特許 6374512 レーダーマネキン用の人工皮膚

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374512

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】レーダーマネキン用の人工皮膚

(51)【国際特許分類】

   G09B 25/00 20060101AFI20180806BHJP

   B32B 7/02 20060101ALI20180806BHJP

   B32B 3/24 20060101ALI20180806BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   G09B25/00 Z

   B32B7/02 104

   B32B3/24 Z

   H05K9/00 W

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-542253(P2016-542253)

(86)(22)【出願日】2014年12月1日

(65)【公表番号】特表2017-504066(P2017-504066A)

(43)【公表日】2017年2月2日

(86)【国際出願番号】US2014067850

(87)【国際公開番号】WO2015099958

(87)【国際公開日】20150702

【審査請求日】2016年10月31日

(31)【優先権主張番号】14/141,821

(32)【優先日】2013年12月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(73)【特許権者】

【識別番号】399042915

【氏名又は名称】インディアナ ユニバーシティ リサーチ アンド テクノロジー コーポレイション

(73)【特許権者】

【識別番号】516183174

【氏名又は名称】ザ オハイオ ステイト ユニバーシティ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100102990

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 良博

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(72)【発明者】

【氏名】チー−チー チェン

(72)【発明者】

【氏名】スタンリー ユン−ピン チエン

(72)【発明者】

【氏名】リニ シェロニー

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩幸

【審査官】 上田 泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２３７５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２４２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１６６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１６７４２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２７４４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５０７４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ ２３／００ − ２９／１４

Ｂ３２Ｂ １／００ − ４３／００

Ｇ０１Ｍ ７／０８

Ｇ０１Ｍ １７／００７

Ｈ０５Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダー試験用のマネキン用の人工皮膚であって、前記人工皮膚は、
内面を有する導電層；及び
前記導電層の内面に適用された遮蔽層；
を含み、
前記導電層及び遮蔽層は、前記所定の周波数の電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで前記所定の周波数の電磁線を反射するように構成されており、
前記人工皮膚は内側表面を有し、前記導電層及び遮蔽層が前記人工皮膚の内側表面を前記電磁線から電磁的に遮蔽する、人工皮膚。

【請求項2】

前記所定の周波数が８〜８０ＧＨｚの範囲内にあり、前記人工皮膚は、８〜８０ＧＨｚの範囲内の前記電磁線に暴露された人間皮膚の反射係数（ＨＳＲＣ）にほぼ等しい人工皮膚の反射係数（ＡＳＲＣ）を有する、請求項１に記載の人工皮膚。

【請求項3】

前記所定の周波数が７６〜７８ＧＨｚの範囲内にある、請求項２に記載の人工皮膚。

【請求項4】

前記ＡＳＲＣが、前記人工皮膚に送信された前記電磁線に対して−４．７ｄＢ±１ｄＢであり、前記ＨＳＲＣが−４．７ｄＢ±１ｄＢである、請求項３に記載の人工皮膚。

【請求項5】

前記導電層に導電剤が均一にドープされていて所定のバルク導電率及び所定の厚みを有し、前記所定のバルク導電率及び所定の厚みが前記所定の周波数の電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで前記所定の周波数の電磁線を反射するように設定されている、請求項１に記載の人工皮膚。

【請求項6】

前記導電層が、所定の抵抗率を有するコーティングであり、前記所定の抵抗率は、前記所定の周波数の電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで前記所定の周波数の電磁線を反射するように設定されており、前記所定の抵抗率が１００オーム／平方±２オーム／平方である、請求項１に記載の人工皮膚。

【請求項7】

前記導電層が、前記電磁線の波長の０．０５倍未満のメッシュサイズを有するメッシュである、請求項１に記載の人工皮膚。

【請求項8】

前記遮蔽層が、前記電磁線の波長の０．０５倍未満のメッシュサイズを有するメッシュである、請求項１に記載の人工皮膚。

【請求項9】

前記導電層が、２０００オーム／平方の合成抵抗率を有する複数の層である、請求項７に記載の人工皮膚。

【請求項10】

前記遮蔽層が、０．０５オーム／平方の合成抵抗率を有する複数の層である、請求項８に記載の人工皮膚。

【請求項11】

前記人工皮膚が、乗り物衝突防止システムに使用されるレーダーシステムを試験するためのマネキン用の人工皮膚である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の人工皮膚。

【請求項12】

レーダー試験用のマネキンであって、
表面を有するマネキン本体と、
遮蔽層及び導電層を有するマネキン皮膚と、
を含み、
前記マネキン皮膚は、前記マネキン本体の表面に適用されており、前記マネキン皮膚は、前記所定の周波数の電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで前記所定の周波数の電磁線を反射するように構成されており、
前記マネキン皮膚は内側表面を有し、前記導電層及び遮蔽層は前記マネキン皮膚の内側表面を電磁線から電磁的に遮蔽する、レーダー試験用のマネキン。

【請求項13】

前記マネキン本体は、内部構造及び複数の電子部品を有し、前記マネキン皮膚は前記内部構造及び複数の電子部品を前記電磁線から電磁的に遮蔽する、請求項１２に記載のマネキン。

【請求項14】

前記所定の周波数が８〜８０ＧＨｚの範囲内にあり、前記マネキン皮膚は、８〜８０ＧＨｚの範囲内の電磁線に暴露された人間皮膚の反射係数（ＨＳＲＣ）にほぼ等しい人工皮膚の反射係数（ＡＳＲＣ）を有する、請求項１２又は１３に記載のマネキン。

【請求項15】

前記ＡＳＲＣが、前記人工皮膚に送信された前記電磁線に対して−４．７ｄＢ±１ｄＢであり、前記ＨＳＲＣが−４．７ｄＢ±１ｄＢである、請求項１４に記載のマネキン。

【請求項16】

前記所定の身体部分に固有のレベルが前記電磁線に暴露された対応する人間の身体部分の電磁応答を再現するように前記マネキン皮膚が構成されている、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のマネキン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への言及
本出願は、２０１３年１２月２７日に出願された米国特許出願第１４／１４１，８２１号の優先権を主張し、当該出願の全内容を引用により全て本願に援用する。

【0002】

発明の属する分野
本発明は、レーダーマネキン用の人工皮膚に関する。より詳しくは、当該人工皮膚を有するレーダーマネキンは、本物の人間被験者のＲＣＳにほぼ等しいレーダー断面積（ＲＣＳ）を生じる。

【背景技術】

【0003】

多くの乗り物は、乗り物と、例えば歩行者や、道路上の障害物や、他の乗り物などのハザードとの間の事故を減らすのを助ける衝突防止システムを利用している。これらのシステムは、乗り物の周囲環境にある物体を検出し追跡するために、例えばレーダー、光学センサー、赤外線又はレーザーセンサーなどの相互接続センサーネットワークを利用する。

【0004】

現在の衝突防止システムは、他の乗り物や、道路上の障害物のような物体を同定するのに熟達し、信頼性できるようになってきたが、歩行者を追跡することはより困難であることが判ってきた。乗り物と歩行者との衝突は非常に深刻な問題であり、歩行者を信頼性高く識別し追跡することができる衝突防止システムが必要とされている。

【0005】

例えばカメラなどの光学系センサーは、通常、高解像度画像及び広い観察視野をもたらすことができる。しかし、これらのシステムは、しばしば、物体の情報を抽出するために相当な計算とデータ処理を必要とすることがある。さらに、光学系システムは、しばしば、天候や照明条件により制限されることがある。

【0006】

赤外技術は光学系センサーの欠点の幾つかを解消することができるが、これらのシステムは、依然として、近距離検出について限界がある。レーザーに基づくセンサーネットワークは、物標（target）の位置及び距離に関する正確な情報を与えることができる。しかし、レーザーネットワークは、物標についてのテクスチャ情報（textured information）を欠くために安全性の問題があり続けている。

【0007】

レーダーシステムは、乗り物の周りの物体の距離及び相対速度の両方を測定するためのものとして当該技術分野でよく知られている。これらのシステムは、視界が悪い場合または例えば死角などの見ることが困難な場所にいる場合に、物体を知覚する運転者の能力を高めるために使用できる。近年、７６〜７８ＧＨｚのレーダー周波数帯域が自動車衝突回避レーダーシステムに割り当てられた。そのより広い検出範囲、良好な位置分解能、及び様々な道路及び天候条件に対する低い感受性のために、この周波数範囲におけるレーダーシステムについてかなりの研究及び開発がなされている。

【0008】

光学センサーシステムと比べて、７６〜７８ＧＨｚレーダーは、検出範囲がより広く、物標位置分解能がより高く、悪い天候及び照明条件の場合の許容度が良好であるという長所を有する。さらに、レーダーデータは、物標の異なる運動部分の動きに伴うドップラー及びマイクロドップラーシグネチャー（Doppler and micro Doppler signatures）を含む。これによって、乗り物に対する歩行者の衝突警告／回避システムにとって理想的なものとなっている。かかるシステムの有効性を試験することは、様々な観察角度から様々な姿勢で本物の人間に似たレーダー応答を生じる特別な歩行者マネキンの使用を必要とする。

【0009】

物体のサイズ及び形状は、レーダー信号に暴露されたときに物体が生じる応答に影響を及ぼす因子のうちの２つである。さらに、異なる表面材料は、７６〜７８ＧＨｚレーダーに対して異なる応答を生じる。したがって、正確に歩行者衝突システムを試験するには、レーダーマネキンが本物の歩行者に似た体形を有することが必要なだけでなく、本物の人間の皮膚のレーダー反射を再現する人工皮膚を有することも必要である。さらに、本物の人により生じたレーダー応答は全身で一貫していない。胴体により生じた応答は、下肢により生じた応答と異なる。そのため、レーダーマネキンは、不均一なレーダー応答を生じるように構成可能なものであるべきである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、特に７６〜７８ＧＨｚ乗り物衝突回避レーダー評価及び試験において使用されるレーダーマネキン用に設計された人工皮膚を製造することは有益である。人工皮膚は、レーダーマネキンが本物の人のレーダー断面積（ＲＣＳ）パターンによく似たレーダー断面積パターンを生じることができるようにするものであるべきである。レーダー断面積は、レーダーにより物体を検知可能であるかについての１つの尺度である。人工皮膚は、レーダーシステムの観点から、レーダーマネキンが人間のように見えるように構成される。さらに、人間のレーダー応答は、身体部分によって変化しうるために、人工皮膚は、レーダーマネキンの特定の身体部分の応答が本物の人間の対応部分と一致し得るように、容易に構成できるものであるべきである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

レーダーマネキン用の人工皮膚及び当該人工皮膚を有するレーダーマネキンが提供される。人工皮膚及び人工皮膚を有するレーダーマネキンは、本物の人間被験者のＲＣＳにほぼ等しいＲＣＳを生じるように構成される。人工皮膚は、導電材料層及び遮蔽材料層を含む。遮蔽層は導電層の内面に適用されている。導電層及び遮蔽層は、電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答のレベルで所定の周波数を有する電磁線を反射するように構成されている。遮蔽層は、また、人工皮膚の内側表面を電磁線から電磁的に遮蔽する。

【0012】

一実施形態において、導電層及び遮蔽層は、１つの材料層又は複数の材料層から製造されたものであることができる。導電層は、電磁線を減衰して所定の周波数で所望の反射率を生じるように設定されたメッシュサイズを有するべきである。好ましくは、メッシュサイズは電磁線の波長の０．０５倍未満である。遮蔽層は、非常に低い抵抗率を有し、しかも、電磁線を反射するとともに人工皮膚の内側表面を電磁線から電磁的に遮蔽するように構成されたものであるべきである。

【0013】

人工皮膚の電磁反射率は、人工皮膚に使用される導電層及び遮蔽層の数を調節することにより調整できる。人工皮膚の電磁反射率は、所定の導電層及び／又は遮蔽層を構成する材料層の数を調節することにより調整できる。

【0014】

人工皮膚の導電層及び遮蔽層は、さらに、人間皮膚の電磁応答を再現するように構成されたものであることができる。場合によっては、人工皮膚は、８〜８０ＧＨｚの範囲内の所定の周波数を有する電磁線に暴露された人間皮膚を再現するように構成される。他の例では、人工皮膚は７６〜７８ＧＨｚの範囲内の所定の周波数を有する電磁線に曝露された人間皮膚を再現するように構成される。そのため、人工皮膚は、８０ＧＨｚの範囲内のレーダー信号に暴露された人間皮膚の特異的応答を生じるように調整される。しかし、場合によっては、人工皮膚は、７６〜７８ＧＨｚの範囲内のレーダー信号に暴露された人間皮膚の特異的応答を生じるように調整される。

【0015】

人工皮膚は、電磁線に曝露されたヒトの皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで所定の周波数を有する電磁線を反射するように構成される。前記レベルが電磁線に曝露された場合の人間皮膚のレーダー断面積であるように導電層及び遮蔽層を構成することができる。特に、電磁線は、８〜８０ＧＨｚ、より具体的には７６〜７８ＧＨｚの範囲内の所定の周波数を有する。人工皮膚の反射係数（ＡＳＲＣ）は、さらに、人工皮膚に送られた電磁線に対して約−４．７ｄＢ±１ｄＢであることができる。

【0016】

別の実施形態において、導電層に導電剤が均一にドープされていて所定のバルク導電率及び所定の厚みを有する。所定のバルク導電率及び所定の厚みは、所定の周波数の電磁線に曝露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで所定の周波数の電磁線を反射するように設定されている。

【0017】

別の実施形態において、導電層は所定の抵抗率を有するコーティングであり、当該所定の抵抗率は、所定の周波数の電磁線に曝露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで所定の周波数の電磁線を反射するように設定される。

【0018】

本発明の別の実施形態において、８〜８０ＧＨｚ、より具体的には７６〜７８ＧＨｚのレーダーシステムを試験及び較正するためのレーダーマネキンが提供される。当該レーダーマネキンは、上記の人工皮膚で覆われた表面を有する。当該マネキンは、さらに、複数の電子部品を有する内部構造を有する。電子部品としては、モーター、センサー、他の試験用電子機器が挙げられる。マネキンの皮膚は、電磁線から内部構造及び電子部品を電磁的に遮蔽する。

【0019】

レーダーマネキン本体は、人間の体の様々な部分、例えば腕部、脚部などを再現するように構成された複数の身体部分を有する。人間の体の異なる部分は異なるレベルで電磁線を反射する。レーダーマネキンの身体部分は、複数の身体部分の各々が所定の身体部分に特異的なレベルで電磁線を反射するように構成できる。レーダーマネキンの身体部分の各々についての所定の身体部分に特異的なレベルは、対応する人間の身体部分の電磁応答を再現するように構成することができる。例えば、レーダーマネキンの腕部を覆うマネキンの皮膚は、人間の腕部の電磁応答を再現するように構成することができる。レーダーマネキンの皮膚の他の部分は、同様に、人間の体の様々な部分に一致するように構成することができる。

【0020】

レーダーマネキンの皮膚の導電層及び遮蔽層は、さらに、所定の身体部分に特異的なレベルが電磁線に曝露された場合の人間皮膚のレーダー断面積であるように構成されてもよい。特に、電磁線は、８〜８０ＧＨｚ、より具体的には７６〜７８ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。所定のレベルは、さらに、人工皮膚の反射係数が約−４．７ｄＢ±１ｄＢであるように設定することができる。このようにして、レーダーマネキンは、７６〜７８ＧＨｚの範囲の周波数でレーダーを試験及び校正するために本物の人間被験者のＲＣＳにほぼ等しいＲＣＳを正確に生じることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、人工皮膚の複数の層の分解立体図である。

【0022】

【図2】図２は、人工皮膚で覆われたレーダーマネキンの図である。

【0023】

【図3】図３は、人工皮膚を有するレーダーマネキンの応答を測定するレーダーシステムの例である。

【0024】

【図4】図４は、図３に示した線４−４に沿った人工皮膚の例示的な図である。

【0025】

【図5】図５は、図３に示した線５−５に沿った人工皮膚の例示的な図である。

【0026】

【図6】図６は、人工皮膚で覆われたレーダーマネキンの内部構造の例示的な図である。

【0027】

【図7】図７は、７７ＧＨｚレーダーにより標的にした人工皮膚で覆われたレーダーマネキンと、レーダーマネキンの例示的な平滑化レーダー断面積パターンを示す。

【0028】

【図8】図８は、レーダーにより標的にした人間と、７７ＧＨｚでの平均的な大人の人間の平均レーダー断面積パターンを示す。

【0029】

【図9】図９は、人工皮膚で覆われたレーダーマネキンの例示的な平滑化レーダー断面積パターンと７７ＧＨｚでの平均的な大人の人間の平均レーダー断面積パターンとを重ねたレーダー断面積パターンである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

まず図１及び２に関し、本発明の一実施形態にしたがうレーダーマネキン１００のための人工皮膚１０が提供される。人工皮膚１０は、導電材料層２０と遮蔽材料層３０から製造される。人工皮膚１０は、あるレベル、より具体的には、電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答であるレベルで、例えばレーダー送信機１１０（図３）からの電磁線１１０ａを反射する。導電層２０は、内面２２及び外面２４を有する。遮蔽層３０も、内面３２及び外面３４を有する。

【0031】

一実施形態において、導電層２０の材料は、一般的には、ポリエステル、綿、及びステンレス鋼のブレンドであることができる。一例において、導電層２０は、質量基準で、およそ３６％のポリエステル、３６％の綿及び２８％のステンレス鋼のブレンドから構成される。得られる導電層２０は、約１ｍｍの厚み、２６０ｇ／ｍ^２の重さ、及び２０００オーム／平方の電気抵抗率を有することができる。例示的な導電層２０は、Less EMF Inc.により製造された２枚のSTATICOT（登録商標）遮蔽布（SHIELDING FABRIC）（＃1232）から構成することができる。当業者は、上記の特性に類似する特性を有する他の材料が人工皮膚１０の導電層２０として使用するのに適することを理解するであろう。

【0032】

遮蔽材料層３０は、導電層２０の内面２２に適用される。導電層２０及び遮蔽層３０は、縫合、接着剤、又は当該技術分野で知られている他の結合方法により結合させることができる。遮蔽層３０は、人工皮膚１０の内面３２を電磁線１１０ａから電磁的に遮蔽する。遮蔽層３０の材料は、一般的に、ポリエステルと銅のブレンドであることができる。一例では、遮蔽層３０は、およそ６５％のポリエステルと３５％の銅のブレンドから構成される。得られる遮蔽層３０は、およそ０．０８ｍｍの厚み、８０ｇ／ｍ²の重さ、及び０．０５オーム／平方の電気抵抗率を有することができる。遮蔽材料３０の一例は、Less EMF Inc.により製造された純銅ポリエステルタフタ布（PURE COPPER POLYESTER TAFFETA FABRIC）（#1212）であることができる。当業者は、上記の特性に類似する特性を有する他の材料が人工皮膚１０の遮蔽層３０として使用するのに適することを理解するであろう。

【0033】

導電及び遮蔽層２０，３０は、１つの材料層又は複数の材料層から成るものであることができる。導電層２０は、電磁線１１０ａを減衰して所定の周波数で所望の反射率を生じるように設定されたメッシュサイズを有するべきである。好ましくは、導電及び遮蔽層２０，３０のメッシュサイズは、電磁線１１０ａの波長の０．０５倍未満である。遮蔽層３０は、非常に低い抵抗率を有し、しかも、電磁線１１０ａを反射するとともに人工皮膚１０の内側表面３２を電磁線１１０ａから電磁的に遮蔽するように構成されたものであるべきである。

【0034】

人工皮膚１０の電磁反射率は、人工皮膚１０に使用される導電及び遮蔽層２０，３０の数を調節することにより調整できる。人工皮膚１０の電磁反射率は、所定の導電及び／又は遮蔽層２０，３０を構成する材料層の数を調節することにより調整できる。

【0035】

典型的な衝突回避システムにおいて、レーダー送信機１１０は、物標に向けてレーダー波１１０ａを送信する。反射レーダー波１１０ｂはレーダー受信機１１２により検出される。図３に示す単純化された例では、レーダー送信機１１０はレーダーマネキン１００に向けてレーダー波１１０ａを送信する。レーダーマネキン１００により反射された反射レーダー波１１０ｂはレーダー受信機１１２により検出される。

【0036】

人工皮膚１０は、人間皮膚のレーダー反射率にほぼ等しいレーダー反射率を有するように構成される。人間皮膚は、人を検出するために使用されるレーダー１１０ａの周波数に応じて異なるレーダー反射応答を生じることが判る。場合によって、本発明の人工皮膚１０は、７６〜７８ＧＨｚの周波数範囲を有するレーダーに暴露された人間皮膚のレーダー反射率に近似するレーダー反射率を有するように構成される。人工皮膚１０がこの特定の周波数範囲でレーダーにより作用するように設計された場合、当業者は、レーダー１１０の周波数を変化させることは人工皮膚１０の性能に必ず影響を及ぼすことを理解するであろう。同様に、人工皮膚１０は、人間皮膚のレーダー反射率に近似するレーダー反射率を有するように構成されるため、人工皮膚１０は、別のタイプの物標、例えば自動車その他の一般的な物標などの応答を正確に再現するように変更される。

【0037】

人工皮膚１０の層２０，３０の厚みは、人工皮膚１０のレーダー反射率を調節するために調整することができる。例えば、図４及び５に示されているように、レーダーマネキン１００の胴体１４０及び脚部１５０の断面図が示されている。好ましい一実施形態において、図５に示されている脚部１５０上のレーダーマネキン皮膚１０は図４に示されている胴体１４０上のレーダーマネキン皮膚１０と同じ厚みを有する。しかし、当業者は、人工皮膚１０の反射率は、導電層２０の厚みを変えることにより調節できることを理解するであろう。例えば、同じ材料が使用されると仮定すると、より厚い導電層２０ほど、比較的より薄い導電層２０を有するマネキン皮膚１０よりもレーダー波１１０ａを減衰する。このようにして、マネキン皮膚１０を、異なるレーダー反射率を有する物標をより正確に再現するように調整することができる。

【0038】

導電層２０は、抵抗布から作られ、レーダー波１１０に暴露された人間皮膚の電磁応答に類似するレベルで反射性を生じることを左右する。例えば、導電層２０は、７６〜７８ＧＨｚレーダーに暴露された人間皮膚の電磁応答と同等のレベルで反射性を生じる。遮蔽層３０は、高い導電性を有し、人工皮膚１０の内側表面の後方の構造体、部品などに対する電磁シールドとしての役割を果たす。内側表面４２及び外側表面４４を有するさらなるフォーム層４０は、肉盛り及び輪郭整形の目的のために遮蔽層３０の後方に位置していても位置していなくてもよい。

【0039】

一実施形態において、人工皮膚１０は布メッシュから製造された導電層２０及び遮蔽層３０を有するが、当業者は、７６〜７８ＧＨｚレーダーに暴露された人間皮膚の電磁応答と同等のレベルで反射性を生じさせるために別の構成の人工皮膚を使用できることを理解するであろう。

【0040】

人工皮膚１０の別の一実施形態において、導電層２０に導電剤が均一にドープされていて所定のバルク導電率及び所定の厚みを有する。１つの典型的な導電層２０は、約３．５の比誘電率を有する銅連続ナイロン層（copper continuous nylon layer）である。導電層２０には、導電剤、例えばカーボンなどがドープされ、様々な有効バルク導電率を有する。所定のバルク導電率σ及び所定の厚みｄは、所定の周波数の電磁線１１０ａに暴露された人間皮膚の電磁応答にほぼ等しいレベルで所定の周波数の電磁線１１０ａを反射するように構成される。

【0041】

以下の表１に、−４．７ｄＢの所望の反射係数を得るために層厚ｄを有する典型的なカーボンドープ銅連続ナイロン導電層２０のバルク導電率σに関する４つの例を示す。

【0042】

【表1】

【0043】

別の実施形態において、人工皮膚１０は、基材に適用された薄い導電層コーティングを有する。導電層３０は、薄い導電層２０コーティングで化粧された導電体、例えば銅などであることができる。導電層２０コーティングは、同じ電磁線１１０ａに暴露された人間皮膚のレベルとほぼ等しいレベルで電磁線１１０ａを反射するように設定された所定の抵抗率を有する。好ましい実施形態において、導電層２０コーティングは、約１００オーム毎平方±２オーム毎平方の所定の抵抗率を有して−４．７ｄＢの反射係数を生じる。

【0044】

当業者は、人工皮膚１０の上記実施形態では、人工皮膚１０の反射率は、少なくとも部分的に、導電層２０の密度、厚み及び／又はドーピングにより決まることを理解するであろう。このようにして、所定の周波数、例えば７６〜７８ＧＨｚのレーダーに暴露された人間皮膚の電磁応答と同等のレベルで反射性を生じさせるために、人工皮膚１０において異なる材料を使用できる。さらに、人工皮膚１０において使用される材料は、人工皮膚１０に送信された電磁線１１０ａに対して約−４．７ｄＢ±１ｄＢのＡＳＲＣを有するように構成することができる。

【0045】

厚みｄ、誘電率ε_m 、透磁率μ_m 及び良好な導電性バッキングを有する均質材料層の反射係数Γは、

【0046】

【数1】

【0047】

（式中、

【0048】

【数2】

【0049】

である）
と表すことができる。可能性のある材料の誘電率ε_m 及び透磁率μ_m は、公知の供給源、例えば製造業者、又は既知の材料特性のルックアップテーブルから得ることができる。

【0050】

誘電率ε_m 及び透磁率μ_m は、周波数ｆ、自由空間の誘電率ε₀ 、及び自由空間の透磁率μ₀ の関数であり得る。材料の誘電率ε_m は、

【0051】

【数3】

【0052】

のように、比誘電率ε_r 及びバルク導電率σの関数として表すこともできる。

【0053】

当業者は、式（１）〜（６）を使用することによって、人工皮膚１０用のさらなる導電層２０を見分けることができる。導電層２０を−４．７ｄＢの所望の反射係数を有するように構成するために、バルク導電率σ及び厚みｄを調節することができる。同様に、導電層２０を、異なる設計パラメータに適応するように別の反射係数を有するように構成することができる。このようにして、式（１）〜（６）は、可能性のある材料の周波数ｆ、誘電率ε_m 及び透磁率μ_m に基づいて、所望の反射係数Γを達成する方法を与える。

【0054】

上記記載から、周波数ｆが変わると、所望の反射係数Γも調節されることが判る。具体的には、周波数ｆが減少すると、所望の反射係数Γは、１ＧＨｚ当り約０．０２７ｄＢ増加する。例えば、周波数ｆが２０ＧＨｚ減少して５６〜５３ＧＨｚの範囲になると、所望の反射係数Γは約０．５４ｄＢ増加して約−４．１６ｄＢになる。

【0055】

送信レーダー波１１０ａが人工皮膚１０に向けて送信されると、波１１０ａは導電層２０を伝搬し、その抵抗のために減衰する。これによって、レーダー波１１０ａからの電磁エネルギーが熱に変換される。導電層２０の厚みを透過後、レーダー波１１０ａは遮蔽層３０に当たる。遮蔽層３０は、レーダー１１０ａを反射するため、反射波１１０ｂは導電層２０に戻されて導電層２０をもう一度伝搬し、人工皮膚２０から出る前に導電層２０の厚みを逆行する。そのため、導電層２０に入る及び導電層２０から出るレーダー波の各パスでレーダー波１１０ａ，１１０ｂは総往復減衰量の約１／２ずつ減衰する。よって、導電層２０の総減衰量は、乾燥した人間皮膚の反応を再現するために７７ＧＨｚで約４．７ｄＢであるように設定されるべきである。

【0056】

次に図６〜８を参照すると、別の好ましい実施形態において、人工皮膚１０は、レーダー試験用のレーダーマネキン１００の表面領域に適用されている。レーダーマネキン１００は、人体３１０に似せた形状に作られている。レーダーマネキン１００は、レーダーシステム、例えば乗り物の衝突防止システムにおいて使用するためのものなどを試験及び較正するために使用される。レーダーマネキン１００は、内部構造１２０及び複数の電子部品１３０を有する。人工皮膚１０はレーダーマネキン１００の内部構造１２０，１３０を電磁線１１０ａから遮蔽する。人工皮膚１０は、さらに、レーダーマネキン１００の身体部分１４０，１５０，１６０により反射された電磁応答が人間の体の対応する部分３４０，３５０，３６０の電磁応答と一致するように構成されることができる（図８参照）。

【0057】

複数の身体部分１４０，１５０，１６０は、胴体１４０、脚部１５０、腕部１６０及び頭部１７０を含む。マネキンの身体部分１４０，１５０，１６０の各々は、人間３１０の対応する身体部分３４０，３５０，３６０に似せた形状に作られている。例えば、レーダーマネキンの腕部１６０は、本物の人間の腕部３６０と同様のサイズ及び形状を有する。サイズ及び形状の変化のために、人間の体の部分３４０，３５０，３６０は、電磁線を様々な程度に反射する。例えば、人間の胴体３４０は、電磁線１１０ａを人間の腕部３６０と違ったように反射する。したがって、レーダーマネキン１００の特定に身体部分上のマネキン皮膚１０は、対応する人間の身体部分のレベルと一致する特定のレベルで電磁線１１０ａを反射するように構成される。

【0058】

図７〜９に示されているように、人工皮膚１０の性能を評価するために、人工皮膚１０により覆われたレーダーマネキン１００からの平滑化レーダー断面積パターン２００を、数人（例えば９人）の人間３１０被験者の平均平滑化レーダー断面積パターン３００と比較した。平滑化レーダー断面積パターン２００を得るために、レーダーマネキン１００を、無響室内の回転支柱上に載せた。レーダー送信機１１０から７７ＧＨｚの電磁線１１０ａを送信しながらレーダーマネキン１００を回転させた。レーダー受信機１１２により反射レーダー１１０ｂを検出し、データをプロットした。図７に示されている平滑化レーダー断面積パターン２００は、５°の移動窓を使用した平滑化レーダー断面積パターンである。平滑化パターンは、異なる回数で戻る異なる身体部分１４０，１５０，１６０，１７０の散乱による同位相（in-phase）及び逆位相（out-of-phase）干渉によりもたらされる急速振動なしに主なパターンバリエーションを可視化することを助けることが判る。

【0059】

空気−材料境界に入射した平面電磁界の反射係数は、式（２）：

【0060】

【数4】

【0061】

により与えられる。ここで、Ｚ_m は式（３）に従う材料のインピーダンスであり、Ｚ₀ は式（４）に従う自由空間のインピーダンスである。均質な導電材料のインピーダンスＺ_m は、周波数ω（ラジアン）、透磁率ｕ、誘電率ε及び導電率σの関数であり、

【0062】

【数5】

【0063】

により与えられる。７７ＧＨｚでの乾燥した人間皮膚のおよその比誘電率は約６．６２である。同じ周波数での乾燥した人間皮膚の導電率は３８．１Ｓ／ｍである。したがって、式（２）及び（７）から、乾燥した人間皮膚の反射係数は７７ＧＨｚで約−４．６８ｄＢであることが判る。これらの値は、公然と利用可能であり、当該技術分野で知られている。

【0064】

乾燥した人間皮膚のレーダー断面積は、完全導電体から作られた同じ人間のモデルのレーダー断面積よりも低い４．６８ｄＢである。そのため、人工皮膚１０は、乾燥した人間皮膚の反応を再現するために完全導電体の反射係数に対して−４．７ｄＢ±１ｄＢのＡＳＲＣを有するように構成される。

【0065】

上記のように、レーダーマネキン１００と同じ装置及び方法を使用して人間のレーダー反射特性を測定した。人間３１０被験者のサイズ及び体型の範囲は典型的な人間の代表的なものであった。９人の被験者についての７７ＧＨｚでの平滑化レーダー断面積パターン３００は図８に示されている。

【0066】

人工皮膚１０を有するレーダーマネキン１００から得た平滑化レーダー断面積パターン２００を検証するために、図９に示すように、９人の人間３１０被験者の平滑化レーダー断面積パターン（点線）をレーダーマネキン１００の平滑化断面積パターン（実線）と比較した。

【0067】

図９は、人工皮膚１０を有するレーダーマネキン１００が平均人間３１０被験者に似たレーダー断面積レベル及びパターンを生じることを示している。レーダーマネキン１００の平滑化レーダー断面積パターン２００のレベルも、人間の平滑化レーダー断面積パターン３００のレベルよりも約２ｄＢ高い。これは、試験に使用したレーダーマネキンの胴体１４０の前後方向の厚みが平均的な大人の男性よりも厚かったためである。

【0068】

人工皮膚１０は、７６．５ＧＨｚで約−４．７ｄＢの反射係数を生じることが判る。この反射係数は、乾燥した人間皮膚の反射係数に似ていることが判る。人工皮膚１０により覆われたレーダーマネキン１００についての測定された平滑化レーダー断面積パターン２００のデータは、人間３１０被験者の平滑化レーダー断面積パターン３００と比較した場合に類似のレーダー反射特性を示した。そのため、この試験データは、人工皮膚１０が、７７ＧＨｚレーダーを、電磁線に暴露された人間皮膚の電磁応答のレベルで反射することを実証している。

【0069】

明らかに、本発明の多くの改良及び変更が、上記教示内容に照らして可能であり、別の方法で、具体的に記載したように、添付の特許請求の範囲の範囲内で実施することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】