特許 7484094 レーダ装置、存在判定方法、およびプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】レーダ装置、存在判定方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/04 20060101AFI20240509BHJP

   G01S 7/292 20060101ALI20240509BHJP

   G01S 13/34 20060101ALN20240509BHJP

【ＦＩ】

G01S13/04

G01S7/292 202

G01S13/34

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019126449

(22)【出願日】2019-07-05

(65)【公開番号】P2021012105

(43)【公開日】2021-02-04

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100122286

【弁理士】

【氏名又は名称】仲倉 幸典

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(72)【発明者】

【氏名】三嶋 一馬

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２４８０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１９２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０５３８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９１１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４８０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１４４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２７１５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送受信部から電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得るレーダ装置であって、
上記反射波に基づいて、上記送受信部から第１の距離までの特定範囲について反射パワーを求める反射パワー算出部と、
上記反射パワーを積分して面積を算出する面積算出部と、
上記送受信部から予め定められた至近範囲に対象物が存在するか否かを判定する存在判定部とを備え、
前記至近範囲は、上記送受信部から１０ｃｍまでの範囲であり、
前記特定範囲は、前記至近範囲以下であり、
上記存在判定部は、
上記至近範囲に対象物が存在しないとき上記面積算出部によって上記特定範囲について算出された基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定する第１判定部を含む
ことを特徴とするレーダ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーダ装置において、
上記存在判定部は、
上記至近範囲に対象物が存在しないとき上記反射パワー算出部によって上記第１の距離で検出された基準の反射パワーに対して、上記反射パワー算出部によって上記第１の距離で検出される現在の反射パワーとの差が、予め定められた閾値よりも大きい、という第２条件が満たされているか否かを判定する第２判定部を含み、
上記第１条件に加えて、上記第２条件が満たされているときに限り、上記対象物が存在すると判定する
ことを特徴とするレーダ装置。

【請求項3】

送受信部から電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得るレーダ装置のための存在判定方法であって、
上記レーダ装置は、
上記反射波に基づいて、上記送受信部から第１の距離までの特定範囲について反射パワーを求める反射パワー算出部と、
上記反射パワーを積分して面積を算出する面積算出部と、を含み、
上記存在判定方法は、
上記送受信部から予め定められた至近範囲に対象物が存在しないとき、予め、上記反射パワー算出部によって、上記反射波に基づいて、上記特定範囲について反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記反射パワーを積分して基準の面積を算出しておき、
上記反射パワー算出部によって、上記特定範囲について現在の反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記現在の反射パワーを積分して現在の面積を算出し、
上記基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定し、
前記至近範囲は、上記送受信部から１０ｃｍまでの範囲であり、
前記特定範囲は、前記至近範囲以下である、
ことを特徴とする存在判定方法。

【請求項4】

請求項３に記載の存在判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はレーダ装置に関し、より詳しくは、電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得る装置に関する。また、この発明は、そのようなレーダ装置によって対象物が存在するか否かを判定する存在判定方法に関する。また、この発明は、そのような存在判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のレーダ装置としては、例えば特許文献１（特開２０１３－１６７５５４号公報）に開示されているように、レーダ波を発射し、該レーダ波の対象物による反射波を受信することによって該対象物の位置（レーダ装置から該対象物までの距離を含む）を特定するものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１６７５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、市販のレーダ装置では、レーダ波を発射してから反射波を受信するまでの時間差が或る程度必要であることから、距離検出可能範囲に下限（例えば、１０ｃｍ程度）が設けられている。一般的に、市販のレーダ装置は、距離検出可能範囲の下限以下の範囲（以下、「至近範囲」という。）に対象物が存在するか否かを検出できる仕様になっていない。このため、至近範囲に対象物が存在するか否かを検出しようとすると、至近範囲に特化した別型式のセンサを用いる必要があり、設備が複雑になり、コスト面でも不利になる。したがって、上記レーダ装置を使用して、至近範囲に対象物が存在するか否かを検出することは、有益である、と考えられる。

【0005】

そこで、この発明の課題は、電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得るレーダ装置であって、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定できるものを提供することにある。また、この発明の課題は、そのようなレーダ装置によって至近範囲に対象物が存在するか否かを判定できる存在判定方法を提供することにある。また、この発明の課題は、そのような存在判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、この開示のレーダ装置は、
送受信部から電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得るレーダ装置であって、
上記反射波に基づいて、上記送受信部から距離に関する最小分解能分だけ離れた第１の距離から、上記第１の距離よりも大きい第２の距離までの特定範囲について反射パワーを求める反射パワー算出部と、
上記反射パワーを積分して面積を算出する面積算出部と、
上記送受信部から予め定められた至近範囲に対象物が存在するか否かを判定する存在判定部とを備え、
上記存在判定部は、
上記至近範囲に対象物が存在しないとき上記面積算出部によって上記特定範囲について算出された基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定する第１判定部を含む
ことを特徴とする。

【0007】

本明細書で、「レーダ装置」とは、一般的に、電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物までの距離や方向を測定する装置を意味する。本発明では、電磁波は、典型的にはミリ波ないしマイクロ波であるが、これに限られるものではなく、より長波長、または、より短波長（例えば光）であってもよい。

【0008】

また、「至近範囲」とは、例えば、上記送受信部から、この送受信部の距離検出可能範囲の下限までの範囲を指す。典型的には、「至近範囲」は、上記送受信部から１０ｃｍまでの範囲である。「特定範囲」を定める「第２の距離」は、「至近範囲」の上限（例えば、上記距離検出可能範囲の下限）と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。

【0009】

この開示のレーダ装置では、送受信部は、電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測する。反射パワー算出部は、上記反射波に基づいて、上記送受信部から距離に関する最小分解能分だけ離れた第１の距離から、上記第１の距離よりも大きい第２の距離までの特定範囲について反射パワーを求める。面積算出部は、上記反射パワーを積分して面積を算出する。上記存在判定部に含まれた第１判定部は、上記至近範囲に対象物が存在しないとき上記面積算出部によって上記特定範囲について算出された基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定する。このようにして、このレーダ装置によれば、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定することが可能となる。

【0010】

一実施形態のレーダ装置では、
上記存在判定部は、
上記至近距離内に対象物が存在しないとき上記反射パワー算出部によって上記第１の距離で検出された基準の反射パワーに対して、上記反射パワー算出部によって上記第１の距離で検出される現在の反射パワーとの差が、予め定められた閾値よりも大きい、という第２条件が満たされているか否かを判定する第２判定部を含み、
上記第１条件に加えて、上記第２条件が満たされているときに限り、上記対象物が存在すると判定する
ことを特徴とする。

【0011】

この一実施形態のレーダ装置では、対象物が存在するか否かをより高精度で判定することが可能となる。

【0012】

別の局面では、この開示の存在判定方法は、
送受信部から電磁波を対象物へ向けて発射し、上記対象物による反射波を観測することにより、上記対象物についての情報を得るレーダ装置のための存在判定方法であって、
上記レーダ装置は、
上記反射波に基づいて、上記送受信部から距離に関する最小分解能分だけ離れた第１の距離から、上記第１の距離よりも大きい第２の距離までの特定範囲について反射パワーを求める反射パワー算出部と、
上記反射パワーを積分して面積を算出する面積算出部と、を含み、
上記存在判定方法は、
上記送受信部から予め定められた至近範囲に対象物が存在しないとき、予め、上記反射パワー算出部によって、上記反射波に基づいて、上記送受信部から距離に関する最小分解能分だけ離れた第１の距離から、上記第１の距離よりも大きい第２の距離までの特定範囲について反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記反射パワーを積分して基準の面積を算出しておき、
上記反射パワー算出部によって、上記特定範囲について現在の反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記現在の反射パワーを積分して現在の面積を算出し、
上記基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定する
ことを特徴とする。

【0013】

この開示の存在判定方法では、上記送受信部から予め定められた至近範囲に対象物が存在しないとき、予め、上記反射パワー算出部によって、上記反射波に基づいて、上記送受信部から距離に関する最小分解能分だけ離れた第１の距離から、上記第１の距離よりも大きい第２の距離までの特定範囲について反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記反射パワーを積分して基準の面積を算出しておく。次に、上記反射パワー算出部によって、上記特定範囲について現在の反射パワーを求め、上記面積算出部によって上記現在の反射パワーを積分して現在の面積を算出する。次に、上記基準の面積に対して、上記面積算出部によって上記特定範囲について算出される現在の面積が大きい、という第１条件が満たされているとき、上記至近範囲に対象物が存在すると判定する。これにより、この存在判定方法によれば、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定することが可能となる。

【0014】

さらに別の局面では、この開示のプログラムは、上記存在判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0015】

この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記存在判定方法を実施することができる。

【発明の効果】

【0016】

以上より明らかなように、この開示のレーダ装置および存在判定方法は、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定することが可能となる。また、この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記存在判定方法を実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】この発明の一実施形態のレーダ装置のブロック構成を示す図である。

【図2】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、上記レーダ装置がレーダ送受信部から対象物までの距離を測定する原理を説明する図である。図２（Ｃ）は、上記レーダ装置がレーダ送受信部に対する対象物の方向を測定する原理を説明する図である。

【図3】上記レーダ装置によって対象物の存在を判定する、実験的な測定環境を示す図である。

【図4】図３の対象物が存在しない場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。

【図5】図５（Ａ）は、対象物が金属棒であり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。図５（Ｂ）は、対象物が金属棒であり、距離１０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。

【図6】図６（Ａ）は、対象物が人体モデルであり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。図６（Ｂ）は、対象物が人体モデルであり、距離１０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。

【図7】図７（Ａ）は、対象物がリフレクタであり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。図７（Ｂ）は、対象物がリフレクタであり、距離１０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す図である。

【図8】上記レーダ装置の存在処理部によって実行される存在判定方法のフローを示す図である。

【図9】図９（Ａ）は、対象物が存在しない場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワーを示す図である。図９（Ｂ）は、対象物が金属棒であり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー示す図である。

【図10】対象物が存在しない場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す拡大図である。

【図11A】対象物が金属棒であり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す拡大図である。

【図11B】対象物が金属棒であり、距離１０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す拡大図である。

【図12A】対象物が人腕モデルであり、距離０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す拡大図である。

【図12B】対象物が人腕モデルであり、距離１０ｃｍに存在する場合の、レーダ送受信部からの距離に応じて観測された反射パワー（角度方向に合算されたパワー）を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0019】

（レーダ装置の構成）
図１は、この発明の一実施形態のレーダ装置（符号１で示す。）のブロック構成を示している。このレーダ装置１は、送受信部としてのレーダ送受信部１０と、反射パワー算出部としてのレーダデータ処理部２０と、面積算出部および存在判定部としての存在処理部３０と、後段処理部４０と、データ出力部５０とを備えている。

【0020】

レーダ送受信部１０は、チャープ信号（後述する）を生成するシンセサイザ１１と、シンセサイザ１１によって生成されたチャープ信号を電磁波ＥＭ１として対象物９０へ向けて発射（送信）する送信アンテナ１２と、対象物９０による反射波ＥＭ２を受信する受信アンテナ１３と、送信アンテナ１２によって送信された送信信号ＥＭ１（理解の容易のため、送信される電磁波と同じ符号で表す。）と受信アンテナ１３によって受信された受信信号ＥＭ２（理解の容易のため、反射波と同じ符号で表す。）とを混合して中間周波数の信号ＩＦＳを生成するミキサ１４とを含んでいる。

【0021】

図２（Ａ）に示すように、この例では、送信信号（チャープ信号）ＥＭ１は、或る持続時間Ｔｃ（この例では、Ｔｃ＝４０μｓ）の間、周波数ｆが単調に増加する信号である。受信信号ＥＭ２は、この例では、送信信号ＥＭ１の送信開始から遅延時間τだけ遅れて立ち上がっている。この遅延時間τは、レーダ送受信部１０と対象物９０との間の距離（ｄとする。）によって、τ＝２ｄ／ｃと表される。ここで、ｃは光の速さである。つまり、レーダ送受信部１０と対象物９０との間の距離ｄは、
ｄ＝τｃ／２ …（Ｅｑ．１）
として求められる。受信信号ＥＭ２の周波数ｆは、送信信号ＥＭ１の周波数ｆと同様に、増加する。送信信号ＥＭ１と受信信号ＥＭ２との間の周波数差Ｓτは、遅延時間τに比例した値となる。

【0022】

図２（Ｂ）に示すように、ミキサ１４は、送信信号ＥＭ１と受信信号ＥＭ２とを混合して、中間周波数の信号ＩＦＳを生成する。信号ＩＦＳの周波数（中間周波数）は、送信信号ＥＭ１と受信信号ＥＭ２との間の周波数差Ｓτに相当し、したがって、遅延時間τに比例した値となっている。なお、信号ＩＦＳが得られる期間は、送信信号ＥＭ１と受信信号ＥＭ２とが重畳している期間（図２（Ｂ）では、２本の垂直破線の間にある期間）である。

【0023】

図１中に示す送信アンテナ１２と受信アンテナ１３は、レーダ送受信部１０に対する対象物９０の水平面内での方向を検出するために、この例では、それぞれ複数設けられている。簡単な例で説明すると、例えば図２（Ｃ）に示すように、１個の送信アンテナ１２と、２個の受信アンテナ１３（それぞれ符号１３－１、１３－２で示す。）とが、共通の基板２上に水平方向に関して互いに離間して配置されているものとする。２個の受信アンテナ１３－１、１３－２は、水平方向に関して距離Ｌだけ互いに離間している。対象物９０と受信アンテナ１３－１との距離はｄ、対象物９０と受信アンテナ１３－２との距離は（ｄ＋Δｄ）として、それぞれ表される。この距離の差Δｄによって、受信アンテナ１３－１によって得られる受信信号ＥＭ２－１と、受信アンテナ１３－２によって得られる受信信号ＥＭ２－２との間に、位相差ΔΦが生ずる。受信信号ＥＭ２として平面の波面（波長λ）を想定すると、位相差ΔΦ＝２πΔｄ／λと表される。レーダ送受信部１０に対する対象物９０の水平面内での方向（レーダ送受信部１０の正面に対する角度）をθとすると、Δｄ＝Ｌｓｉｎ（θ）であることから、方向θは、
θ＝ｓｉｎ^－１（λΔΦ／２πＬ） …（Ｅｑ．２）
として求められる。

【0024】

この例では、実際には、基板２上に、水平方向に関して互いに離間して、送信アンテナ１２が３個、受信アンテナ１３が４個配置されている。これにより、レーダ送受信部１０に対する対象物９０の水平面内での方向θを、広い範囲（この例では、±９０°の視野）で精度良く求めるようになっている。

【0025】

図１中に示すレーダデータ処理部２０は、ミキサ１４の出力から中間周波数の信号ＩＦＳを取り出すローパスフィルタ（図示せず）と、取り出された信号ＩＦＳをアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ（アナログ・ツー・デジタル）変換部２１と、フーリエ変換処理を行うＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理部２２とを含んでいる。レーダデータ処理部２０は、レーダ送受信部１０に対する対象物９０の距離ｄ、方向θ、および反射パワーＰＷ、を求める。

【0026】

具体的には、ミキサ１４の出力から取り出された信号ＩＦＳは、レーダ送受信部１０の視野に複数の対象物９０が存在すれば、レーダ送受信部１０とそれらの対象物９０との間の距離ｄ毎に、互いに異なる周波数（周波数差Ｓτ。これを「トーン」と呼ぶ。）を示す。ＦＦＴ処理部２２は、それらの信号ＩＦＳをフーリエ変換して、異なるトーン毎に個別のピーク（反射パワー）をもつ周波数スペクトルを求める。各ピークは、そのピークが示す周波数に応じた距離ｄに対象物９０が存在することを示す。したがって、レーダ送受信部１０に対する対象物９０の距離ｄが求められる。

【0027】

なお、上述のように、レーダデータ処理部２０は、距離ｄ、方向θおよび反射パワーＰＷを求めることができるが、距離ｄおよび方向θの検出可能範囲には仕様上下限が設けられている。この例では、１０ｃｍである。このため、検出可能範囲下限以下の範囲、すなわち、至近範囲に対象物が存在するか否かを検出する目的では、距離ｄおよび方向θの検出は用いられない。したがって、至近範囲に対象物が存在するか否かを検出するために、レーダ送受信部１０に対する対象物９０の反射パワーＰＷが用いられる。

【0028】

図１中に示す存在処理部３０は、レーザデータ処理部２０によって求められた反射パワーＰＷを積分して面積を算出し、算出された面積に基づいて、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定する処理を行う。この存在処理部３０の動作については、後に詳述する。

【0029】

図１中に示す後段処理部は、存在処理部３０による処理後のデータを、後段に必要な情報へ変換する公知の処理を行う。例えば、後段処理部４０は、対象物９０を塊（クラスタ）としてまとめるクラスタリング処理、対象物９０を追跡するトラッキング処理などを行う。

【0030】

データ出力部５０は、後段処理部４０による処理後のデータを外部の装置（例えば、表示装置、ロボット制御装置、ＡＧＶ（無人搬送車）、警告装置など）へ出力する。

【0031】

なお、このレーダ装置１における、存在処理部３０以外の要素、すなわち、レーダ送受信部１０、レーダデータ処理部２０、後段処理部４０、およびデータ出力部５０は、既知のミリ波センサデバイスにおいて実現されている。ミリ波センサデバイスの例では、レーダ送受信部１０、レーダデータ処理部２０、後段処理部４０、およびデータ出力部５０は、共通の基板２上に搭載されている。この例では、このレーダ装置１における、存在処理部３０以外の要素については、ミリ波センサデバイスを用いている。存在処理部３０は、この例では、ソフトウェア（コンピュータプログラム）に従って動作するマイクロプロセッサによって構成されている。

【0032】

（存在判定処理）
存在処理部３０によって実行される存在判定処理方法を説明するために、図３は、レーダ装置１によって対象物９０が存在すると判定する場合の、実験的な測定環境を示している。

【0033】

図３の例では、床面９９上で、レーダ送受信部１０を搭載した基板２が、手前に配置されている。基板２上のレーダ送受信部１０から見て水平面内で奥行き方向をＹ方向、左右方向をＸ方向、鉛直方向をＺ方向として、ＸＹＺ直交座標系が設定されている。レーダ送受信部１０はＸＹＺ直交座標系の原点Ｏに、＋Ｙ方向を正面として配置されている。また、基板２（レーダ送受信部１０）の略正面（＋Ｙ方向）で距離ｄに相当する位置に、対象物９０としての金属棒９０Ａが置かれている。なお、この例では、金属棒９０Ａは、発砲スチロール８０上に置かれている。簡単のため、基板２（レーダ送受信部１０）、金属棒９０Ａは、鉛直方向に関して略同一の高さレベルにあるものとする。

【0034】

この図３の測定環境では、金属棒９０Ａは、レーダ送受信部１０から送信された電磁波ＥＭ１を反射して、レーダ送受信部１０へ向かう反射波ＥＭ２を生ずる。

【0035】

図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、図３の測定環境の場合に、レーダデータ処理部２０のＦＦＴ処理部２２によって求められた周波数スペクトル、すなわち、レーダ送受信部１０からの距離ｄに応じて観測された反射パワーＰＷのデータ（相対値で単位ｄＢ）を示している。図４は、レーダ送受信部１０の前方で至近範囲に対象物９０が存在しない場合の、ＦＦＴ処理部２２によって求められた周波数スペクトル、すなわち、レーダ送受信部１０からの距離ｄに応じて観測された反射パワーＰＷのデータ（相対値で単位ｄＢ）を示している。より詳しくは、図５（Ａ）は、金属棒９０Ａが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合を示している。図５（Ｂ）は、金属棒９０Ａが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝１０ｃｍに存在する場合を示している。図５（Ａ）および図５（Ｂ）によって分かるように、金属棒９０Ａが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合、距離ｄ＝１０ｃｍに存在する場合のいずれも、対象物９０が存在しない場合（図４）に比して、至近範囲での反射パワーＰＷが大きく上昇している。

【0036】

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、金属棒９０Ａに換え、人体モデル９０Ｂを用いて測定した場合を示している。この例では、人体モデル９０Ｂは、水入りのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトルからなっている。図６（Ａ）は、人体モデル９０Ｂが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合を示している。図６（Ｂ）は、人体モデル９０Ｂが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝１０ｃｍに存在する場合を示している。図６（Ａ）および図６（Ｂ）によって分かるように、いずれも、対象物９０が存在しない場合（図４）に比して、至近範囲での反射パワーＰＷが大きく上昇している。

【0037】

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、金属棒９０Ａに換え、リフレクタ９０Ｃを用いて測定した場合を示している。この例では、リフレクタ９０Ｃは、正四面体の３面をなす金属板からなり、残りの１面（レーダ送受信部１０に対向する前面）が省略されて凹状に形成された標準品である。リフレクタ９０Ｃの凹部がレーダ送受信部１０に向けられている。図７（Ａ）は、リフレクタ９０Ｃが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合を示している。図７（Ｂ）は、リフレクタ９０Ｃが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝１０ｃｍに存在する場合を示している。図７（Ａ）および図７（Ｂ）によって分かるように、いずれも、対象物９０が存在しない場合（図４）に比して、至近範囲での反射パワーＰＷが大きく上昇している。

【0038】

図９（Ａ）は、レーダ送受信部１０の前方で至近範囲に対象物９０が存在しない場合の反射パワーＰＷを示している。図９（Ｂ）は、金属棒９０Ａが、レーダ送受信部１０からの距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合を示している。図９（Ａ）および図９（Ｂ）によって分かるように、至近範囲に対象物が存在しない場合の基準（初期値）の反射パワーＰＷと、金属棒９０Ａが存在する場合に検出される反射パワーＰＷとの間に差Ｄが存在することが分かる。この例では、差Ｄを予め定められた閾値Ｔｈと比較することにより、対象物が存在するか否かを高精度で判定することが可能となる。

【0039】

このような状況を踏まえて、一実施形態の存在判定方法では、図８に示す存在判定処理方法のフローに示すように、レーダ送受信部１０の前方で至近範囲に対象物９０が存在しない場合の、反射パワーＰＷ、および、その反射パワーＰＷを特定範囲にわたって積分して得られた面積に対して、現在の反射パワーＰＷ、および、その反射パワーＰＷを特定範囲にわたって積分して得られた面積を比較することによって、現在、レーダ送受信部１０の前方で至近範囲に対象物９０が存在しているか否かを判定することとする。この例では、特定範囲は、レーダ送受信部１０から１０ｃｍまでの範囲とする（すなわち、この例では、特定範囲は至近範囲と一致している。）。

【0040】

図８のステップＳ１に示すように、存在判定方法は、送受信部１０から予め定められた至近範囲に対象物が存在しない場合について、予め、基準の反射パワーＰＷを算出する。この例では、図１０は、レーダ送受信部１０の前方に対象物９０が存在しない場合の反射パワーＰＷを示している。図１０中の個々のデータ点Ｐ１…Ｐ４（●印で示す）は、送受信部１０から距離に関する最小分解能分だけ離れたＰ１の距離から、Ｐ１の距離よりも大きいＰ４までの特定範囲を示している。ＦＦＴ処理部２２は、予め、データ点Ｐ１…Ｐ４わたって反射パワーＰＷを算出する。

【0041】

さらに、存在処理部３０は面積算出部として働いて、反射パワーＰＷを特定範囲にわたって積分して得られた基準の面積ＳＲとして、データ点Ｐ１…Ｐ４の反射パワーＰＷの合計を算出する。図１０の例では、基準の面積ＳＲは、Ｐ１…Ｐ４の合計ＳＲ＝２３３ｄＢであった。

【0042】

次に、図８のステップＳ２で、存在処理部３０は面積算出部として働いて、反射パワーＰＷを特定範囲わたって積分して現在の面積ＳＣを算出した上、さらに、第１判定部として働いて、至近範囲に対象物が存在しないとき面積算出部によって特定範囲わたって算出された基準の面積ＳＲに対して、面積算出部によって特定範囲わたって算出される現在の面積ＳＣが大きい、という第１条件が満たされているか否かを判定する。

【0043】

この例では、図１１Ａは、対象物が金属棒９０Ａであり、距離ｄ＝０ｃｍに存在する場合の反射パワーＰＷを至近範囲で拡大して示している。図１１Ａの例では、現在の面積ＳＣとしての現在のデータ点Ｐ_Ａ０１…Ｐ_Ａ０４の合計ＳＣ_Ａ０＝２５２ｄＢであった。図１１Ａの例では、現在の面積ＳＣ_Ａ０＝２５２ｄＢは、基準の面積ＳＲ＝２３３ｄＢより大きい。したがって、第１条件が満たされていると判定される（図８のステップＳ２でＹＥＳ）。

【0044】

上記第１条件が満たされているとき、図８のステップＳ３で、存在判定部は第２判定部として働いて、至近距離内に対象物が存在しないときＦＦＴ処理部２２によって第１の距離で検出された基準の反射パワーＰＷに対して、ＦＦＴ処理部２２によって第１の距離で検出される現在の反射パワーＰＷとの差が、予め定められた閾値Ｔｈよりも大きい、という第２条件（後掲の表１参照）が満たされているか否かを判定する。この例では、レーダ送受信部１０から距離１０ｃｍの位置での反射パワーＰＷ同士を比較するものとする。

【0045】

この例では、図１０中、ＦＦＴ処理部２２によって距離１０ｃｍの位置でのデータ点Ｐ４で検出された基準の反射パワーＰＷ＝６１ｄＢに対して、図１１Ａ中、ＦＦＴ処理部２２によって距離１０ｃｍの位置でのデータ点Ｐ_Ａ０４で検出される現在の反射パワーＰＷ＝７０ｄＢとの差が、予め定められた閾値Ｔｈ＝５ｄＢよりも大きい。したがって、第２条件が満たされていると判定される（図８のステップＳ３でＹＥＳ）。なお、予め、閾値Ｔｈ＝５ｄＢに設定されているものとする。

【0046】

上記第１および第２条件が満たされているときに限り、図８のステップＳ４に示すように、存在処理部３０は存在判定部として働いて、対象物が存在すると判定する。一方、上記第１および第２条件のいずれかが満たされていなければ、図８のステップＳ５に示すように、存在処理部３０は、対象物が存在しないと判定する。

【0047】

図１１Ｂは、図１１Ａの例に代えて、対象物が金属棒９０Ａであり、距離ｄ＝１０ｃｍに存在する例を示している。この場合、現在のデータ点Ｐ_Ａ１０１…Ｐ_Ａ１０４の合計ＳＣ_Ａ１０＝２３４ｄＢは、基準の面積ＳＲ＝２３３ｄＢより大きい。よって、第１条件が満たされていると判定される。また、基準の反射パワーＰＷ＝６１ｄＢに対して、データ点Ｐ_Ａ１０４で検出される現在の反射パワーＰＷ＝７０ｄＢとの差が、予め定められた閾値Ｔｈ＝５ｄＢよりも大きい、という第２条件が満たされていると判断される。したがって、対象物が存在すると判定される。

【0048】

図１２Ａは、図１１Ａ、図１１Ｂの例に代えて、対象物が人腕モデル９０Ｈであり、距離ｄ＝０ｃｍに存在する例を示している。人腕モデル９０Ｈは、人体モデル９０Ｂと同様に、水入りのＰＥＴボトルからなっている。この場合、現在のデータ点Ｐ_Ｈ０１…Ｐ_Ｈ０４の合計ＳＣ_Ｈ０＝２７２ｄＢは、基準の面積ＳＲ＝２３３ｄＢより大きい。よって、第１条件が満たされていると判定される。また、基準の反射パワーＰＷ＝６１ｄＢに対して、データ点Ｐ_Ｈ０４で検出される現在の反射パワーＰＷ＝７０ｄＢとの差が、予め定められた閾値Ｔｈ＝５ｄＢよりも大きい、という第２条件が満たされていると判断される。したがって、対象物が存在すると判定される。

【0049】

図１２Ｂは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａの例に代えて、対象物が人腕モデル９０Ｈであり、距離ｄ＝１０ｃｍに存在する例を示している。この場合、現在のデータ点Ｐ_Ｈ１０１…Ｐ_Ｈ１０４の合計ＳＣ_Ｈ１０＝２４４ｄＢは、基準の面積ＳＲ＝２３３ｄＢより大きい。よって、第１条件が満たされていると判定される。また、基準の反射パワーＰＷ＝６１ｄＢに対して、データ点Ｐ_Ｈ１０４で検出される現在の反射パワーＰＷ＝７７ｄＢとの差が、予め定められた閾値Ｔｈ＝５ｄＢよりも大きい、という第２条件が満たされていると判断される。したがって、対象物が存在すると判定される。

【0050】

（表１）判定条件テーブル

【0051】

このようにして、このレーダ装置１によれば、至近範囲に対象物が存在するか否かを判定することが可能となる。

【0052】

なお、データ点の合計は、１回の検出結果に限られるものではない。複数回の検出結果に基づいて合計してもよい。この例では、面積はデータ点の合計により算出したが、これに限られるものではない。反射パワーＰＷの距離に対する関数式から積分の計算により算出してもよい。

【0053】

上の例では、存在処理部３０が面積算出部として反射パワーＰＷを積分すべき特定範囲は至近範囲（レーダ送受信部１０から距離ｄ＝１０ｃｍまでの範囲）と一致しているものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、特定範囲は至近範囲よりも広くてもよいし、狭くてもよい。

【0054】

また、上の例では、存在判定部は第２判定部として働いて、レーダ送受信部１０から距離１０ｃｍの位置での反射パワーＰＷ同士を比較するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、他の位置、例えばレーダ送受信部１０から距離５ｃｍの位置での反射パワーＰＷ同士を比較してもよい。

【0055】

上述の存在処理部３０は、ソフトウェア（コンピュータプログラム）に従って動作するマイクロプロセッサによって構成された。しかしながら、これに限るものではなく、存在処理部３０は、ＰＬＤ（Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの、論理回路（集積回路）によって構成されてもよい。また、存在処理部３０は、例えば市販のミリ波センサデバイスに組み込まれてもよい。

【0056】

上述の存在判定方法（または存在処理方法）を、ソフトウェア（コンピュータプログラム）として、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル万能ディスク）、フラッシュメモリなどの非一時的（non-transitory）にデータを記憶可能な記録媒体に記録してもよい。このような記録媒体に記録されたソフトウェアを、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、スマートフォンなどの実質的なコンピュータ装置にインストールすることによって、それらのコンピュータ装置に、上述の存在判定方法（または存在処理方法）を実行させることができる。

【0057】

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ レーダ装置
１０ レーダ送受信部
２０ レーダデータ処理部
３０ 存在処理部
４０ 後段処理部
５０ データ出力部
９０ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】