 detects the distance, speed, and azimuth of an object within the detection area 30A, and the elevation angle of the radio waves received by the transmitting/receiving surface 111 based on the directly reflected waves, and based on the indirectly reflected waves. , the distance, speed, and azimuth of the object within the detection area 30B, as well as the elevation angle of the radio waves received by the transmitting/receiving surface 111.
  • the processor 101 can detect the distance, speed, azimuth, and elevation angle without identifying whether they are direct reflected waves or indirect reflected waves.
  • the processor 101 detects the angle of depression, which is the arrival angle of the received radio wave, based on the phase difference between the waves received by the receiving antennas 105b and 105e.
  • the processor 101 detects the elevation angle, which is the arrival angle of the received radio wave, based on the phase difference between the received waves of the receiving antennas 105b and 105e.
  • the processor 101 analyzes the reflected wave data and detects a reflection point (peak point) (step S202).
  • the processor 101 groups reflection points on the same object (step S203).
  • the processor 101 determines whether the received reflected wave is a direct reflected wave from an object or an indirect reflected wave from the reflective surface 121 (step S204).
  • the processor 101 stores the determination result, that is, information indicating whether the received reflected wave is a direct reflected wave from an object or an indirect reflected wave from the reflective surface 121, in the nonvolatile memory 102, and transmits the communication.
  • Output from I/F 106 (step S205).
  • the detection results of the object's position (distance, azimuth, and elevation angle) and velocity may be stored in the nonvolatile memory 102 and output from the communication I/F 106. With this, the reflected wave determination process ends.
  • the above reflected wave determination process is executed, for example, during the installation work of the radio wave sensor 100.
  • the operator can adjust the angle of the reflection plate 120 by referring to the determination result of the reflected wave determination process.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a first modified example of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • a radio wave sensor 100B according to the first modification includes a plurality of transmitting antennas 104a and 104b.
  • the transmitting antennas 104a and 104b are arranged in the Y direction perpendicular to the horizontal direction.
  • the transmitting antenna 104a is an example of a first transmitting antenna
  • the transmitting antenna 104b is an example of a second transmitting antenna.
  • the receiving antenna 105e is omitted. In other words, the plurality of receiving antennas do not need to be lined up in the Y direction.
  • the determining unit 132 determines whether the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d receive a reflected wave that is a radio wave transmitted from the transmitting antenna 104a and is reflected by an object, and if the radio wave that is transmitted from the transmitting antenna 104b is reflected by an object. Based on the reception of the waves by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d, it is determined whether the reflected waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are direct reflected waves or indirect reflected waves. .
  • the determination unit 132 determines whether the radio waves are transmitted from the transmitting antenna 104a until the radio waves reflected by the object are received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d. One period is measured, and a second period is measured from when the radio wave is transmitted from the transmitting antenna 104b until the radio wave reflected by the object is received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d.
  • the determining unit 132 determines, from the first period and the second period, the radio waves transmitted from the transmitting antenna 104a and received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d, and the radio waves transmitted from the transmitting antenna 104b and received by the receiving antennas 105a, 105b. , 105c, and 105d, and detect the elevation angle of the received radio waves based on the calculated phase difference.
  • the determining unit 132 determines whether the reflected waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are directly reflected waves or indirectly reflected waves, based on the detected elevation angle.
  • the object detection unit 131 detects that the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d receive a reflected wave that is a radio wave transmitted from the transmitting antenna 104a and is reflected by an object, and that the radio wave that is transmitted from the transmitting antenna 104b is reflected by an object.
  • the angle of depression at the position where the object T is present may be detected based on the reflected waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d.
  • the object detection unit 131 uses radio waves transmitted from the transmission antenna 104a and received by the reception antennas 105a, 105b, 105c, and 105d, and radio waves transmitted from the transmission antenna 104b, The phase difference between the radio waves received by the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d is calculated, and the elevation angle of the received radio wave is detected based on the calculated phase difference.
  • the object detection unit 131 detects the elevation angle ⁇ of the radio wave received from the reflective surface 121, it can detect the depression angle of the object within the detection area 30B as ⁇ +2 ⁇ .
  • FIG. 13 is a side view showing a second modification of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • a radio wave sensor 100C according to the second modification includes a first reflecting plate 120A and a second reflecting plate 120B.
  • the first reflecting plate 120A is attached to the upper end of the housing 110a of the main body 110 on the transmitting/receiving surface 111 side.
  • the second reflecting plate 120B is attached to one end of the first reflecting plate 120A on the opposite side to the attachment end of the housing 110a.
  • the first reflecting plate 120A includes a first reflecting surface 121A that is a mirror surface.
  • the second reflective plate 120B includes a second reflective surface 121B that is a mirror surface.
  • the first reflecting surface 121A is arranged at a position where a portion of the radio waves transmitted from the transmitting/receiving surface 111 is reflected.
  • the second reflective surface 121B is arranged at a position where it reflects a portion of the radio waves reflected by the first reflective surface 121A.
  • a constant angle that is not 0° is provided between the first reflective surface 121A and the second reflective surface 121B. That is, the first reflective surface 121A and the second reflective surface 121B are not parallel to each other.
  • first reflective surface 121A and the second reflective surface 121B that are not parallel to each other as described above, it is possible to further reduce the blind area where radio waves do not reach.
  • the normal vector N1 of the first reflecting surface 121A and the vector a in the direction in which the plurality of receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d for azimuth detection are lined up are perpendicular to each other. That is, the normal direction of the first reflective surface 121A and the X direction in which the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are lined up are perpendicular to each other.
  • the normal vector N2 of the second reflective surface 121B and the vector a are perpendicular to each other. That is, the normal direction of the second reflective surface 121B and the X direction in which the receiving antennas 105a, 105b, 105c, and 105d are lined up are perpendicular to each other.
  • the radio wave sensor 100 can directly receive signals from the sensing object.
  • azimuth angle detection based on radio waves (directly reflected waves)
  • azimuth angle detection of the sensing object is performed based on the radio waves reflected from both the first reflecting surface 121A and the second reflecting surface 121B. Can be done.
  • the number of reflective surfaces is not limited to two. Three or more reflective surfaces that are not parallel to each other may be provided. Furthermore, the radio wave sensor 100 may be provided with a reflecting plate having a reflecting surface curved in an arc shape.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a third modification of the configuration of the radio wave sensor according to the embodiment.
  • a radio wave sensor 100D according to the third modification includes a reflecting plate 120D provided with side plates 120a on both sides.
  • the side plates 120a are arranged perpendicularly to the reflective surface 121 at both ends of the reflective surface 121. Thereby, adhesion of raindrops, dust, etc. to the transmitting/receiving surface 111 can be suppressed.
  • the inner surface of the side plate 120a is a non-reflective surface 122 made of a material that does not easily reflect radio waves, for example, a radio wave absorbing material. Thereby, unnecessary reflection of radio waves can be suppressed, and a decrease in object detection accuracy can be suppressed.
  • the reflector 120 is attached to the main body 110 of the radio wave sensor 100.
  • a reflection plate separate from the radio wave sensor may be installed near the radio wave sensor (for example, on a support member extending from the structure 50).
  • Pedestrian traffic light 20 Crosswalk 21A 1st waiting area 21B 2nd waiting area 30A Detection area (1st area) 30B Detection area (second area) 40a, 40B radio wave irradiation area 50 structures 60 road 61a, 61B sidewalk 100, 100a, 100B, 100c, 100D radio sensor 101 processor 102 non -developed memory 103 Divide Memory 104 transmission circuit 104B transmission antenna 105 receiving circuit 105 A, 105B , 105c, 105d, 105e receiving antenna 106 communication interface (communication I/F) 107 Analysis program 110 Main unit 110a Housing 111 Transmission/reception surface 120 Reflection plate 120A First reflection plate 120B Second reflection plate 120D Reflection plate 120a Side plate 121 Reflection surface 121A First reflection surface 121B Second reflection surface 122 Non-reflection surface 131 Object detection section 132 Judgment unit T Sensing object

Landscapes

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Abstract

電波センサは、電波を送信する少なくとも１つの送信アンテナと、前記送信アンテナから送信された電波が物体で反射した反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナによって受信された前記反射波を解析し、前記物体を検知する検知部と、電波を反射する反射板と、を備え、前記送信アンテナは、第１エリアに第１電波を送信し、前記受信アンテナは、前記第１電波が前記第１エリア内の第１物体によって反射された第１反射波を受信し、前記送信アンテナは、さらに前記反射板に第２電波を送信し、前記反射板は、前記第２電波を前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、さらに前記反射板は、前記第２電波が前記第２エリア内の第２物体によって反射された第２反射波を前記受信アンテナに反射し、前記受信アンテナは、前記反射板に反射された前記第２反射波を受信する。

Description

電波センサ及び物体検知方法
　本開示は、電波センサ及び物体検知方法に関する。
　本出願は、２０２２年８月２９日出願の日本出願第２０２２－１３６１９６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　交通監視用の電波センサでは、道路に設定された検知エリア内の物体（車両、歩行者等）を検知する。電波センサは、支柱の上端付近のような高所に設置されるが、電波センサの直下付近の位置は死角となりやすい。電波センサの設置位置の制約により、電波センサの直下付近も検知エリアに含めることが要求される場合がある。
　特許文献１には、横断歩道の開始部分のエリアであって、上記横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を第１アンテナから送信可能な送信部と、上記第１エリアからの電波を受信する受信部と、上記受信部によって受信された電波に基づいて上記第１エリアにおける対象物を検出する検出部とを備える電波センサが開示されている。特許文献１に開示された電波センサの送信部は、さらに、横断歩道のうち、第１エリアよりも電波センサから離れた部分を含む第２エリアに照射範囲を制限して電波を第２アンテナから送信可能であり、受信部は、さらに、第２エリアからの電波を受信し、検出部は、さらに、受信部によって受信された第２エリアからの電波に基づいて第２エリアにおける対象物を検出する。
特開２０１５－１４８５７８号公報
　本開示の一態様に係る電波センサは、電波を送信する少なくとも１つの送信アンテナと、前記送信アンテナから送信された電波が物体で反射した反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナによって受信された前記反射波を解析し、前記物体を検知する検知部と、電波を反射する反射板と、を備え、前記送信アンテナは、第１エリアに第１電波を送信し、前記受信アンテナは、前記第１電波が前記第１エリア内の第１物体によって反射された第１反射波を受信し、前記送信アンテナは、さらに前記反射板に第２電波を送信し、前記反射板は、前記第２電波を前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、さらに前記反射板は、前記第２電波が前記第２エリア内の第２物体によって反射された第２反射波を前記受信アンテナに反射し、前記受信アンテナは、前記反射板に反射された前記第２反射波を受信する。
　本開示の一態様に係る物体検知方法は、少なくとも１つの送信アンテナから第１エリアに第１電波を送信し、反射板に第２電波を送信するステップと、前記第１エリア内の第１物体によって前記第１電波が反射された第１反射波を受信アンテナによって受信するステップと、前記反射板によって、前記第２電波を、前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、前記第２エリア内の第２物体から反射された第２反射波を、前記反射板によって前記受信アンテナに反射するステップと、前記反射板によって反射された前記第２反射波を前記受信アンテナによって受信するステップと、前記受信アンテナによって受信された前記第１反射波及び前記第２反射波を解析し、前記第１物体及び前記第２物体を検知するステップと、を含む。
図１は、実施形態に係る電波センサの使用例を示す図である。 図２は、実施形態に係る電波センサの外観の一例を示す斜視図である。 図３Ａは、反射板が設けられていない電波センサによる電波照射範囲の一例を説明するための図である。 図３Ｂは、実施形態に係る電波センサによる電波照射範囲の一例を説明するための図である。 図４は、実施形態に係る電波センサの内部構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る電波センサの機能の一例を示す機能ブロック図である。 図６は、方位角の検知原理を説明するための図である。 図７は、反射板に入射する電波の水平角度と、反射板において反射する電波の水平角度との一例を説明するための電波センサの平面図である。 図８は、反射板に入射する電波の角度と、反射板において反射する電波の角度との一例を説明するための電波センサの側面図である。 図９は、反射板を介して受信された反射波の俯仰角の検知を説明するための図である。 図１０は、物体検知処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、反射波判定処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態に係る電波センサの構成の第１変形例を示す斜視図である。 図１３は、実施形態に係る電波センサの構成の第２変形例を示す側面図である。 図１４は、実施形態に係る電波センサの構成の第３変形例を示す斜視図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に開示された装置では、検知エリアを拡張するために、第１アンテナとは別に第２アンテナを設ける必要がある。
　本開示によれば、送信アンテナを増やすことなく、電波センサの検知エリアを拡張することができる。
［本開示の実施形態の概要］
　以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
　（１）本実施形態に係る電波センサは、電波を送信する少なくとも１つの送信アンテナと、前記送信アンテナから送信された電波が物体で反射した反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナによって受信された前記反射波を解析し、前記物体を検知する検知部と、電波を反射する反射板と、を備え、前記送信アンテナは、第１エリアに第１電波を送信し、前記受信アンテナは、前記第１電波が前記第１エリア内の第１物体によって反射された第１反射波を受信し、前記送信アンテナは、さらに前記反射板に第２電波を送信し、前記反射板は、前記第２電波を前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、さらに前記反射板は、前記第２電波が前記第２エリア内の第２物体によって反射された第２反射波を前記受信アンテナに反射し、前記受信アンテナは、前記反射板に反射された前記第２反射波を受信する。これにより、送信アンテナを増やすことなく、電波センサの検知エリアを拡張することができる。
　（２）上記（１）において、前記電波センサは、前記反射板が有する反射面の法線方向と、複数の前記受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直であり、前記検知部は、前記複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記第２エリア内に存在する前記第２物体の前記電波センサに対する角度を検知してもよい。これにより、第２物体の存在だけでなく、その角度を検知することができる。
　（３）上記（２）において、前記反射板は、互いに平行ではない第１反射面と第２反射面とを含み、前記第１反射面の第１法線方向と、前記複数の受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直であり、前記第２反射面の第２法線方向と、前記複数の受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直であってもよい。これにより、反射板が互いに平行ではない複数の反射面を含む場合においても、第２物体の方位角を正確に検知することができる。
　（４）上記（１）から（３）のいずれか１つにおいて、前記電波センサは、前記複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記複数の受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定する判定部を備えてもよい。これにより、物体から直接受信した反射波と、反射板を介して受信した反射波とを識別することができる。
　（５）上記（４）において、前記電波センサは、前記複数の受信アンテナが、水平方向に対して垂直な方向に並ぶ垂直方向の複数の前記受信アンテナを含み、前記判定部は、前記垂直方向の複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定してもよい。これにより、複数の受信アンテナを用いて、物体から直接受信した反射波と、反射板を介して受信した反射波とを識別することができる。
　（６）上記（４）において、前記送信アンテナは、水平方向に対して垂直な方向に並ぶ第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを含み、　前記複数の受信アンテナは、前記第１送信アンテナから送信された電波が物体によって反射された反射波と、前記第２送信アンテナから送信された電波が前記物体によって反射された反射波を受信し、前記判定部は、前記第１送信アンテナから送信された電波が物体によって反射された反射波と、前記第２送信アンテナから送信された電波が前記物体によって反射された反射波の位相差に基づいて、前記複数の受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定してもよい。これにより、第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを用いて、物体から直接受信した反射波と、反射板を介して受信した反射波とを識別することができる。
　（７）本実施形態に係る物体検知方法は、少なくとも１つの送信アンテナから第１エリアに第１電波を送信し、反射板に第２電波を送信するステップと、前記第１エリア内の第１物体によって前記第１電波が反射された第１反射波を受信アンテナによって受信するステップと、前記反射板によって、前記第２電波を、前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、前記第２エリア内の第２物体から反射された第２反射波を、前記反射板によって前記受信アンテナに反射するステップと、前記反射板によって反射された前記第２反射波を前記受信アンテナによって受信するステップと、前記受信アンテナによって受信された前記第１反射波及び前記第２反射波を解析し、前記第１物体及び前記第２物体を検知するステップと、を含む、これにより、送信アンテナを増やすことなく、電波センサの検知エリアを拡張することができる。
　本開示は、上記のような特徴的な構成を備える電波センサや、特徴的なステップを実行するための物体検知方法として実現することができるだけでなく、コンピュータに上記の特徴的なステップを実行させるためのコンピュータプログラムとして実現することができる。さらに本開示は、電波センサを含むシステムとして実現したり、電波センサの一部を半導体集積回路として実現したりすることができる。
　＜本開示の実施形態の詳細＞
　以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　［１．電波センサの構成］
　図１は、実施形態に係る電波センサの使用例を示す図である。実施形態に係る電波センサ１００は、交通監視用の電波レーダであり、横断歩道２０における歩行者を検知する。電波センサ１００は、例えばミリ波レーダである。
　電波センサ１００は、道路に設けられた構造物５０に取り付けられたインフラ電波センサである。構造物５０は、数ｍの高さを有しており、電波センサ１００は地上数ｍの高さに設置される。
　電波センサ１００は、横断歩道２０に電波（ミリ波）を照射し、その反射波を受信することで横断歩道２０上の物体（例えば、歩行者、自転車、車両）を検知する。さらに具体的には、電波センサ１００は、電波センサ１００から横断歩道２０の物体までの距離、物体の速度、及び電波照射軸に対する物体が存在する位置の水平角度（以下、「方位角」という）を検知することができる。
　さらに、電波センサ１００は、物体が存在する位置の鉛直角度（以下、「俯角」ともいう）を検知することができる。
　横断歩道２０を通行する者及び信号待ちにより通行を待機する者を「通行者」という。通行者は、歩行者及び自転車の運転者を含む。電波センサ１００は、通行者を検知し、通行者の位置（距離及び方位角）並びに速度を検知する。
　図２は、実施形態に係る電波センサの外観の一例を示す斜視図である。電波センサ１００は、本体部１１０と、反射板１２０とを含む。
　本体部１１０は、例えば直方体のハウジング１１０ａと、ハウジング１１０ａに収容された送信アンテナ１０４ａ及び受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅとを含む。
　ハウジング１１０ａの一面は、電波の送受信面１１１を含む。送信アンテナ１０４ａは、送受信面１１１を通じて電波を放射（送信）し、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅは、送受信面１１１を通じて電波を受信する。ここで、送受信面１１１に沿った水平方向を「Ｘ方向」といい、Ｘ方向と直角に交わる、送受信面１１１に沿った方向を「Ｙ方向」という。
　ハウジング１１０ａの送受信面１１１の上端には、反射板１２０が取り付けられる。反射板１２０の一面は、鏡面であり、電波を反射する反射面１２１である。反射板１２０の反射面１２１は、送受信面１１１から送信された電波の一部を反射する位置に配置される。反射板１２０の反射面１２１は、下方の道路へ向けて電波を反射する。例えば、反射面１２１は下方に向けられる。
　図１に戻り、電波センサ１００では、物体を検知するための道路上の範囲である検知エリア３０Ａ，３０Ｂが設定される。検知エリア３０Ａ，３０Ｂは、電波センサ１００の電波照射エリア４０Ａ，４０Ｂの一部として設定される。
　電波照射エリア４０Ａは、電波センサ１００の送受信面１１１から電波が直接照射される範囲である。電波照射エリア４０Ｂは、電波センサ１００の送受信面１１１から送信された電波のうち、反射板１２０によって反射された電波が照射される範囲である。
　検知エリア３０Ａは、電波照射エリア４０Ａの内部に設定され、検知エリア３０Ｂは、電波照射エリア４０Ｂの内部に設定される。検知エリア３０Ａは、第１エリアの一例であり、検知エリア３０Ｂは、第２エリアの一例である。
　横断歩道２０の両端には、歩行者の待機エリア２１Ａ，２１Ｂが設けられる。待機エリア２１Ａ，２１Ｂは、道路６０の両側に設けられた歩道６１Ａ，６１Ｂに設定される。待機エリア２１Ａ，２１Ｂにおいて、歩行者は歩行者用信号機１０が赤色点灯（通行禁止）から緑色点灯（通行許可）へ切り替わるのを待機する。
　電波センサ１００が取り付けられる構造物５０は、例えば、道路６０の両側の歩道６１Ａ，６１Ｂのうちの１つである歩道６１Ｂに設置される。以下、電波センサ１００が設置されていない歩道６１Ａに設けられた待機エリア２１Ａを「第１待機エリア２１Ａ」といい、電波センサ１００が設置された歩道６１Ｂに設けられた待機エリア２１Ｂを「第２待機エリア２１Ｂ」という。
　検知エリア３０Ａは、横断歩道２０と第１待機エリア２１Ａとを含むエリアである。検知エリア３０Ｂは、第２待機エリア２１Ｂを含むエリアである。すなわち、電波照射エリア４０Ｂは、電波照射エリア４０Ａよりも電波センサ１００に近接した位置に設定される。
　図３Ａは、反射板１２０が設けられていない電波センサ１００Ａによる電波照射範囲の一例を説明するための図である。図３Ａに示すように、電波センサ１００Ａの送受信面１１１からは、放射状に電波が照射される。電波センサ１００Ａは、Ｙ方向の指向性が高い電波照射軸（例えば、送受信面１１１の中心を通り、送受信面１１１に垂直な軸）が、第１待機エリア２１Ａに向くように設置角度が調整される。このように設置された電波センサ１００Ａからは、電波の一部が送受信面１１１から斜め上方に向けて照射される。
　検知対象である横断歩道２０の通行者（又は車両）の高さは、地面からｈ以下の範囲である。このため、電波センサ１００Ａは、ｈ以下の高さで物体を検知できればよい。つまり、高さｈよりも上方に照射される電波は、物体検知に利用されない。
　横断歩道２０と歩道６１Ｂとの境界から、電波センサ１００Ａ（構造物５０）に近接する方向に２ｍ以上の幅で、第２待機エリア２１Ｂが設定される（図１参照）。ここで、横断歩道２０の歩道６１Ｂ側の端（横断歩道２０と歩道６１Ｂとの境界）から構造物５０の設置位置までの距離を、「セットバック」という。セットバックは、第２待機エリア２１Ｂの幅より大きくなければならない。つまり、２ｍの幅の第２待機エリア２１Ｂを設定するためには、セットバックを２ｍより大きくする必要がある。
　セットバックが小さければ、電波センサ１００Ａから離隔した第１待機エリア２１Ａに十分に高い強度の電波を照射することができ、第１待機エリア２１Ａでの十分な検知精度を確保することができる。その一方で、電波センサ１００Ａに近接する第２待機エリア２１Ｂには電波が照射されない可能性がある。セットバックが大きければ、第２待機エリア２１Ｂに電波を照射することができるが、第１待機エリア２１Ａに照射する電波の強度が低くなり、第１待機エリア２１Ａでの検知精度が低くなる可能性がある。さらに、セットバックが大きいと、建物等によって構造物５０を設置できない可能性がある。
　図３Ｂは、実施形態に係る電波センサによる電波照射範囲の一例を説明するための図である。
　送信アンテナ１０４ａは、検知エリア３０Ａへ向けて電波（第１電波）を送信する。受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅは、検知エリア３０Ａ内の物体（第１物体）によって電波が反射された反射波（第１反射波）を受信する。以下、検知エリア３０Ａ内の物体によって反射され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅによって直接（反射板１２０を介さずに）受信された反射波を、「直接反射波」ともいう。
　送信アンテナ１０４ａは、反射板１２０へ向けて電波（第２電波）を送信する。反射板１２０へ向けて送信された電波は、反射板１２０によって検知エリア３０Ｂへ反射される。受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅは、検知エリア３０Ｂ内の物体（第２物体）によって電波が反射された反射波（第２反射波）の一部を、反射板１２０を介して受信する。以下、検知エリア３０Ｂ内の物体によって反射され、反射板１２０を介して受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅによって受信された反射波を、「間接反射波」ともいう。
　図３Ｂを用いて説明する。本実施形態では、送受信面１１１から上方へ照射される電波の一部が反射板１２０によって反射し、地面へ照射される。上述したように、上方へ照射される電波は不要である。したがって、反射板１２０を設けても、地面からｈ以下の範囲には電波を照射することができる。
　反射板１２０によって反射した電波の照射エリア４０Ｂは、電波照射エリア４０Ａよりも電波センサ１００に近接する。このため、セットバックを小さくしても、第２待機エリア２１Ｂに電波を照射することができる。
　図４は、実施形態に係る電波センサの内部構成の一例を示すブロック図である。電波センサ１００は、プロセッサ１０１と、不揮発性メモリ１０２と、揮発性メモリ１０３と、送信回路１０４と、受信回路１０５と、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）１０６とを含む。
　揮発性メモリ１０３は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリである。不揮発性メモリ１０２は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）等である。不揮発性メモリ１０２には、コンピュータプログラムである解析プログラム１０７及び解析プログラム１０７の実行に使用されるデータが格納される。電波センサ１００の各機能は、解析プログラム１０７がプロセッサ１０１によって実行されることで発揮される。解析プログラム１０７は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体に記憶させることができる。プロセッサ１０１は、解析プログラム１０７によって、検知エリア３０Ａ，３０Ｂ内の物体を検知することができる。
　プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。ただし、プロセッサ１０１は、ＣＰＵに限られない。プロセッサ１０１は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であってもよい。プロセッサ１０１は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であってもよいし、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスであってもよい。この場合、ＡＳＩＣ又はプログラマブルロジックデバイスは、解析プログラム１０７と同様の処理を実行可能に構成される。
　送信回路１０４は、送信アンテナ１０４ａを含む。なお、送信アンテナ１０４ａの数は１つに限られず、複数であってもよい。送信回路１０４は、変調波を生成し、生成された変調波を送信アンテナ１０４ａから送信する。送信された変調波は、物体（例えば、歩行者、車両）に当たって反射される。
　受信回路１０５は、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅを含む。受信回路１０５は、受信された反射波に対して信号処理を施す。信号処理によって生成された反射波データは、プロセッサ１０１に与えられる。プロセッサ１０１は、反射波データを解析し、物体の位置（距離及び方位角）並びに速度を検知する。
　図２に戻り、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、Ｘ方向（水平方向）に列状に並ぶ。水平方向に並ぶ複数の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを用いることで、物体の方位角を検知することが可能である。
　受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅは、Ｙ方向（水平方向に対する垂直方向）に列状に並ぶ。Ｙ方向に並ぶ複数の受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅを用いることで、送受信面１１１から物体へ向かう直線の水平面に対する角度（俯角）を検知することができる。
　図４に戻り、通信Ｉ／Ｆ１０６は外部の装置との通信に用いられる。通信Ｉ／Ｆ１０６は、例えば、交通管制センターのサーバに接続され、サーバと通信することができる。通信Ｉ／Ｆ１０６は、例えば、通信ケーブルを介して、又は無線通信により、外部装置（例えば、電波センサ１００の設置作業者が用いるラップトップコンピュータ、タブレット）と通信することができる。
　［２．電波センサの機能］
　図５は、実施形態に係る電波センサ１００の機能の一例を示す機能ブロック図である。プロセッサ１０１が解析プログラム１０７を実行することにより、物体検知部１３１と、判定部１３２との各機能が実現される。
　物体検知部１３１は、物体に照射された電波が物体に反射された反射波に基づいて、物体を検知する。物体検知部１３１は、検知部の一例である。物体検知部１３１は、直接反射波を解析することにより、検知エリア３０Ａ内の物体を検知し、間接反射波を解析することにより、検知エリア３０Ｂ内の物体を検知する。
　送信回路１０４は、送信アンテナ１０４ａから変調波である送信信号を送信する。送信アンテナ１０４ａからの送信信号は物体に当たって反射する。受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅは、物体からの反射波を受信する。物体検知部１３１は、送信回路１０４から出力される変調波信号と、受信回路１０５から出力される反射波信号とを合成し、中間周波数信号（以下、「ＩＦ信号」という）を生成する。物体検知部１３１は、ＩＦ信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、距離、速度及び方位角の情報を取得する。
　物体の表面の形状、材質等によって電波の反射強度は変化する。物体の表面の部位によって表面の角度及び材質が異なるため、部位毎に電波の反射強度は異なる。つまり、１つの物体からの反射波には、複数のピーク（以下、「反射点」という）が含まれる。物体検知部１３１は、反射波の波形において、１つの物体からの複数の反射点をグルーピングし、同一のグループに属する反射点の代表値を決定する。代表値の一例は重心であり、他の例は中央値又は平均値である。物体検知部１３１は、グループの代表値を１つの物体に割り当てる。
　物体の方位角検知について説明する。物体検知部１３１は、複数の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄにおいて受信された反射波の位相差に基づいて、物体の方位角を検知する。さらに具体的には、物体検知部１３１は、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄにおいて受信された直接反射波の位相差に基づいて、検知エリア３０Ａ内の物体が存在する方位角を検知する。
　図６は、方位角の検知原理を説明するための図である。電波照射軸に対する検知物体Ｔの水平角度をθとし、隣り合う２つの受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ間の距離をＤとし、電波の波長をλとする。
　受信アンテナ１０５ｂは、受信アンテナ１０５ａよりも検知物体ＴからＤｓｉｎθ離れている。なお、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂから検知物体Ｔまでの距離は、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ間の距離Ｄよりも十分に長い。
　この場合、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ間において受信された反射波の位相差ΔΦは、次式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　したがって、水平角度（方位角）θは、次式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、反射板１２０によって電波が反射される場合の方位角の検知について説明する。物体検知部１３１は、複数の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄにおいて受信された間接反射波の位相差に基づいて、検知エリア３０Ｂ内の物体が存在する方位角を検知する。
　図７は、反射板１２０に入射する電波の水平角度と、反射板１２０において反射する電波の水平角度との一例を説明するための電波センサ１００の平面図である。図７は、鉛直上方から電波センサ１００を見たときの平面図を示している。
　反射板１２０に入射する電波の水平角度θ１と、反射板１２０によって反射される電波の水平角度θ２とは、反射板１２０と送受信面１１１との位置関係（角度関係）によって定まる。ここで、水平角度θ１と水平角度θ２とが同一である場合、上述した方位角検知を修正せずに用いて、反射板１２０を介して送信し、受信した電波による物体Ｔの方位角を検知することができる。本実施形態では、水平角度θ１と水平角度θ２とが同一となるように、送受信面１１１と反射板１２０（反射面１２１）との位置関係が決定される。
　図８は、反射板１２０に入射する電波の角度と、反射板１２０において反射する電波の角度との一例を説明するための電波センサ１００の側面図である。図８において、ベクトルＬ、ベクトルＲ、及びベクトルＮは、送受信面１１１と垂直に交わる鉛直平面内のベクトルである。ベクトルＬは、送受信面１１１から放射された電波の反射面１２１への入射方向の単位ベクトルである。ベクトルＲは、反射面１２１によって反射した電波の反射方向の単位ベクトルである。ベクトルＮは、反射面１２１の法線ベクトルである。ベクトルａは、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが並ぶ方向のベクトルである。
　ベクトルＲとベクトルＬとの関係は、次式（３）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ベクトルａへのベクトルＲの射影ベクトルと、ベクトルａへのベクトルＬの射影ベクトルとが等しくなれば、水平角度θ１と水平角度θ２とが同一となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式（４）から、水平角度θ１と水平角度θ２とが同一となるための条件は、ベクトルＮとベクトルａとの内積が０となることである。つまり、反射面１２１の法線方向と、方位角検知のための受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの並ぶ方向とが互いに垂直であれば、電波センサ１００が検知物体Ｔから直接受信した電波（直接反射波）に基づく方位角検知と同じ方法（アルゴリズム）を用いて、検知物体Ｔから反射板１２０を介して受信した電波（間接反射波）に基づいて検知物体Ｔの方位角検知を行うことができる。このため、本実施形態に係る電波センサ１００においては、方位角検知のための受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの並ぶ方向に対して、反射面１２１の法線方向が垂直である位置及び角度に、反射板１２０が設けられる。
　図５に戻り、判定部１３２は、受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅで受信された反射波の位相差に基づいて、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅによって受信された反射波が、直接反射波であるか間接反射波であるかを判定する。すなわち、判定部１３２は、Ｙ方向に並ぶ受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅで受信された反射波の位相差に基づいて、前記反射波に基づいて検知された物体が、検知エリア３０Ａ内の物体であるか、検知エリア３０Ｂ内の物体であるかを判定する。
　図９は、反射板１２０を介して受信された反射波の俯仰角の検知を説明するための図である。図９は、実施形態に係る電波センサ１００の側面図を示している。
　水平面に対して上方に仰角αの方向に送受信面１１１から送信された電波が想定される。反射面１２１の水平面に対する角度をψとすると、反射面１２１によって、電波は水平面に対してα＋２ψの方向へ反射される。電波は検知エリア３０Ｂ内の物体Ｔによって反射し、元の経路を逆方向に進行して、送受信面１１１に到達する。
　図５に戻り、判定部１３２は、Ｙ方向に並んだ受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅによって受信された間接反射波の位相差に基づいて、電波の到来方向、すなわち仰角αを検知することができる。
　一方、送受信面１１１から下方へ送信された電波は、検知エリア３０Ａ内の物体によって反射し、元の経路を逆方向に進行して、送受信面１１１に到達する。判定部１３２は、Ｙ方向に並んだ受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅによって受信された直接反射波の位相差に基づいて、電波の到来方向、すなわち俯角を検知することができる。
　電波が反射面１２１から到来する場合に検知される仰角の符号と、電波が物体から直接到来する場合に検知される俯角の符号とは、互いに反対である。判定部１３２は、検知された俯仰角の符号によって、検知された物体が、検知エリア３０Ａ内の物体であるか、検知エリア３０Ｂ内の物体であるかを判定することができる。
　例えば、物体検知部１３１は、上述したように、受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅで受信された反射波の位相差に基づいて、受信した反射波の到来角度（俯仰角）を検知してもよい。
　さらに、物体検知部１３１は、反射面１２１によって反射された電波（間接反射波）の到来角度に基づいて、物体が存在する鉛直角度（俯角）を検知することができる。
　図９に戻り、送受信面１１１から仰角αの方向に送信された電波は、反射面１２１によって水平面に対してα＋２ψの方向へ反射され、物体Ｔに到達する。ここで、送受信面１１１から反射面１２１までの距離は、送受信面１１１から物体Ｔまでの距離に比べて十分に小さい。このため、送受信面１１１から物体Ｔへ向かう直線（図中破線で示す）の水平面に対する俯角は、α＋２ψとみなすことができる。したがって、物体検知部１３１は、上方からの反射波の仰角αを検知した場合、物体が存在する俯角を、α＋２ψとして検知することができる。なお、送受信面１１１から反射面１２１までの距離が、送受信面１１１から物体Ｔまでの距離に比べて十分に小さいとは、例えば、送受信面１１１と反射面１２１との最も離れた位置間の距離が、電波センサ１００の分解能以下であることである。
　［３．電波センサの動作］
　電波センサ１００は、プロセッサ１０１によって解析プログラム１０７を起動することにより、以下に説明する物体検知処理及び反射波判定処理を実行することができる。
　図１０は、物体検知処理の一例を示すフローチャートである。
　プロセッサ１０１は、送信回路１０４及び受信回路１０５を制御する。これにより、送信アンテナ１０４ａから変調波が送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅによって反射波が受信される。プロセッサ１０１は、送信回路１０４から出力される変調波信号と、受信回路１０５から出力される各受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅの反射波信号とを合成し、ＩＦ信号を生成する。プロセッサ１０１は、ＩＦ信号に対してＦＦＴ等の信号処理を施すことで距離、速度、方位角、及び俯角の情報を取得し、反射波データを生成する（ステップＳ１０１）。
　ステップＳ１０１において、プロセッサ１０１は、直接反射波に基づいて、検知エリア３０Ａ内の物体の距離、速度、方位角、及び俯角を検知し、間接反射波に基づいて、検知エリア３０Ｂ内の物体の距離、速度、方位角、及び俯角を検知する。距離、速度、及び方位角に関しては、プロセッサ１０１は、直接反射波であるか、間接反射波であるかを識別することなく、これらを検知することができる。一方、プロセッサ１０１は、上述した原理により、受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅの受信波の位相差に基づいて検知エリア３０Ａ内の物体の俯角を検知する。プロセッサ１０１は、反射面１２１から受信した電波の仰角αを検知した場合、検知エリア３０Ｂ内の物体の俯角をα＋２ψとして検知する。
　プロセッサ１０１は、反射波データを解析し、反射点（ピーク点）を検知する（ステップＳ１０２）。プロセッサ１０１は、同一の物体における反射点をグループ化する（ステップＳ１０３）。
　プロセッサ１０１は、検知結果、すなわち、物体の位置（距離、方位角、及び俯角）、及び速度を不揮発性メモリ１０２に保存し、通信Ｉ／Ｆ１０６から出力する（ステップＳ１０４）。以上で、物体検知処理が終了する。
　図１１は、反射波判定処理の一例を示すフローチャートである。
　プロセッサ１０１は、送信回路１０４及び受信回路１０５を制御する。これにより、送信アンテナ１０４ａから変調波が送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅによって反射波が受信される。プロセッサ１０１は、送信回路１０４から出力される変調波信号と、受信回路１０５から出力される各受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅの反射波信号とを合成し、ＩＦ信号を生成する。プロセッサ１０１は、ＩＦ信号に対してＦＦＴ等の信号処理を施すことで距離、速度、方位角、及び俯仰角の情報を取得し、反射波データを生成する（ステップＳ２０１）。
　ステップＳ２０１において、プロセッサ１０１は、直接反射波に基づいて、検知エリア３０Ａ内の物体の距離、速度、方位角、及び送受信面１１１で受信した電波の俯仰角を検知し、間接反射波に基づいて、検知エリア３０Ｂ内の物体の距離、速度、方位角、及び送受信面１１１で受信した電波の俯仰角を検知する。ステップＳ２０１では、距離、速度、方位角、及び俯仰角に関して、プロセッサ１０１は、直接反射波であるか、間接反射波であるかを識別することなく、これらを検知することができる。すなわち、物体からの直接反射波が受信された場合、プロセッサ１０１は、受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅの受信波の位相差に基づいて、受信した電波の到来角である俯角を検知する。反射面１２１からの間接反射波が受信された場合、プロセッサ１０１は、受信アンテナ１０５ｂ，１０５ｅの受信波の位相差に基づいて、受信した電波の到来角である仰角を検知する。
　プロセッサ１０１は、反射波データを解析し、反射点（ピーク点）を検知する（ステップＳ２０２）。プロセッサ１０１は、同一の物体における反射点をグループ化する（ステップＳ２０３）。
　プロセッサ１０１は、検知した俯仰角に基づいて、受信した反射波が物体からの直接反射波である、反射面１２１からの間接反射波であるかを判定する（ステップＳ２０４）。
　プロセッサ１０１は、判定結果、すなわち、受信した反射波が物体からの直接反射波であるか、反射面１２１からの間接反射波であるかを示す情報を、を不揮発性メモリ１０２に保存し、通信Ｉ／Ｆ１０６から出力する（ステップＳ２０５）。なお、上記の判定結果に加え、物体の位置（距離、方位角、及び俯仰角）、及び速度の検知結果を不揮発性メモリ１０２に保存し、通信Ｉ／Ｆ１０６から出力してもよい。以上で、反射波判定処理が終了する。
　上記の反射波判定処理は、例えば、電波センサ１００の設置作業中に実行される。作業者は、反射波判定処理の判定結果を参照することで、反射板１２０の角度調整を行うことができる。
［４．変型例］
［４－１．第１変型例］
　図１２は、実施形態に係る電波センサの構成の第１変形例を示す斜視図である。図１２に示すように、第１変形例に係る電波センサ１００Ｂは、複数の送信アンテナ１０４ａ，１０４ｂを含む。
　送信アンテナ１０４ａ，１０４ｂは、水平方向に対して垂直なＹ方向に並ぶ。送信アンテナ１０４ａは、第１送信アンテナの一例であり、送信アンテナ１０４ｂは、第２送信アンテナの一例である。
　第１変形例では、受信アンテナ１０５ｅは省略される。つまり、複数の受信アンテナがＹ方向に並んでなくてもよい。
　判定部１３２は、送信アンテナ１０４ａから送信された電波が物体によって反射された反射波の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによる受信と、送信アンテナ１０４ｂから送信された電波が物体によって反射された反射波の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによる受信とに基づいて、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された反射波が、直接反射波であるか間接反射波であるかを判定する。
　具体的には、第１変形例では、判定部１３２は、送信アンテナ１０４ａから電波が送信されてから、物体で反射した電波が、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信されるまでの第１期間を計測し、送信アンテナ１０４ｂから電波が送信されてから、物体で反射した電波が、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信されるまでの第２期間を計測する。判定部１３２は、第１期間と第２期間とから、送信アンテナ１０４ａから送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された電波と、送信アンテナ１０４ｂから送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された電波の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、受信した電波の俯仰角を検知する。判定部１３２は、検知した俯仰角に基づいて、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された反射波が、直接反射波であるか間接反射波であるかを判定する。
　物体検知部１３１は、送信アンテナ１０４ａから送信された電波が物体によって反射された反射波の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによる受信と、送信アンテナ１０４ｂから送信された電波が物体によって反射された反射波の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによる受信とに基づいて、物体Ｔが存在する位置の俯角を検知してもよい。
　具体的には、物体検知部１３１は、上記の判定部１３２と同様に、送信アンテナ１０４ａから送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された電波と、送信アンテナ１０４ｂから送信され、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって受信された電波の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、受信した電波の俯仰角を検知する。物体検知部１３１は、反射面１２１から受信した電波の仰角αを検知した場合、検知エリア３０Ｂ内の物体の俯角をα＋２ψとして検知することができる。
［４－２．第２変型例］
　図１３は、実施形態に係る電波センサの構成の第２変形例を示す側面図である。図１３に示すように、第２変形例に係る電波センサ１００Ｃは、第１反射板１２０Ａと、第２反射板１２０Ｂとを含む。
　第１反射板１２０Ａは、本体部１１０のハウジング１１０ａの送受信面１１１側上端に取り付けられている。第２反射板１２０Ｂは、第１反射板１２０Ａのハウジング１１０ａの取付端とは反対側の一端に取り付けられている。
　第１反射板１２０Ａは、鏡面である第１反射面１２１Ａを含む。第２反射板１２０Ｂは、鏡面である第２反射面１２１Ｂを含む。第１反射面１２１Ａは、送受信面１１１から送信された電波の一部を反射する位置に配置される。第２反射面１２１Ｂは、第１反射面１２１Ａによって反射された電波の一部を反射する位置に配置される。第１反射面１２１Ａと、第２反射面１２１Ｂとの間には、０°ではない一定の角度が設けられている。つまり、第１反射面１２１Ａと、第２反射面１２１Ｂとは、互いに平行ではない。
　上記のように互いに平行ではない第１反射面１２１Ａ及び第２反射面１２１Ｂを設けることにより、より一層電波が届かない死角エリアを少なくすることができる。
　第１反射面１２１Ａの法線ベクトルＮ１と、方位角検知用の複数の受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが並ぶ方向のベクトルａとは互いに垂直である。つまり、第１反射面１２１Ａの法線方向と、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが並ぶＸ方向とは、互いに垂直である。
　第２反射面１２１Ｂの法線ベクトルＮ２と、ベクトルａとは互いに垂直である。つまり、第２反射面１２１Ｂの法線方向と、受信アンテナ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが並ぶＸ方向とは、互いに垂直である。
　このように、第１反射面１２１Ａの法線ベクトルＮ１と、第２反射面１２１Ｂの法線ベクトルＮ２との両方を、ベクトルａに垂直とすることにより、電波センサ１００が検知物体から直接受信した電波（直接反射波）に基づく方位角検知と同じ方法（アルゴリズム）を用いて、第１反射面１２１Ａ及び第２反射面１２１Ｂの両方を反射した電波に基づいて検知物体の方位角検知を行うことができる。
　なお、反射面の数は２に限られない。互いに平行ではない３以上の反射面を設けてもよい。さらに、円弧状に湾曲した反射面を有する反射板を電波センサ１００に設けてもよい。
［４－３．第３変型例］
　図１４は、実施形態に係る電波センサの構成の第３変形例を示す斜視図である。図１４に示すように、第３変形例に係る電波センサ１００Ｄは、両側に側板１２０ａが設けられた反射板１２０Ｄを含む。
　側板１２０ａは、反射面１２１の両側端において、反射面１２１に対して垂直に配置される。これにより、送受信面１１１への雨粒、粉塵等の付着を抑制することができる。
　側板１２０ａの内面は、電波を反射しにくい材料、例えば、電波吸収材料によって構成された非反射面１２２である。これにより、電波の不要な反射を抑制し、物体の検知精度の低下を抑制することができる。
［４－４．その他の変型例］
　上述した実施形態では、反射板１２０が電波センサ１００の本体部１１０に取り付けられる。しかしながら、これに限定されない。例えば、電波センサから分離した反射板が、電波センサの近傍（例えば、構造物５０から延長された支持部材）に設置されてもよい。
　［５．補記］
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的ではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及びその範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１０　歩行者用信号機
　２０　横断歩道
　２１Ａ　第１待機エリア
　２１Ｂ　第２待機エリア
　３０Ａ　検知エリア（第１エリア）
　３０Ｂ　検知エリア（第２エリア）
　４０Ａ，４０Ｂ　電波照射エリア
　５０　構造物
　６０　道路
　６１Ａ，６１Ｂ　歩道
　１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ　電波センサ
　１０１　プロセッサ
　１０２　不揮発性メモリ
　１０３　揮発性メモリ
　１０４　送信回路
　１０４ａ，１０４ｂ　送信アンテナ
　１０５　受信回路
　１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ　受信アンテナ
　１０６　通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）
　１０７　解析プログラム
　１１０　本体部
　１１０ａ　ハウジング
　１１１　送受信面
　１２０　反射板
　１２０Ａ　第１反射板
　１２０Ｂ　第２反射板
　１２０Ｄ　反射板
　１２０ａ　側板
　１２１　反射面
　１２１Ａ　第１反射面
　１２１Ｂ　第２反射面
　１２２　非反射面
　１３１　物体検知部
　１３２　判定部
　Ｔ　検知物体
 

Claims (7)

  1. 　電波を送信する少なくとも１つの送信アンテナと、
    　前記送信アンテナから送信された電波が物体で反射した反射波を受信する受信アンテナと、
    　前記受信アンテナによって受信された前記反射波を解析し、前記物体を検知する検知部と、
    　電波を反射する反射板と、
    　を備え、
    　前記送信アンテナは、第１エリアに第１電波を送信し、
    　前記受信アンテナは、前記第１電波が前記第１エリア内の第１物体によって反射された第１反射波を受信し、
    　前記送信アンテナは、さらに前記反射板に第２電波を送信し、
    前記反射板は、前記第２電波を前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、さらに前記反射板は、前記第２電波が前記第２エリア内の第２物体によって反射された第２反射波を前記受信アンテナに反射し、
    　前記受信アンテナは、前記反射板に反射された前記第２反射波を受信する、
    　電波センサ。
  2. 　前記反射板が有する反射面の法線方向と、複数の前記受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直であり、
    　前記検知部は、前記複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記第２エリア内に存在する前記第２物体の前記電波センサに対する角度を検知する、
    　請求項１に記載の電波センサ。
  3. 　前記反射面は、互いに平行ではない第１反射面と第２反射面とを含み、
    　前記第１反射面の第１法線方向と、前記複数の受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直であり、
    　前記第２反射面の第２法線方向と、前記複数の受信アンテナが並ぶ方向とは互いに垂直である、
    　請求項２に記載の電波センサ。
  4. 　前記電波センサは、前記複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記複数の受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定する判定部を備える、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電波センサ。
  5. 　前記複数の受信アンテナは、水平方向に対して垂直な方向に並ぶ垂直方向の複数の前記受信アンテナを含み、
    　前記判定部は、前記垂直方向の複数の受信アンテナで受信された前記第２反射波の位相差に基づいて、前記受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定する、
    　請求項４に記載の電波センサ。
  6. 　前記送信アンテナは、水平方向に対して垂直な方向に並ぶ第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを含み、
    　前記複数の受信アンテナは、前記第１送信アンテナから送信された電波が物体によって反射された反射波と、前記第２送信アンテナから送信された電波が前記物体によって反射された反射波を受信し、
    　前記判定部は、前記第１送信アンテナから送信された電波が物体によって反射された反射波と、前記第２送信アンテナから送信された電波が前記物体によって反射された反射波の位相差に基づいて、前記複数の受信アンテナによって受信された反射波が、前記第１反射波であるか前記第２反射波であるかを判定する、
    　請求項４に記載の電波センサ。
  7. 　少なくとも１つの送信アンテナから第１エリアに第１電波を送信し、反射板に第２電波を送信するステップと、
    　前記第１エリア内の第１物体によって前記第１電波が反射された第１反射波を受信アンテナによって受信するステップと、
    　前記反射板によって、前記第２電波を、前記第１エリアとは異なる第２エリアへ反射し、前記第２エリア内の第２物体から反射された第２反射波を、前記反射板によって前記受信アンテナに反射するステップと、
    　前記反射板によって反射された前記第２反射波を前記受信アンテナによって受信するステップと、
    　前記受信アンテナによって受信された前記第１反射波及び前記第２反射波を解析し、前記第１物体及び前記第２物体を検知するステップと、
    　を含む、
    　物体検知方法。
     
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